虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中醫(yī)針灸教學(xué)中的運用※

蔡曉雯 黃 泳 曲姍姍 鐘 正

(南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院2013級本科生，廣東 廣州 510515)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中醫(yī)針灸教學(xué)中的運用※

蔡曉雯 黃 泳△曲姍姍1鐘 正1

(南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院2013級本科生，廣東 廣州 510515)

虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)是現(xiàn)代科技的顯著進步，也是社會熱點之一。把VR技術(shù)與中醫(yī)針灸教學(xué)進行有機結(jié)合，將對推動中醫(yī)針灸國內(nèi)外教育起到更大的促進作用。本文從VR技術(shù)、國內(nèi)外VR虛擬教學(xué)現(xiàn)狀以及VR技術(shù)應(yīng)用在中醫(yī)針灸教學(xué)中的設(shè)想幾個方面，介紹并探討了VR技術(shù)與中醫(yī)針灸教學(xué)相結(jié)合的必要性。

教育，針灸；教學(xué)

1 南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院針灸推拿教研室，廣東 廣州 510515

中醫(yī)針灸歷史悠久，隨著習(xí)近平總書記提出“中醫(yī)藥是中華文化偉大復(fù)興先行者”，要“推動中醫(yī)藥走向世界”后，越來越多的人對中醫(yī)產(chǎn)生了濃厚的興趣，作為中醫(yī)特色療法之一的針灸療法也受到許多海外人士的推崇。對此，中醫(yī)針灸的教學(xué)和臨床技能的訓(xùn)練需要進一步完善和提高，其中將虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)技術(shù)應(yīng)用到中醫(yī)針灸的教學(xué)中就是一大亮點。VR技術(shù)是當(dāng)代前沿科技之一，將其與中醫(yī)針灸進行有機結(jié)合，將有利于提高教學(xué)效率，推廣中醫(yī)針灸的普及和應(yīng)用。

1 VR技術(shù)概述

20世紀60年代，伊凡·蘇澤蘭(Ivan Sutherland)在自己的論文中首次提出虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的思想，而VR一詞則由美國VPL公司創(chuàng)始人杰倫·拉尼爾(Jaron Lanier)在20世紀80年代正式提出。VR技術(shù)是一種新的人機交互接口，結(jié)合計算機圖形學(xué)、傳感器技術(shù)、動力學(xué)、光學(xué)、人工智能及社會心理學(xué)等多領(lǐng)域成果，以計算機技術(shù)為核心，通過多媒體和三維技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境(virtual environment，VE)。用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同于真實環(huán)境的感受和體驗[1-2]。目前市場上的VR產(chǎn)品主要分為頭戴設(shè)備、非頭戴設(shè)備和手套，其中頭戴VR設(shè)備是虛擬現(xiàn)實的主要形式，通過沉浸式的頭盔或者VR眼鏡，用戶可以直接置身于虛擬世界中，獲得較為直觀的體驗[2]。

VR技術(shù)最早運用于航天與軍事部門，且其最新研究成果也率先用于航天和軍事領(lǐng)域[2]。國內(nèi)對于此項技術(shù)的研究相比國外開展得較晚，自20世紀90年代起，一批重點實驗室開展了長期基礎(chǔ)研究，如北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室、浙江大學(xué)計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)國家重點實驗室、北京理工大學(xué)光電學(xué)院研究團隊等[3]。如今VR技術(shù)的運用已逐步擴展至通信、醫(yī)療、教育、娛樂等方面，隨著科技的不斷創(chuàng)新，將會有更大發(fā)展空間。

2 VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

VR技術(shù)在教育方面的應(yīng)用主要集中在實驗教學(xué)和遠程教育方面。目前，國外的一些公司已經(jīng)研究出來應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教育系統(tǒng)，并且在一些學(xué)院進行推廣。美國是VR技術(shù)最先進也是最早將VR技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合的國家[1]。例如zSpace公司不僅推出了桌面虛擬現(xiàn)實操作系統(tǒng)，使學(xué)生能通過操縱虛擬3D物體以增強學(xué)習(xí)體驗，還成立了專門的STEAM(science科學(xué)，technology技術(shù)，engineering工程，art藝術(shù)，mathematics數(shù)學(xué))實驗室，幫助學(xué)生利用zSpace STEAM實驗室課件進行學(xué)習(xí)[4]。其余的例如卡耐基·梅隆大學(xué)、密歇根州立大學(xué)、麻省理工學(xué)院等高校都開發(fā)了虛擬實驗室及教學(xué)平臺，以多樣化的教學(xué)技術(shù)豐富課堂學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。盡管國內(nèi)對VR技術(shù)的研究起步較國外晚，在人才引進、硬件設(shè)施、軟件內(nèi)容等方面受到一定的限制[2]，但國家相關(guān)部門已對此表示高度重視，將對VR技術(shù)的研究計劃納入“十一五”國家科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金委員會計劃、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃等，國內(nèi)一些重點院校也已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作[1，3]?，F(xiàn)在VR技術(shù)在國內(nèi)尚未普及，技術(shù)主要服務(wù)于軍用領(lǐng)域，民用領(lǐng)域應(yīng)用不多，內(nèi)容較少，設(shè)備較貴，在逐步推廣至高?；蜥槍I(yè)人士的教學(xué)過程中，還需要進一步提升技術(shù)，降低生產(chǎn)和使用成本。

