虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)的探索

紀(jì)學(xué)師

摘 要：隨著信息技術(shù)的飛速進(jìn)步教學(xué)方法也應(yīng)該跟上時(shí)代的腳步，現(xiàn)在學(xué)生已經(jīng)人手一個(gè)智能手機(jī)，再購置一臺VR眼鏡就可以進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)。建議采取PPT與VR課件教學(xué)法相結(jié)合的方法教學(xué)，通過研究顯示超過90%的學(xué)生認(rèn)為可以明顯提高學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)記憶、易于理解難點(diǎn)，97%的學(xué)生認(rèn)為VR課件教學(xué)法讓自己認(rèn)識到基礎(chǔ)知識在臨床中的應(yīng)用，大大提高了學(xué)習(xí)的熱情和主動(dòng)性，在游戲般的學(xué)習(xí)過程中高效快捷地學(xué)習(xí)和掌握醫(yī)學(xué)知識和技術(shù)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) VR眼鏡 3D視頻

Abstract： With the rapid advancement of information technology， teaching methods should also keep pace with the times. Now students have already made a smart phone， and then purchase a VR glasses to carry out virtual reality teaching. It is recommended to adopt a combination of PPT and VR courseware teaching methods. Through research， more than 90% of students think that they can significantly improve their interest in learning， promote memory， and understand difficult points. 97% of students think that VR courseware makes them realize the basic knowledge. The application in the clinic greatly enhances the enthusiasm and initiative of learning， and learns and masters medical knowledge and technology efficiently and quickly in the game-like learning process.

1、研究背景

VR 是由Virtual 和Reality 單詞的首字母組成。中文譯為虛擬現(xiàn)實(shí)。簡單的說，就是在計(jì)算機(jī)中生成與現(xiàn)實(shí)相近的三維圖像，并且具有一定的人機(jī)交互功能[1-2]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將是教育技術(shù)的主要發(fā)展趨勢之一。虛擬現(xiàn)實(shí)是由多種媒體構(gòu)成的三維信息空間，其基本特征包括交互性和臨場感。[3]

VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，能夠?qū)⒔虒W(xué)過程中存在的一些較為難以理解、不存在的內(nèi)容表現(xiàn)出來，這樣學(xué)生就可以對其進(jìn)行觀察，進(jìn)而就能更好地讓學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識[4]。在應(yīng)用VR 技術(shù)構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的過程中，我們可以虛擬學(xué)生和教師，這樣只要是參加課程的人都可以在虛擬現(xiàn)實(shí)課堂中進(jìn)行聽課，并且還能在其中感受到他人也在認(rèn)真的上課[5]。

2、研究目標(biāo)

通過VR課件的教學(xué)改革的實(shí)施，管理層和教師打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，把提高學(xué)生自主認(rèn)知、自主探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和終生學(xué)習(xí)能力作為教學(xué)的最終目標(biāo)。

構(gòu)建出適合本校的VR課件的教學(xué)模式，編制醫(yī)學(xué)VR課件的教學(xué)用稿，并形成較完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評估體系。

3、研究內(nèi)容

3.1形成適合本校特點(diǎn)的VR課件教學(xué)模式

VR課件教學(xué)需要教師和學(xué)生投入大量的時(shí)間，需要購置VR眼鏡、下載或購置教學(xué)軟件，現(xiàn)在學(xué)生都有智能手機(jī)可以充分利用，因此根據(jù)本校的上述條件形成適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式是啟動(dòng)VR課件教學(xué)的關(guān)鍵因素。

3.2精選醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與設(shè)計(jì)VR課件教學(xué)案例

精選適合VR課件教學(xué)的內(nèi)容，在教學(xué)前、教學(xué)中及教學(xué)結(jié)束后設(shè)置臨床病例及相關(guān)問題進(jìn)行測驗(yàn)，根據(jù)教學(xué)效果和學(xué)生反饋意見不斷改進(jìn)，最終形成適合本校的醫(yī)學(xué)VR課件教師教學(xué)用稿。

