虚拟现实技术在医学高校口腔医学专业实习教学中的应用探讨

洪洋 朱辛奕 季海宁

摘  要 在以往口腔医学专业实习教学过程中，教师往往凭借PPT或多种教学器具的讲解和演示，展开具体的教学过程。但近年来，在口腔医学高速发展背景下，教学内容日益复杂，致使以上方法很难满足学生的学习需求。为了有效解决此问题，采取虚拟现实技术进行教学改革，通过其营造的逼真教学环境和互动的操作场景，可以给予学生身临其境的学习感受，从而为教学质量的提高创造良好条件。

关键词 虚拟现实技术;口腔医学;实习教学;教学改革

中图分类号：TP391.9    文献标识码：B

文章编号：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

口腔醫学专业是医学高校重要的教学单位之一，具有理论知识和实践操作并重的教学特点。在理论知识授课部分，通过教师的耐心讲解，可以较好地满足学生的学习需

求;但在实践知识授课部分，教师往往借助于PPT或教学器具展开教学。受到以上教学工具的影响，很难模拟出真实的诊疗环境，在一定程度上影响了学生的学习效果。为了有效解决此问题，采取虚拟现实技术进行教学改革，是一种可行的方法和途径。

2 现阶段口腔医学专业实习教学中存在的弊端分析

在口腔医学专业实习教学过程中，PPT和各种教学器具是最常用的教学辅助工具，在早期教学内容较为简单的背景下，教师采取讲授法，配合PPT和教学器具讲解和演示，能够较好地满足学生的学习需求[1-3]。但近年来，随着口腔医学的高速进步和发展，越来越多的知识和诊疗方法成为高等教学环节重要的知识组成部分[4]，致使PPT和教学器具的弊端日益凸显。

演示效果较差  PPT演示的是一个二维的教学画面，无法给予学生身临其境的教学感受。与之比较，教学器具虽然是立体的，但需要教师手动进行演示，受到教学器具大小、学生距教师距离远近和教师操作水平高低的制约，很多细节难以演示清楚，既增加了教师的教学难度，学生也无法有效理解。

不具有互动性  所谓互动性，就是在教学过程中，学生可以模拟地进行各种操作。PPT有教师预先设计好的图片组成，显然没有人机互动的功能。而部分教学器具价格较为昂贵，不具有学生真实操作和演示的可行性。

3 虚拟现实技术融入实习教学的优势分析

虚拟现实技术也称为灵境技术或人工环境，是指利用电脑技术模拟设计出的一个虚拟环境，具有以下几个特点。

1）多感知性。通过虚拟现实技术构建的环境，不仅仅呈献给体验者一个三维的视觉环境，还有听觉感知、运动感知甚至嗅觉感知等[5]。

2）沉浸性。虚拟现实会最大限度还原真实场景，在此环境中，体验者很难与现实真实世界区分。

3）交互性。虚拟现实技术并不是一个固定的图像或环境，会根据体验者的操作，动态变换相应的场景[6-8]。

因此，将虚拟现实技术融入口腔医学的实习教学过程中，可以从根本上解决PPT和教学器具场景还原度不高和缺乏互动等弊端，为教学质量的提高打下良好基础。

4 虚拟现实环境的组成

虚拟现实环境由服务器、虚拟现实眼镜和操作手柄等部分组成。其中服务器是虚拟现实环境的核心，负责教学环境的虚拟构建、场景变换和模拟操作演示的数据处理;虚拟现实眼镜相当于电脑的显示器，只是与传统的显示器比较，由于距离人眼距离近，可以呈现出更为广阔的视野;操作手柄相当于人的双手，通过手柄与虚拟现实眼镜及服务器的关联，可以准确识别出学生的操作动作[9-10]。

5 教学资源的选择和建立

医学高校可以从以下两种途径选择和建立虚拟现实技术所需教学资源。

一是购买现成的与口腔医学实习相关的教学资源。近年来，随着虚拟现实技术的发展，越来越多的科研机构和企业投入基于虚拟现实技术的教学资源开发工作中，并诞生许多还原程度高和互动良好的产品，高校直接选择购买即可。

二是医学高校相关专业与计算机教研室进行合作，独立开发教学课程。整个开发过程涉及全景拍摄、后期制作、模型动画设计、特效制作和交互设计等环节。在全景拍摄环节，需要由口腔医学专业的教师根据本次课程的教学需求，使用具有全景拍摄功能的照相机拍摄图像;在后期制作环节，由口腔医学专业教师和计算机教研室教师共同制作完成，其中前者负责图片的筛选，后者使用Autopano Giga和Autopano Video Pro等软件，对图片进行剪辑和拼接;在模型动画设计和特效制作环节，由计算机教研室教师完成，与模型动画设计相关的软件如3d Max等，涉及特效制作的软件如MAYA等;在交互设计环节，口腔医学专业教师首先提出互动要求，计算机教研室教师根据其要求情况设计完成。

购买现成的教学资源和高校独立制作教学资源二者各有利弊。前者的优势在于画面精美，模拟环境的还原度高等;弊端在于价格较为昂贵，而且部分课程可能与教学要求相脱节，在一定程度上增加了教学难度。高校独立制作教学资源的优势是由于整个过程均由校内的教师完成，最大限度地降低了教学成本;加之教师会根据教学要求和学生的掌握程度设计教学内容，使教学内容更符合学生的学习需求。但受到开发人员水平和能力的制约，在场景的美观度等方面可能存有一定的欠缺。因此，医学高校将虚拟现实技术融入教学中，需要灵活地选择和构建资源，如在经费允许的条件下，可购买相关的教学资源;若高校计算机教研室教师的水平和能力较为凸出，则可以独立开发。

