虛擬現實技術用于醫學教學的探索

紀學師

摘 要：隨著信息技術的飛速進步教學方法也應該跟上時代的腳步，現在學生已經人手一個智能手機，再購置一臺VR眼鏡就可以進行虛擬現實教學。建議采取PPT與VR課件教學法相結合的方法教學，通過研究顯示超過90%的學生認為可以明顯提高學習興趣、促進記憶、易于理解難點，97%的學生認為VR課件教學法讓自己認識到基礎知識在臨床中的應用，大大提高了學習的熱情和主動性，在游戲般的學習過程中高效快捷地學習和掌握醫學知識和技術。

關鍵詞：虛擬現實 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。中文譯為虛擬現實。簡單的說，就是在計算機中生成與現實相近的三維圖像，并且具有一定的人機交互功能[1-2]。

虛擬現實技術將是教育技術的主要發展趨勢之一。虛擬現實是由多種媒體構成的三維信息空間，其基本特征包括交互性和臨場感。[3]

VR技術在教學中的應用，能夠將教學過程中存在的一些較為難以理解、不存在的內容表現出來，這樣學生就可以對其進行觀察，進而就能更好地讓學生學習相關知識[4]。在應用VR 技術構建虛擬現實課堂的過程中，我們可以虛擬學生和教師，這樣只要是參加課程的人都可以在虛擬現實課堂中進行聽課，并且還能在其中感受到他人也在認真的上課[5]。

2、研究目標

通過VR課件的教學改革的實施，管理層和教師打破傳統教學模式的束縛，把提高學生自主認知、自主探究、團隊協作和終生學習能力作為教學的最終目標。

構建出適合本校的VR課件的教學模式，編制醫學VR課件的教學用稿，并形成較完善的實驗教學效果評估體系。

3、研究內容

3.1形成適合本校特點的VR課件教學模式

VR課件教學需要教師和學生投入大量的時間，需要購置VR眼鏡、下載或購置教學軟件，現在學生都有智能手機可以充分利用，因此根據本校的上述條件形成適當的教學模式是啟動VR課件教學的關鍵因素。

3.2精選醫學教學內容與設計VR課件教學案例

精選適合VR課件教學的內容，在教學前、教學中及教學結束后設置臨床病例及相關問題進行測驗，根據教學效果和學生反饋意見不斷改進，最終形成適合本校的醫學VR課件教師教學用稿。

3.3構建完善的教學質量評估體系

通過問卷，調查教學中的學習效果和學生的滿意度，VR課件組和非VR課件組學生的測驗成績的比較相結合來評價學生和教學效果。

4、研究過程

4.1.第一階段：資料準備

項目組成員通過查閱大量文獻資料，總結了國內外院校對VR課件教學模式、教學過程的處理，以及后續教學質量評估體系的構建經驗，組織觀看了其他高校的VR課件教學資料。在此基礎上，結合本校教學資源和學生特點，制定了VR課件教學計劃，根據學生的知識水平，選取適當的教學內容，編寫了VR課件教案。

4.2.第二階段：實施過程

根據學生的接受能力，在2017級選擇四個班為VR教學的實驗班級：護理5班、口腔2班、護理4班、護理2班，共208人。 每班大約50人， 我們把兩個大班隨機分為VR課件組和對照組。對照組采用普通教學法，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課件教學法。

4.3.VR課件教學的實施：

VR眼鏡和智能手機是需要使用的硬件設備，這里我們使用的app是藍光VR大師，

學生的頭部轉動時手機的陀螺儀可以檢測到運動，3D畫面可以轉換不同方向的圖像，給人以身臨其境的感覺，有非常逼真的體驗，這就是比3D視頻更令人影響深刻的VR虛擬現實的沉浸感。

以下是VR課件組課堂照片：

5、研究成果

VR課件組采用VR課件課件學習DNA的復制、RNA的轉錄、蛋白質的生物合成和紅細胞的生理功能、四部分內容。學習結束進行由學生填寫虛擬現實教學方法和學習效果調查表。然后再進行考試測驗看學生對教學內容的掌握情況，VR課件教學方法和教學效果評價調查問卷由VR課件組學生填寫，共發放100份，收回100份，回收率100%。實驗結果見表1：

