虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)職業(yè)教育實驗教學(xué)中的應(yīng)用

張祎

摘要：隨著技術(shù)的進步和新的教學(xué)方法的出現(xiàn)，各大醫(yī)學(xué)院校紛紛開始引進新的教學(xué)手段幫助學(xué)生更好掌握相關(guān)的知識和技能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新興并在各領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的技術(shù)，在醫(yī)學(xué)職業(yè)教育的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中也開始被廣泛的使用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)實際上是利用計算機三維圖形技術(shù)、交互技術(shù)及相關(guān)的模擬傳感技術(shù)等，為學(xué)生構(gòu)建一個仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境。在這種虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可以更直觀地在沉浸式的環(huán)境中理解相關(guān)知識，并能通過交互式的操作掌握相關(guān)的技能，還可以通過與其他學(xué)習(xí)者進行有效的溝通與交流，獲得相關(guān)知識的資料與答案，從而完成自身理論知識框架的建構(gòu)和技能的掌握。本文主要闡述了如何將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與醫(yī)學(xué)職業(yè)教育相互結(jié)合，開啟一個新的醫(yī)學(xué)職業(yè)教育實驗教學(xué)模式。圍繞“如何在醫(yī)學(xué)教學(xué)中引入并優(yōu)化應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，提高醫(yī)學(xué)教學(xué)的效果和效率”這一問題，進行相關(guān)的分析。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；醫(yī)學(xué)；職業(yè)教育；實驗教學(xué)；應(yīng)用

一直以來，醫(yī)衛(wèi)類院校的專業(yè)教育對相關(guān)職業(yè)技能的要求是非常高的，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生的實際動手的能力及相關(guān)的實踐技能。因此在醫(yī)學(xué)職業(yè)技能培訓(xùn)中，實驗教學(xué)成為整個教學(xué)過程中最重要的一個環(huán)節(jié)，并且對辦學(xué)水平的高低產(chǎn)生巨大的影響。但是，在實際教學(xué)過程中，由于受各種條件的制約，如缺乏相關(guān)的實驗設(shè)施設(shè)備，實驗要求較高等因素導(dǎo)致學(xué)生不能有效的進行相關(guān)的實驗，使得學(xué)生臨床實踐經(jīng)驗較少，導(dǎo)致相關(guān)人才培養(yǎng)的技能短板，嚴(yán)重制約著我國醫(yī)學(xué)職業(yè)教育的發(fā)展。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用可以在一定程序上提高學(xué)生的技能掌握能力。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的認(rèn)識

虛擬技術(shù)在現(xiàn)代教育中的使用越來越廣泛，其主要的概念可分為狹義與廣義兩種。狹義的虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要是指通過計算機與相關(guān)的三維立體立體設(shè)備等傳感輔助設(shè)備交換相關(guān)的數(shù)據(jù)，使人們在視覺、聽覺、觸覺及嗅等方面能感受到逼真的相關(guān)信息，從而建立虛擬的人工環(huán)境，使得學(xué)習(xí)者會產(chǎn)生逼真的三維現(xiàn)實感覺。廣義的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)容較為廣泛，它不僅包括狹義的內(nèi)容，還包括一切與其有關(guān)的能夠制作出逼真的立體環(huán)境的相關(guān)軟件設(shè)備，及相關(guān)的使用方法及技術(shù)。總之，虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是利用計算機模擬產(chǎn)生一個二維或三維空間的虛擬世界，讓使用者如同身歷其境一般，無限制地觀察空間內(nèi)的事物。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個集視覺、聽覺、嗅覺及觸覺為一體的立體式虛擬環(huán)境。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[1-2]

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，在相關(guān)的醫(yī)學(xué)職業(yè)教育體系構(gòu)建虛擬實驗室教學(xué)系統(tǒng)已成為可能。在虛擬實驗室系統(tǒng)中學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生構(gòu)建一個合理完整的理論框架，并對相關(guān)的技能能更好的掌握。借助虛擬系統(tǒng)提供的虛擬環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以反復(fù)操作訓(xùn)練，有利于學(xué)生熟悉掌握好每一個操作的流程，更好地將知識和技能結(jié)合起來。虛擬技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域主要有：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、中醫(yī)學(xué)[4-5]及解剖學(xué)等方面。在醫(yī)學(xué)教育中，虛擬現(xiàn)實提供了嶄新的教學(xué)手段，如虛擬手術(shù)、虛擬診斷、虛擬護理等。在全新的學(xué)習(xí)場景中打破了空間的限制，應(yīng)用虛擬設(shè)備、病體、病房節(jié)省了昂貴設(shè)備資金投入，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

下面以虛擬技術(shù)運用到解剖學(xué)中為例，并對相關(guān)的注意事項進行分析。

虛擬解剖學(xué)最常見的應(yīng)用有虛擬人體、虛擬解剖等。而虛擬人體是指運用計算機網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)軟件將人體形態(tài)學(xué)、生物學(xué)和物理學(xué)等通過數(shù)字轉(zhuǎn)化虛擬成人體的形態(tài)，將其代替真實的人體運用于臨床的實踐中去[3]。虛擬人體實際就是電腦里合成地三維人體，學(xué)生可以通過計算機對該結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)的了解。運用虛擬技術(shù)采集這些數(shù)據(jù)時，先要選取一具“尸體”，將人體切成非常薄的片，每切一次片，都會利用數(shù)碼相機和掃描儀對切片進行全面的分析，再將數(shù)據(jù)輸人電腦。直到將整個人體分割完成后，也就擁有整個人體完整的數(shù)據(jù)資料。最后用電腦將這些資料數(shù)據(jù)合成三維的立體人類生理結(jié)構(gòu)，學(xué)生就可以開始對這個虛擬人物進行相關(guān)的分析，通過縮放局部的圖像可以對人體的結(jié)構(gòu)擁有更加明顯的了解。

