虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

高璐 金海威 金冬 王福

[摘? ? ? ? ? ?要]? 口腔醫(yī)學(xué)是一門臨床學(xué)科，其實(shí)踐性較強(qiáng)。通過(guò)虛擬仿真口腔頜面部牙體模型、牙列模型、顱骨模型、下頜運(yùn)動(dòng)、牙科綜合治療臺(tái)、仿真病人等，協(xié)助學(xué)習(xí)者掌握口腔醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和臨床操作，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新精神，為口腔醫(yī)學(xué)生的臨床實(shí)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);口腔醫(yī)學(xué);教學(xué)質(zhì)量;應(yīng)用實(shí)踐

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2022）22-0031-03

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將抽象的醫(yī)學(xué)概念形象化，幫助學(xué)生深入理解，建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)的立體感和層次感，有助于學(xué)生記憶，提高學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新和自主學(xué)習(xí)能力，從而進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)新形勢(shì)下的教學(xué)需要[1-2]。

口腔醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是通往臨床實(shí)踐的橋梁，但是實(shí)驗(yàn)室的條件、師資的配備有限，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放的時(shí)間較少;有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如果開設(shè)費(fèi)用較高，實(shí)驗(yàn)耗材的供給會(huì)不足;有些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的價(jià)格較高，不可能保證每個(gè)實(shí)驗(yàn)者配備一套;有些實(shí)驗(yàn)標(biāo)本獲取來(lái)源有限，保存方法也有一定的要求?；谝陨蠁?wèn)題，有一些非常重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)起來(lái)比較困難，在一定程度上限制了口腔醫(yī)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的提升。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中，建立口腔醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)資源平臺(tái)，突破了很多實(shí)驗(yàn)條件的限制，既能鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力[3-4]。

本研究通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，綜合運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)、模型設(shè)備、多媒體、計(jì)算機(jī)模型和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)體系和虛擬實(shí)驗(yàn)室仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，滿足學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)與定位，推動(dòng)卓越口腔醫(yī)生和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

一、研究方法

（一）實(shí)驗(yàn)對(duì)象和分組

口腔醫(yī)學(xué)本科五年制三年級(jí)學(xué)生64人采用本課題組前期建立的牙體、牙列、下頜運(yùn)動(dòng)以及頜骨三維數(shù)字化可視模型數(shù)據(jù)庫(kù)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，對(duì)學(xué)生階段性限時(shí)開放，其作為實(shí)驗(yàn)組;前一屆口腔醫(yī)學(xué)本科生68人采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，傳統(tǒng)的多媒體理論課件和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，其作為對(duì)照組。這兩屆本科生在進(jìn)行專業(yè)課學(xué)習(xí)之前均沒有學(xué)習(xí)過(guò)口腔頜面部解剖，包括牙體、牙列、顱骨等解剖結(jié)構(gòu)和內(nèi)容毗鄰。在口腔基礎(chǔ)和臨床專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中，我們?cè)谄脚_(tái)系統(tǒng)規(guī)劃上采用B/S架構(gòu)，開放式管理，跨平臺(tái)不需要復(fù)雜的專業(yè)設(shè)備，只需若干能上網(wǎng)的PC終端。提供虛擬實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的基干部分，各功能采用模塊化，可根據(jù)教學(xué)需要自由添加實(shí)驗(yàn)道具及典型實(shí)驗(yàn)，同時(shí)提供部分智能指導(dǎo)，自動(dòng)化批改與評(píng)價(jià)功能。

（二）效果評(píng)價(jià)

1.成績(jī)分析

通過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行關(guān)于牙體、牙合學(xué)、局部口腔頜面部解剖等內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得成績(jī)數(shù)據(jù);計(jì)算每部分的成績(jī)，根據(jù)教學(xué)大綱的占比內(nèi)容折合成總成績(jī)。對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的總成績(jī)進(jìn)行比較分析。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的測(cè)試和分析，了解將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到口腔教學(xué)中是否有利于提高學(xué)習(xí)者對(duì)口腔頜面部解剖結(jié)構(gòu)基本理論知識(shí)的掌握和操作能力的提高，是否有利于學(xué)生建立口腔頜面部結(jié)構(gòu)的立體感和層次感。

2.調(diào)查問(wèn)卷

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們將設(shè)計(jì)好的調(diào)查問(wèn)卷發(fā)放給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)所提問(wèn)題認(rèn)真思考后回答，也可以反映教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題。

