虛擬現實技術在口腔醫學教學中的應用研究

高璐 金海威 金冬 王福

[摘? ? ? ? ? ?要]? 口腔醫學是一門臨床學科，其實踐性較強。通過虛擬仿真口腔頜面部牙體模型、牙列模型、顱骨模型、下頜運動、牙科綜合治療臺、仿真病人等，協助學習者掌握口腔醫學基礎理論知識和臨床操作，同時可以培養學生的操作能力和創新精神，為口腔醫學生的臨床實習打下良好的基礎。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬現實技術;口腔醫學;教學質量;應用實踐

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2022）22-0031-03

虛擬現實技術可以將抽象的醫學概念形象化，幫助學生深入理解，建立復雜結構的立體感和層次感，有助于學生記憶，提高學習效率，激發學生的學習熱情，培養學生實踐創新和自主學習能力，從而進一步提高教學質量，適應新形勢下的教學需要[1-2]。

口腔醫學的實驗教學是通往臨床實踐的橋梁，但是實驗室的條件、師資的配備有限，實驗室對學生開放的時間較少;有些實驗項目如果開設費用較高，實驗耗材的供給會不足;有些實驗設備的價格較高，不可能保證每個實驗者配備一套;有些實驗標本獲取來源有限，保存方法也有一定的要求。基于以上問題，有一些非常重要的實驗項目開設起來比較困難，在一定程度上限制了口腔醫學的教學質量和教學效果的提升。將虛擬現實技術應用到口腔醫學教學中，建立口腔醫學虛擬仿真教學資源平臺，突破了很多實驗條件的限制，既能鞏固學生的理論知識，又能培養學生的實踐操作能力[3-4]。

本研究通過虛擬現實技術在口腔醫學教學中的應用，綜合運用虛擬仿真技術、模型設備、多媒體、計算機模型和網絡技術等，構建虛實結合的口腔醫學教學體系和虛擬實驗室仿真實驗教學平臺，滿足學校人才培養的目標與定位，推動卓越口腔醫生和創新人才的培養。

一、研究方法

（一）實驗對象和分組

口腔醫學本科五年制三年級學生64人采用本課題組前期建立的牙體、牙列、下頜運動以及頜骨三維數字化可視模型數據庫和虛擬仿真實驗系統，通過網絡助學平臺的構建，對學生階段性限時開放，其作為實驗組;前一屆口腔醫學本科生68人采用傳統教學模式，傳統的多媒體理論課件和實驗教學模式，其作為對照組。這兩屆本科生在進行專業課學習之前均沒有學習過口腔頜面部解剖，包括牙體、牙列、顱骨等解剖結構和內容毗鄰。在口腔基礎和臨床專業課的教學過程中，我們在平臺系統規劃上采用B/S架構，開放式管理，跨平臺不需要復雜的專業設備，只需若干能上網的PC終端。提供虛擬實驗管理系統的基干部分，各功能采用模塊化，可根據教學需要自由添加實驗道具及典型實驗，同時提供部分智能指導，自動化批改與評價功能。

（二）效果評價

1.成績分析

通過一個學期的學習，對實驗組和對照組進行關于牙體、牙合學、局部口腔頜面部解剖等內容的實驗測試獲得成績數據;計算每部分的成績，根據教學大綱的占比內容折合成總成績。對實驗組和對照組的總成績進行比較分析。

通過對實驗成績的測試和分析，了解將虛擬現實技術應用到口腔教學中是否有利于提高學習者對口腔頜面部解剖結構基本理論知識的掌握和操作能力的提高，是否有利于學生建立口腔頜面部結構的立體感和層次感。

2.調查問卷

在學習過程中，我們將設計好的調查問卷發放給學生，讓學生對所提問題認真思考后回答，也可以反映教學過程中存在的問題。

通過問卷調查，我們可以了解到：（1）學生是否了解虛擬現實技術目前在各行各業中的發展情況;（2）在口腔醫學教學領域應用虛擬現實技術，包括虛擬仿真、三維數字化可視模型，是否有利于激發學生的學習熱情;（3）虛擬現實技術是否有利于學生對口腔頜面部解剖理論知識的深入理解和掌握，是否有利于提高口腔醫學生的實踐能力;（4）虛擬現實技術是否有利于提高教學效率;（5）虛擬現實技術是否有利于培養學生的自主學習能力。

