虚拟现实技术在西医院校针灸学教学中的应用探索

许啸虎 郑翠红 刘艳娟 余玲玲 宋坤琨 黄冬梅

1.华中科技大学同济医学院附属同济医院中西医结合科，湖北武汉 430030；2.华中科技大学同济医学院附属同济医院中西医结合研究所，湖北武汉 430030

针灸学是中医学教学体系的重要组成部分，是以中医理论为指导、研究经络腧穴和刺灸方法、运用针灸防治疾病的一门学科[1]。其中既包含中医基础理论，又涵盖内、外、妇、儿科及西医解剖学知识，是一门理论与实践紧密结合的临床学科[2]。因此，提高针灸学教学质量对于培养合格的综合性医学人才十分必要。虚拟现实（VR）技术通过最新的电脑科技及软件技术手段，生成全方位多感官的认知环境，使用者可以通过一定的输入输出设备直接与其进行交互操作，从而达到身临其境的感觉[3]。如今在航空航天、建筑设计、军事训练等领域，VR 技术的应用已经比较普及，而在医学教育领域，VR 技术也已应用于全身解剖模型、医学图像模拟、康复辅助治疗，甚至一些外科手术的操作训练中[4-7]。一些中医药院校已经尝试将VR 技术运用于针灸教学中，取得了不错的效果。目前大部分西医院校也已经开展了针灸学教学，但是普遍存在教学课时少、实践操作少、学生学习兴趣少的问题，严重影响教学质量，这就需要我们对教学方式进行一些尝试和改良。因此，本研究对VR 技术在西医院校针灸学教学中的应用效果进行探索。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为华中科技大学同济医学院2016 级和2017 级中西医结合专业本科班，共24 名学生，采用随机数字表法按1∶1 比例将其随机分为两组，VR 教学组和对照组。两组学生性别、年龄、中医基础理论成绩比较，差异无统计学意义（P ＞0.05），具有可比性。见表1。

表1 两组学生一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 教学内容 教材选用“十三五”全国中医药高等教育教材《针灸学》（第3 版）[1]。两组受试学生均由相同的具有丰富教学经验的教师讲授，选取第三章第7 节足太阳膀胱经经络腧穴部分，分别进行6 个课时的教学。根据教学大纲，先由教师制订教学内容，撰写课件，课件内容主要包括腧穴定位、功效、针刺操作手法等。教师在课前将教学内容告知学生，学生课外自行预习教学内容。

1.2.2 教学方法 VR 教学组采用中医经络穴位虚拟可视化教学应用系统（湖北中医药大学、武汉大学联合开发）教学，教师首先通过该系统对相关腧穴、经络定位、解剖结构在3D 模拟人体模型图像上进行精确定位并讲解，使学生从多角度、更立体、更全面地了解穴位位置、经络循行以及其与骨骼肌肉的关系。同时对于重点穴位，由教师讲述临床功效，并通过针刺模拟器具演示针刺该穴位的操作过程。然后由每位学生佩戴VR 技术视觉传导设备，根据教师演示过程及提问找出相应穴位，并通过针刺模拟器具完成进针、行针等一系列过程，即完整的针灸操作。教师针对学生具体操作中的问题，进行有针对性的补充讲解。对照组教师通过传统PPT 投影配合人体经络穴位模型等方式，对相关腧穴、经络定位、功效进行讲解，采用针灸器具演示针灸操作过程，教师针对学生课堂提问进行答疑和补充。

1.3 观察指标

为客观评价VR 技术教学模式的效果，将采用问卷调查、随堂测试和笔试考核相结合的方式。问卷调查表由华中科技大学同济医学院附属同济医院中医学教研室组织教师共同制订并经相关专家审阅，该量表的Cronbach′s α 系数为0.95，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）值为0.79，具有较高的信效度。问卷调查内容包括所接受的教学方法是否能够激发学习兴趣、提升学习效率、参与课堂互动、掌握理论知识、提高实践能力、培养自学能力、扩展学习思路和提高教学满意度等方面，采用无记名方式，由每位学生在课后自行单独填写并统一回收。

随堂测试由教师在完成课程教学后随机提出穴位名，由学生回答穴位定位、功效及操作手法，教师根据回答判断是否合格。笔试考试采取闭卷方式统一命题考试，每位学生均单独完成，考试题型以选择题为主，以考查学生知识掌握情况。

1.4 统计学方法

数据采用SPSS 21.0 统计软件进行处理。计量资料用均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t 检验，计数资料组间比较采用χ2检验或Fisher 确切概率法。以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组学生问卷调查结果比较

本研究共发放问卷调查表24 份，回收24 份，回收率为100%。问卷调查结果显示，VR 教学组在激发学习兴趣、参与课堂互动、提高实践能力及教学满意度方面比例高于对照组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。两组在提升学习效率、掌握理论知识、培养自学能力及扩展学习思路方面比较，差异无统计学意义（P ＞0.05）。见表2。

表2 两组学生问卷调查结果比较[名（%）]

2.2 两组学生随堂测试合格率和理论考核成绩比较

VR 教学组随堂测试合格率高于对照组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。两组理论考核成绩比较，差异无统计学意义（P ＞0.05）。见表3。