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，我們可以了解到：（1）學(xué)生是否了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前在各行各業(yè)中的發(fā)展情況;（2）在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，包括虛擬仿真、三維數(shù)字化可視模型，是否有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否有利于學(xué)生對(duì)口腔頜面部解剖理論知識(shí)的深入理解和掌握，是否有利于提高口腔醫(yī)學(xué)生的實(shí)踐能力;（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否有利于提高教學(xué)效率;（5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

根據(jù)上面的問(wèn)卷調(diào)查，我們會(huì)進(jìn)一步了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到口腔基礎(chǔ)理論和臨床實(shí)踐相關(guān)教學(xué)中發(fā)揮的重要作用，同時(shí)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在提高教學(xué)效果和自主學(xué)習(xí)方面是否予以肯定。

3.教師回訪

在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)承擔(dān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的授課教師進(jìn)行回訪，能夠了解到在實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和教學(xué)設(shè)計(jì)的不足等，同時(shí)針對(duì)不足進(jìn)行反思和改進(jìn)。通過(guò)對(duì)口腔基礎(chǔ)和口腔臨床專業(yè)課老師的回訪，我們了解到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用是否豐富了教學(xué)模式，是否可以調(diào)動(dòng)老師的積極性和授課熱情;通過(guò)開發(fā)口腔頜面部解剖的三維數(shù)字化可視模型，是否可以彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足，是否突破教學(xué)條件的限制，是否在一定程度上提高教學(xué)質(zhì)量。

二、研究結(jié)果

（一）成績(jī)測(cè)試

通過(guò)運(yùn)用兩種教學(xué)方式對(duì)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行授課后，對(duì)牙體、牙合學(xué)及口腔頜面部局解相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行理論考核，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的理論成績(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)比分析后見表1。

由上表的數(shù)據(jù)可以得出t=4.267，P=0.000，故P<0.05，表明實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的理論成績(jī)有顯著差異，兩者的理論平均成績(jī)相差8.65分。

由表2可見，在實(shí)驗(yàn)考核中，實(shí)驗(yàn)組90分以上的學(xué)生占比12.50%，比對(duì)照組高8.09%;實(shí)驗(yàn)組及格率達(dá)到95.31%，比對(duì)照組高8.55%。

（二）問(wèn)卷調(diào)查

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷，我們發(fā)現(xiàn)：（1）對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有50%以上的學(xué)生有所了解;（2）關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，學(xué)生了解較少，但有62%的學(xué)生知道其在醫(yī)學(xué)中有廣泛的應(yīng)用;（3）在口腔頜面部解剖的學(xué)習(xí)中利用三維數(shù)字化可視模型，有助于學(xué)生對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的掌握和深入理解，并且有76%以上的學(xué)生認(rèn)為三維數(shù)字化可視模型可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;（4）對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)適用范圍，72%的學(xué)生認(rèn)為適合網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)，28%的學(xué)生認(rèn)為適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。從以上問(wèn)卷調(diào)查中可見，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中，不論是理論教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生都持有肯定的態(tài)度，并且大部分學(xué)生認(rèn)為其可以提高口腔專業(yè)的教學(xué)效果和質(zhì)量。

（三）教師回訪

通過(guò)對(duì)口腔解剖和口腔頜面外科的理論和實(shí)驗(yàn)教師的回訪分析，我們發(fā)現(xiàn)授課老師認(rèn)為三維數(shù)字化可視模型使口腔頜面部解剖的教學(xué)方式更加豐富，與傳統(tǒng)的掛圖、多媒體等二維的解剖結(jié)構(gòu)相比，三維結(jié)構(gòu)更能建立學(xué)生的層次感，更有利于理解、記憶，提高教學(xué)效率;虛擬仿真數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)可以彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足和實(shí)驗(yàn)室條件的限制，補(bǔ)充了一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。但目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還比較少，還需要進(jìn)一步開發(fā)和完善，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)助學(xué)平臺(tái)的互動(dòng)性較差，還需要我們進(jìn)一步改進(jìn)。

三、討論

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提高口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量

醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)的從來(lái)不是書本上的表面知識(shí)，也不是僅靠死記硬背圖譜上的二維圖片就能夠理解記憶的，僅靠教學(xué)學(xué)生牙體和髓腔應(yīng)有的形態(tài)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。所以可通過(guò)QTVR技術(shù)制作的真牙標(biāo)本三維人機(jī)互動(dòng)軟件及MOV互動(dòng)視頻，結(jié)合多媒體平臺(tái)播放3倍蠟牙雕刻示范視頻，教師示教數(shù)碼廣播，引導(dǎo)學(xué)生完成代表性牙齒的雕刻，使學(xué)生掌握牙體解剖特點(diǎn)和牙齒的鑒別。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，建立實(shí)體牙和顱骨的三維仿真數(shù)據(jù)庫(kù)。由于QTVR技術(shù)制作的三維真牙展示和3D髓腔資源庫(kù)可無(wú)限擴(kuò)充，有效解決因臨床治療技術(shù)提高導(dǎo)致教學(xué)用真牙獲取困難的問(wèn)題，該實(shí)驗(yàn)根據(jù)3年評(píng)測(cè)，可以有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力，促使其掌握理論知識(shí)。

