基于VR仿真實物的教學系統和改良任務驅動教學法在口腔醫學教學中的應用

摘 "要 "吉林醫藥學院附屬醫院將基于VR仿真實物的教學系統應用于口腔醫學的教學工作中，根據具體的教學需求，采取改良任務驅動教學法進行教學，教學過程分為創立教學場景、明確任務、講解演示、自主學習、知識點擴展教學和教學效果評價等。通過現代化的教學系統與教學法的有效結合，為口腔醫學教學質量的提高打下良好基礎。

關鍵詞 "VR；仿真實物；教學系統；任務驅動教學法；口腔醫學

中圖分類號：G434 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）13-0042-03

0 "引言

虛擬現實技術（Virtual Reality，VR）是多種

技術融合的產物，包括實時三維的計算機圖形技術、寬視野立體顯示技術、立體聲音技術、眼手跟蹤技術和力覺反饋技術等[1-3]。近年來，隨著VR技術的

進一步發展和完善，仿真實物也逐步應用于VR的虛

擬場景中，兩者相互融合后，不僅使體驗者在視覺上的體驗日趨完美，通過仿真實物的使用，在動作和觸覺上也與現實操作無異。如以教學工作為例，基于VR仿真實物的教學系統應用后，教學反饋結果均優于單純的VR教學系統，因此而應用日益廣泛[4-5]。在此背景下，吉林醫藥學院附屬醫院將基于VR仿真實物的教學系統應用于口腔醫學教學工作中，根據教學情況，采用改良任務驅動教學法進行教學。

1 "基于VR仿真實物的教學系統優勢分析

基于VR仿真實物的教學系統是VR技術和仿真實物兩者融合的產物。其與單純的VR教學系統比較，既具有相同之處，也具有明顯的差異。在相同點方面，兩者均利用計算機圖形技術等，呈現給用戶近乎真實的視覺和聽覺體驗。不同點在于，在常規VR場景下，人機互動是在無實物或使用操作手柄的條件下，通過力覺反饋技術實現，在教學工作中，對于一些大的動作或操作，不會對教學效果產生影響，但對于工作環境較為狹窄且需要借助細小設備進行精細操作的教學內容，普通的VR教學環境無法切實給予用戶真實的操作感受。以口腔醫學教學為例，正常情況下，人體口腔完全張開后，上下牙齒間距僅三指左右，因此，操作環境非常復雜。另外，口腔科操作器械多樣，如根管蕩洗針銼等，本身體積非常細小。因此，僅使用VR技術，教學效果自然相對較差。

仿真實物與VR技術融合后，可以從根本上解決以上問題。其本身設計并不復雜，比如在實物上，可以直接利用真實的器具和器械，然后通過掃描建模，結合VR的力覺和觸覺反饋技術，就可以構建出兩者融合的系統。這樣一來，教師在講解口腔醫學的知識時，在虛擬的環境下使用實物進行教學，可從視覺和觸覺等多角度完善和提高教學質量。

2 "教學法的改良

講授法是醫學高校中主要采用的教學法。講授法，顧名思義，是通過教師的講解展開教學過程。但當基于VR仿真實物的教學系統應用于教學工作中，如何操作顯然成為核心的教學問題。此時教師如何講授將成為首要面臨的問題。以根管蕩洗針銼使用為例，在教學時根據情況微調，但微調的距離是難以用語言描述的。因此，為了配合教學技術的應用，需要對教學方法進行調整。在本次教學工作中，采取改良任務驅動教學法進行教學。

任務驅動教學法是為學生提供合理的教學場景，以解決任務為核心，開展教學的一種方法。在教學工作中，以學生自學和討論為主，鼓勵學生思考問題和動手解決問題[6-8]。具體的教學過程由創立教學場景、明確任務、自主學習和教學效果評價四個環節組成[9-10]。另外，在學生學習過程中，考慮到部分學生自學能力不足，以及臨床工作中具體的教學需要，對任務驅動教學法進行適當改良：在明確任務和自主學習環節之間插入教師講解演示環節，在自主學習和教學效果評價環節之間插入知識點擴展教學環節。

3 "整體教學設計

運用基于VR仿真實物的教學系統和改良任務驅動教學法，教學流程分為創立教學場景、明確任務、講解演示、自主學習、知識點擴展教學和教學效果評價等環節。

4 "教學流程

4.1 "創立教學場景

在基于VR仿真實物的教學系統中，根據教學進度和內容，選擇相應的仿真實物，創建教學場景。在本環節，為了進一步提高場景的逼真度，對室內環境也應該作出相應調整，或者可以使用投影儀等設備，投放出病房的畫面，以增強教學的真實感。

