虚拟现实技术用于医学教学的探索

纪学师

摘 要：随着信息技术的飞速进步教学方法也应该跟上时代的脚步，现在学生已经人手一个智能手机，再购置一台VR眼镜就可以进行虚拟现实教学。建议采取PPT与VR课件教学法相结合的方法教学，通过研究显示超过90%的学生认为可以明显提高学习兴趣、促进记忆、易于理解难点，97%的学生认为VR课件教学法让自己认识到基础知识在临床中的应用，大大提高了学习的热情和主动性，在游戏般的学习过程中高效快捷地学习和掌握医学知识和技术。

关键词：虚拟现实 VR眼镜 3D视频

Abstract： With the rapid advancement of information technology， teaching methods should also keep pace with the times. Now students have already made a smart phone， and then purchase a VR glasses to carry out virtual reality teaching. It is recommended to adopt a combination of PPT and VR courseware teaching methods. Through research， more than 90% of students think that they can significantly improve their interest in learning， promote memory， and understand difficult points. 97% of students think that VR courseware makes them realize the basic knowledge. The application in the clinic greatly enhances the enthusiasm and initiative of learning， and learns and masters medical knowledge and technology efficiently and quickly in the game-like learning process.

1、研究背景

VR 是由Virtual 和Reality 單词的首字母组成。中文译为虚拟现实。简单的说，就是在计算机中生成与现实相近的三维图像，并且具有一定的人机交互功能[1-2]。

虚拟现实技术将是教育技术的主要发展趋势之一。虚拟现实是由多种媒体构成的三维信息空间，其基本特征包括交互性和临场感。[3]

VR技术在教学中的应用，能够将教学过程中存在的一些较为难以理解、不存在的内容表现出来，这样学生就可以对其进行观察，进而就能更好地让学生学习相关知识[4]。在应用VR 技术构建虚拟现实课堂的过程中，我们可以虚拟学生和教师，这样只要是参加课程的人都可以在虚拟现实课堂中进行听课，并且还能在其中感受到他人也在认真的上课[5]。

2、研究目标

通过VR课件的教学改革的实施，管理层和教师打破传统教学模式的束缚，把提高学生自主认知、自主探究、团队协作和终生学习能力作为教学的最终目标。

构建出适合本校的VR课件的教学模式，编制医学VR课件的教学用稿，并形成较完善的实验教学效果评估体系。

3、研究内容

3.1形成适合本校特点的VR课件教学模式

VR课件教学需要教师和学生投入大量的时间，需要购置VR眼镜、下载或购置教学软件，现在学生都有智能手机可以充分利用，因此根据本校的上述条件形成适当的教学模式是启动VR课件教学的关键因素。

3.2精选医学教学内容与设计VR课件教学案例

精选适合VR课件教学的内容，在教学前、教学中及教学结束后设置临床病例及相关问题进行测验，根据教学效果和学生反馈意见不断改进，最终形成适合本校的医学VR课件教师教学用稿。

3.3构建完善的教学质量评估体系

通过问卷，调查教学中的学习效果和学生的满意度，VR课件组和非VR课件组学生的测验成绩的比较相结合来评价学生和教学效果。

4、研究过程

4.1.第一阶段：资料准备

项目组成员通过查阅大量文献资料，总结了国内外院校对VR课件教学模式、教学过程的处理，以及后续教学质量评估体系的构建经验，组织观看了其他高校的VR课件教学资料。在此基础上，结合本校教学资源和学生特点，制定了VR课件教学计划，根据学生的知识水平，选取适当的教学内容，编写了VR课件教案。

4.2.第二阶段：实施过程

根据学生的接受能力，在2017级选择四个班为VR教学的实验班级：护理5班、口腔2班、护理4班、护理2班，共208人。 每班大约50人， 我们把两个大班随机分为VR课件组和对照组。对照组采用普通教学法，即以老师为中心的授课方式，老师教授使用ppt课件；VR课件组采用VR课件教学法。

4.3.VR课件教学的实施：

VR眼镜和智能手机是需要使用的硬件设备，这里我们使用的app是蓝光VR大师，

学生的头部转动时手机的陀螺仪可以检测到运动，3D画面可以转换不同方向的图像，给人以身临其境的感觉，有非常逼真的体验，这就是比3D视频更令人影响深刻的VR虚拟现实的沉浸感。

以下是VR课件组课堂照片：

5、研究成果

VR课件组采用VR课件课件学习DNA的复制、RNA的转录、蛋白质的生物合成和红细胞的生理功能、四部分内容。学习结束进行由学生填写虚拟现实教学方法和学习效果调查表。然后再进行考试测验看学生对教学内容的掌握情况，VR课件教学方法和教学效果评价调查问卷由VR课件组学生填写，共发放100份，收回100份，回收率100%。实验结果见表1：

5.1测验考核评价：

此次测验考核中，用 SPSS13.0软件分析使用VR教学的班级和使用PPT教学的对照班级的学生小测验的考核成绩。所得数据使用（）表示，组间使用独立样本的u检验。p<0.05作为存在差异，有统计学意义。VR教学的班级的成绩与使用PPT教学的对照班级的学生相比存在明显的相关性，有统计学意义（u=11.4，p<0.01），所以VR课件教学能显著提高学生的学习兴趣，增强他们在测验考核的成绩。

