虚拟现实技术在医学职业教育实验教学中的应用

张祎

摘要：随着技术的进步和新的教学方法的出现，各大医学院校纷纷开始引进新的教学手段帮助学生更好掌握相关的知识和技能。虚拟现实技术作为一门新兴并在各领域蓬勃发展的技术，在医学职业教育的实验教学环节中也开始被广泛的使用。虚拟现实技术实际上是利用计算机三维图形技术、交互技术及相关的模拟传感技术等，为学生构建一个仿真的学习环境。在这种虚拟学习环境中，学生可以更直观地在沉浸式的环境中理解相关知识，并能通过交互式的操作掌握相关的技能，还可以通过与其他学习者进行有效的沟通与交流，获得相关知识的资料与答案，从而完成自身理论知识框架的建构和技能的掌握。本文主要阐述了如何将虚拟现实技术与医学职业教育相互结合，开启一个新的医学职业教育实验教学模式。围绕“如何在医学教学中引入并优化应用虚拟现实技术，提高医学教学的效果和效率”这一问题，进行相关的分析。

关键词：虚拟现实技术；医学；职业教育；实验教学；应用

一直以来，医卫类院校的专业教育对相关职业技能的要求是非常高的，尤其注重培养学生的实际动手的能力及相关的实践技能。因此在医学职业技能培训中，实验教学成为整个教学过程中最重要的一个环节，并且对办学水平的高低产生巨大的影响。但是，在实际教学过程中，由于受各种条件的制约，如缺乏相关的实验设施设备，实验要求较高等因素导致学生不能有效的进行相关的实验，使得学生临床实践经验较少，导致相关人才培养的技能短板，严重制约着我国医学职业教育的发展。而虚拟现实技术在医学教育中的应用可以在一定程序上提高学生的技能掌握能力。

一、虚拟现实技术的认识

虚拟技术在现代教育中的使用越来越广泛，其主要的概念可分为狭义与广义两种。狭义的虚拟现实技术主要是指通过计算机与相关的三维立体立体设备等传感辅助设备交换相关的数据，使人们在视觉、听觉、触觉及嗅等方面能感受到逼真的相关信息，从而建立虚拟的人工环境，使得学习者会产生逼真的三维现实感觉。广义的虚拟现实技术的内容较为广泛，它不仅包括狭义的内容，还包括一切与其有关的能够制作出逼真的立体环境的相关软件设备，及相关的使用方法及技术。总之，虚拟现实技术就是利用计算机模拟产生一个二维或三维空间的虚拟世界，让使用者如同身历其境一般，无限制地观察空间内的事物。因此，虚拟现实技术是一个集视觉、听觉、嗅觉及触觉为一体的立体式虚拟环境。

二、虚拟现实技术在医学教学中的应用[1-2]

随着虚拟现实技术的不断应用与发展，在相关的医学职业教育体系构建虚拟实验室教学系统已成为可能。在虚拟实验室系统中学習，有助于学生构建一个合理完整的理论框架，并对相关的技能能更好的掌握。借助虚拟系统提供的虚拟环境，学习者可以反复操作训练，有利于学生熟悉掌握好每一个操作的流程，更好地将知识和技能结合起来。虚拟技术应用于医学教育领域主要有：基础医学、临床医学、中医学[4-5]及解剖学等方面。在医学教育中，虚拟现实提供了崭新的教学手段，如虚拟手术、虚拟诊断、虚拟护理等。在全新的学习场景中打破了空间的限制，应用虚拟设备、病体、病房节省了昂贵设备资金投入，提高了学生的学习兴趣。

下面以虚拟技术运用到解剖学中为例，并对相关的注意事项进行分析。

虚拟解剖学最常见的应用有虚拟人体、虚拟解剖等。而虚拟人体是指运用计算机网络中的相关软件将人体形态学、生物学和物理学等通过数字转化虚拟成人体的形态，将其代替真实的人体运用于临床的实践中去[3]。虚拟人体实际就是电脑里合成地三维人体，学生可以通过计算机对该结构进行详细的了解。运用虚拟技术采集这些数据时，先要选取一具“尸体”，将人体切成非常薄的片，每切一次片，都会利用数码相机和扫描仪对切片进行全面的分析，再将数据输人电脑。直到将整个人体分割完成后，也就拥有整个人体完整的数据资料。最后用电脑将这些资料数据合成三维的立体人类生理结构，学生就可以开始对这个虚拟人物进行相关的分析，通过缩放局部的图像可以对人体的结构拥有更加明显的了解。