3.3構(gòu)建完善的教學(xué)質(zhì)量評估體系

通過問卷，調(diào)查教學(xué)中的學(xué)習(xí)效果和學(xué)生的滿意度，VR課件組和非VR課件組學(xué)生的測驗(yàn)成績的比較相結(jié)合來評價(jià)學(xué)生和教學(xué)效果。

4、研究過程

4.1.第一階段：資料準(zhǔn)備

項(xiàng)目組成員通過查閱大量文獻(xiàn)資料，總結(jié)了國內(nèi)外院校對VR課件教學(xué)模式、教學(xué)過程的處理，以及后續(xù)教學(xué)質(zhì)量評估體系的構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)，組織觀看了其他高校的VR課件教學(xué)資料。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本校教學(xué)資源和學(xué)生特點(diǎn)，制定了VR課件教學(xué)計(jì)劃，根據(jù)學(xué)生的知識水平，選取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，編寫了VR課件教案。

4.2.第二階段：實(shí)施過程

根據(jù)學(xué)生的接受能力，在2017級選擇四個(gè)班為VR教學(xué)的實(shí)驗(yàn)班級：護(hù)理5班、口腔2班、護(hù)理4班、護(hù)理2班，共208人。 每班大約50人， 我們把兩個(gè)大班隨機(jī)分為VR課件組和對照組。對照組采用普通教學(xué)法，即以老師為中心的授課方式，老師教授使用ppt課件；VR課件組采用VR課件教學(xué)法。

4.3.VR課件教學(xué)的實(shí)施：

VR眼鏡和智能手機(jī)是需要使用的硬件設(shè)備，這里我們使用的app是藍(lán)光VR大師，

學(xué)生的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)手機(jī)的陀螺儀可以檢測到運(yùn)動(dòng)，3D畫面可以轉(zhuǎn)換不同方向的圖像，給人以身臨其境的感覺，有非常逼真的體驗(yàn)，這就是比3D視頻更令人影響深刻的VR虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸感。

以下是VR課件組課堂照片：

5、研究成果

VR課件組采用VR課件課件學(xué)習(xí)DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的生物合成和紅細(xì)胞的生理功能、四部分內(nèi)容。學(xué)習(xí)結(jié)束進(jìn)行由學(xué)生填寫虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方法和學(xué)習(xí)效果調(diào)查表。然后再進(jìn)行考試測驗(yàn)看學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，VR課件教學(xué)方法和教學(xué)效果評價(jià)調(diào)查問卷由VR課件組學(xué)生填寫，共發(fā)放100份，收回100份，回收率100%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1：

5.1測驗(yàn)考核評價(jià)：

此次測驗(yàn)考核中，用 SPSS13.0軟件分析使用VR教學(xué)的班級和使用PPT教學(xué)的對照班級的學(xué)生小測驗(yàn)的考核成績。所得數(shù)據(jù)使用（）表示，組間使用獨(dú)立樣本的u檢驗(yàn)。p<0.05作為存在差異，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。VR教學(xué)的班級的成績與使用PPT教學(xué)的對照班級的學(xué)生相比存在明顯的相關(guān)性，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（u=11.4，p<0.01），所以VR課件教學(xué)能顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們在測驗(yàn)考核的成績。

5.2研究總結(jié)：

我們將VR課件應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)，由表1得知，超過90%的學(xué)生認(rèn)為可以明顯提高學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)記憶、易于理解難點(diǎn)，97%的學(xué)生認(rèn)為VR課件教學(xué)法讓自己認(rèn)識到基礎(chǔ)知識在臨床中的應(yīng)用，大大提高了學(xué)習(xí)的熱情和主動(dòng)性，表2的測驗(yàn)考核成績分析也證明VR課件在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用取得了顯著效果。

