多媒体示教系统在口腔仿真头模实验教学中的应用

张 斌，王春燕，牛 林，李蕴聪，汪 鹏

西安交通大学口腔医院:1教学实验中心;2口腔修复科，西安 710004

口腔医学是一门实践性很强的临床学科，学生只有通过大量的基本技能训练，才能将理论转化为临床操作能力。口腔仿真头模的仿真设计显著缩小了实验室与临床之间的差距，使学生在临床实习前掌握一些基本的临床操作技能，从而实现从理论学习到临床实习间的顺利过渡［1］。示教是仿真头模实验课的一个重要环节，传统的示教方式是学生分散在教师实验台周围观看教师操作，由于口腔操作的视野较小，造成只有教师和少数的几个学生能看到操作视野，大部分学生无法看到完整的示教操作，使教学效果大打折扣［2］。学生如果不能将教师的操作要领深刻领会，随后的具体实验需要教师反复的纠正和指导。

随着口腔实验技术的发展，目前国内多个院校的仿真头模实验课逐渐放弃围观式示教方式，采用多媒体技术。西安交通大学口腔医学院先后引进了两种不同的多媒体示教系统，文章结合近年来的应用情况，探讨不同示教方式对仿真头模实验课教学效果的作用。

1 仿真头模多媒体示教系统的类型与特点

根据视频采集的方式不同，仿真头模多媒体示教系统分为内置式和外置式两种方式。除了图像采集、传输、还原和教师的示教操作相协调一致，具有医学诊断级别的高清晰度外，在设备配置、图像演示方式等方面有一定的差异。两种不同示教类型的系统结构(如图1所示)。

图1 两种仿真头模多媒体示教系统结构图

1.1 内置式多媒体示教系统

内置式多媒体示教系统由教师端主体系统和学生仿生头模操作台上的电脑组成实验教学局域网。该系统可将操作要点、实验标准、典型病例通过网络在学生机播放，消除了学生围观示教的弊端。

教师端的设置一般由服务器、教学软件、图像采集等系统组成。主机采用IBM700服务器，要求具有强大的数据处理功能，使采集来的图像能迅速传递给子机，图像延迟应在1 s以内，以保证教师讲解内容与学生机图像的同步;凌波多媒体教学软件可将教师的电子课件、影像资料、操作图像以及典型图像讲解等实时发送至学生课桌电脑，并具有教师点名、远程遥控等功能。

图像采集系统采用类似牙刷样的微型摄像头，由实验课助手手持着将主讲教师在头模口腔内的示教操作过程、操作结果等实时视频通过服务器传递给学生机。另外，微型摄像头的手柄部位有摄影功能的按钮，可将典型操作步骤和实验结果拍成图片并固定画面，通过CDR图形图像软件处理，有利于主讲教师详细讲解;而画面图片还可在电脑中保存成实验课资料。教师的操作讲解和学生的疑问通过音频耳麦互动。

1.2 外置式多媒体示教系统

外置式多媒体示教系统是将具体实验操作通过放置在口腔外的数字化示教系统，教师的操作视频实时采集后通过投影仪及幕布播放，学生在自己的仿真头模操作实验台上集中观看的示教方式。

以苏州协晟的外置式DV200型口腔示教系统为例，整个由可移动主机和外置式示教机头、视频信号采集系统及辅助结构组成，其主要功能在示教机头。示教机头与仿真头模治疗系统的照明头灯臂对接，置有高清晰度的摄像头和影像采集系统，既可实时演示示教操作，示教机头的LED照明灯也起到口腔内操作时的照明功能。

示教机头的大臂长度650 mm，衡臂长度660 mm，机头旋转角度350°、俯仰角度180°，可从口外拍摄到牙列的各个部位。示教机头主要功能由示教头上的操控面板控制，示教头距离口腔的最佳距离为500 mm±50 mm，可通过变焦键调整图像的大小，并通过操作臂上的调焦键调节图像的清晰度。操控面板上设置二级菜单，调节逆光、白平衡，等，并有图像旋转、黑白切换等功能，对于口腔上下颌牙列的不同角度以及实验模型的不同材质造成的图像变化可随时调整。

