虚拟现实技术在口腔医学教学中的应用研究

高璐 金海威 金冬 王福

[摘           要]  口腔医学是一门临床学科，其实践性较强。通过虚拟仿真口腔颌面部牙体模型、牙列模型、颅骨模型、下颌运动、牙科综合治疗台、仿真病人等，协助学习者掌握口腔医学基础理论知识和临床操作，同时可以培养学生的操作能力和创新精神，为口腔医学生的临床实习打下良好的基础。

[关    键   词]  虚拟现实技术;口腔医学;教学质量;应用实践

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2022）22-0031-03

虚拟现实技术可以将抽象的医学概念形象化，帮助学生深入理解，建立复杂结构的立体感和层次感，有助于学生记忆，提高学习效率，激发学生的学习热情，培养学生实践创新和自主学习能力，从而进一步提高教学质量，适应新形势下的教学需要[1-2]。

口腔医学的实验教学是通往临床实践的桥梁，但是实验室的条件、师资的配备有限，实验室对学生开放的时间较少;有些实验项目如果开设费用较高，实验耗材的供给会不足;有些实验设备的价格较高，不可能保证每个实验者配备一套;有些实验标本获取来源有限，保存方法也有一定的要求。基于以上问题，有一些非常重要的实验项目开设起来比较困难，在一定程度上限制了口腔医学的教学质量和教学效果的提升。将虚拟现实技术应用到口腔医学教学中，建立口腔医学虚拟仿真教学资源平台，突破了很多实验条件的限制，既能巩固学生的理论知识，又能培养学生的实践操作能力[3-4]。

本研究通过虚拟现实技术在口腔医学教学中的应用，综合运用虚拟仿真技术、模型设备、多媒体、计算机模型和网络技术等，构建虚实结合的口腔医学教学体系和虚拟实验室仿真实验教学平台，满足学校人才培养的目标与定位，推动卓越口腔医生和创新人才的培养。

一、研究方法

（一）实验对象和分组

口腔医学本科五年制三年级学生64人采用本课题组前期建立的牙体、牙列、下颌运动以及颌骨三维数字化可视模型数据库和虚拟仿真实验系统，通过网络助学平台的构建，对学生阶段性限时开放，其作为实验组;前一届口腔医学本科生68人采用传统教学模式，传统的多媒体理论课件和实验教学模式，其作为对照组。这两届本科生在进行专业课学习之前均没有学习过口腔颌面部解剖，包括牙体、牙列、颅骨等解剖结构和内容毗邻。在口腔基础和临床专业课的教学过程中，我们在平台系统规划上采用B/S架构，开放式管理，跨平台不需要复杂的专业设备，只需若干能上网的PC终端。提供虚拟实验管理系统的基干部分，各功能采用模块化，可根据教学需要自由添加实验道具及典型实验，同时提供部分智能指导，自动化批改与评价功能。

（二）效果评价

1.成绩分析

通过一个学期的学习，对实验组和对照组进行关于牙体、牙合学、局部口腔颌面部解剖等内容的实验测试获得成绩数据;计算每部分的成绩，根据教学大纲的占比内容折合成总成绩。对实验组和对照组的总成绩进行比较分析。

通过对实验成绩的测试和分析，了解将虚拟现实技术应用到口腔教学中是否有利于提高学习者对口腔颌面部解剖结构基本理论知识的掌握和操作能力的提高，是否有利于学生建立口腔颌面部结构的立体感和层次感。

2.调查问卷

在学习过程中，我们将设计好的调查问卷發放给学生，让学生对所提问题认真思考后回答，也可以反映教学过程中存在的问题。

通过问卷调查，我们可以了解到：（1）学生是否了解虚拟现实技术目前在各行各业中的发展情况;（2）在口腔医学教学领域应用虚拟现实技术，包括虚拟仿真、三维数字化可视模型，是否有利于激发学生的学习热情;（3）虚拟现实技术是否有利于学生对口腔颌面部解剖理论知识的深入理解和掌握，是否有利于提高口腔医学生的实践能力;（4）虚拟现实技术是否有利于提高教学效率;（5）虚拟现实技术是否有利于培养学生的自主学习能力。

