虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的應(yīng)用研究

摘要：目前，我國的口腔醫(yī)學專業(yè)教育主要采用以課堂教學為主、以教師講授為中心、以傳統(tǒng)實驗為補充的教學模式，存在師生互動少、學生動手能力弱、實訓條件不足等問題。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用于教育教學中，可以彌補傳統(tǒng)教育教學方式的不足。本文將從虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的重要性、發(fā)展現(xiàn)狀、建設(shè)途徑、案例分析等幾個方面，探討虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；口腔醫(yī)學；教學；應(yīng)用

一、虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)是指利用計算機技術(shù)模擬逼真的場景，在計算機上構(gòu)建三維的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，用于模擬人體器官、人體行為和過程的技術(shù)。教師利用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建教學環(huán)境，可以使學生在虛擬的環(huán)境中進行操作和學習，使學習過程變得生動、有趣，有助于提高學生的學習興趣。虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的應(yīng)用包括以下幾個方面：

（一）模擬真實場景

口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的虛擬仿真系統(tǒng)主要包括三維虛擬成像系統(tǒng)和多通道交互控制系統(tǒng)兩個部分。三維成像系統(tǒng)是以醫(yī)學影像、臨床操作或模型等為基礎(chǔ)建立的實體模型；多通道交互控制系統(tǒng)通過語音、鼠標、鍵盤等設(shè)備與學生進行交互。

（二）提供交互式學習

通過三維成像系統(tǒng)將真實場景和虛擬仿真環(huán)境相結(jié)合，能夠讓學生在逼真的場景中進行模擬操作。多通道交互控制系統(tǒng)通過計算機將實時反饋數(shù)據(jù)和學生的操作數(shù)據(jù)進行實時交互，有助于學生更好地了解學習內(nèi)容。虛擬仿真系統(tǒng)提供真實的操作場景，并通過圖形化界面對學生的操作過程進行直觀演示，能夠使學生按照真實的步驟進行操作。

（三）虛擬仿真與真實訓練相結(jié)合

虛擬仿真系統(tǒng)可以為學生提供一個完全真實的模擬環(huán)境，讓學生在模擬的環(huán)境中完成一系列真實操作。比如，教師在講解某一項口腔臨床操作時，可以讓學生通過系統(tǒng)看到該操作的整個過程，這樣就可以讓學生產(chǎn)生身臨其境的感覺，有助于提高學生的學習興趣。同時，這也有助于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

二、虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的應(yīng)用意義

（一）虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)教學相結(jié)合具有多種優(yōu)勢

虛擬仿真技術(shù)是一種新型的教學方法，其將現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)等運用到傳統(tǒng)教學中，可以幫助教師更好地完成教學任務(wù)。利用虛擬仿真教學系統(tǒng)，教師可以豐富教育資源，提高教學質(zhì)量。例如，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺將傳統(tǒng)的教案和課件以動態(tài)影像的形式展示給學生，讓學生通過觀看視頻加深對知識的理解；教師還可以將相關(guān)的參考文獻、復習課件等發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)平臺上，方便學生查閱。教師還可以將與課程內(nèi)容相關(guān)的各種案例、模型、動畫等融入虛擬仿真教學中，使學生更加形象直觀地理解課程內(nèi)容。

（二）彌補傳統(tǒng)教學的不足，提高學生的實踐能力

在傳統(tǒng)的口腔醫(yī)學專業(yè)教學中，由于缺乏真實的實驗環(huán)境和條件，學生很難真正掌握所學知識，也無法將所學知識應(yīng)用于實踐。而虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以彌補傳統(tǒng)教學的不足。利用虛擬仿真技術(shù)，教師可以通過模擬口腔臨床工作環(huán)境，讓學生身臨其境地體驗臨床工作的全過程，從而加深對理論知識的理解，提高實踐能力。

虛擬仿真技術(shù)還可以對學生進行個性化指導，能夠及時解決學生在操作時遇到的問題，有助于提升學生的學習效率和質(zhì)量。通過虛擬仿真技術(shù)對口腔醫(yī)學專業(yè)學生進行模擬臨床操作，還可以培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力。在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以彌補傳統(tǒng)教學的不足。通過虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的虛擬實驗環(huán)境和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠讓學生在實踐中學習、在學習中實踐，有助于提高學生的實際操作能力。

（三）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，提高學生的綜合素質(zhì)

