虛擬仿真技術在牙體牙髓病學實驗教學中的應用

摘要：為改進傳統(tǒng)牙體牙髓病實驗教學中存在的問題，本文將虛擬仿真技術和傳統(tǒng)牙體牙髓實驗教學相融合，豐富并創(chuàng)新了牙體牙髓實驗課綜合評價體系，提高了學生的學習積極性。

關鍵詞：牙體牙髓病學；實驗教學；虛擬仿真

虛擬仿真技術可對真實環(huán)境進行模擬，將其應用與教學，不僅提高了學生學習的積極性，活躍了課堂氛圍，也激發(fā)了學生的學習興趣[1]。虛擬仿真技術的應用范圍相對較廣，在醫(yī)學領域也解決了資源短缺的問題，推動了醫(yī)學實驗課程教學模式的改革，豐富了教學手段。目前，我國傳統(tǒng)的醫(yī)學教育局限于理論講授，難以向學生形象地展示人體的解剖構造和疾病演化過程，而虛擬仿真技術的發(fā)展很好地解決了這個問題。同時，通過虛擬仿真教學，在實踐中進行各種臨床操作的訓練，可以幫助學生在進入實習前更加熟練地掌握各種手術的操作技巧，是學生從醫(yī)學生到臨床醫(yī)師過渡的橋梁。在教學過程中，虛擬仿真技術為學生提供了良好的學習環(huán)境，更好地培養(yǎng)了學生實踐能力、創(chuàng)新精神和科研興趣，同時也讓教師的教學更加生動，提高了教學的效果。

一、當今口腔醫(yī)學實驗教學近況

現(xiàn)代醫(yī)學屬于經驗型的學科，需要醫(yī)生擁有十分豐富的實踐操作經驗，特別是口腔醫(yī)學。口腔醫(yī)學的特點決定了要培養(yǎng)高素質的醫(yī)學生，不僅要求學生掌握扎實的理論基礎，更要求學生在長期的實踐操作中積累經驗，不斷學習、不斷摸索，形成屬于自己的臨床診療方法[2]。因此，口腔專業(yè)的學生想要成為一名正式的臨床醫(yī)生，必須對實驗教學以及操作訓練給予應有的重視。目前，國內外的口腔醫(yī)學院校大部分以傳統(tǒng)的教學模式結合PBL以及多媒體教學為主，也有些院校結合仿真模擬系統(tǒng)進行教學。然而，傳統(tǒng)教學工作的重心依然偏向于書本，對于實踐缺乏足夠的重視。太過于重視講堂，實驗環(huán)節(jié)有所欠缺。傳統(tǒng)的講解方法只是單純地向學生灌輸枯燥的理論，對于學生的主觀能動性產生了極大的負面影響，無法理解書本上抽象的文字，進而無法積極主動地學習[3]。傳統(tǒng)模擬訓練系統(tǒng)在我國普通高等院校逐漸開展，改變了固有的口腔醫(yī)學教學模式，但傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)存在著操作過程無法及時獲得患者的反饋信息等一系列現(xiàn)實問題[4]。另外，模型牙的材質和真實牙存在差異，使學生無法真實感受真實牙齒的操作手感。同時，該系統(tǒng)只對牙齒硬組織進行模擬訓練，缺乏口腔軟組織疾病的操作過程[5]。孟琨等人提出，現(xiàn)階段口腔醫(yī)學試驗教育存在學生缺乏體驗感，臨床診療欠缺真實性等問題，無法滿足現(xiàn)階段醫(yī)學教育的實際需求[6]?？傮w而言，傳統(tǒng)的口腔專業(yè)教學方式與現(xiàn)階段的發(fā)展需求出現(xiàn)了嚴重的脫節(jié)，目前迫切地需要對教學模式進行改革。因此，在口腔實踐教學中引入高度仿真的虛擬環(huán)境模擬技術成為當前醫(yī)學高等教育中臨床技能訓練發(fā)展的主要方向。

二、當今口腔醫(yī)學實驗教學面臨的挑戰(zhàn)

