虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)高?？谇会t(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用探討

洪洋 朱辛奕 季海寧

摘? 要 在以往口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，教師往往憑借PPT或多種教學(xué)器具的講解和演示，展開具體的教學(xué)過(guò)程。但近年來(lái)，在口腔醫(yī)學(xué)高速發(fā)展背景下，教學(xué)內(nèi)容日益復(fù)雜，致使以上方法很難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。為了有效解決此問(wèn)題，采取虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革，通過(guò)其營(yíng)造的逼真教學(xué)環(huán)境和互動(dòng)的操作場(chǎng)景，可以給予學(xué)生身臨其境的學(xué)習(xí)感受，從而為教學(xué)質(zhì)量的提高創(chuàng)造良好條件。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);口腔醫(yī)學(xué);實(shí)習(xí)教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）20-0029-03

Discussion on Application of Virtual Reality Technology in Prac-tice Teaching of Stomatology in Medical Colleges and Univer-sities//HONG Yang， ZHU Xinyi， JI HainingAbstract In the past practice teaching process of stomatology， tea-chers often rely on PPT or a variety of teaching tools to explain and demonstrate， to expand the specific teaching process. However， in recent years， in the context of rapid development of stomatology， theteaching content has become increasingly complex， making it diffi-cult to meet the learning needs of students with the above methods. In order to solve this problem effectively， virtual reality technology is adopted to carry out teaching reform. By creating realistic teaching?environment and interactive operation scenes， students can get immersive learning experience， thus creating favorable conditions for improving teaching quality.

Key words virtual reality technology; stomatology; practice tea-ching; teaching reform

1 前言

口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)是醫(yī)學(xué)高校重要的教學(xué)單位之一，具有理論知識(shí)和實(shí)踐操作并重的教學(xué)特點(diǎn)。在理論知識(shí)授課部分，通過(guò)教師的耐心講解，可以較好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需

求;但在實(shí)踐知識(shí)授課部分，教師往往借助于PPT或教學(xué)器具展開教學(xué)。受到以上教學(xué)工具的影響，很難模擬出真實(shí)的診療環(huán)境，在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。為了有效解決此問(wèn)題，采取虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革，是一種可行的方法和途徑。

2 現(xiàn)階段口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)中存在的弊端分析

在口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，PPT和各種教學(xué)器具是最常用的教學(xué)輔助工具，在早期教學(xué)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單的背景下，教師采取講授法，配合PPT和教學(xué)器具講解和演示，能夠較好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求[1-3]。但近年來(lái)，隨著口腔醫(yī)學(xué)的高速進(jìn)步和發(fā)展，越來(lái)越多的知識(shí)和診療方法成為高等教學(xué)環(huán)節(jié)重要的知識(shí)組成部分[4]，致使PPT和教學(xué)器具的弊端日益凸顯。

演示效果較差? PPT演示的是一個(gè)二維的教學(xué)畫面，無(wú)法給予學(xué)生身臨其境的教學(xué)感受。與之比較，教學(xué)器具雖然是立體的，但需要教師手動(dòng)進(jìn)行演示，受到教學(xué)器具大小、學(xué)生距教師距離遠(yuǎn)近和教師操作水平高低的制約，很多細(xì)節(jié)難以演示清楚，既增加了教師的教學(xué)難度，學(xué)生也無(wú)法有效理解。

不具有互動(dòng)性? 所謂互動(dòng)性，就是在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以模擬地進(jìn)行各種操作。PPT有教師預(yù)先設(shè)計(jì)好的圖片組成，顯然沒(méi)有人機(jī)互動(dòng)的功能。而部分教學(xué)器具價(jià)格較為昂貴，不具有學(xué)生真實(shí)操作和演示的可行性。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入實(shí)習(xí)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也稱為靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是指利用電腦技術(shù)模擬設(shè)計(jì)出的一個(gè)虛擬環(huán)境，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1）多感知性。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的環(huán)境，不僅僅呈獻(xiàn)給體驗(yàn)者一個(gè)三維的視覺(jué)環(huán)境，還有聽覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知甚至嗅覺(jué)感知等[5]。

