虚拟仿真技术在医学教学中的应用探究

（沧州医学高等专科学校，河北沧州，061001）

虚拟仿真技术在医学教学中的应用探究

杨晓晖，金玉忠，邵路才，刘 颖

（沧州医学高等专科学校，河北沧州，061001）

计算机已成为人们生活及工作中不可缺少的工具，影响着人们的生活、娱乐、工作、沟通及学习等，给人类社会带来了翻天覆地的变化。虚拟仿真技术是基于计算机技术而发展起来的，其通过模拟并仿真现实世界可为用户创造一个类似于现实社会的环境，以让用户能够切身感受现实世界。文章从虚拟仿真技术的基本概念出发，分析了虚拟仿真技术在医学教学中的应用优势，表明其在医学教学领域的应用前景还是非常广阔的。

虚拟仿真技术；医学教学；应用

0 引言

随着经济的不断发展，科学技术水平的不断提高，尤其是计算机技术的飞速发展，现教育领域已广泛应用多种新技术，使教学效率得以提高。可以说，新技术的应用在很大程度上影响了现代教育模式的改革及发展。目前在医学教学中，多媒体及网络技术的应用让我们在实践中看到了教学效率得到了真真正正的提高。而虚拟仿真技术是一种在利用计算机的基础上而实现现实世界模拟仿真的技术，让用户有一种身临其境的感觉，从而能够实现学习的情景化以及与自然世界的交互，现“虚拟仿真”的教育模式正被慢慢推广。

1 虚拟仿真技术

虚拟仿真技术简称VR，即“Virtual Reality”，其是一种基于计算机技术而发展起来的新兴技术。虚拟仿真技术是指利用多媒体技术结合仿真技术而创造一个集视觉、听觉、触觉及嗅觉等为一体的虚拟现实世界，使用户有身临其境的感觉，让用户可以自然地感受到虚拟空间中的客体，同时也可与虚拟空间中的客体进行互动的技术，利用虚拟仿真技术不但可加快用户接受客观知识的速度，而且还可提高用户吸收客观知识的效率。虚拟仿真技术是一门交叉学科，其不仅涉及计算机仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、网络技术，而且还结合了计算机图形学、图像处理以及模式识别等，是对现代仿真技术的一种发展与延伸。虚拟仿真技术最为突出的特点是可使用户沉浸，以让用户产生构想，与虚拟空间的客体进行交互。虚拟实验是利用计算机系统结合虚拟仿真技术来创造用户所需的虚拟实验环境，实验人员可在虚拟的空间当中进行如现实世界环境一样的实验项目，相比于在真实环境当中，在虚拟实验环境当中所获得的学习效果明显更优。这不但可以培养学生的真实感受，而且还可有效提高学生的创新及实践能力。据教育专家研究，虚拟实验在下个世纪将会成为利用虚拟仿真技术最为重要也最为热点的一个应用领域。

2 虚拟仿真技术在医学教学中的应用

传统的医学教学方式主要是课堂教学，依靠的是教师的口头讲授以及相关板书进行演示，同时以手势、图片、医学模型、标本或是真实人体等工具进行辅助教学，有些学校为使学生的理解能够更深刻、动手能力能更强，还会进行高费用的动物实验或是尸体解剖。而随着科学技术的不断发展，在不久的将来，虚拟仿真技术将会成为医学教学的主流辅助教学方式。医学领域与整个人类的关系可谓是非常密切、重要且特殊的。在医学领域应用虚拟仿真技术主要是将人体及人体器官进行模拟仿真，以创建医学立体模型，同时其还可拟建现实世界的医疗器械，结合多媒体技术及网络技术，可为用户提供更多医学资源和交互性更强的学习环境。就目前而言，虚拟仿真技术应用于医学领域主要体现在基础医学、临床教学和远程教育等可视性较强的医学教学当中。

在医学教学中应用虚拟仿真技术的优势主要体现在以下几方面：

第一，虚拟仿真技术的应用可弥补现在教学条件的许多不足之处。进行医学教学时会用到诸多实验设备、实验用动物或尸体、必要的实验经费等，而这些往往就会成为教学实验顺利开展的阻碍。比如解剖课程的教学，其是医学教学中最基本也是最重要的基础课程，为使学生能够更深刻理解人体结构就需要实施尸体解剖。近些年来医学院校不断扩招，学生越来越多，然而供学生进行实验的尸体却越来越少。然而利用虚拟仿真技术则可弥补这一不足之处。在虚拟的解剖室中，学生可利用虚拟的“尸体”进行解剖实践，同时可将“脏器”取下，还可真切体验整个外科病理的检验工作。这样不但解决了尸源少的问题，而且也锻炼了学生的实践动手能力。