我國的現(xiàn)代口腔醫(yī)學起步相對較晚，直到20世紀才開始逐漸發(fā)展。經過近一個世紀的實踐研究，我國根據自身國情，并充分借鑒國外優(yōu)秀的教學手段，逐漸發(fā)展出了自己獨特的口腔醫(yī)學教學模式。醫(yī)學作為一門神圣的學科，要求學生必須掌握復雜的人體構造，以便在以后的診療工作中能更好地為病人提供治療。然而，我國人口眾多，醫(yī)師匱乏，基礎醫(yī)療設施較差，同時醫(yī)師的分配也存在不均等的現(xiàn)象，這些都給我國的醫(yī)學教育帶來了巨大的挑戰(zhàn)?？谇会t(yī)學特別強調操作性，在教學過程中需要將教與學有效結合。然而，目前教學資源的分配不合理，師資力量相對薄弱，臨床實踐機會不足，這些都將成為限制我國口腔醫(yī)學教育發(fā)展的障礙，同時也給臨床醫(yī)療帶來了巨大的潛在風險。因此必須加強口腔醫(yī)學教育的師資培養(yǎng)，優(yōu)化教學資源的配置，增加實踐機會，提高學生的操作技能和臨床實踐能力，以確?？谇会t(yī)學教育的質量和臨床治療的安全。

（一）教學資源不合理配置

醫(yī)學教育具有一定的特殊性，醫(yī)學教育必須將實踐操作進行充分地結合，才能夠讓理論知識得到快速、全面地吸收。而實踐操作并非只涉及實驗設備等，還會使用動物，人體組織等材料，人體器官組織的加入使得實踐教學面臨很大的挑戰(zhàn)，尤其是當今醫(yī)患矛盾日益激化的時代，人們對醫(yī)療系統(tǒng)缺乏信任感，自愿捐獻器官的人逐步減少，遠遠不夠實驗教學的需求，嚴重阻礙了醫(yī)學教育的進步。

（二）師資力量薄弱

我國絕大部分的口腔醫(yī)生都集中在經濟發(fā)達的沿海城市，而中小城市和農村地區(qū)的口腔醫(yī)生比例非常低[7]。這種現(xiàn)象使得我國的口腔醫(yī)學教育程度參差不齊。同時，口腔醫(yī)學人才的匱乏也嚴重影響了醫(yī)學口腔教育質量。

（三）臨床實踐不足帶來的潛在風險

傳統(tǒng)的教學方法大多采用教師講授的方式，這種教學方法無法充分激發(fā)學生的學習興趣。特別是口腔醫(yī)學這種實踐性很強的學科，要求在教學過程中將理論教育與實踐教育相結合，才能更好地傳授知識。這也是我國目前高等教育的重點和難點之一?？谇会t(yī)學的實踐性要求學生進行反復練習和操作，才能真正領會書本上的知識，掌握臨床操作技能。但現(xiàn)實條件限制了實踐機會，無法滿足臨床教學的需求。需要教師改變現(xiàn)行教學方式，利用虛擬仿真技術，讓學生能夠增加實際操作機會，有效培養(yǎng)學生的臨床能力和技巧。同時，加強實踐教學與理論教育的融合，使學生能夠在實踐中不斷鞏固和應用所學的理論知識，以更好地培養(yǎng)出合格的口腔醫(yī)學專業(yè)人才。

三、“互聯(lián)網+”虛擬仿真技術在口腔醫(yī)學實驗教學中應用

對于口腔專業(yè)等一些專業(yè)而言，依托互聯(lián)網云平臺，在進行理論教學的過程中對傳統(tǒng)教學方式進行優(yōu)化，通過網絡教學資源來提升教學效果，增強實驗課教學的趣味性，激發(fā)學生的學習熱情，使學生可以更加積極地學習。

在口腔修復學的教學中，可以運用虛擬仿真設計修復方案，制作逼真的模型，模擬修復過程和手術，并評估治療效果[8]。在口腔頜面解剖的教學中，虛擬仿真可以模擬頜面部的三維解剖結構，使學生能夠在真實的三維環(huán)境中學習。虛擬仿真還可以模擬真實手術中的器械壓力，這種方式非常真實[9]，遠比單純查閱書本文字敘述和觀看視頻材料更加深入，可以減少實驗標本的浪費，并讓學生反復練習口腔疾病的基本操作。