4.2 " 明確任務

教師明確向學生提出本次教學的任務，如某患者癥狀表現為無明顯疼痛，但牙冠變色，牙冠存深齲洞等。

4.3 "講解演示

任務布置完成后，對上一環節布置的任務進行講解。在講解時，為了突出后繼環節學生的自學效果，教師不直接針對案例本身講解，而是從引導和指導的角度，簡單講解相關知識[11]。例如：雖然患者的癥狀和核心的教學內容是根管壞死，但教師在講解時需要講解類似或相關的教學內容，比如從講解牙髓炎的誘因和表現入手，引導學生找出與教學任務中患者癥狀表現的不同，視學生的教學反饋結果決定是否進行治療方法演示。當學生能夠有效分辨兩者區別后，教師在基于VR仿真實物的教學系統中，通過仿真的器械實物，演示基本的治療方法。當然，演示的內容也不能直奔主題，比如可以演示牙髓切斷術和根管治療術等，供學生自行選擇和甄別。

4.4 "自主學習

4.4.1 "理論知識的消化理解 "學生通過自學，系統梳理以上環節的學習內容，有問題可以隨時向教師請教。

4.4.2 "模擬操作 "在基于VR仿真實物的教學系統中，學生通過仿真實物進行操作治療。

4.4.3 "小組討論 "將全體學生隨機分為若干小組，小組內圍繞疾病診斷和治療方法進行討論并得出結論。

4.5 "知識點擴展教學

教師根據學生討論結果，重點從學生理解和操作錯誤的角度進行擴展教學[12]。如在自主學習環節，正確的答案應該是牙髓壞死，但部分學生得出的結論是牙髓炎和急性上頜竇炎等，雖然結果錯誤，但確實容易與牙髓壞死混淆。因此，教師圍繞以上疾病進行擴展教學，使學生明確各類相似疾病的辨別和治療方法，教學后指導學生在基于VR仿真實物的教學系統中逐項進行治療操作。

4.6 "教學效果評價

教師對學生的學習和操作情況進行系統評價，并對教學結果加以合理分析，總結出學生在口腔醫學操作中存在的共性問題，在下次教學中有針對性地解決。

5 "教學建議

5.1 "重視課前教學

基于VR仿真實物的教學系統的應用，為增強教學效果打下基礎。但學生的課堂時間為90分鐘左右，以往在講授法教學模式下，教師通過同步和有序的講解，能夠在有限的時間內完成正常的教學進度；基于VR仿真實物的教學系統應用以及改良任務驅動教學法實施后，更多地依靠學生自學和獨立操作掌握相關知識，由于學生的學習和理解能力不同，部分學生可能在有限的課堂時間內無法完成學習任務[13]。因此，根據本次課堂的授課難度，建議適當增加課前教學環節，如教師可將相關概念和方法錄制成微課，供學生課前學習。

5.2 "將醫療器械的準備作為獨立的教學環節

教師需要將仿真實物與VR系統連接后，再開始具體的教學，由此可能導致學生忽略相關治療儀器和設備的選擇與調試步驟，而儀器和設備的選擇恰恰是學生未來走上工作崗位后開展治療工作的首個環節。因此，建議教師在教學完成后，針對本次教學儀器和設備的選擇與調試進行單獨講解，如為什么選擇此設備，介紹此設備的發展現狀和發展趨勢等，使教學過程更加完整。

6 "結束語

VR技術是仿真技術的重要發展方向，尤其在教育領域，可以給予師生全新的教學體驗，因此，越來越多的高校通過使用VR技術進行教學改革。但早期VR技術的優勢主要集中在視覺和聽覺等方面，在觸覺方面主要通過動作或手柄實現，對于一些使用細小設備的操作，難以達到預想的教學效果。近年來，隨著VR技術的進一步發展，仿真實物已經很好地與VR場景相互融合，從根本上解決了觸覺體驗不佳的問題。因此，吉林醫藥學院附屬醫院將基于VR仿真實物的教學系統應用于教學工作中，并根據具體的教學情況，采取改良任務驅動教學法配合教學系統進行教學，具體的教學過程包括創立教學場景、明確任務、講解演示、自主學習、知識點擴展教學和教學效果評價等，通過這些教學環節的有序銜接，進一步促進教學質量的提高。

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