傳統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)方式是在課堂講授過程中配上插圖，而插圖也大多是一些二維圖片或是一些根據(jù)實際解剖結(jié)構(gòu)比例縮小的圖片，這會使得許多的學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)感到枯燥乏味，對該門課程的知識點也不能有效的理解。而虛擬人體解剖圖是數(shù)字化解剖圖，在虛擬的環(huán)境中學(xué)生可以自由地選擇所要觀察的對象，其逼真的器官模型還能及時給予學(xué)生感官上的刺激，使學(xué)習(xí)者更容易理解和掌握解剖結(jié)構(gòu)，使其能夠自由地在三維人體空間及相應(yīng)的文字資料進行各種操作。又如目前我們廣泛應(yīng)用于教學(xué)的解剖青蛙的虛擬仿真軟件。它就是運用虛擬技術(shù)使操作者可以在計算機上通過操作鼠標(biāo)的方式來對計算機虛擬的青蛙進行解剖剝離手術(shù)，整個流程以真實解剖的操作要求設(shè)計，包括實驗對象的固定、工具的選擇，操作的要點。解剖過程中順序取出各個器官，以此來觀察青蛙的肌肉、血管、器官等，操作過程和真正的解剖實驗幾乎一樣，操作者還能任意調(diào)整觀察角度、縮放圖像。這個仿真小實驗?zāi)苁箤W(xué)生能夠有在實際臨床操作之前能對相關(guān)的技術(shù)要點有相應(yīng)的了解和掌握，提高了學(xué)習(xí)效率，并可以反復(fù)操作，彌補了真實實驗中耗材短缺的問題。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實驗教學(xué)中的優(yōu)缺點

⑴虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育實驗教學(xué)中具有其自身明顯的特性。其優(yōu)點主要可以概括為：

①虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以讓相關(guān)的學(xué)習(xí)者完全融入到所創(chuàng)建的虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中，使學(xué)生能夠有效的融入到學(xué)習(xí)的氛圍中去，促進學(xué)生對理論知識的構(gòu)建。

②帶給習(xí)者全新的視覺、聽覺、觸覺等各方面的感受，通過自然的實時感知交互手段，獲得身臨其境的感受。

③有利于學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中通過所創(chuàng)建的交流平臺與其它的學(xué)習(xí)著進行有效的溝通與交流加深對理論知識的鞏固，取長補短。

⑵事物事物發(fā)展是雙面性的，虛擬技術(shù)為醫(yī)學(xué)實驗帶來了發(fā)展的機遇，同時其自身也存在著許多的不足之處。其局限性主要表現(xiàn)在：

①缺乏實物研究。一些常見的相關(guān)設(shè)備機械在虛擬實驗教學(xué)中，學(xué)生能夠看得到但是卻無法真正的碰觸到，這是由于所有機械都是虛擬化的并沒有真實的存在。

②對一些相對較為復(fù)雜的現(xiàn)實生物學(xué)來說，虛擬技術(shù)很難將其用簡單的形式完整的表現(xiàn)出來。如在細(xì)胞培養(yǎng)過程中遇到相關(guān)的污染問題、或是在手術(shù)中大出血等情況，這些都是需要臨床實踐證明后才能找到相應(yīng)的解決方案，因此，導(dǎo)致學(xué)生難以積累這方面的知識與經(jīng)驗。

③在真實、實際的實驗教學(xué)過程中，學(xué)生可以有效的對某個問題進行檢查和排除，使其能夠更加客觀、全面地幫助學(xué)生對相關(guān)的問題進行分析、有利于提高解決問題的能力。而仿真虛擬實驗技術(shù)雖然快速、方便、簡潔。但與真實的實驗教學(xué)相比，其內(nèi)部仍然存在一定的差距。因此，虛擬實驗教學(xué)并非取代傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，而是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新與補充。

小結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新型的教學(xué)手段，已被廣泛的運用到醫(yī)學(xué)職業(yè)教育實驗中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用對現(xiàn)代教育的發(fā)展具有促進作用，它有利于提高現(xiàn)代化教育的技術(shù)水平，對實驗環(huán)境有著巨大的改善作用，不斷將新的知識融入到教學(xué)模式中去，對學(xué)校培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才產(chǎn)生了巨大的作用。由于傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難將醫(yī)學(xué)教學(xué)中的一些比較抽象的問題表達出來，對于實踐性較強的教學(xué)內(nèi)容來說學(xué)生很難得到充分的實踐培訓(xùn)，而將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與醫(yī)學(xué)教學(xué)相互的結(jié)合有利于構(gòu)建更加完整的醫(yī)學(xué)理論框架，彌補傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足。醫(yī)學(xué)虛擬教學(xué)系統(tǒng)可以有效的突破時間和空間的限制，直觀的價格抽象化的內(nèi)容和表現(xiàn)出來，有助于學(xué)生加深對相關(guān)知識的理解，通過構(gòu)建出來的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺有利于促進學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間的有效交流，能夠有效的將實踐性教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)知識和技能進行相互的傳達。

參考文獻

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