虛擬仿真技術在醫學教學中的應用探究

（滄州醫學高等專科學校，河北滄州，061001）

虛擬仿真技術在醫學教學中的應用探究

楊曉暉，金玉忠，邵路才，劉 穎

（滄州醫學高等專科學校，河北滄州，061001）

計算機已成為人們生活及工作中不可缺少的工具，影響著人們的生活、娛樂、工作、溝通及學習等，給人類社會帶來了翻天覆地的變化。虛擬仿真技術是基于計算機技術而發展起來的，其通過模擬并仿真現實世界可為用戶創造一個類似于現實社會的環境，以讓用戶能夠切身感受現實世界。文章從虛擬仿真技術的基本概念出發，分析了虛擬仿真技術在醫學教學中的應用優勢，表明其在醫學教學領域的應用前景還是非常廣闊的。

虛擬仿真技術；醫學教學；應用

0 引言

隨著經濟的不斷發展，科學技術水平的不斷提高，尤其是計算機技術的飛速發展，現教育領域已廣泛應用多種新技術，使教學效率得以提高。可以說，新技術的應用在很大程度上影響了現代教育模式的改革及發展。目前在醫學教學中，多媒體及網絡技術的應用讓我們在實踐中看到了教學效率得到了真真正正的提高。而虛擬仿真技術是一種在利用計算機的基礎上而實現現實世界模擬仿真的技術，讓用戶有一種身臨其境的感覺，從而能夠實現學習的情景化以及與自然世界的交互，現“虛擬仿真”的教育模式正被慢慢推廣。

1 虛擬仿真技術

虛擬仿真技術簡稱VR，即“Virtual Reality”，其是一種基于計算機技術而發展起來的新興技術。虛擬仿真技術是指利用多媒體技術結合仿真技術而創造一個集視覺、聽覺、觸覺及嗅覺等為一體的虛擬現實世界，使用戶有身臨其境的感覺，讓用戶可以自然地感受到虛擬空間中的客體，同時也可與虛擬空間中的客體進行互動的技術，利用虛擬仿真技術不但可加快用戶接受客觀知識的速度，而且還可提高用戶吸收客觀知識的效率。虛擬仿真技術是一門交叉學科，其不僅涉及計算機仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、網絡技術，而且還結合了計算機圖形學、圖像處理以及模式識別等，是對現代仿真技術的一種發展與延伸。虛擬仿真技術最為突出的特點是可使用戶沉浸，以讓用戶產生構想，與虛擬空間的客體進行交互。虛擬實驗是利用計算機系統結合虛擬仿真技術來創造用戶所需的虛擬實驗環境，實驗人員可在虛擬的空間當中進行如現實世界環境一樣的實驗項目，相比于在真實環境當中，在虛擬實驗環境當中所獲得的學習效果明顯更優。這不但可以培養學生的真實感受，而且還可有效提高學生的創新及實踐能力。據教育專家研究，虛擬實驗在下個世紀將會成為利用虛擬仿真技術最為重要也最為熱點的一個應用領域。

2 虛擬仿真技術在醫學教學中的應用

傳統的醫學教學方式主要是課堂教學，依靠的是教師的口頭講授以及相關板書進行演示，同時以手勢、圖片、醫學模型、標本或是真實人體等工具進行輔助教學，有些學校為使學生的理解能夠更深刻、動手能力能更強，還會進行高費用的動物實驗或是尸體解剖。而隨著科學技術的不斷發展，在不久的將來，虛擬仿真技術將會成為醫學教學的主流輔助教學方式。醫學領域與整個人類的關系可謂是非常密切、重要且特殊的。在醫學領域應用虛擬仿真技術主要是將人體及人體器官進行模擬仿真，以創建醫學立體模型，同時其還可擬建現實世界的醫療器械，結合多媒體技術及網絡技術，可為用戶提供更多醫學資源和交互性更強的學習環境。就目前而言，虛擬仿真技術應用于醫學領域主要體現在基礎醫學、臨床教學和遠程教育等可視性較強的醫學教學當中。

在醫學教學中應用虛擬仿真技術的優勢主要體現在以下幾方面：

第一，虛擬仿真技術的應用可彌補現在教學條件的許多不足之處。進行醫學教學時會用到諸多實驗設備、實驗用動物或尸體、必要的實驗經費等，而這些往往就會成為教學實驗順利開展的阻礙。比如解剖課程的教學，其是醫學教學中最基本也是最重要的基礎課程，為使學生能夠更深刻理解人體結構就需要實施尸體解剖。近些年來醫學院校不斷擴招，學生越來越多，然而供學生進行實驗的尸體卻越來越少。然而利用虛擬仿真技術則可彌補這一不足之處。在虛擬的解剖室中，學生可利用虛擬的“尸體”進行解剖實踐，同時可將“臟器”取下，還可真切體驗整個外科病理的檢驗工作。這樣不但解決了尸源少的問題，而且也鍛煉了學生的實踐動手能力。