傳統(tǒng)的教學模式往往是教師傳授知識，學生被動接受知識，而虛擬仿真技術(shù)是將理論與實踐相結(jié)合，讓學生在實踐中學習。在虛擬仿真教學中，學生不僅可以通過計算機操作完成課堂學習的內(nèi)容，還可以根據(jù)自己的興趣自主選擇感興趣的學習內(nèi)容。這樣既可以激發(fā)學生的學習興趣，又可以提高學生的自主學習能力。同時，虛擬仿真技術(shù)還可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。通過虛擬仿真教學模式，學生不僅能學習臨床操作技術(shù)的要點、難點，還能了解臨床操作過程中存在的風險和注意事項，從而使其在實踐過程中能有效避免意外事故的發(fā)生。此外，虛擬仿真教學還可以使學生將理論知識運用到實踐中，進而提高他們的綜合素質(zhì)。教師利用虛擬仿真教學系統(tǒng)建立完整的實驗系統(tǒng)、優(yōu)化實驗課程設(shè)計、強化實踐教學環(huán)節(jié)等手段，促進學生更好地掌握口腔醫(yī)學專業(yè)知識，掌握臨床操作技能。這不僅有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，還有助于提高學生的綜合素質(zhì)和團隊協(xié)作能力。

（四）彌補了實驗設(shè)備不足的問題

虛擬仿真技術(shù)具有仿真效果好、操作流程清晰、便于觀察、節(jié)省經(jīng)費等優(yōu)點。口腔醫(yī)學專業(yè)學生需要進行大量的實際操作才能熟練掌握相關(guān)理論知識。但實驗室的實驗設(shè)備有限，且多數(shù)學校不能做到經(jīng)常更換。因此，在實驗教學中往往會出現(xiàn)“有設(shè)備無人用”的現(xiàn)象。虛擬仿真技術(shù)在一定程度上彌補了實驗設(shè)備不足的問題，為學生提供了更多的實踐機會。虛擬仿真技術(shù)可以模擬不同類型、不同部位或不同操作難度的口腔醫(yī)學實驗項目，讓學生真實地體會到所學知識在實際操作中的應(yīng)用，提升了實踐教學效果。

三、口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺的建設(shè)途徑

（一）口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺的建設(shè)概述

在虛擬仿真技術(shù)中，建立數(shù)字化模型是其基礎(chǔ)，主要包括人體結(jié)構(gòu)模型、口腔解剖模型和口腔黏膜組織模型等。通過對這些模型進行加工和處理，建立數(shù)字化口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺。平臺可以展示人體口腔結(jié)構(gòu)和功能、人體口腔黏膜組織的解剖結(jié)構(gòu)及其相互之間的聯(lián)系。同時，還可以通過虛擬仿真技術(shù)對這些模型進行操作與實驗，從而完成相應(yīng)的實驗任務(wù)。在建立數(shù)字化平臺的過程中，可以采用3Dmax、Unity3D、Maya、Unreal等三維動畫軟件建立口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺。教師在教學中使用這些軟件，可以使學生直觀地了解人體口腔器官和組織的解剖結(jié)構(gòu)以及它們之間的聯(lián)系，同時，也可以讓學生通過虛擬仿真技術(shù)獲得與實際操作完全一樣的體驗。虛擬仿真平臺還可以將學生的學習情況和教師的教學情況以圖文、視頻等多種形式發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，供學生自主學習；同時，教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)對學生進行考核，了解其對知識的掌握情況；此外，教師還可以將相關(guān)知識通過網(wǎng)絡(luò)進行共享，從而拓展學生的知識視野和專業(yè)素養(yǎng)。

（二）口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺的建設(shè)要點

在建設(shè)口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺時，應(yīng)注意以下幾點：

1.建立完整的口腔醫(yī)學專業(yè)知識體系，將教學內(nèi)容與實際操作相結(jié)合，使學生能夠更好地理解所學知識；

2.優(yōu)化實驗項目設(shè)計，提高學生的學習興趣；

3.利用三維建模技術(shù)構(gòu)建逼真的虛擬場景，讓學生獲得身臨其境的學習體驗；

4.將虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)教學模式相結(jié)合，激發(fā)學生的學習興趣和學習積極性；

5.利用虛擬仿真技術(shù)開展教學，讓學生能夠身臨其境地觀察和學習；

6.應(yīng)用于教學實踐過程中并進行評估。

同時，應(yīng)該不斷地對口腔醫(yī)學虛擬仿真平臺進行完善、升級。在應(yīng)用虛擬仿真平臺進行教學時，教師要結(jié)合實際情況不斷地更新和完善其功能和內(nèi)容。同時，還要注意將虛擬仿真平臺與實際教學內(nèi)容相結(jié)合，充分發(fā)揮虛擬仿真平臺的優(yōu)勢和作用。在口腔醫(yī)學專業(yè)教學過程中，教師還應(yīng)注重虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)教育相結(jié)合，從而充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，切實提升教學質(zhì)量與效率。