3 VR技術(shù)在中醫(yī)針灸教學(xué)中的運用設(shè)想

因為VR技術(shù)能使學(xué)習(xí)者得到更為真實的感受，能進行重復(fù)性操作而避免傳統(tǒng)道具的磨損和折舊，從而獲得更為充分的訓(xùn)練，所以VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)與操作中有著較好的發(fā)展前景。而中醫(yī)針灸的從醫(yī)者同樣需要大量的經(jīng)驗積累，將VR技術(shù)融入中醫(yī)針灸的教學(xué)過程中，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還能對學(xué)科和行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展起到促進作用。綜合長期的教學(xué)經(jīng)驗，我們對VR技術(shù)在中醫(yī)針灸教學(xué)中的運用提出以下設(shè)想。

3.1 初級學(xué)習(xí)型VR 中醫(yī)針灸初級階段的學(xué)習(xí)包括中醫(yī)診斷學(xué)、經(jīng)絡(luò)腧穴學(xué)、刺法灸法學(xué)、推拿學(xué)等。初級學(xué)習(xí)型VR教學(xué)應(yīng)與課本知識相結(jié)合，可做一定拓展，以助學(xué)生思維的發(fā)散。中醫(yī)診療基于四診合參，中醫(yī)診斷學(xué)中一大學(xué)習(xí)重點是四診合參，即對望診、聞診、問診、切診的學(xué)習(xí)。通過頭戴式設(shè)備、耳機和麥克風(fēng)以及觸覺反饋手套等工具，學(xué)生可在仿真環(huán)境中完成：望診，觀察“患者”病癥的外在表現(xiàn)；問診，詢問“患者”的主觀感受；聞診和切診，對“患者”進行初步的體格檢查等。由于針灸學(xué)與人體解剖的關(guān)系密不可分，VR的3D人體可視化大大方便了這2個科目的教學(xué)。在針灸學(xué)方面，教師講述腧穴、經(jīng)絡(luò)定位及主治作用的時候，學(xué)生可在模擬3D人體解剖圖像上進行精確定位，了解其解剖結(jié)構(gòu)，利用三維空間跟蹤定位器[5]進行點穴操作，為后期學(xué)習(xí)刺法灸法學(xué)和針灸治療學(xué)打下基礎(chǔ)。初級階段的VR教學(xué)需涵蓋本科教學(xué)的基本知識點，利用初級操作以及交互應(yīng)用，彌補傳統(tǒng)課堂的不足，使學(xué)生較充分地掌握課本知識。

3.2 綜合提高型VR 在完成初級階段教學(xué)后，教師可提高教學(xué)內(nèi)容的復(fù)雜性和多樣性，利用綜合提高型VR教學(xué)使學(xué)生得到更加深層次、多角度的學(xué)習(xí)。此階段的教學(xué)主要基于臨床實際病例，將一些常見病、多發(fā)病的癥狀、體征設(shè)定為參數(shù)，結(jié)合虛擬人體模型，建立仿真醫(yī)療情境。教師根據(jù)臨床經(jīng)驗以及學(xué)生水平選擇相應(yīng)難易度的病例進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的臨床綜合思維，提高教學(xué)效果。在仿真情境中，學(xué)生利用所學(xué)基礎(chǔ)知識對“患者”進行四診合參、中醫(yī)辨證以及鑒別診斷后，提出適宜的治療方案，采用中醫(yī)中藥以及針灸等手段來治療。為了使模擬更加真實，每個病例還可添加后期“患者”病情的演變以及“患者”的復(fù)診，使學(xué)生根據(jù)不同的證候調(diào)整治療方案，以提高教學(xué)效率。在四診合參和辨證論治的綜合訓(xùn)練過程中，教師應(yīng)仔細觀察，總結(jié)點評學(xué)生診病和操作過程中的優(yōu)缺點，啟發(fā)學(xué)生思考并學(xué)習(xí)治療方案的構(gòu)建以及治療的實施，培養(yǎng)學(xué)生的臨床綜合能力。此類型VR可為知識學(xué)習(xí)和臨床見習(xí)、實習(xí)之間的過渡階段提供幫助，緩解學(xué)生面臨見習(xí)、實習(xí)的緊張情緒，同時增加教師和學(xué)生之間的互動，減輕門診見習(xí)教學(xué)壓力。