第二，虚拟仿真技术的应用可调动学生学习兴趣。利用虚拟仿真技术可让学生置入虚拟的现实环境当中，同时还可让学生与虚拟空间中的客体进行直接性地交流，从而提高学生的感性认识，加强学生对教学知识的理解。虚拟仿真技术集声音、图像及图形演示功能于一体，既丰富了教学过程，激发了学生的学习兴趣，又可将抽象变得具体，使教师的表达更形象，所传授的知识也更容易被理解及接受，提高了教学效率。比如讲授细胞膜的章节时，以往大多是利用静态的图片 (如图1)来向学生展示，然而通过虚拟仿真技术可建立仿真立体的结构(如图2)，学生不但可以观看细胞膜的构成，而且还可将细胞膜进行旋转以从多层面、多角度、全方位立体地观察，使学生更易理解细胞膜的超微结构。

图1 细胞膜超微结构示意图

图2 虚拟仿真细胞膜结构图

第三，虚拟仿真技术的应用不受时间及空间的作用。利用虚拟仿真技术，可打破传统教学的时间及空间限制，学生可转身于物体内部进行细致和动态的观察。比如要了解药物的分子结构或是产生的化学反应，传统的口头授课是难以让学生理解的，而利用虚拟仿真技术创造虚拟的分子结构环境之后，学生就能在药物的分子内部进行细致的观察，以让学生能够迅速理解和掌握相关知识。另外一些需要经过数月或是数年才能看到的变化，利用虚拟仿真技术则可在短时间内将所有变化都呈现在学生面前。比如生物的遗传定律，做动物实验是需要几个月才能看到变化的，而利用虚拟仿真技术则可在课堂上直接呈现给学生。

第四，虚拟仿真技术的应用可有效避免现实实验及操作中存在的危险。现实的医学实验往往都带有一定的危险性或是存在对人体健康产生危害的因素，比如传染性疾病，以往若要学习其临床症状通常都是通过电视录像来让学生获取相应知识，而学生并不能直接进行实验以通过切身感受来获取感性认识。然而利用虚拟仿真技术则可不必考虑这种危险性。学生置身虚拟的传染性疾病空间，其可大胆地去做各种危险或是对人体有危害的实验而不用担心会被传染。

第五，虚拟仿真技术的应用可有效积累学生临床经验。学习医学专业的人员不仅仅需要深厚的理论知识，其更重要的是临床经验，经过诸多的临床经验才可发现理论知识外的很多现实问题，才能解决更多医学问题，应对更多紧急的医学状况，传统医学教学方式是很难做到这一点的。然而利用虚拟仿真则可通过构建各种虚拟环境让学生置身于不同的疾病系统当中，让学生直观地看到不同疾病的病症及其解决方法，从而使学生的诊断及治疗水平得以提高，有效地积累了学生的临床经验。

3 结语

通过上述分析可以看出，医学教学中应用虚拟仿真技术有着诸多的优势，且不可否认的是，虚拟仿真技术应用于医学教学中确实使得医学教学的效率得到了提高，同时也使学生对于医学知识的理解更加深刻，然而在实际的应用过程当中，其还是存在很多制约因素的，如计算机处理器或是硬件发展水平还未能达到医学模拟仿真所需、实现与客体的交互还存在很多复杂性的问题、可供借鉴的案例太少、应用过程中所需要摸索的东西还很多、教师与相关制作人员之间的交流较少等等，都使得虚拟仿真技术在医学教学中的应用脚步不断放慢。因此对于虚拟仿真技术在医学教学中的应用还需进行进一步及深入的研究。

[1] 王文军,李冰,安川林.虚拟仿真技术在医学教学中的应用初探[J].中国医学教育技术.2009(03)

[2] 宁波宏泉.虚拟现实技术在现代医学教育中的应用[J].齐齐哈尔医学院学报.2009(08)

[3] 董路,何晓艳,陈连庆.虚拟现实技术在现代医学教育中的应用[J].网络财富.2009(16)

Research on the application of virtual simulation technology in medical education

Yang Xiaohui，Jin Yuzhong，Shao Lucai，Liu Ying
(Cangzhou Medical College，Hebei Cangzhou，061001)

The computer has become the people living and working in an indispensable tool,affecting people's life,work,entertainment,communication and learning,has brought changes to the human society to turn the world upside down.The virtual simulation technology is based on the development of computer technology,the simulation and Simulation of real world can be for the user to create a similar to the real social environment,to let the user can feel the real world.This article from the basic concept of virtual simulation technology,analyzes the application advantages of virtual simulation technology in medical education,the medical teaching application prospect is very broad.

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