5.2研究总结：

我们将VR课件应用于医学教学，由表1得知，超过90%的学生认为可以明显提高学习兴趣、促进记忆、易于理解难点，97%的学生认为VR课件教学法让自己认识到基础知识在临床中的应用，大大提高了学习的热情和主动性，表2的测验考核成绩分析也证明VR课件在医学教学中的应用取得了显著效果。

5.2.1. VR课件教学法能够提高学生的学习兴趣，解除厌学心理

医学涉及生物大分子的结构和反应过程，常常让学生感觉看不见摸不着，尤其是医学基础课程，单纯的书本知识让学生感到医学基础课很枯燥难懂。而VR课件教学恰恰能改变目前的现状。VR课件教学法能逼真再现细胞和分子水平的立体结构，大大增加学生学习医学知识的兴趣，解除厌学心理。

5.2.2.可以提高教师的综合素质

VR课件教学对教师整体素质的要求远高于PPT的教学法。建议在VR 技术引入前，高校首先以VR 技术的优势和方法为主题，对全体教师开展培训，使教师主观上正确认识到VR 技术的意义和价值，为VR 技术更好地融入到教学过程中，提供良好的前期基础[6]。

6、结论与建议

作为一种高科技的虚拟现实技术，VR系统的哪些方面可以在教育和教学中发挥作用？ 相对目前的医学教学方法有哪些优缺点？ 首先，我们来看看目前的医学教育中存在哪些困难，VR技术可不可以解决这些困难。

6.1.分析传统医用医学教学中的困难

学生对生物学科中微观世界的探索也常常望而生畏，繁杂又难以与实际生活相联系，抽象又没有直接经验来支撑，只能在脑海中通过想象尽可能去还原不可见的微观现象，甚至有些内容都没有统一的标准，所以学生难以对微观内容有一个正确且清晰的认识，是一个急需解决的学习困难点[7]。而虚拟现实技术就是解决这些难题的好方法。

6.2.用虚拟现实进行医学教学的优势

而虚拟现实教学法可以让学生进入分子水平或者细胞水平，可以上下左右里里外外亲自体验，还可以交互操作，立体层次感强，有很好的出镜效果。

6.3.关于VR技术应用到医学教学的建议

随着信息技术的飞速进步教学方法也应该跟上时代的脚步，现在学生已经人手一个智能手机学校只要每个学生给购置一台VR眼镜， 所以硬件问题容易解决。在传统的教学环境中，教师完全控制教学的进度和内容，对于每一个学生都是一样的 。在用VR技术进行医学教学， 学生转变为教学过程的主角。为了达到更好的教学效果，显然传统的以教师为主体的讲授式教学法不能很好地满足学生的学习要求，因此需要对教学法进行优化。根据实际的教学需求，采取讲授法与分组讨论法结合的教学模式[8-9]。

综上所述，随着教学技术的快速进步，把VR技术尽快地应用到医学教学中是教学技术进步的必然趋势。VR技术教学可以提高学生的积极性和主动性，游戏般的学习过程使学生在愉快的情绪中学习医学知识和技术。 将VR技术应用在医用医学教学上不失为一种良策。VR技术应用先驱者Walter Greenleaf教授指出：医疗培训、临床诊疗、医学干预、健康保健四大块将是VR技术在医学领域的未来[10]。 VR技术未来必定能成为医学教学技术的主流，必定进一步促进医学教育的进步和提高。

参考文献

[1] 曹光.VR 技术在中等职业卫生学校教学中的探究[J].卫生职业教育，2017，34（4）：29-30.

[2] 郭勇陳.VR 技术在高校经管类实验教学中的应用研究[J].实验室科学，2016（2）：70-75.

[3] 孟庆峰，尚艳亮，马祥旺，虚拟现实与传统教学整合的教学方法研究[J] 教育与职业，2010，150，（8）

[4] 戴俊凯.虚拟现实技术在《摄影技术》课程教学中的应用研究[J].武汉：华中师范大学，2015，17（36）：120 ～122.

[5] 朱斌，曹漫祥.VR 技术及其在现代教学中的应用[J].中国教育信息化，2017，15（9）：62 ～64.

[6] 孙昕.虚拟系统在培养实习学生儿科临床实践能力中的应用研究[J].中国医学创新，2016，13（2）：72-73.

[7] 王燕洁 王柏松 张爽 钟永江，VR 系统与生物教学的融合点初探[J].中国信息技术教育，2016（3）44

[8] 邓贝贝.医学模拟教学：现代医学教学改革的必经之路[J].中国卫生产业，2015，27（34）：85-86.

[9] 李涛.如何建立医学模拟教育的路径管理和评价体系[J].中国高等医学教育，2012（7）：42-43.

[10] 梅其杰，，郭锦荣，段戡，VR技术的应用——传统骨科手术教学的“消失”[J].教育教学论坛，2015，8（32）：114.