基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)和改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 "要 "吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院將基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)的教學(xué)工作中，根據(jù)具體的教學(xué)需求，采取改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過程分為創(chuàng)立教學(xué)場景、明確任務(wù)、講解演示、自主學(xué)習(xí)、知識點擴展教學(xué)和教學(xué)效果評價等。通過現(xiàn)代化的教學(xué)系統(tǒng)與教學(xué)法的有效結(jié)合，為口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 "VR；仿真實物；教學(xué)系統(tǒng)；任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法；口腔醫(yī)學(xué)

中圖分類號：G434 " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）13-0042-03

0 "引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR）是多種

技術(shù)融合的產(chǎn)物，包括實時三維的計算機圖形技術(shù)、寬視野立體顯示技術(shù)、立體聲音技術(shù)、眼手跟蹤技術(shù)和力覺反饋技術(shù)等[1-3]。近年來，隨著VR技術(shù)的

進(jìn)一步發(fā)展和完善，仿真實物也逐步應(yīng)用于VR的虛

擬場景中，兩者相互融合后，不僅使體驗者在視覺上的體驗日趨完美，通過仿真實物的使用，在動作和觸覺上也與現(xiàn)實操作無異。如以教學(xué)工作為例，基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用后，教學(xué)反饋結(jié)果均優(yōu)于單純的VR教學(xué)系統(tǒng)，因此而應(yīng)用日益廣泛[4-5]。在此背景下，吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院將基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)工作中，根據(jù)教學(xué)情況，采用改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。

1 "基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)優(yōu)勢分析

基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)是VR技術(shù)和仿真實物兩者融合的產(chǎn)物。其與單純的VR教學(xué)系統(tǒng)比較，既具有相同之處，也具有明顯的差異。在相同點方面，兩者均利用計算機圖形技術(shù)等，呈現(xiàn)給用戶近乎真實的視覺和聽覺體驗。不同點在于，在常規(guī)VR場景下，人機互動是在無實物或使用操作手柄的條件下，通過力覺反饋技術(shù)實現(xiàn)，在教學(xué)工作中，對于一些大的動作或操作，不會對教學(xué)效果產(chǎn)生影響，但對于工作環(huán)境較為狹窄且需要借助細(xì)小設(shè)備進(jìn)行精細(xì)操作的教學(xué)內(nèi)容，普通的VR教學(xué)環(huán)境無法切實給予用戶真實的操作感受。以口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)為例，正常情況下，人體口腔完全張開后，上下牙齒間距僅三指左右，因此，操作環(huán)境非常復(fù)雜。另外，口腔科操作器械多樣，如根管蕩洗針銼等，本身體積非常細(xì)小。因此，僅使用VR技術(shù)，教學(xué)效果自然相對較差。

仿真實物與VR技術(shù)融合后，可以從根本上解決以上問題。其本身設(shè)計并不復(fù)雜，比如在實物上，可以直接利用真實的器具和器械，然后通過掃描建模，結(jié)合VR的力覺和觸覺反饋技術(shù)，就可以構(gòu)建出兩者融合的系統(tǒng)。這樣一來，教師在講解口腔醫(yī)學(xué)的知識時，在虛擬的環(huán)境下使用實物進(jìn)行教學(xué)，可從視覺和觸覺等多角度完善和提高教學(xué)質(zhì)量。

2 "教學(xué)法的改良

講授法是醫(yī)學(xué)高校中主要采用的教學(xué)法。講授法，顧名思義，是通過教師的講解展開教學(xué)過程。但當(dāng)基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)工作中，如何操作顯然成為核心的教學(xué)問題。此時教師如何講授將成為首要面臨的問題。以根管蕩洗針銼使用為例，在教學(xué)時根據(jù)情況微調(diào)，但微調(diào)的距離是難以用語言描述的。因此，為了配合教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，需要對教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整。在本次教學(xué)工作中，采取改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是為學(xué)生提供合理的教學(xué)場景，以解決任務(wù)為核心，開展教學(xué)的一種方法。在教學(xué)工作中，以學(xué)生自學(xué)和討論為主，鼓勵學(xué)生思考問題和動手解決問題[6-8]。具體的教學(xué)過程由創(chuàng)立教學(xué)場景、明確任務(wù)、自主學(xué)習(xí)和教學(xué)效果評價四個環(huán)節(jié)組成[9-10]。另外，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，考慮到部分學(xué)生自學(xué)能力不足，以及臨床工作中具體的教學(xué)需要，對任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法進(jìn)行適當(dāng)改良：在明確任務(wù)和自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)之間插入教師講解演示環(huán)節(jié)，在自主學(xué)習(xí)和教學(xué)效果評價環(huán)節(jié)之間插入知識點擴展教學(xué)環(huán)節(jié)。

3 "整體教學(xué)設(shè)計

運用基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)和改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，教學(xué)流程分為創(chuàng)立教學(xué)場景、明確任務(wù)、講解演示、自主學(xué)習(xí)、知識點擴展教學(xué)和教學(xué)效果評價等環(huán)節(jié)。

4 "教學(xué)流程

4.1 "創(chuàng)立教學(xué)場景

在基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)中，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容，選擇相應(yīng)的仿真實物，創(chuàng)建教學(xué)場景。在本環(huán)節(jié)，為了進(jìn)一步提高場景的逼真度，對室內(nèi)環(huán)境也應(yīng)該作出相應(yīng)調(diào)整，或者可以使用投影儀等設(shè)備，投放出病房的畫面，以增強教學(xué)的真實感。