2）沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)最大限度還原真實(shí)場(chǎng)景，在此環(huán)境中，體驗(yàn)者很難與現(xiàn)實(shí)真實(shí)世界區(qū)分。

3）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并不是一個(gè)固定的圖像或環(huán)境，會(huì)根據(jù)體驗(yàn)者的操作，動(dòng)態(tài)變換相應(yīng)的場(chǎng)景[6-8]。

因此，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入口腔醫(yī)學(xué)的實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，可以從根本上解決PPT和教學(xué)器具場(chǎng)景還原度不高和缺乏互動(dòng)等弊端，為教學(xué)質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的組成

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境由服務(wù)器、虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡和操作手柄等部分組成。其中服務(wù)器是虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的核心，負(fù)責(zé)教學(xué)環(huán)境的虛擬構(gòu)建、場(chǎng)景變換和模擬操作演示的數(shù)據(jù)處理;虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡相當(dāng)于電腦的顯示器，只是與傳統(tǒng)的顯示器比較，由于距離人眼距離近，可以呈現(xiàn)出更為廣闊的視野;操作手柄相當(dāng)于人的雙手，通過(guò)手柄與虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡及服務(wù)器的關(guān)聯(lián)，可以準(zhǔn)確識(shí)別出學(xué)生的操作動(dòng)作[9-10]。

5 教學(xué)資源的選擇和建立

醫(yī)學(xué)高?？梢詮囊韵聝煞N途徑選擇和建立虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所需教學(xué)資源。

一是購(gòu)買現(xiàn)成的與口腔醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)相關(guān)的教學(xué)資源。近年來(lái)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)投入基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)資源開發(fā)工作中，并誕生許多還原程度高和互動(dòng)良好的產(chǎn)品，高校直接選擇購(gòu)買即可。

二是醫(yī)學(xué)高校相關(guān)專業(yè)與計(jì)算機(jī)教研室進(jìn)行合作，獨(dú)立開發(fā)教學(xué)課程。整個(gè)開發(fā)過(guò)程涉及全景拍攝、后期制作、模型動(dòng)畫設(shè)計(jì)、特效制作和交互設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。在全景拍攝環(huán)節(jié)，需要由口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)的教師根據(jù)本次課程的教學(xué)需求，使用具有全景拍攝功能的照相機(jī)拍攝圖像;在后期制作環(huán)節(jié)，由口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)教師和計(jì)算機(jī)教研室教師共同制作完成，其中前者負(fù)責(zé)圖片的篩選，后者使用Autopano Giga和Autopano Video Pro等軟件，對(duì)圖片進(jìn)行剪輯和拼接;在模型動(dòng)畫設(shè)計(jì)和特效制作環(huán)節(jié)，由計(jì)算機(jī)教研室教師完成，與模型動(dòng)畫設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件如3d Max等，涉及特效制作的軟件如MAYA等;在交互設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)教師首先提出互動(dòng)要求，計(jì)算機(jī)教研室教師根據(jù)其要求情況設(shè)計(jì)完成。

購(gòu)買現(xiàn)成的教學(xué)資源和高校獨(dú)立制作教學(xué)資源二者各有利弊。前者的優(yōu)勢(shì)在于畫面精美，模擬環(huán)境的還原度高等;弊端在于價(jià)格較為昂貴，而且部分課程可能與教學(xué)要求相脫節(jié)，在一定程度上增加了教學(xué)難度。高校獨(dú)立制作教學(xué)資源的優(yōu)勢(shì)是由于整個(gè)過(guò)程均由校內(nèi)的教師完成，最大限度地降低了教學(xué)成本;加之教師會(huì)根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)生的掌握程度設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。但受到開發(fā)人員水平和能力的制約，在場(chǎng)景的美觀度等方面可能存有一定的欠缺。因此，醫(yī)學(xué)高校將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入教學(xué)中，需要靈活地選擇和構(gòu)建資源，如在經(jīng)費(fèi)允許的條件下，可購(gòu)買相關(guān)的教學(xué)資源;若高校計(jì)算機(jī)教研室教師的水平和能力較為凸出，則可以獨(dú)立開發(fā)。

