數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)在口腔修復實訓教學中的應用及優(yōu)越性

熊均平　邵建民　楊旭　郭金輝

摘要：通過在口腔修復實訓教學中應用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，可以在教師引導下，全面培養(yǎng)醫(yī)學生的自我認識能力、實訓分析能力，增強學生的口腔修復操作準確性，提升口腔修復實訓教學效果。近年來，我們結合口腔教學需要，建設了數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，并結合口腔修復實訓教學項目，將數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)運用于口腔修復實訓教學中，教學評價顯示其具有明顯的應用優(yōu)越性。

關鍵詞：數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng);口腔修復實訓教學;3D

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2020）04-0-02

前言

口腔修復學是一門理論知識與實踐技能緊密相關的臨床學科，不僅需要口腔醫(yī)學專業(yè)學生扎實地掌握理論知識，而且需要其熟悉整個實訓操作過程。而口腔修復實訓教學是口腔醫(yī)學教學體系中承接理論教學和臨床實習的橋梁。這種情況下，恰當運用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，提高學生的實踐能力，為口腔醫(yī)學專業(yè)學生進入臨床實習打通關卡，就成為口腔修復實訓教學面臨的重要任務。

一、數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)的主要功能

我們建設的數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，是一款視覺、力覺融合的多功能虛擬現(xiàn)實口腔實踐操作模擬器，功能很多，其中之一是可用于口腔基礎教學、口腔修復操作考核及口腔修復基本功訓練。該教學系統(tǒng)可以模擬口腔修復手術的三維環(huán)境，綜合利用虛擬現(xiàn)實眼鏡、高清顯示器，給學生以高沉浸感的聽覺和視覺體驗[1]。

數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)主要包括3D力感覺認知體驗、修復基本訓練評分系統(tǒng)、狹小環(huán)境器械互動模擬操作等幾個部分。其中，3D力感覺認知體驗是利用反復的探針觸碰小球的實訓，幫助專業(yè)學生體驗標準克力度，逐步構建對微小力的肌肉記憶，提升輸出力控制能力;而狹小環(huán)境器械互動模擬操作訓練則是通過雙手器械探測位姿的練習，可以提升在狹小的口腔環(huán)境內進行雙手協(xié)同操作的能力;修復基本訓練評分系統(tǒng)主要是與修復相關的專項訓練評分，包括固定義齒、義齒制備、義齒設計、軸線、垂直提拉等基本功的訓練。

二、數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)在口腔修復實訓教學中的應用

1.教學材料準備

以往借助石膏牙和安裝成品樹脂牙的仿頭模型的口腔修復實訓教學，大多依據(jù)先石膏模型練習、后在仿頭模成品樹脂牙上練習的方式，促使學生在訓練過程中對牙體切割、修復具有精確的感性認識。但是由于石膏模型、仿頭模內樹脂牙的硬度、解剖外形與天然牙具有較大差距，整體教學效果不夠良好?；诖?，在數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)應用于口腔修復實訓教學過程中，教師可以對牙體材料進行替換[2]。即選用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，通過將離體牙灌注在石膏模型上，可以促使石膏模型硬度的有效提升，牙齒真實的解剖形態(tài)與硬度。同時為了促使專業(yè)學生在短時間內由實訓過渡到臨床，可以依托數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，兼顧樹脂牙、離體牙的練習，以開放實訓的方式，設置離體牙重復備牙練習平臺，為學生在短時間內適應天然牙預備環(huán)境奠定堅實的

基礎。

此外，在實訓材料準備的基礎上，基于數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)與傳統(tǒng)實訓教學過程間的差異，教師可以有針對性的對教學大綱中關于教學進度、教學重點內容進行適當修正。

如將部分牙體預備實訓教學前移至理論課前，通過理論教學與實訓教學同步開展的方式，引導學生對類似牙齒修復方法進行類比分析，提高教學資源利用率。

2.教學實踐

在靈活、具有趣味性、生動的口腔修復實訓具體教學過程中，教師可以根據(jù)具體教學內容，進行數(shù)字化實訓教學內容的適當分解。如在固定義齒全程數(shù)字化教學過程中，教師可以將固定義齒實訓操作劃分為牙齒預備、數(shù)字化印模制備及義齒設計加工兩個部分。在第一部分教學過程中，教師可以指導專業(yè)學生登錄數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，選擇課程、牙位，并進行定位校正。在數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)中車針、基牙預備狀態(tài)的3D影像顯示正常之后，教師可以進行臨床環(huán)境模擬，鼓勵學生進行車針的選擇及更換、牙體預備標準對比等牙體預備操作。在第二部分教學過程中，教師可以帶領學生利用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)配置的掃描儀，對頜模型進行掃描，并根據(jù)掃描結果進行數(shù)字化印模。隨后引導學生利用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)中的CAD設計軟件，根據(jù)數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)中操作菜單導航，從邊緣線確定——就位道及固位體設計——解剖形態(tài)雕刻等方面，對口腔修復體進行3D設計[3]。在學生設計完畢后，教師可以引導其利用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)中配置的五軸向研磨儀，進行修復體加工。