5.2.1. VR課件教學(xué)法能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解除厭學(xué)心理

醫(yī)學(xué)涉及生物大分子的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)過程，常常讓學(xué)生感覺看不見摸不著，尤其是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，單純的書本知識讓學(xué)生感到醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課很枯燥難懂。而VR課件教學(xué)恰恰能改變目前的現(xiàn)狀。VR課件教學(xué)法能逼真再現(xiàn)細(xì)胞和分子水平的立體結(jié)構(gòu)，大大增加學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)知識的興趣，解除厭學(xué)心理。

5.2.2.可以提高教師的綜合素質(zhì)

VR課件教學(xué)對教師整體素質(zhì)的要求遠(yuǎn)高于PPT的教學(xué)法。建議在VR 技術(shù)引入前，高校首先以VR 技術(shù)的優(yōu)勢和方法為主題，對全體教師開展培訓(xùn)，使教師主觀上正確認(rèn)識到VR 技術(shù)的意義和價(jià)值，為VR 技術(shù)更好地融入到教學(xué)過程中，提供良好的前期基礎(chǔ)[6]。

6、結(jié)論與建議

作為一種高科技的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，VR系統(tǒng)的哪些方面可以在教育和教學(xué)中發(fā)揮作用？ 相對目前的醫(yī)學(xué)教學(xué)方法有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 首先，我們來看看目前的醫(yī)學(xué)教育中存在哪些困難，VR技術(shù)可不可以解決這些困難。

6.1.分析傳統(tǒng)醫(yī)用醫(yī)學(xué)教學(xué)中的困難

學(xué)生對生物學(xué)科中微觀世界的探索也常常望而生畏，繁雜又難以與實(shí)際生活相聯(lián)系，抽象又沒有直接經(jīng)驗(yàn)來支撐，只能在腦海中通過想象盡可能去還原不可見的微觀現(xiàn)象，甚至有些內(nèi)容都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以學(xué)生難以對微觀內(nèi)容有一個(gè)正確且清晰的認(rèn)識，是一個(gè)急需解決的學(xué)習(xí)困難點(diǎn)[7]。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是解決這些難題的好方法。

6.2.用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行醫(yī)學(xué)教學(xué)的優(yōu)勢

而虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)法可以讓學(xué)生進(jìn)入分子水平或者細(xì)胞水平，可以上下左右里里外外親自體驗(yàn)，還可以交互操作，立體層次感強(qiáng)，有很好的出鏡效果。

6.3.關(guān)于VR技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)教學(xué)的建議

隨著信息技術(shù)的飛速進(jìn)步教學(xué)方法也應(yīng)該跟上時(shí)代的腳步，現(xiàn)在學(xué)生已經(jīng)人手一個(gè)智能手機(jī)學(xué)校只要每個(gè)學(xué)生給購置一臺VR眼鏡， 所以硬件問題容易解決。在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境中，教師完全控制教學(xué)的進(jìn)度和內(nèi)容，對于每一個(gè)學(xué)生都是一樣的 。在用VR技術(shù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)教學(xué)， 學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)過程的主角。為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，顯然傳統(tǒng)的以教師為主體的講授式教學(xué)法不能很好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，因此需要對教學(xué)法進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)實(shí)際的教學(xué)需求，采取講授法與分組討論法結(jié)合的教學(xué)模式[8-9]。

綜上所述，隨著教學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，把VR技術(shù)盡快地應(yīng)用到醫(yī)學(xué)教學(xué)中是教學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。VR技術(shù)教學(xué)可以提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，游戲般的學(xué)習(xí)過程使學(xué)生在愉快的情緒中學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)知識和技術(shù)。 將VR技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)用醫(yī)學(xué)教學(xué)上不失為一種良策。VR技術(shù)應(yīng)用先驅(qū)者Walter Greenleaf教授指出：醫(yī)療培訓(xùn)、臨床診療、醫(yī)學(xué)干預(yù)、健康保健四大塊將是VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的未來[10]。 VR技術(shù)未來必定能成為醫(yī)學(xué)教學(xué)技術(shù)的主流，必定進(jìn)一步促進(jìn)醫(yī)學(xué)教育的進(jìn)步和提高。

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