5.1測驗考核評價：

此次測驗考核中，用 SPSS13.0軟件分析使用VR教學的班級和使用PPT教學的對照班級的學生小測驗的考核成績。所得數據使用（）表示，組間使用獨立樣本的u檢驗。p<0.05作為存在差異，有統計學意義。VR教學的班級的成績與使用PPT教學的對照班級的學生相比存在明顯的相關性，有統計學意義（u=11.4，p<0.01），所以VR課件教學能顯著提高學生的學習興趣，增強他們在測驗考核的成績。

5.2研究總結：

我們將VR課件應用于醫學教學，由表1得知，超過90%的學生認為可以明顯提高學習興趣、促進記憶、易于理解難點，97%的學生認為VR課件教學法讓自己認識到基礎知識在臨床中的應用，大大提高了學習的熱情和主動性，表2的測驗考核成績分析也證明VR課件在醫學教學中的應用取得了顯著效果。

5.2.1. VR課件教學法能夠提高學生的學習興趣，解除厭學心理

醫學涉及生物大分子的結構和反應過程，常常讓學生感覺看不見摸不著，尤其是醫學基礎課程，單純的書本知識讓學生感到醫學基礎課很枯燥難懂。而VR課件教學恰恰能改變目前的現狀。VR課件教學法能逼真再現細胞和分子水平的立體結構，大大增加學生學習醫學知識的興趣，解除厭學心理。

5.2.2.可以提高教師的綜合素質

VR課件教學對教師整體素質的要求遠高于PPT的教學法。建議在VR 技術引入前，高校首先以VR 技術的優勢和方法為主題，對全體教師開展培訓，使教師主觀上正確認識到VR 技術的意義和價值，為VR 技術更好地融入到教學過程中，提供良好的前期基礎[6]。

6、結論與建議

作為一種高科技的虛擬現實技術，VR系統的哪些方面可以在教育和教學中發揮作用？ 相對目前的醫學教學方法有哪些優缺點？ 首先，我們來看看目前的醫學教育中存在哪些困難，VR技術可不可以解決這些困難。

6.1.分析傳統醫用醫學教學中的困難

學生對生物學科中微觀世界的探索也常常望而生畏，繁雜又難以與實際生活相聯系，抽象又沒有直接經驗來支撐，只能在腦海中通過想象盡可能去還原不可見的微觀現象，甚至有些內容都沒有統一的標準，所以學生難以對微觀內容有一個正確且清晰的認識，是一個急需解決的學習困難點[7]。而虛擬現實技術就是解決這些難題的好方法。

6.2.用虛擬現實進行醫學教學的優勢

而虛擬現實教學法可以讓學生進入分子水平或者細胞水平，可以上下左右里里外外親自體驗，還可以交互操作，立體層次感強，有很好的出鏡效果。

6.3.關于VR技術應用到醫學教學的建議

隨著信息技術的飛速進步教學方法也應該跟上時代的腳步，現在學生已經人手一個智能手機學校只要每個學生給購置一臺VR眼鏡， 所以硬件問題容易解決。在傳統的教學環境中，教師完全控制教學的進度和內容，對于每一個學生都是一樣的 。在用VR技術進行醫學教學， 學生轉變為教學過程的主角。為了達到更好的教學效果，顯然傳統的以教師為主體的講授式教學法不能很好地滿足學生的學習要求，因此需要對教學法進行優化。根據實際的教學需求，采取講授法與分組討論法結合的教學模式[8-9]。

綜上所述，隨著教學技術的快速進步，把VR技術盡快地應用到醫學教學中是教學技術進步的必然趨勢。VR技術教學可以提高學生的積極性和主動性，游戲般的學習過程使學生在愉快的情緒中學習醫學知識和技術。 將VR技術應用在醫用醫學教學上不失為一種良策。VR技術應用先驅者Walter Greenleaf教授指出：醫療培訓、臨床診療、醫學干預、健康保健四大塊將是VR技術在醫學領域的未來[10]。 VR技術未來必定能成為醫學教學技術的主流，必定進一步促進醫學教育的進步和提高。

參考文獻

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[3] 孟慶峰，尚艷亮，馬祥旺，虛擬現實與傳統教學整合的教學方法研究[J] 教育與職業，2010，150，（8）

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[9] 李濤.如何建立醫學模擬教育的路徑管理和評價體系[J].中國高等醫學教育，2012（7）：42-43.

[10] 梅其杰，，郭錦榮，段戡，VR技術的應用——傳統骨科手術教學的“消失”[J].教育教學論壇，2015，8（32）：114.