此外，考慮到學生初次接觸數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，對操作體位、操作手法不夠了解，再加上以往演示教學方式的不利影響，多數(shù)學生在口腔修復操作練習中缺乏自主性認識及思考，只是一味的模仿教師操作、或根據(jù)數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)菜單導航操作，最終導致多數(shù)學生在口腔修復實訓教學結束后僅可以形成一個大概形態(tài)，無法準確了解口腔修復實訓操作要點。針對上述情況，在基于數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)的口腔修復實訓教學過程中，教師應避免連續(xù)不間斷地帶領學生進行3D操作動畫觀摩，而是在關鍵操作時，結合即時視頻，為學生進行直觀演示、講解。如在烤瓷冠牙體預備肩臺時，考慮到多數(shù)學生對舌側、遠中鄰面肩臺等位置缺乏完善認知，教師可以利用3D掃面+軟件演示的方式，為學生進行系統(tǒng)講解;而在近中、唇頰側肩臺等可直觀觀察位置，教師可以第一時間切換到即時視頻，引導學生觀察，配合視頻講解及自制實訓模型、教具的應用，可以促使學生在短時間內適應臨床數(shù)字化模擬交互操作環(huán)境，提高口腔修復實訓教學效率。

為調動整個口腔修復實訓教學過程中學生的參與積極性，教師可以在數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)應用的基礎上，依據(jù)現(xiàn)代教學理念，進行MBL、PBL等教學方法的靈活運用。如在口腔修復教學最后一節(jié)課，教師可以將學生劃分為三人到四人左右的若干個小組，鼓勵數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)應用背景下的每一個小組成員討論操作過程、匯總操作弊端，為人、數(shù)字化智能系統(tǒng)的有機整合提供依據(jù)。

3.教學評估運用

在整個過程中，專業(yè)學生可以通過數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)實時對自身操作準確性進行評估。而在操作結束后，可以利用數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)過程儲存記錄、回放功能，進行總分數(shù)評估[4]。同時為了更加精確、全面的了解數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)在口腔修復實訓教學中應用效果，教師可以在評估專業(yè)學生課堂操作準確程度及課堂作業(yè)成績的基礎上，利用問卷調查的方式，從學習興趣提高情況、對基礎理論理解程度、實訓結果評價客觀性、系統(tǒng)即時引導作用等方面，廣泛開展線上調查，以便為后續(xù)口腔修復實訓教學中數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)應用過程優(yōu)化提供依據(jù)。 ; ;

三、數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)在口腔修復實訓教學中應用的優(yōu)越性

對數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)在口腔修復實訓教學中的應用進行總結、分析，我們認為，具有以下優(yōu)越性：

1.全面提升學生實訓操作能力

口腔修復實訓教學步驟較為復雜，特別是一些專業(yè)細節(jié)操作，以往教師演示、學生觀看的教學手段由于觀看角度的限制、仿頭模面頰部的阻擋并不能全面展示，導致多數(shù)學生無法理解嵌體牙體預備邊緣小斜面、烤瓷全冠牙體預備的凹面鈍角肩臺燈抽象操作概念[5]。而通過數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)的應用，可以構建全新的實訓教學環(huán)境，引導學生在數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)的治療環(huán)境中進行實踐操作。通過具象操作三維動畫展示，結合實訓室仿頭模實習模型，可以加深學生對虛擬操作過程及概念的理解，有效提高學生實訓操作能力。

2.保證教學過程準確和持續(xù)性

數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)包括3D力感覺認知體驗、修復基本訓練評分系統(tǒng)、狹小環(huán)境器械互動模擬操作幾個部分，輔助設備主要包括計算機、攝像機、掃描儀等。通過上述幾個部分的關聯(lián)組合，可以構建與口腔修復臨床相類似的操作機臺，并及時回饋教學影像，為學生提供高標準口腔修復療程操作輔助[6]。如在口腔修復中理解難度較大的固定橋的共同就位道、根管樁道的制備操作過程中，數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)可以實時反饋學生操作準確度，便于學生及教師在實訓前、實訓后對操作情況做到有清晰的感知，避免誤操作發(fā)生，保證口腔修復實訓教學過程的準確和持續(xù)性。

數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)是指教師在口腔修復教學中利用數(shù)字化智能輔助設備，以即時視頻、即時討論、即時評價反饋的方式，進行的全方位、立體化互動模擬的教學過程。其不僅可以提高口腔醫(yī)學專業(yè)學生實訓操作水平，而且可以保證整個實訓教學過程的準確和持續(xù)性。在口腔修復實訓教學過程中，教師應根據(jù)階段教學情況，在教學準備、教學過程、教學評估等環(huán)節(jié)主動引入數(shù)字化虛擬口腔教學系統(tǒng)，保證口腔修復實訓教學質量。

參考文獻

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