口腔專業(yè)在教學期間，利用“互聯(lián)網+”虛擬仿真技術可以提升教學效果。我國部分院校緊跟時代發(fā)展的步伐，逐漸開展虛擬仿真實驗室，在實踐教學中合理利用“互聯(lián)網+”虛擬仿真技術，為教師和學生提供更真實的環(huán)境，便于臨床操作，實現(xiàn)學生在高度仿真的環(huán)境中進行無風險、重復且成本低的臨床操作實踐[10]。在口腔醫(yī)學中，牙體牙髓病學是一門非常重要的學科，需要頻繁進行臨床學習與操作。牙體牙髓病學實驗課中，洞形預備是重要內容，是進行根管治療和口腔修復的基礎，是口腔醫(yī)學學生最早接觸和需要掌握的基本操作，對后期臨床實習和成為口腔醫(yī)生影響重大。在進行牙體牙髓病學教學過程中，需要依托互聯(lián)網信息技術，同時改革教學方式，充分利用互聯(lián)網信息技術建立更完善的教學體系，提高教學效果，讓學生能夠更好地學習[11]。

四、基于“互聯(lián)網+”虛擬仿真環(huán)境的“牙體牙髓病學”實驗課程設計

虛擬仿真實驗教學指的是將電腦技術與教育教學手法進行有機地結合，利用人機交互功能，將操作人員輸入的數(shù)字信息轉換為圖像。虛擬仿真實驗可以對現(xiàn)實情況進行模擬，不僅可以對學習者產生感官上的沖擊，提升學生的學習興趣，另一方面還可以讓學生更加直觀地學習課本知識，提升學習效率?？傮w而言，虛擬仿真技術為實驗教學開辟了全新的學習道路，優(yōu)化了傳統(tǒng)的講課聽課模式，并激發(fā)了學生的學習興趣。本文結合泰勒原理，充分利用虛擬仿真技術進行課程設計，見圖1。

圖1 基于互聯(lián)網+虛擬仿真環(huán)境下的“牙體牙髓病學”實驗課的課程設計

在開展虛擬仿真教學時，首要工作是明確教學目標。之后，通過教學目標和計劃來建立課程評價體系，并建立反饋機制，通過反饋信息完善課程設計。

（一）以學生為主體

在進行教學安排時，要以學生為主體。在建立課程評價體系時也要注重學生的主體地位，激發(fā)學生的主觀能動性，讓他們能夠主動參與到課程設計中。

（二）明確教學目標

教學目標應強調學生的主體性，制定出符合學生特點的教學目標。聯(lián)合虛擬仿真實驗課與教學大綱進行綜合考慮。

（三）虛擬實驗環(huán)境的設計

通過虛擬仿真技術，改變了傳統(tǒng)的學習模式，并建立了一種新的學習模式。在實驗課程中，通過虛擬仿真技術使實驗更加多樣化。通過豐富的教學資源和學生不同的實驗需求，能夠有針對性地為學生提供個性化的教學，以此提高學生學習的積極性和熱情。

（四）教學評價體系建設

在對教學評價體系進行建設的過程中，需要充分結合教學內容，通過教學內容來完善評價體系。采用課前問卷調查、對學生和教師進行課前課后訪談以及實驗課程考核等多種方式進行評價，不斷完善課程設計的系統(tǒng)性和科學性，為牙體牙髓病學以及口腔醫(yī)學的實踐教學提供更好的教改方案。

基于虛擬仿真環(huán)境的“牙體牙髓病學”實驗教學模式，可以進行以下方式的教學評價體系建設和完善：

課前問卷調查：在每次實驗開始前，可以向學生發(fā)放問卷，了解他們對實驗內容的預期和期望。這可以幫助教師了解學生的需求，為實驗設計提供指導。

學生和教師課前課后訪談：在實驗課程前后，教師可以與學生進行一對一或小組訪談，深入了解學生的理解和體驗。同時，教師也可以向學生傳達實驗目標和預期結果，搜集他們的反饋信息。

實驗課程考核：通過考核學生在實驗中的表現(xiàn)，可以評估學生實驗技能的掌握程度、實驗操作的準確性以及實驗結果的分析能力。這可以幫助教師評估實驗教學的效果。

通過以上評價方式，教師可以及時了解學生對實驗教學的感受和反饋，進行教學改進和調整。

（五）課前訪問

本研究設計了課前訪問提綱，并利用互聯(lián)網平臺，分別針對學生和教師，從他們的視角和立場獲取雙方對口腔實驗教學現(xiàn)狀的態(tài)度。

（六）課程實施

建設基于虛擬仿真實驗環(huán)境的教學平臺，對傳統(tǒng)的課程設計進行改革。在課程中，通過虛擬仿真技術來進行虛擬仿真教學。同時，在實驗過程中將實驗分成三個不同階段，分別為早期臨床操作、臨床實驗和臨床實習。在這三個階段中都充分結合了虛擬仿真技術。