由于尸體標(biāo)本短缺，學(xué)生通常是多人圍看教師講解內(nèi)容，容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)盲區(qū)，難以建立立體感和透視感。制作頭頸部三維虛擬解剖，包括虛擬仿真顱骨、虛擬仿真頜面部神經(jīng)肌肉和血管，結(jié)合頭頸部實(shí)體標(biāo)本解剖錄像和口腔活體示教錄像，通過(guò)多媒體平臺(tái)、液晶電視、投影儀和攝錄系統(tǒng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)，開展綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)。并觀察尸體標(biāo)本使學(xué)生掌握頭頸部局部解剖方法、解剖層次、解剖內(nèi)容和臨床應(yīng)用。該研究極大地改善尸體標(biāo)本嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，提高標(biāo)本的利用效率，節(jié)省資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，彌補(bǔ)了口腔解剖傳統(tǒng)教學(xué)的不足。

針對(duì)口腔醫(yī)學(xué)特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問(wèn)題，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)模擬臨床操作過(guò)程，將理論教學(xué)中抽象的內(nèi)容形象化，難于理解的內(nèi)容簡(jiǎn)單化，學(xué)生都可以參與其中，并進(jìn)行實(shí)踐操作，創(chuàng)造生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，在一定程度上提高了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，提升學(xué)生實(shí)踐技能及學(xué)習(xí)效率，從而取得良好的教學(xué)效果[5-6]。

（二）虛實(shí)結(jié)合豐富口腔醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

將臨床模擬系統(tǒng)、多媒體廣播系統(tǒng)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)整合，圍繞仿真臨床設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，將知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的培養(yǎng)有機(jī)融合，互為補(bǔ)充，形成更加多元化的虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，體現(xiàn)仿真臨床理念，助力口腔卓越醫(yī)生培養(yǎng)[7-8]。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)示范作用

進(jìn)一步開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，尤其是現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)條件難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建信息化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[9-10]。智能式管理，同時(shí)不斷整合口腔教學(xué)資源，加強(qiáng)與各大院校平臺(tái)的互相交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同促進(jìn)口腔醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)[11]。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加速實(shí)現(xiàn)了學(xué)校的發(fā)展目標(biāo)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)充分利用國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，根據(jù)本校的教學(xué)實(shí)際情況，進(jìn)一步整合完善，不斷提高學(xué)校人才培養(yǎng)的質(zhì)量。同時(shí)加快學(xué)校在教學(xué)方法、科研、臨床醫(yī)療管理等方面的國(guó)際化進(jìn)程和高水平發(fā)展。

（五）形成一支有發(fā)展?jié)摿秃髣诺膸熧Y隊(duì)伍

引導(dǎo)和激勵(lì)高水平教師積極投入虛擬仿真教學(xué)中。建立實(shí)驗(yàn)教師和人員的多渠道培養(yǎng)培訓(xùn)機(jī)制，引進(jìn)和培養(yǎng)并舉，提升師資隊(duì)伍的水平。實(shí)行理論教學(xué)教師與實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師互通，使實(shí)驗(yàn)與理論保持很好的銜接，建設(shè)一支教學(xué)水平高、科研能力強(qiáng)、臨床實(shí)踐豐富的師資隊(duì)伍。

四、結(jié)論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展的理念，堅(jiān)持以育人為本，遵循教育規(guī)律，以提高學(xué)生素質(zhì)和臨床實(shí)踐能力為核心任務(wù)，推進(jìn)口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享。同時(shí)為口腔醫(yī)學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得形象直觀、生動(dòng)有趣，豐富了口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)模式。節(jié)約教學(xué)資源，彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，使學(xué)生通過(guò)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)和高仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)獲得真實(shí)體驗(yàn)，為口腔醫(yī)學(xué)生提供了廣闊的空間，創(chuàng)建了豐富而生動(dòng)的超媒體學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)習(xí)資源有效的組織與管理，提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

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①基金項(xiàng)目：中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)2020年專項(xiàng)課題（2020SZYB23）;2021年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目（535）。

作者簡(jiǎn)介：高璐（1978—），女，漢族，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)和臨床工作。

*通訊作者：王福（1970—），男，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向：口腔頜面解剖、發(fā)育教學(xué)和臨床工作。