体验式教学舌诊演示软件的设计与应用——基于增强现实技术条件下

关慧波，赵中楠，郭红微，于 淼

(1.黑龙江中医药大学，哈尔滨 150040； 2.哈尔滨理工大学，哈尔滨 150040；3.黑龙江工程学院，哈尔滨 150010)

1 增强现实技术简介

增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种将真实世界的信息和虚拟世界的信息进行“无缝”集成的新技术。这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动，从而促进用户对于现实的感官和认知的强化。

2 增强现实技术对中医教育发展的作用

在互联网、大数据、云计算等技术不断发展的大背景下，中医学专业学校的教育方法也在寻求信息化建设，以期推动我国中医中药事业的不断创新发展。依托增强现实技术，将教科书中抽象的药材与现实景象结合起来，能使学生更专注于学习，从而达到加深学习效果的作用。使用AR技术能够更好地展示药饮片，增强了互动性、趣味性、准确性，使学生更直观地了解各种中药，取得更好的认知效果。

3 中医诊断学教学存在的问题

中医诊断学教学一直缺乏专用的教学仪器设备和形象化的教学手段。中医舌诊是我国医学中最古老、最有效的诊断方法之一，但传统舌诊课程主要依靠照片进行目测诊察，其结果受照片分辨率和采样准确性的影响，观察者的主观意识、经验及环境因素也会对结果的准确性产生影响，如果出现误差，将对未来的舌诊临床实践造成很大影响，不利于开展舌诊的学术交流。增强现实技术可以与中医舌诊的教材交互应用，能够丰富教学过程中呈现的内容，在教材中可以插入音频、视频，吸引学生注意力，学生可以通过移动设备抓取教材中的附件信息，将教材中的内容直接显示在移动设备上。通过AR技术提供的虚拟学习环境可以使学生嵌入与现实相关的实际环境中，体验真实问诊环境，迅速地将理论知识应用于实际问诊环境中，做到学以致用。真实型与增强现实型教学方法比较如表1所示。

表1 真实型与增强现实型教学方法比较Tab.1 Comparison of real and augmented reality teaching methods

4 基于增强现实技术的舌诊诊断教育模型

针对中医舌诊诊断的特性和需求，设计和开发了一套舌诊诊断学习交互平台。借助智能手机的强大功能，以AR为核心技术，设计了舌诊诊断相关的案例和学习资源，制订基于舌诊实际问诊环境的学习活动方案，并进行实证研究。软件系统框架如图1所示。

图1 基于增强现实技术的舌诊诊断教育模型系统框架Fig.1 System framework of education model for tongue diagnosis based on augmented reality technology

研究需要构建基于增强现实技术的教育应用模型，该模型包括基础层、体验层、应用层、归纳层。以该模型为基础做出学习软件的设计与开发模型是在前期调研中逐步研究和改进的系统。笔者对前期模型进行不断扩展和细化，基于AR技术建立了更符合中医舌诊诊断教学的开发模型，具体设计如图2所示。

图2 中医舌诊诊断教学的开发模型Fig.2 Development model of tongue diagnosis teaching in traditional Chinese medicine

中医舌诊诊断教学的开发模型具体制作过程如下：第一，图文信息制作。依托患者的舌诊实例图片进行图文编排，以不同的形式合理呈现不同的知识要点，通过AR技术将患者图片信息作用于某个特定对象进行相应注释，让学生可以凭借注释信息提取图片3D图像，更好地掌握学习要领。第二，音频视频信息制作。针对舌诊诊断信息，将现实临床问诊情况的音视频信息插入教材中，通过特定的信息抓取，将理论与实际相结合，通过增强现实技术打造一个“真实情境”，让学生在模拟的“真实”环境中体验、学习。第三，三维模型的创建和优化。主要运用3Ds MAX软件创建三维模型，能够使叠加对象看起来更加栩栩如生。本软件采用分组建模的方式建立初步模型，将舌诊信息划分为若干个部分，详细编辑每部分细节，使模拟场景更加真实。第四，基于通用模型设计舌诊图谱识记软件。根据增强现实教育软件的通用模型，以实物化形式体现各种教学对象的实体影像，将虚拟现实以实物再现的方式与授课内容互动结合。以虚拟现实技术为基础，衍生出在线和离线等不同学习形式，包括软件内容设计、软件系统模块设计、软件元素设计，并验证其有效性。

5 前景展望

软件设计应为中医诊断教学提供专用教学仪器设备和形象化的教学手段，满足学生临床环境中对中医诊断能力训练的需要，实现更加理想的真实世界与虚拟实际的交互，在教学演示环节设计出更优化的软件模型。