2 仿真头模实验示教效果的影响因素

仿真头模实验课的示教目的是通过学生对实验操作的模仿，进而达到对临床操作的模仿。由于口腔范围和离体牙标本太小，如果学生不能看清及掌握操作要点，将导致在亲自操作时不得要领，出现操作失误(如侧穿、底穿、器械折断，等)，造成浪费。同时，教师又不得不在学生操作时重复讲解和示教，工作强度加大，教学效率下降，甚至出现课时不够用的现象［3］。

学生对教师实验操作的观察与模仿体现在两个方面:

2.1 视野与图像构成

口腔内视野的大小体现在两个方面，一个是局部视野，在操作中，表现为单个牙齿从某个角度看到的图像。如从侧方观察牙齿颊、舌面的图像和从牙冠正上方观察到的牙颌面乃至牙髓腔、根管口的图像，等;一个是整体视野，如相邻牙齿之间、牙齿与牙列乃至上下颌牙列之间相互关系的图像构成，等。对两种不同观察视野的理解是学生对实验操作要点掌握程度的重要因素。

2.2 图像的观察角度

在口腔临床操作中，医师能否在合理的观察视野和操作角度下进行临床操作是取得治疗质量的关键。由于受到口裂大小的限制，医师一方面通过调整患者的头位和自己的体位取得最佳的观察视野;另一方面通过口镜的镜面反射取得局部治疗牙齿的视野，从而调整操作器械的位置和角度。多媒体摄像头对手术视野的观察角度直接影响学生对实验操作的理解和掌握，这也是衡量多媒体示教系统性能的重要因素［4］。

3 多媒体示教系统的应用

3.1 实验课内容

西安交大口腔医学院仿真头模实验课一共开展24个实验项目，占实验大纲整个临床课程部分近40%。主要分布于《口腔修复学》、《牙体牙髓病学》、《牙周病学》、《儿童口腔医学》等口腔临床课程。根据实验项目的目的性要求将实验内容分为基本型、提高型和研究创新型三个层面［5］。近年来结合实验课的特点和实验目的，对不同的实验项目采取了相对应的示教方式(如表1所示)。

表1 不同仿真头模实验课项目的示教方式应用

3.2 多媒体示教系统的应用特点

内置式示教系统的摄像头伸入在头模口腔内，图像清晰度高，图像采集的角度不受口裂的阻碍，由教学助手灵活掌握;但焦距受到空间狭小的影响，图像以局部视野为主。因此，多应用于《口腔内科学》中以单颗牙的局部治疗为主的实验项目，如洞型制备与充填、开髓术和根管治疗术，等。在拍摄时实验助手要注意拍摄角度与操作教师观察角度的一致性，特别是对教师口镜反射观察角度的运用，而操作教师要时常观看显示屏图像与自己的差异，提醒助手调整，并在操作讲解中加强学生对实验图像和观察角度的理解(如图2所示)。

图2 内置式仿真头模示教系统应用

外置式示教系统摄像头视点与照明灯视点相一致，图像受到口裂和操作器械的阻碍，虽可通过旋转臂调整拍摄角度，但与操作教师的视点不易协调;调焦范围大，图像清晰度稍低于内置式;示教机头可由教师像临床调整光源一样方便完成，如果选择口外的拍摄角度与医师的临床观察角度接近，且图像以整体视野为主，对于操作细节可通过调焦放大画面。外置式示教系统比较适合于《口腔修复学》中注重与邻牙相关的基牙制备，特别是多个牙齿单位如固定桥基牙制备等需整体观察的实验项目(如图3所示)。