根據上面的問卷調查，我們會進一步了解虛擬現實技術應用到口腔基礎理論和臨床實踐相關教學中發揮的重要作用，同時對虛擬現實技術在提高教學效果和自主學習方面是否予以肯定。

3.教師回訪

在教學過程中，對承擔虛擬現實技術相關的授課教師進行回訪，能夠了解到在實驗和理論教學過程中出現的問題和教學設計的不足等，同時針對不足進行反思和改進。通過對口腔基礎和口腔臨床專業課老師的回訪，我們了解到虛擬現實技術在口腔醫學教學中的應用是否豐富了教學模式，是否可以調動老師的積極性和授課熱情;通過開發口腔頜面部解剖的三維數字化可視模型，是否可以彌補教學資源的不足，是否突破教學條件的限制，是否在一定程度上提高教學質量。

二、研究結果

（一）成績測試

通過運用兩種教學方式對對照組和實驗組進行授課后，對牙體、牙合學及口腔頜面部局解相關內容進行理論考核，對照組和實驗組的理論成績經過對比分析后見表1。

由上表的數據可以得出t=4.267，P=0.000，故P<0.05，表明實驗組和對照組的理論成績有顯著差異，兩者的理論平均成績相差8.65分。

由表2可見，在實驗考核中，實驗組90分以上的學生占比12.50%，比對照組高8.09%;實驗組及格率達到95.31%，比對照組高8.55%。

（二）問卷調查

通過調查問卷，我們發現：（1）對于虛擬現實技術，有50%以上的學生有所了解;（2）關于虛擬現實技術在口腔醫學中的應用，學生了解較少，但有62%的學生知道其在醫學中有廣泛的應用;（3）在口腔頜面部解剖的學習中利用三維數字化可視模型，有助于學生對解剖結構的掌握和深入理解，并且有76%以上的學生認為三維數字化可視模型可以激發學習興趣;（4）對于虛擬現實技術適用范圍，72%的學生認為適合網絡助學平臺，28%的學生認為適合實驗教學。從以上問卷調查中可見，將虛擬現實技術應用到口腔醫學教學中，不論是理論教學還是實驗教學，學生都持有肯定的態度，并且大部分學生認為其可以提高口腔專業的教學效果和質量。

（三）教師回訪

通過對口腔解剖和口腔頜面外科的理論和實驗教師的回訪分析，我們發現授課老師認為三維數字化可視模型使口腔頜面部解剖的教學方式更加豐富，與傳統的掛圖、多媒體等二維的解剖結構相比，三維結構更能建立學生的層次感，更有利于理解、記憶，提高教學效率;虛擬仿真數據庫和網絡信息平臺可以彌補教學資源的不足和實驗室條件的限制，補充了一部分實驗內容。但目前虛擬仿真實驗項目還比較少，還需要進一步開發和完善，同時網絡助學平臺的互動性較差，還需要我們進一步改進。

三、討論

（一）虛擬現實技術提高口腔醫學教學質量

醫學學習的從來不是書本上的表面知識，也不是僅靠死記硬背圖譜上的二維圖片就能夠理解記憶的，僅靠教學學生牙體和髓腔應有的形態，學生學習興趣不高。所以可通過QTVR技術制作的真牙標本三維人機互動軟件及MOV互動視頻，結合多媒體平臺播放3倍蠟牙雕刻示范視頻，教師示教數碼廣播，引導學生完成代表性牙齒的雕刻，使學生掌握牙體解剖特點和牙齒的鑒別。通過虛擬仿真技術，建立實體牙和顱骨的三維仿真數據庫。由于QTVR技術制作的三維真牙展示和3D髓腔資源庫可無限擴充，有效解決因臨床治療技術提高導致教學用真牙獲取困難的問題，該實驗根據3年評測，可以有效提高學生的動手能力，促使其掌握理論知識。