传统的解剖学教学方式是在课堂讲授过程中配上插图，而插图也大多是一些二维图片或是一些根据实际解剖结构比例缩小的图片，这会使得许多的学生对该门课程的学习感到枯燥乏味，对该门课程的知识点也不能有效的理解。而虚拟人体解剖图是数字化解剖图，在虚拟的环境中学生可以自由地选择所要观察的对象，其逼真的器官模型还能及时给予学生感官上的刺激，使学习者更容易理解和掌握解剖结构，使其能够自由地在三维人体空间及相应的文字资料进行各种操作。又如目前我们广泛应用于教学的解剖青蛙的虚拟仿真软件。它就是运用虚拟技术使操作者可以在计算机上通过操作鼠标的方式来对计算机虚拟的青蛙进行解剖剥离手术，整个流程以真实解剖的操作要求设计，包括实验对象的固定、工具的选择，操作的要点。解剖过程中顺序取出各个器官，以此来观察青蛙的肌肉、血管、器官等，操作过程和真正的解剖实验几乎一样，操作者还能任意调整观察角度、缩放图像。这个仿真小实验能使学生能够有在实际临床操作之前能对相关的技术要点有相应的了解和掌握，提高了学习效率，并可以反复操作，弥补了真实实验中耗材短缺的问题。

三、虚拟现实技术在实验教学中的优缺点

⑴虚拟现实技术在职业教育实验教学中具有其自身明显的特性。其优点主要可以概括为：

①虚拟现实系统可以让相关的学习者完全融入到所创建的虚拟的学习环境中，使学生能够有效的融入到学习的氛围中去，促进学生对理论知识的构建。

②带给习者全新的视觉、听觉、触觉等各方面的感受，通过自然的实时感知交互手段，获得身临其境的感受。

③有利于学习者在虚拟现实环境中通过所创建的交流平台与其它的学习着进行有效的沟通与交流加深对理论知识的巩固，取长补短。

⑵事物事物发展是双面性的，虚拟技术为医学实验带来了发展的机遇，同时其自身也存在着许多的不足之处。其局限性主要表现在：

①缺乏实物研究。一些常见的相关设备机械在虚拟实验教学中，学生能够看得到但是却无法真正的碰触到，这是由于所有机械都是虚拟化的并没有真实的存在。

②对一些相对较为复杂的现实生物学来说，虚拟技术很难将其用简单的形式完整的表现出来。如在细胞培养过程中遇到相关的污染问题、或是在手术中大出血等情况，这些都是需要临床实践证明后才能找到相应的解决方案，因此，导致学生难以积累这方面的知识与经验。

③在真实、实际的实验教学过程中，学生可以有效的对某个问题进行检查和排除，使其能够更加客观、全面地帮助学生对相关的问题进行分析、有利于提高解决问题的能力。而仿真虚拟实验技术虽然快速、方便、简洁。但与真实的实验教学相比，其内部仍然存在一定的差距。因此，虚拟实验教学并非取代传统的实验教学，而是在传统的基础上进行创新与补充。

小结

虚拟现实技术作为一种新型的教学手段，已被广泛的运用到医学职业教育实验中。虚拟现实技术的应用对现代教育的发展具有促进作用，它有利于提高现代化教育的技术水平，对实验环境有着巨大的改善作用，不断将新的知识融入到教学模式中去，对学校培养具有创新意识和创新能力的人才产生了巨大的作用。由于传统的教学方法很难将医学教学中的一些比较抽象的问题表达出来，对于实践性较强的教学内容来说学生很难得到充分的实践培训，而将虚拟现实技术与医学教学相互的结合有利于构建更加完整的医学理论框架，弥补传统教学方式的不足。医学虚拟教学系统可以有效的突破时间和空间的限制，直观的价格抽象化的内容和表现出来，有助于學生加深对相关知识的理解，通过构建出来的虚拟网络平台有利于促进学习者与学习者之间的有效交流，能够有效的将实践性教学内容的相关知识和技能进行相互的传达。

参考文献

[1] 葛甍，王清.虚拟现实技术在教学中的应用模式分析[J].中国医学教育技术，2007，171（7）：37.

[2]王易振，彭坤，张静文等.虚拟现实技术在高职高专医学实训教学中的实践[J].重庆医学，2010，39（18）：2429-2430.

[3]林利，李春梅，王芳. 改变传统的医学临床实践教学模式--虚拟医学教学环境的构建[J].数理医药学杂志，2009（4）：494-495.

[4]曹颖莉，李怀慧，崔荣军等.高等卫生职业教育中虚拟实验室的建立和应用[J].计算机光盘软件与应用，2011，（13）：248-248.

[5] 郑培峰.虚拟现实技术在课件中的应用[J]. 福建广播电视大学学报，2010（4）：93-95.