4.2 " 明確任務(wù)

教師明確向?qū)W生提出本次教學(xué)的任務(wù)，如某患者癥狀表現(xiàn)為無明顯疼痛，但牙冠變色，牙冠存深齲洞等。

4.3 "講解演示

任務(wù)布置完成后，對上一環(huán)節(jié)布置的任務(wù)進(jìn)行講解。在講解時，為了突出后繼環(huán)節(jié)學(xué)生的自學(xué)效果，教師不直接針對案例本身講解，而是從引導(dǎo)和指導(dǎo)的角度，簡單講解相關(guān)知識[11]。例如：雖然患者的癥狀和核心的教學(xué)內(nèi)容是根管壞死，但教師在講解時需要講解類似或相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，比如從講解牙髓炎的誘因和表現(xiàn)入手，引導(dǎo)學(xué)生找出與教學(xué)任務(wù)中患者癥狀表現(xiàn)的不同，視學(xué)生的教學(xué)反饋結(jié)果決定是否進(jìn)行治療方法演示。當(dāng)學(xué)生能夠有效分辨兩者區(qū)別后，教師在基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)中，通過仿真的器械實物，演示基本的治療方法。當(dāng)然，演示的內(nèi)容也不能直奔主題，比如可以演示牙髓切斷術(shù)和根管治療術(shù)等，供學(xué)生自行選擇和甄別。

4.4 "自主學(xué)習(xí)

4.4.1 "理論知識的消化理解 "學(xué)生通過自學(xué)，系統(tǒng)梳理以上環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有問題可以隨時向教師請教。

4.4.2 "模擬操作 "在基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生通過仿真實物進(jìn)行操作治療。

4.4.3 "小組討論 "將全體學(xué)生隨機分為若干小組，小組內(nèi)圍繞疾病診斷和治療方法進(jìn)行討論并得出結(jié)論。

4.5 "知識點擴展教學(xué)

教師根據(jù)學(xué)生討論結(jié)果，重點從學(xué)生理解和操作錯誤的角度進(jìn)行擴展教學(xué)[12]。如在自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，正確的答案應(yīng)該是牙髓壞死，但部分學(xué)生得出的結(jié)論是牙髓炎和急性上頜竇炎等，雖然結(jié)果錯誤，但確實容易與牙髓壞死混淆。因此，教師圍繞以上疾病進(jìn)行擴展教學(xué)，使學(xué)生明確各類相似疾病的辨別和治療方法，教學(xué)后指導(dǎo)學(xué)生在基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)中逐項進(jìn)行治療操作。

4.6 "教學(xué)效果評價

教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)和操作情況進(jìn)行系統(tǒng)評價，并對教學(xué)結(jié)果加以合理分析，總結(jié)出學(xué)生在口腔醫(yī)學(xué)操作中存在的共性問題，在下次教學(xué)中有針對性地解決。

5 "教學(xué)建議

5.1 "重視課前教學(xué)

基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，為增強教學(xué)效果打下基礎(chǔ)。但學(xué)生的課堂時間為90分鐘左右，以往在講授法教學(xué)模式下，教師通過同步和有序的講解，能夠在有限的時間內(nèi)完成正常的教學(xué)進(jìn)度；基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用以及改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法實施后，更多地依靠學(xué)生自學(xué)和獨立操作掌握相關(guān)知識，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解能力不同，部分學(xué)生可能在有限的課堂時間內(nèi)無法完成學(xué)習(xí)任務(wù)[13]。因此，根據(jù)本次課堂的授課難度，建議適當(dāng)增加課前教學(xué)環(huán)節(jié)，如教師可將相關(guān)概念和方法錄制成微課，供學(xué)生課前學(xué)習(xí)。

5.2 "將醫(yī)療器械的準(zhǔn)備作為獨立的教學(xué)環(huán)節(jié)

教師需要將仿真實物與VR系統(tǒng)連接后，再開始具體的教學(xué)，由此可能導(dǎo)致學(xué)生忽略相關(guān)治療儀器和設(shè)備的選擇與調(diào)試步驟，而儀器和設(shè)備的選擇恰恰是學(xué)生未來走上工作崗位后開展治療工作的首個環(huán)節(jié)。因此，建議教師在教學(xué)完成后，針對本次教學(xué)儀器和設(shè)備的選擇與調(diào)試進(jìn)行單獨講解，如為什么選擇此設(shè)備，介紹此設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢等，使教學(xué)過程更加完整。

6 "結(jié)束語

VR技術(shù)是仿真技術(shù)的重要發(fā)展方向，尤其在教育領(lǐng)域，可以給予師生全新的教學(xué)體驗，因此，越來越多的高校通過使用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革。但早期VR技術(shù)的優(yōu)勢主要集中在視覺和聽覺等方面，在觸覺方面主要通過動作或手柄實現(xiàn)，對于一些使用細(xì)小設(shè)備的操作，難以達(dá)到預(yù)想的教學(xué)效果。近年來，隨著VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，仿真實物已經(jīng)很好地與VR場景相互融合，從根本上解決了觸覺體驗不佳的問題。因此，吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院將基于VR仿真實物的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)工作中，并根據(jù)具體的教學(xué)情況，采取改良任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法配合教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，具體的教學(xué)過程包括創(chuàng)立教學(xué)場景、明確任務(wù)、講解演示、自主學(xué)習(xí)、知識點擴展教學(xué)和教學(xué)效果評價等，通過這些教學(xué)環(huán)節(jié)的有序銜接，進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

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