第二，虛擬仿真技術的應用可調動學生學習興趣。利用虛擬仿真技術可讓學生置入虛擬的現實環境當中，同時還可讓學生與虛擬空間中的客體進行直接性地交流，從而提高學生的感性認識，加強學生對教學知識的理解。虛擬仿真技術集聲音、圖像及圖形演示功能于一體，既豐富了教學過程，激發了學生的學習興趣，又可將抽象變得具體，使教師的表達更形象，所傳授的知識也更容易被理解及接受，提高了教學效率。比如講授細胞膜的章節時，以往大多是利用靜態的圖片 (如圖1)來向學生展示，然而通過虛擬仿真技術可建立仿真立體的結構(如圖2)，學生不但可以觀看細胞膜的構成，而且還可將細胞膜進行旋轉以從多層面、多角度、全方位立體地觀察，使學生更易理解細胞膜的超微結構。

圖1 細胞膜超微結構示意圖

圖2 虛擬仿真細胞膜結構圖

第三，虛擬仿真技術的應用不受時間及空間的作用。利用虛擬仿真技術，可打破傳統教學的時間及空間限制，學生可轉身于物體內部進行細致和動態的觀察。比如要了解藥物的分子結構或是產生的化學反應，傳統的口頭授課是難以讓學生理解的，而利用虛擬仿真技術創造虛擬的分子結構環境之后，學生就能在藥物的分子內部進行細致的觀察，以讓學生能夠迅速理解和掌握相關知識。另外一些需要經過數月或是數年才能看到的變化，利用虛擬仿真技術則可在短時間內將所有變化都呈現在學生面前。比如生物的遺傳定律，做動物實驗是需要幾個月才能看到變化的，而利用虛擬仿真技術則可在課堂上直接呈現給學生。

第四，虛擬仿真技術的應用可有效避免現實實驗及操作中存在的危險。現實的醫學實驗往往都帶有一定的危險性或是存在對人體健康產生危害的因素，比如傳染性疾病，以往若要學習其臨床癥狀通常都是通過電視錄像來讓學生獲取相應知識，而學生并不能直接進行實驗以通過切身感受來獲取感性認識。然而利用虛擬仿真技術則可不必考慮這種危險性。學生置身虛擬的傳染性疾病空間，其可大膽地去做各種危險或是對人體有危害的實驗而不用擔心會被傳染。

第五，虛擬仿真技術的應用可有效積累學生臨床經驗。學習醫學專業的人員不僅僅需要深厚的理論知識，其更重要的是臨床經驗，經過諸多的臨床經驗才可發現理論知識外的很多現實問題，才能解決更多醫學問題，應對更多緊急的醫學狀況，傳統醫學教學方式是很難做到這一點的。然而利用虛擬仿真則可通過構建各種虛擬環境讓學生置身于不同的疾病系統當中，讓學生直觀地看到不同疾病的病癥及其解決方法，從而使學生的診斷及治療水平得以提高，有效地積累了學生的臨床經驗。

3 結語

通過上述分析可以看出，醫學教學中應用虛擬仿真技術有著諸多的優勢，且不可否認的是，虛擬仿真技術應用于醫學教學中確實使得醫學教學的效率得到了提高，同時也使學生對于醫學知識的理解更加深刻，然而在實際的應用過程當中，其還是存在很多制約因素的，如計算機處理器或是硬件發展水平還未能達到醫學模擬仿真所需、實現與客體的交互還存在很多復雜性的問題、可供借鑒的案例太少、應用過程中所需要摸索的東西還很多、教師與相關制作人員之間的交流較少等等，都使得虛擬仿真技術在醫學教學中的應用腳步不斷放慢。因此對于虛擬仿真技術在醫學教學中的應用還需進行進一步及深入的研究。

[1] 王文軍,李冰,安川林.虛擬仿真技術在醫學教學中的應用初探[J].中國醫學教育技術.2009(03)

[2] 寧波宏泉.虛擬現實技術在現代醫學教育中的應用[J].齊齊哈爾醫學院學報.2009(08)

[3] 董路,何曉艷,陳連慶.虛擬現實技術在現代醫學教育中的應用[J].網絡財富.2009(16)

Research on the application of virtual simulation technology in medical education

Yang Xiaohui，Jin Yuzhong，Shao Lucai，Liu Ying
(Cangzhou Medical College，Hebei Cangzhou，061001)

The computer has become the people living and working in an indispensable tool,affecting people's life,work,entertainment,communication and learning,has brought changes to the human society to turn the world upside down.The virtual simulation technology is based on the development of computer technology,the simulation and Simulation of real world can be for the user to create a similar to the real social environment,to let the user can feel the real world.This article from the basic concept of virtual simulation technology,analyzes the application advantages of virtual simulation technology in medical education,the medical teaching application prospect is very broad.

virtual simulation technology;medical education;application