體驗式教學舌診演示軟件的設計與應用
——基于增強現實技術條件下

關慧波，趙中楠，郭紅微，于 淼

(1.黑龍江中醫藥大學，哈爾濱 150040； 2.哈爾濱理工大學，哈爾濱 150040；3.黑龍江工程學院，哈爾濱 150010)

1 增強現實技術簡介

增強現實技術(Augmented Reality，簡稱AR)，是一種將真實世界的信息和虛擬世界的信息進行“無縫”集成的新技術。這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動，從而促進用戶對于現實的感官和認知的強化。

2 增強現實技術對中醫教育發展的作用

在互聯網、大數據、云計算等技術不斷發展的大背景下，中醫學專業學校的教育方法也在尋求信息化建設，以期推動我國中醫中藥事業的不斷創新發展。依托增強現實技術，將教科書中抽象的藥材與現實景象結合起來，能使學生更專注于學習，從而達到加深學習效果的作用。使用AR技術能夠更好地展示藥飲片，增強了互動性、趣味性、準確性，使學生更直觀地了解各種中藥，取得更好的認知效果。

3 中醫診斷學教學存在的問題

中醫診斷學教學一直缺乏專用的教學儀器設備和形象化的教學手段。中醫舌診是我國醫學中最古老、最有效的診斷方法之一，但傳統舌診課程主要依靠照片進行目測診察，其結果受照片分辨率和采樣準確性的影響，觀察者的主觀意識、經驗及環境因素也會對結果的準確性產生影響，如果出現誤差，將對未來的舌診臨床實踐造成很大影響，不利于開展舌診的學術交流。增強現實技術可以與中醫舌診的教材交互應用，能夠豐富教學過程中呈現的內容，在教材中可以插入音頻、視頻，吸引學生注意力，學生可以通過移動設備抓取教材中的附件信息，將教材中的內容直接顯示在移動設備上。通過AR技術提供的虛擬學習環境可以使學生嵌入與現實相關的實際環境中，體驗真實問診環境，迅速地將理論知識應用于實際問診環境中，做到學以致用。真實型與增強現實型教學方法比較如表1所示。

表1 真實型與增強現實型教學方法比較Tab.1 Comparison of real and augmented reality teaching methods

4 基于增強現實技術的舌診診斷教育模型

針對中醫舌診診斷的特性和需求，設計和開發了一套舌診診斷學習交互平臺。借助智能手機的強大功能，以AR為核心技術，設計了舌診診斷相關的案例和學習資源，制訂基于舌診實際問診環境的學習活動方案，并進行實證研究。軟件系統框架如圖1所示。

圖1 基于增強現實技術的舌診診斷教育模型系統框架Fig.1 System framework of education model for tongue diagnosis based on augmented reality technology

研究需要構建基于增強現實技術的教育應用模型，該模型包括基礎層、體驗層、應用層、歸納層。以該模型為基礎做出學習軟件的設計與開發模型是在前期調研中逐步研究和改進的系統。筆者對前期模型進行不斷擴展和細化，基于AR技術建立了更符合中醫舌診診斷教學的開發模型，具體設計如圖2所示。

圖2 中醫舌診診斷教學的開發模型Fig.2 Development model of tongue diagnosis teaching in traditional Chinese medicine

中醫舌診診斷教學的開發模型具體制作過程如下：第一，圖文信息制作。依托患者的舌診實例圖片進行圖文編排，以不同的形式合理呈現不同的知識要點，通過AR技術將患者圖片信息作用于某個特定對象進行相應注釋，讓學生可以憑借注釋信息提取圖片3D圖像，更好地掌握學習要領。第二，音頻視頻信息制作。針對舌診診斷信息，將現實臨床問診情況的音視頻信息插入教材中，通過特定的信息抓取，將理論與實際相結合，通過增強現實技術打造一個“真實情境”，讓學生在模擬的“真實”環境中體驗、學習。第三，三維模型的創建和優化。主要運用3Ds MAX軟件創建三維模型，能夠使疊加對象看起來更加栩栩如生。本軟件采用分組建模的方式建立初步模型，將舌診信息劃分為若干個部分，詳細編輯每部分細節，使模擬場景更加真實。第四，基于通用模型設計舌診圖譜識記軟件。根據增強現實教育軟件的通用模型，以實物化形式體現各種教學對象的實體影像，將虛擬現實以實物再現的方式與授課內容互動結合。以虛擬現實技術為基礎，衍生出在線和離線等不同學習形式，包括軟件內容設計、軟件系統模塊設計、軟件元素設計，并驗證其有效性。

5 前景展望

軟件設計應為中醫診斷教學提供專用教學儀器設備和形象化的教學手段，滿足學生臨床環境中對中醫診斷能力訓練的需要，實現更加理想的真實世界與虛擬實際的交互，在教學演示環節設計出更優化的軟件模型。