虛擬現實技術在醫學高校口腔醫學專業實習教學中的應用探討

洪洋 朱辛奕 季海寧

摘? 要 在以往口腔醫學專業實習教學過程中，教師往往憑借PPT或多種教學器具的講解和演示，展開具體的教學過程。但近年來，在口腔醫學高速發展背景下，教學內容日益復雜，致使以上方法很難滿足學生的學習需求。為了有效解決此問題，采取虛擬現實技術進行教學改革，通過其營造的逼真教學環境和互動的操作場景，可以給予學生身臨其境的學習感受，從而為教學質量的提高創造良好條件。

關鍵詞 虛擬現實技術;口腔醫學;實習教學;教學改革

中圖分類號：TP391.9? ? 文獻標識碼：B

文章編號：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

口腔醫學專業是醫學高校重要的教學單位之一，具有理論知識和實踐操作并重的教學特點。在理論知識授課部分，通過教師的耐心講解，可以較好地滿足學生的學習需

求;但在實踐知識授課部分，教師往往借助于PPT或教學器具展開教學。受到以上教學工具的影響，很難模擬出真實的診療環境，在一定程度上影響了學生的學習效果。為了有效解決此問題，采取虛擬現實技術進行教學改革，是一種可行的方法和途徑。

2 現階段口腔醫學專業實習教學中存在的弊端分析

在口腔醫學專業實習教學過程中，PPT和各種教學器具是最常用的教學輔助工具，在早期教學內容較為簡單的背景下，教師采取講授法，配合PPT和教學器具講解和演示，能夠較好地滿足學生的學習需求[1-3]。但近年來，隨著口腔醫學的高速進步和發展，越來越多的知識和診療方法成為高等教學環節重要的知識組成部分[4]，致使PPT和教學器具的弊端日益凸顯。

演示效果較差? PPT演示的是一個二維的教學畫面，無法給予學生身臨其境的教學感受。與之比較，教學器具雖然是立體的，但需要教師手動進行演示，受到教學器具大小、學生距教師距離遠近和教師操作水平高低的制約，很多細節難以演示清楚，既增加了教師的教學難度，學生也無法有效理解。

不具有互動性? 所謂互動性，就是在教學過程中，學生可以模擬地進行各種操作。PPT有教師預先設計好的圖片組成，顯然沒有人機互動的功能。而部分教學器具價格較為昂貴，不具有學生真實操作和演示的可行性。

3 虛擬現實技術融入實習教學的優勢分析

虛擬現實技術也稱為靈境技術或人工環境，是指利用電腦技術模擬設計出的一個虛擬環境，具有以下幾個特點。

1）多感知性。通過虛擬現實技術構建的環境，不僅僅呈獻給體驗者一個三維的視覺環境，還有聽覺感知、運動感知甚至嗅覺感知等[5]。

2）沉浸性。虛擬現實會最大限度還原真實場景，在此環境中，體驗者很難與現實真實世界區分。

3）交互性。虛擬現實技術并不是一個固定的圖像或環境，會根據體驗者的操作，動態變換相應的場景[6-8]。

因此，將虛擬現實技術融入口腔醫學的實習教學過程中，可以從根本上解決PPT和教學器具場景還原度不高和缺乏互動等弊端，為教學質量的提高打下良好基礎。

4 虛擬現實環境的組成

虛擬現實環境由服務器、虛擬現實眼鏡和操作手柄等部分組成。其中服務器是虛擬現實環境的核心，負責教學環境的虛擬構建、場景變換和模擬操作演示的數據處理;虛擬現實眼鏡相當于電腦的顯示器，只是與傳統的顯示器比較，由于距離人眼距離近，可以呈現出更為廣闊的視野;操作手柄相當于人的雙手，通過手柄與虛擬現實眼鏡及服務器的關聯，可以準確識別出學生的操作動作[9-10]。

5 教學資源的選擇和建立

醫學高校可以從以下兩種途徑選擇和建立虛擬現實技術所需教學資源。

一是購買現成的與口腔醫學實習相關的教學資源。近年來，隨著虛擬現實技術的發展，越來越多的科研機構和企業投入基于虛擬現實技術的教學資源開發工作中，并誕生許多還原程度高和互動良好的產品，高校直接選擇購買即可。