（七）課程評價

基于虛擬環(huán)境的牙體牙髓病學實驗教學效果的評價分為以下三個方面：第一，在實驗課程中將學員隨機分成實驗組和對照組，并對學員的成績進行分析。通過對比實驗組和對照組學員的成績，可以評估虛擬環(huán)境教學對學員學習效果的影響。第二，對實驗課程的操作效果進行分析。通過觀察學員在實驗中的操作效果，可以評估虛擬環(huán)境教學對學員實際操作能力的提升程度。第三，利用訪談和調查問卷的數(shù)據，得出結論。通過發(fā)放和填寫問卷，收集學員對虛擬環(huán)境教學的反饋和評價。然后對問卷數(shù)據進行統(tǒng)計分析，從而得出對于虛擬環(huán)境教學的評估結論。通過以上三個方面的評價手段，可以全面而準確地評估基于虛擬環(huán)境的牙體牙髓病學實驗教學效果，并為進一步改進和優(yōu)化教學方法提供參考。

五、牙體牙髓病學教學改革初步效果

本課題將牙體牙髓病課程作為一個整體研究，不僅研究在云平臺教學空間下，牙體牙髓病課程如何改革教學方法和考核手段，還涉及學生學習方式等的改革。在“互聯(lián)網+”虛擬仿真實驗教學中，充分利用了虛擬仿真技術，在教學過程中建立了虛擬環(huán)境，并利用虛擬仿真平臺向學生深入講解理論知識，以提高學生的積極性和教學效果。虛擬仿真通過再現(xiàn)真實臨床情景，使學生能夠親眼觀察、親手操作、腦海中想象，真正身臨其境，及時糾正錯誤操作，提高對課題理論知識的理解。

通過虛擬仿真技術在牙體牙髓病學實驗教學中開展實踐可以提高學生的學習積極性，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。同時，它還能提高口腔醫(yī)學專業(yè)學生的學習參與度，加深他們對理論知識的理解。通過虛擬仿真技術，學生可以經常進行實踐操作，全面提高各項素質。在口腔醫(yī)學專業(yè)領域，虛擬仿真能讓學生更主動地參與學習，并提高他們的實踐能力。通過虛擬仿真技術，學生能夠在虛擬環(huán)境中進行多種實踐操作，如選擇和使用填充材料，進行根管治療等。這樣能在實際臨床工作中提高他們的技能。此外，虛擬仿真還能提供多種學習場景和情景，培養(yǎng)學生的實踐能力和應對不同情況的能力?？傊摂M仿真技術能全面支持牙體牙髓病學的實驗教學，幫助學生提升各項能力。

六、牙體牙髓病學實驗教學未來展望

本課題將牙體牙髓病課程作為一個整體來研究，不僅涉及教學方法和考核手段的改革，還包括學習方式、教學資源等的改革。虛擬仿真實驗教學指的是利用虛擬仿真技術來模擬實驗環(huán)境，將抽象的知識轉換成虛擬操作過程來進行演示，從而提高教學質量。通過虛擬仿真，學生可以身臨其境地眼觀、手觸、腦想，及時糾正錯誤操作，增強對課題理論知識的理解。這樣既能激發(fā)學生的學習熱情，豐富學生的知識儲備，也能培養(yǎng)和鍛煉學生的創(chuàng)造性思維。在牙體牙髓病學教學過程中，通過“互聯(lián)網+”虛擬仿真環(huán)境能夠提高教學的效果，讓學生能夠自主學習。同時，也能夠讓教師的教學方法更加合理，充分了解學生的學習情況。此外，基于“互聯(lián)網+”虛擬仿真環(huán)境教學模式能夠解決教學過程中存在的問題。因此，在項目的后期，計劃將相同模式推廣至口腔內科學和兒童口腔醫(yī)學實驗教學中，為口腔臨床學科實驗教學提供新的研究和改革方向。

七、結束語

通過“互聯(lián)網+”虛擬仿真環(huán)境在牙體牙髓病學教學中的應用，看到了教學效果的提升和教學模式的創(chuàng)新。這種模式還可以被推廣應用于口腔內科學和兒童口腔醫(yī)學實驗教學中，為口腔臨床學科實驗教學帶來新的研究和改革方向。期待“互聯(lián)網+”虛擬仿真環(huán)境在口腔醫(yī)學教育中的發(fā)展，為學生提供更好的學習體驗，為口腔醫(yī)學的教育提供更廣闊的空間和機遇。

作者單位：張娜 皖南醫(yī)學院口腔醫(yī)學院

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