6 教學(xué)方法的調(diào)整

在口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)階段，傳統(tǒng)的教學(xué)方法以講授法為主，即在課堂上，教師借助PPT和教學(xué)工具，詳細(xì)講解教學(xué)內(nèi)容。但在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境中，學(xué)生需要在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和演示，此時(shí)講授法并不是首選的教學(xué)方法，因?yàn)橹v授法的教學(xué)主線是教師的講解，教師是學(xué)生課堂上唯一關(guān)注重心。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，學(xué)生需要佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡進(jìn)行學(xué)習(xí)，此時(shí)不可能觀察教師的一言一行。因此需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整，如采取講授法與討論法結(jié)合的授課方法進(jìn)行授課[11-13]。即在上課前20～30分鐘，教師先采取講授法，向?qū)W生具體講授本節(jié)課相關(guān)的理論知識(shí);然后學(xué)生進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)和模擬操作環(huán)節(jié)，此時(shí)教師不對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)加以干預(yù)，用時(shí)30分鐘左右;學(xué)生體驗(yàn)完畢后，再采取討論法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)體驗(yàn)和操作的結(jié)果進(jìn)行討論，用時(shí)20～30分鐘。

7 采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的建議

教師要對(duì)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行深入體驗(yàn)? 當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被引入口腔醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)教學(xué)后，學(xué)生在模擬的操作和演示過(guò)程中必然會(huì)遇見更多的問(wèn)題有待解決，若解答不正確或不合理，必然會(huì)影響整體的教學(xué)效果。因此建議教師在開展教學(xué)過(guò)程中，首先需要對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行多次體驗(yàn)，其中無(wú)論是正確的操作還是錯(cuò)誤的操作，都需要逐一進(jìn)行演示，以對(duì)可能涉及的知識(shí)進(jìn)行初步了解。同時(shí)需要積極主動(dòng)地利用課余時(shí)間加強(qiáng)自學(xué)，以不斷提高綜合素質(zhì)[14-15]。

注重開展個(gè)性化教學(xué)? 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)畢竟屬于一種新興的教學(xué)技術(shù)，另外如前文所述，需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[16]，即采取講授法與討論法結(jié)合的教學(xué)方法，才能夠更為有效地提高教學(xué)質(zhì)量。但由于學(xué)生的個(gè)人情況有所不同，如部分學(xué)生已經(jīng)完全習(xí)慣和適應(yīng)講授法教學(xué)，個(gè)別學(xué)生身體情況較為特殊，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的立體環(huán)境中，可能出現(xiàn)眩暈和惡心嘔吐等，因此在教學(xué)過(guò)程中建議教師采取訪談方式了解學(xué)生具體的情況，對(duì)于不適宜采取虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)的學(xué)生，仍然采取傳統(tǒng)的授課模式進(jìn)行教學(xué)。

8 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著口腔醫(yī)學(xué)的高速進(jìn)步和發(fā)展，越來(lái)越多的知識(shí)和診療方法成為高等教學(xué)環(huán)節(jié)重要的知識(shí)組成部分。與此同時(shí)，在醫(yī)學(xué)生就業(yè)難度逐年遞增的背景下，學(xué)生的需求也在明顯提高，致使傳統(tǒng)教學(xué)方法的瓶頸日益凸顯。為了有效改善此問(wèn)題，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，憑借虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的模擬場(chǎng)景和互動(dòng)操作環(huán)節(jié)，為教學(xué)質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。

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