二是醫學高校相關專業與計算機教研室進行合作，獨立開發教學課程。整個開發過程涉及全景拍攝、后期制作、模型動畫設計、特效制作和交互設計等環節。在全景拍攝環節，需要由口腔醫學專業的教師根據本次課程的教學需求，使用具有全景拍攝功能的照相機拍攝圖像;在后期制作環節，由口腔醫學專業教師和計算機教研室教師共同制作完成，其中前者負責圖片的篩選，后者使用Autopano Giga和Autopano Video Pro等軟件，對圖片進行剪輯和拼接;在模型動畫設計和特效制作環節，由計算機教研室教師完成，與模型動畫設計相關的軟件如3d Max等，涉及特效制作的軟件如MAYA等;在交互設計環節，口腔醫學專業教師首先提出互動要求，計算機教研室教師根據其要求情況設計完成。

購買現成的教學資源和高校獨立制作教學資源二者各有利弊。前者的優勢在于畫面精美，模擬環境的還原度高等;弊端在于價格較為昂貴，而且部分課程可能與教學要求相脫節，在一定程度上增加了教學難度。高校獨立制作教學資源的優勢是由于整個過程均由校內的教師完成，最大限度地降低了教學成本;加之教師會根據教學要求和學生的掌握程度設計教學內容，使教學內容更符合學生的學習需求。但受到開發人員水平和能力的制約，在場景的美觀度等方面可能存有一定的欠缺。因此，醫學高校將虛擬現實技術融入教學中，需要靈活地選擇和構建資源，如在經費允許的條件下，可購買相關的教學資源;若高校計算機教研室教師的水平和能力較為凸出，則可以獨立開發。

6 教學方法的調整

在口腔醫學專業實習教學階段，傳統的教學方法以講授法為主，即在課堂上，教師借助PPT和教學工具，詳細講解教學內容。但在虛擬現實技術環境中，學生需要在虛擬現實技術構建的環境中進行學習和演示，此時講授法并不是首選的教學方法，因為講授法的教學主線是教師的講解，教師是學生課堂上唯一關注重心。在虛擬現實環境中，學生需要佩戴虛擬現實眼鏡進行學習，此時不可能觀察教師的一言一行。因此需要對教學方法進行調整，如采取講授法與討論法結合的授課方法進行授課[11-13]。即在上課前20～30分鐘，教師先采取講授法，向學生具體講授本節課相關的理論知識;然后學生進入虛擬現實體驗和模擬操作環節，此時教師不對學生的學習加以干預，用時30分鐘左右;學生體驗完畢后，再采取討論法，引導學生對體驗和操作的結果進行討論，用時20～30分鐘。

7 采用虛擬現實技術進行教學的建議

教師要對教學環境進行深入體驗? 當虛擬現實技術被引入口腔醫學實習教學后，學生在模擬的操作和演示過程中必然會遇見更多的問題有待解決，若解答不正確或不合理，必然會影響整體的教學效果。因此建議教師在開展教學過程中，首先需要對虛擬現實環境進行多次體驗，其中無論是正確的操作還是錯誤的操作，都需要逐一進行演示，以對可能涉及的知識進行初步了解。同時需要積極主動地利用課余時間加強自學，以不斷提高綜合素質[14-15]。

注重開展個性化教學? 虛擬現實技術畢竟屬于一種新興的教學技術，另外如前文所述，需要對教學方法進行適當調整[16]，即采取講授法與討論法結合的教學方法，才能夠更為有效地提高教學質量。但由于學生的個人情況有所不同，如部分學生已經完全習慣和適應講授法教學，個別學生身體情況較為特殊，在虛擬現實技術構造的立體環境中，可能出現眩暈和惡心嘔吐等，因此在教學過程中建議教師采取訪談方式了解學生具體的情況，對于不適宜采取虛擬現實技術教學的學生，仍然采取傳統的授課模式進行教學。

8 結語

近年來，隨著口腔醫學的高速進步和發展，越來越多的知識和診療方法成為高等教學環節重要的知識組成部分。與此同時，在醫學生就業難度逐年遞增的背景下，學生的需求也在明顯提高，致使傳統教學方法的瓶頸日益凸顯。為了有效改善此問題，將虛擬現實技術融入口腔醫學專業實習教學過程中，憑借虛擬現實技術構建的模擬場景和互動操作環節，為教學質量的提高打下良好基礎。

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