表3 两组学生随堂测试合格率和理论考核成绩比较

3 讨论

针灸作为中国传统医学的重要组成部分，又是临床诊疗的常用手段，在当前医疗体系中发挥着重要作用[8]。由于其具有“简便效廉”的特点，越来越受到临床重视，这就要求我们培养的医学生不仅要具有扎实的理论知识，还要有较强的临床操作能力[9]。但是长期以来，针灸学教学基本是以教师为主导，教师根据教学大纲对知识点逐一介绍这一“灌输”式模式进行[10]。特别是对于西医院校学生来说，针灸教学内容中比如经络、腧穴、主治功效等概念太过抽象，难于理解和记忆。学生基本靠死记硬背来应付考试，学过即忘，整个教学过程枯燥无味，难以引起学生学习针灸的兴趣[11]。另一方面，西医院校针灸操作实践课时少，又受到学生数量、教学工具、场地条件等限制，基本通过教师演示腧穴定位、取穴方法和针刺手法后完成针灸操作教学，学生缺乏主动练习和实践的机会[12]。这就导致培养的学生“高分低能”，今后一旦涉及临床运用时，往往“心中了了，指下难明”，很难保证以后可以很好地服务于临床。这一理论教学与临床实践脱节的现象普遍存在，并且在西医院校针灸教学中尤为明显，严重影响针灸科目的教学质量[13]。因此，如何更好地在西医院校开展中医针灸学教学显得尤为重要[14]。

VR 技术早期应用于航天与军事领域人员培训，随着国内相关领域技术成果的开发，其运用范围已扩展至医学教育领域。可以预见，VR 技术的日益成熟完善对于中医药相关学科的教学将产生深远影响[15]。目前，基于VR 技术的中医相关教学系统和针灸教学课程在我国部分中医药院校中已经开发完成并试行开展，取得了不错的反响[16-19]。该系统可以将穴位、经络循行及其与骨骼肌肉的关系在虚拟的人体模型上实时显现，使学习者易于记忆[20-22]。同时，通过模拟针具控制虚拟针灸针的运动，以此模拟针刺进针、行针等一系列过程，实现完整的针灸操作，使学习者易于理解与掌握。因此，在西医院校进行VR 技术针灸教学的探索和实践势在必行。首先，将VR 技术运用于西医院校针灸学教学，一方面可以将穴位、经络循行以立体形式直观形象地呈现出来，使针灸的学习由抽象转为生动，学生身临其境，增加其学习针灸的兴趣[23-24]。另一方面，它又为学生提供生动、逼真的操作环境，使学生在虚拟环境中操作针刺，调动其学习针灸的积极性[25]。其次，学生可以在虚拟环境中扮演医师角色，针对病症辨证取穴，并模拟完成整个扎针过程，以此反复练习持针、进针、行针手法，从而增强实践操作能力，促进理论与实践相结合。此外，对于西医院校医学生而言，针灸学教学内容抽象难懂，传统的针灸教学主要通过语言讲解，学生缺乏切实感受，往往突击记忆应付考试，考过即忘。虚拟现实突破原有言语教授的局限性，又可以与PBL、慕课、案例等教学方式相结合，使针灸教学更有针对性、生动性、实用性，从而全面提升教学效果。而教师可以通过多媒体课件进行教学内容介绍，动画视频播放展示针灸操作过程，针灸器具演示使学生亲身感受针感，VR 技术系统进行实际操作、考试，充分利用各种教学设备，使学生能在较短的时间内理解和掌握教学内容，提高教学质量。

本研究结果显示，学生对于VR 技术教学模式在激发学习兴趣、参与课堂互动、提高实践能力以及教学满意度方面比较认可。提示相对于传统讲授式教学，将VR 技术运用于针灸学教学对于调动学生学习针灸知识积极性有一定帮助，有助于提高针灸实践操作能力，激发学习兴趣，学生对于这一教学模式普遍能够接受。VR 技术在提升学习效率、掌握理论知识、培养自学能力及扩展学习思路等方面虽有改变，但与传统教学模式相比差异不明显。然而，本研究还存在一些不足之处。首先是纳入研究样本量较少，一方面是由于西医院校中西医专业学生数量较少；另一方面受VR技术设备数量和教学时间限制，无法同时大范围开展研究，可能对研究结果产生影响。其次，VR 技术教学学时较少，无法观察教学效果是否存在持续性，需要后期增加教学课时，跟踪学生学习效果。此外，运用VR 技术教学法对授课教师提出了更高的要求，授课教师不仅要具有丰富的针灸教学经验，掌握针灸的理论知识，还要熟悉VR 技术教学系统以及与计算机仿真有关的跨学科知识。目前尚在相互磨合阶段，可能对教学效果有一定影响，需后期合理安排教学流程，加强教师培训，提高整体教学水平和教学效果。

综上所述，VR 技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，使学生从传统的知识技能接收者成为一名参与者。本项目作为探索性研究，初步反映出将VR 技术运用于针灸学教学对调动学生学习积极性、提高学习兴趣和针灸操作技能有一定帮助，对于西医院校学生学习针灸学课程能够发挥积极的作用。但是本研究仍存在一些不足之处，需要今后进一步完善。相信随着教学设备、教学软件和教师熟悉程度的提高，VR技术能够在针灸学教学中得到更好的推广运用，促进教学质量的提高。