由于尸體標本短缺，學生通常是多人圍看教師講解內容，容易出現學習盲區，難以建立立體感和透視感。制作頭頸部三維虛擬解剖，包括虛擬仿真顱骨、虛擬仿真頜面部神經肌肉和血管，結合頭頸部實體標本解剖錄像和口腔活體示教錄像，通過多媒體平臺、液晶電視、投影儀和攝錄系統結合網絡資源庫，開展綠色實驗教學。并觀察尸體標本使學生掌握頭頸部局部解剖方法、解剖層次、解剖內容和臨床應用。該研究極大地改善尸體標本嚴重短缺的現狀，提高標本的利用效率，節省資源，激發學生的學習興趣，彌補了口腔解剖傳統教學的不足。

針對口腔醫學特點和傳統教學方式存在的問題，虛擬仿真實驗項目通過模擬臨床操作過程，將理論教學中抽象的內容形象化，難于理解的內容簡單化，學生都可以參與其中，并進行實踐操作，創造生動、逼真的學習環境，在一定程度上提高了學生的想象力和創造力，激發學生的學習熱情。因此，虛擬現實技術有利于培養學生的自主學習能力，突破教學重點和難點，提升學生實踐技能及學習效率，從而取得良好的教學效果[5-6]。

（二）虛實結合豐富口腔醫學實驗教學體系

將臨床模擬系統、多媒體廣播系統、虛擬仿真實驗和網絡資源庫整合，圍繞仿真臨床設計實驗內容，豐富教學內容，拓展實驗領域，將知識學習和實驗動手能力的培養有機融合，互為補充，形成更加多元化的虛實結合的實驗教學體系，體現仿真臨床理念，助力口腔卓越醫生培養[7-8]。

（三）虛擬現實技術發揮口腔醫學教學示范作用

進一步開發虛擬仿真實驗項目，尤其是現實實驗條件難以實現的實驗內容，通過計算機技術和網絡平臺構建信息化虛擬仿真實驗教學平臺[9-10]。智能式管理，同時不斷整合口腔教學資源，加強與各大院校平臺的互相交流，取長補短，共同促進口腔醫學虛擬仿真教學[11]。

（四）虛擬現實技術加速實現了學校的發展目標

虛擬現實技術可以通過網絡平臺充分利用國內外優質的教學資源，根據本校的教學實際情況，進一步整合完善，不斷提高學校人才培養的質量。同時加快學校在教學方法、科研、臨床醫療管理等方面的國際化進程和高水平發展。

（五）形成一支有發展潛力和后勁的師資隊伍

引導和激勵高水平教師積極投入虛擬仿真教學中。建立實驗教師和人員的多渠道培養培訓機制，引進和培養并舉，提升師資隊伍的水平。實行理論教學教師與實驗教學教師互通，使實驗與理論保持很好的銜接，建設一支教學水平高、科研能力強、臨床實踐豐富的師資隊伍。

四、結論

虛擬現實技術堅持科學發展和創新發展的理念，堅持以育人為本，遵循教育規律，以提高學生素質和臨床實踐能力為核心任務，推進口腔醫學教學信息化建設和實驗教學資源共享。同時為口腔醫學生提供自主學習的平臺，使學習內容變得形象直觀、生動有趣，豐富了口腔醫學教學模式。節約教學資源，彌補教學條件的不足，使學生通過信息平臺的數據庫和高仿真實驗系統獲得真實體驗，為口腔醫學生提供了廣闊的空間，創建了豐富而生動的超媒體學習環境，實現了對學習資源有效的組織與管理，提高了學生的綜合應用能力。

參考文獻：

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[11]李森，張力，卞亞紅，等.虛擬現實技術在醫學教育應用中的新進展[J].中國醫學教育技術，2012（3）：302-306.

①基金項目：中國高等教育學會2020年專項課題（2020SZYB23）;2021年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目（535）。

作者簡介：高璐（1978—），女，漢族，博士，副教授，碩士生導師，研究方向：口腔醫學教學和臨床工作。

*通訊作者：王福（1970—），男，博士，碩士生導師，研究方向：口腔頜面解剖、發育教學和臨床工作。