图3 外置式仿真头模示教系统应用

4 存在的问题及解决思路

4.1 多媒体示教系统的局限性

对于需要关注整个仿真头模协调性的实验项目，虽然是由经验丰富的教师示教，多媒体示教系统往往只能照顾到“点”，不能照顾到“面”，或刚好相反［6］，在应用中有一定的局限性。如口腔基本术式训练实验，涉及体位、头位调整，口镜牵拉、握持治器械操作与脚控开关，等，同时随着治疗部位和程度的变化而要适当调整。而《牙周病学》的“龈上洁治术”和“龈下刮治术”等实验项目，往往涵盖了口腔整个牙列的6个区段和不同牙面的操作，术者的体位与操作位置、洁牙器械的放置和角度、术者的支点方式等在整个操作过程中不断的变化［7］。

随着口腔医学实验技术的发展，应建立内、外兼备的杂交式多媒体示教系统，将口腔内、外多个图像通过兼容性处理，与教师的讲解思路相匹配后播放，这需要一个整体的专业团队完成［8］。在条件不允许的情况下，可采用围观式示教，要相对投入一定的人力物力，适当增加示教教师的数量，将学生分成5-7人以内的实验小组，系统性的操作和详细的示教会显著提高实验课效果。

4.2 加强教学队伍的建设

口腔多媒体示教系统的运行与管理，涉及到口腔医学、教学科研及网络信息工程技术等跨学科领域。实验教师多由临床医师承担，很难长期稳定的从事教学工作，教师在示教时往往根据自己的临床经验来安排实验教学方案，对仿真头模的教学特点缺乏充分的认识。为此，应针对承担口腔临床医学仿真头模实验课的授课教师和参与教学的研究生，进行仿真头模实验课培训，以掌握仿生头模特异性信息技术的应用［9］，充分将临床实践与实验教学相结合。

针对口腔教学的发展，应加强培养专门的仿真头模多媒体教学技术人员［10］。该技术人员既要具有口腔医学专业背景，又能熟练掌握各种仿真头模示教系统的操作，能将每个实验课的专业要求、操作重点、主讲教师的讲解思路等完美的展示给学生，避免或减少视频视点与实验操作者视点之间的不一致性。

综上所述，多媒体示教系统应用于口腔仿真头模实验教学，具有一定的优越性。将多媒体技术与不同的口腔实验项目相结合，造就一支教学理念先进、教学意识强的骨干教学队伍，才能不断提高仿真头模实验课的教学质量。

［1］曹霞，张建中，孙喆.仿真模拟系统在口腔医学实验教学中的应用［J］.实验室研究与探索，2010，29(1):129-134

［2］雷涛，苏雪莲，包广洁，等.牙体牙髓病学仿真实验教学的探究［J］.医学教育探索，2009，8(10):1319-1320

［3］孙慧斌，王维英，潘克清，等.数字口腔显微镜在牙体牙髓病学实验教学中的应用［J］.中国高等医学教育，2011，(9):100-101

［4］赵惠康，杨爱华，刘博.我国高清手术转播示教系统的现状与发展趋势［J］.中国医学教育技术，2013，27(2):185-190

［5］王春燕，周洪，高歌.基于全球化口腔医学教育目标的实验教学模式研究［J］.中国医学教育技术，2012，26(1):13-16

［6］宫京闽，李刚，唐珉，等.多媒体技术在实验教学中的应用和认识［J］.中国医学教育技术，2005，19(1):32-33

［7］应红.龈上洁治术实验课教学的改进［J］.医学理论与实践，2003，16(11):1356-1357

［8］查光玉，李葛洪，孙丽，等.实时视频结合多媒体技术在口腔实验教学中的应用［J］.中国医学教育技术，2010，24(6):650-653

［9］王春燕，周洪.口腔医学实验课教师信息技术能力培训方案设计［J］.中国医学教育技术，2006，20(6):479-481

［10］张凌琳，叶玲，郑巧，等.口腔医学实验教学面临的创新和挑战［J］.实验科学与技术，2013，11(1):146-148