四、虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中的應(yīng)用研究

（一）實踐方法

1.調(diào)查對象

某職業(yè)院校30位學生。

2.調(diào)查方法

（1）虛擬模擬教學系統(tǒng)的構(gòu)建及其作用

本項目利用虛擬模擬實驗平臺，構(gòu)建針對后牙牙體預(yù)備的教學過程，著重考查學生對口腔修復需要準備的器械、術(shù)中關(guān)鍵操作步驟等的掌握情況。其優(yōu)勢是對各種儀器的型號、種類和用途進行了直觀的介紹，并通過對儀器的動態(tài)選取和相應(yīng)的操作，創(chuàng)造出了一種身臨其境的臨床學習體驗，并實現(xiàn)了虛擬仿真技術(shù)與臨床教學的實時互動。學生選擇設(shè)備后，能夠?qū)崟r借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備觀看口腔修復的過程。將標注式虛擬仿真技術(shù)系統(tǒng)軟件用于模擬口腔修復牙體預(yù)備教學中，引導學生熟悉口腔修復所需的設(shè)備與程序。

（2）實驗分組和授課方式的選擇

實驗對象30人，隨機分成2組，一組采用虛擬仿真技術(shù)開展教學，一組采用傳統(tǒng)的教學方式。對比和分析2023學年度兩組成員的學習成績后，正式開始后牙牙體預(yù)備的臨床教學。虛擬仿真技術(shù)教學組的學生進入虛擬仿真教學平臺之后，教學系統(tǒng)會隨著環(huán)境的改變（包括選擇手術(shù)器械、操作的動作等），實時地對學生的操作進行引導和講解，讓學生按照教學系統(tǒng)的指示，進行沉浸式的練習和操作，從而讓學生掌握牙體預(yù)備的器械使用方式、流程等。對照組按常規(guī)的臨床操作指導開展學習，學習內(nèi)容包括器械的識別、操作方法和操作流程的學習等。

（3）課后評估

評估方式主要有測驗與問卷調(diào)查兩種。在完成臨床教學任務(wù)后，教師通過虛擬模擬實驗平臺和臨床試驗平臺，對所參加的所有學生進行后牙牙體預(yù)備儀器選型（滿分40）、操作（滿分60分），共100分。調(diào)查內(nèi)容主要有：系統(tǒng)的直覺與實用性（您覺得將來后牙牙體預(yù)備虛擬手術(shù)的可行性），效率與創(chuàng)新（您覺得這樣的臨床學習方式是否有效），以及系統(tǒng)的使用滿意度（您對此系統(tǒng)的滿意度如何）。

3.統(tǒng)計學分析

所得資料以 SPSS24.0統(tǒng)計軟件進行處理。計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較以獨立樣本T檢驗，用卡方檢定及費氏精確檢定進行組間比較，以 Plt;0.05為有顯著性。

（二）實踐結(jié)論

1.基線數(shù)據(jù)

實驗對象30人，包括18～20歲的實驗組15人，其中，男生7人，女生8人；對照組15人，其中，男生7人，女生8人。兩個班的預(yù)修課平均分沒有顯著差別（Pgt;0.05）。

2.結(jié)果比較

實驗組與對照組的“器械辨認”測驗得分分別為（36.48±4.15）、35.15±2.68 （P=0.0 95） ，實驗組比對照組高，但兩組間無顯著差異；在“操作”檢測得分方面，實驗組與對照組的得分分別為（49.13±3.22）、42.35±1.78 （P=0.017），有顯著差異；在總分上，實驗組的得分也明顯高于控制組，分別為（85.60±7.39）、77.49±4.49 （P=0.034）。

3.問卷調(diào)查

本研究采用問卷調(diào)查法，共收集15個樣本，有效樣本15個，有效率100%。研究發(fā)現(xiàn)，15名學生（100%）覺得虛擬仿真技術(shù)教學是直觀和實用的；15名學生（100%）肯定虛擬現(xiàn)實教學方式的創(chuàng)新性與高效性；14位學生（占93.74%）對該虛擬現(xiàn)實教學系統(tǒng)的使用效果較好。

五、結(jié)束語

基于虛擬仿真技術(shù)的教學方式具有諸多優(yōu)勢，將其應(yīng)用于口腔醫(yī)學專業(yè)教學中，既可以彌補傳統(tǒng)教學模式的不足，又能夠培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平、創(chuàng)新型的口腔醫(yī)學人才。本文從口腔醫(yī)學專業(yè)教學現(xiàn)狀出發(fā)，闡述了在口腔醫(yī)學專業(yè)教學中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的重要性、建設(shè)途徑和解決對策，希望本文的研究能為業(yè)界同仁提供參考。

作者單位：劉瑞紅 李然 河南護理職業(yè)學院

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