3.3 游戲型VR 現(xiàn)代生活活動日漸豐富，然而碎片時間也逐漸增多。VR技術(shù)在輔助課堂教學(xué)以外，還能將這些課余時間充分利用起來，作為課堂的延伸。中醫(yī)針灸的學(xué)習(xí)需要大量的記憶，例如熟記經(jīng)絡(luò)腧穴定位和功效主治等，將這些內(nèi)容設(shè)計成游戲任務(wù)，學(xué)生利用游戲型VR即可隨時隨地、在碎片時間中相對輕松地進行知識鞏固。這種寓教于樂的方式能夠激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到事半功倍的效果。目前游戲類VR技術(shù)、程序及其配套設(shè)備已經(jīng)較為成熟，將其運用于第二課堂將有良好的前景。

3.4 執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試模擬 除了教學(xué)方面，VR技術(shù)在考試模擬、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)等項目中也大有用武之地。例如為了中醫(yī)、中西醫(yī)執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試中的實踐技能訓(xùn)練，傳統(tǒng)操作訓(xùn)練往往受道具、場地、時間等諸多因素的制約，而VR技術(shù)則解決了以上問題。對于執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試中第二站的實踐技能考核，VR技術(shù)可進行全程的模擬，并根據(jù)考生的需要調(diào)整訓(xùn)練方案。

目前一些針對執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試開發(fā)出來的VR系統(tǒng)仿真度已達到較高水平，通過對考場實景的模擬，考生能夠得到較為充分的訓(xùn)練。VR考試模擬系統(tǒng)不僅節(jié)省了用人和場地，在減少培訓(xùn)費用投入的同時還能獲得良好訓(xùn)練效果，其優(yōu)越性和效果均高于傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式。

3.5 繼續(xù)教育專題 VR技術(shù)可以在醫(yī)學(xué)繼續(xù)教育中為在職醫(yī)務(wù)人員的深造提供幫助，使其更好地學(xué)習(xí)新理論、新知識、新技術(shù)、新方法，不斷提高專業(yè)工作能力和業(yè)務(wù)水平。運用VR技術(shù)，醫(yī)務(wù)工作者可了解到學(xué)科以及行業(yè)的最新進展，例如各種新型針灸技術(shù)和各家各地針灸流派等，開拓視野；還可根據(jù)工作與個人深造需求，結(jié)合社會熱點，選擇不同的專題進行學(xué)習(xí)，例如針灸減肥、針灸美容等。以VR為教學(xué)手段的繼續(xù)教育主要包括理論培訓(xùn)、觀摩培訓(xùn)、臨床技能訓(xùn)練等，其中在3D情景中的觀摩培訓(xùn)能使醫(yī)生在異地遠程學(xué)習(xí)臨床技能操作、手術(shù)示教和專家會診過程等視頻資料；在掌握了理論知識后，醫(yī)生可在VR中的虛擬診室和手術(shù)室中對“患者”進行診療[6]。VR技術(shù)與醫(yī)學(xué)繼續(xù)教育相結(jié)合可豐富教學(xué)資源，滿足廣大醫(yī)務(wù)人員的個性化需求。這將成為青年醫(yī)師臨床技能培訓(xùn)的一個有效途徑，更能促進學(xué)科以及行業(yè)的長遠發(fā)展。

綜上所述，VR技術(shù)作為一項科技含量較高的高端技術(shù)，相比于傳統(tǒng)教學(xué)方法，教學(xué)內(nèi)容豐富度更高、師生互動性更強、學(xué)生參與度更高，在中醫(yī)針灸的教學(xué)中具有較好的應(yīng)用前景。但由于技術(shù)水平的限制，目前的應(yīng)用還很有限。隨著國家研究的投入加大，VR技術(shù)將會對中醫(yī)針灸教學(xué)產(chǎn)生深遠的影響。

[1] 郭勇陳，賈佳麗，王皎琳,等.VR技術(shù)在高校經(jīng)管類實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實驗室科學(xué)，2016，19(2):70-75.

[2] 張良杰，朱麗敏，鐘石根,等.VR技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用領(lǐng)域研究[J].傳感器世界，2017，23(5):26-31.

[3] 趙沁平，周彬，李甲,等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究進展[J].科技導(dǎo)報，2016，34(14):71-75.

[4] 劉園.VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2016，12(16):207-208.

[5] 李強，王雪婧.VR技術(shù)在中醫(yī)針灸取穴中的應(yīng)用[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2016，12(23):75-76.

[6] 盧永平.慕課+虛擬現(xiàn)實:助力繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育培訓(xùn)模式升級[J].繼續(xù)教育，2017，31(1):44-46.

中醫(yī)教育

10.3969/j.issn.1002-2619.2017.11.037

R-42

A

1002-2619(2017)11-1758-03

※ 項目來源：2013—2014年南方醫(yī)科大學(xué)本科教學(xué)改革發(fā)展工程建設(shè)；南方醫(yī)科大學(xué)2015年混合式教學(xué)改革課程建設(shè)；南方醫(yī)科大學(xué)2016年度高水平大學(xué)-創(chuàng)新人才培養(yǎng)項目

△ 通訊作者：南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院針灸推拿教研室，廣東 廣州 510515

蔡曉雯(1994—)，女，本科在讀。研究方向：中醫(yī)學(xué)(針灸推拿)專業(yè)。

2017-07-15)

李珊珊)