6 教学方法的调整

在口腔医学专业实习教学阶段，传统的教学方法以讲授法为主，即在课堂上，教师借助PPT和教学工具，详细讲解教学内容。但在虚拟现实技术环境中，学生需要在虚拟现实技术构建的环境中进行学习和演示，此时讲授法并不是首选的教学方法，因为讲授法的教学主线是教师的讲解，教师是学生课堂上唯一关注重心。在虚拟现实环境中，学生需要佩戴虚拟现实眼镜进行学习，此时不可能观察教师的一言一行。因此需要对教学方法进行调整，如采取讲授法与讨论法结合的授课方法进行授课[11-13]。即在上课前20～30分钟，教师先采取讲授法，向学生具体讲授本节课相关的理论知识;然后学生进入虚拟现实体验和模拟操作环节，此时教师不对学生的学习加以干预，用时30分钟左右;学生体验完毕后，再采取讨论法，引导学生对体验和操作的结果进行讨论，用时20～30分钟。

7 采用虚拟现实技术进行教学的建议

教师要对教学环境进行深入体验  当虚拟现实技术被引入口腔医学实习教学后，学生在模拟的操作和演示过程中必然会遇见更多的问题有待解决，若解答不正确或不合理，必然会影响整体的教学效果。因此建议教师在开展教学过程中，首先需要对虚拟现实环境进行多次体验，其中无论是正确的操作还是错误的操作，都需要逐一进行演示，以对可能涉及的知识进行初步了解。同时需要积极主动地利用课余时间加强自学，以不断提高综合素质[14-15]。

注重开展个性化教学  虚拟现实技术毕竟属于一种新兴的教学技术，另外如前文所述，需要对教学方法进行适当调整[16]，即采取讲授法与讨论法结合的教学方法，才能够更为有效地提高教学质量。但由于学生的个人情况有所不同，如部分学生已经完全习惯和适应讲授法教学，个别学生身体情况较为特殊，在虚拟现实技术构造的立体环境中，可能出现眩晕和恶心呕吐等，因此在教学过程中建议教师采取访谈方式了解学生具体的情况，对于不适宜采取虚拟现实技术教学的学生，仍然采取传统的授课模式进行教学。

8 结语

近年来，随着口腔医学的高速进步和发展，越来越多的知识和诊疗方法成为高等教学环节重要的知识组成部分。与此同时，在医学生就业难度逐年递增的背景下，学生的需求也在明显提高，致使传统教学方法的瓶颈日益凸显。为了有效改善此问题，将虚拟现实技术融入口腔医学专业实习教学过程中，凭借虚拟现实技术构建的模拟场景和互动操作环节，为教学质量的提高打下良好基础。

参考文献

[1]许志华，赖颖真，彭书海，等.翻转教学联合微课对口腔医学专业学生学习兴趣和考核成绩的提升研究[J].检验医学与临床，2019，16（5）：714-716.

[2]张芮宁，田敏，谢诚，等.以提升口腔医学生岗位胜任力为核心的模块化专业教学改革初探[J].牙体牙髓牙周病学杂志，2017，27（8）：488-490.

[3]俞芳，王祝玲，李成皓.“翻转课堂”应用于《儿童口腔医学》课程的调查研究[J].教育教学论坛，2019（9）：38-40.

[4]邱荣敏，唐芊苇，等.基于“微课”的翻转课堂在儿童口腔医学教学中运用效果的评价[J].高教论坛，2017（6）：52-54.

[5]孟凡皓，朱智慧，张小辉，等.虚拟现实和增强现实技术在口腔医学领域中应用的研究进展[J].山东医药，2018，58（34）：101-103.

[6]李阳，汤可，许向亮，等.Dextroscope虚拟现实系统用于上颌动脉下颌段三维解剖研究[J].北京大学学报：医学版，2012，44（1）：75-79.

[7]高璐，张晓红，金海威，等.虚拟现实技术在口腔颌面部解剖及三维数字模型构建中的应用[J].中国组织工程研究，2015，19（46）：7492-7497.

[8]姚志涛，买买提吐逊·吐尔地，阿地力·莫明.3D打印成型技术在新疆口腔颌面部创伤双语教学中的应用[J].继续医学教育，2014，28（9）：107-110.

[9]李曙明，李萌，杨益民，等.3D打印及计算机辅助技术在骨科临床教学中的应用探讨：以复杂脊柱畸形治疗为例[J].中国医学教育技术，2015（2）：191-194.

[10]董晛，陈凤贞.信息化背景下口腔医学技术专业教学改革的实践与创新[J].卫生职业教育，2019，37（6）：49-50.

[11]周学东，张凌琳，叶玲，等.虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用[J].实验技术与管理，2014，31（5）：4-6，16.

[12]王景新.虚拟现实技术及其在口腔医学教学应用的探讨[J].信息记录材料，2018，19（5）：173-174.

[13]张琦，黄展鹏.医学虚拟仿真为导向的《三维动画》教学改革探索[J].教育现代化，2017，4（23）：35-37.

[14]石新丽，唐飞羽，孙梦雯，等.虚拟实验室在医学实验教学中的应用研究[J].实验技术与管理，2014，31（6）：114-116.

[15]陸耀红，邹扬，张锋，等.胸腔穿刺虚拟训练系统用于临床教学的实践与思考[J].中国医学教育技术，2015，29（1）：70-73.

[16]皮健，李文东.基于VR/AR技术的职业学校STEAM课程体系的构建与应用[J].辽宁师范大学学报：自然科学版，2019，42（1）：54-59.