根据上面的问卷调查，我们会进一步了解虚拟现实技术应用到口腔基础理论和临床实践相关教学中发挥的重要作用，同时对虚拟现实技术在提高教学效果和自主学习方面是否予以肯定。

3.教师回访

在教学过程中，对承担虚拟现实技术相关的授课教师进行回访，能够了解到在实验和理论教学过程中出现的问题和教学设计的不足等，同时针对不足进行反思和改进。通过对口腔基础和口腔临床专业课老师的回访，我们了解到虚拟现实技术在口腔医学教学中的应用是否丰富了教学模式，是否可以调动老师的积极性和授课热情;通过开发口腔颌面部解剖的三维数字化可视模型，是否可以弥补教学资源的不足，是否突破教学条件的限制，是否在一定程度上提高教学质量。

二、研究结果

（一）成绩测试

通过运用两种教学方式对对照组和实验组进行授课后，对牙体、牙合学及口腔颌面部局解相关内容进行理论考核，对照组和实验组的理论成绩经过对比分析后见表1。

由上表的数据可以得出t=4.267，P=0.000，故P<0.05，表明实验组和对照组的理论成绩有显著差异，两者的理论平均成绩相差8.65分。

由表2可见，在实验考核中，实验组90分以上的学生占比12.50%，比对照组高8.09%;实验组及格率达到95.31%，比对照组高8.55%。

（二）问卷调查

通过调查问卷，我们发现：（1）对于虚拟现实技术，有50%以上的学生有所了解;（2）关于虚拟现实技术在口腔医学中的应用，学生了解较少，但有62%的学生知道其在医学中有广泛的应用;（3）在口腔颌面部解剖的学习中利用三维数字化可视模型，有助于学生对解剖结构的掌握和深入理解，并且有76%以上的学生认为三维数字化可视模型可以激发学习兴趣;（4）对于虚拟现实技术适用范围，72%的学生认为适合网络助学平台，28%的学生认为适合实验教学。从以上问卷调查中可见，将虚拟现实技术应用到口腔医学教学中，不论是理论教学还是实验教学，学生都持有肯定的态度，并且大部分学生认为其可以提高口腔专业的教学效果和质量。

（三）教师回访

通过对口腔解剖和口腔颌面外科的理论和实验教师的回访分析，我们发现授课老师认为三维数字化可视模型使口腔颌面部解剖的教学方式更加丰富，与传统的挂图、多媒体等二维的解剖结构相比，三维结构更能建立学生的层次感，更有利于理解、记忆，提高教学效率;虚拟仿真数据库和网络信息平台可以弥补教学资源的不足和实验室条件的限制，补充了一部分实验内容。但目前虚拟仿真实验项目还比较少，还需要进一步开发和完善，同时网络助学平台的互动性较差，还需要我们进一步改进。

三、讨论

（一）虚拟现实技术提高口腔医学教学质量

医学学习的从来不是书本上的表面知识，也不是仅靠死记硬背图谱上的二维图片就能够理解记忆的，仅靠教学学生牙体和髓腔应有的形态，学生学习兴趣不高。所以可通过QTVR技术制作的真牙标本三维人机互动软件及MOV互动视频，结合多媒体平台播放3倍蜡牙雕刻示范视频，教师示教数码广播，引导学生完成代表性牙齿的雕刻，使学生掌握牙体解剖特点和牙齿的鉴别。通过虚拟仿真技术，建立实体牙和颅骨的三维仿真数据库。由于QTVR技术制作的三维真牙展示和3D髓腔资源库可无限扩充，有效解决因临床治疗技术提高导致教学用真牙获取困难的问题，该实验根据3年评测，可以有效提高学生的动手能力，促使其掌握理论知识。

由于尸体标本短缺，学生通常是多人围看教师讲解内容，容易出现学习盲区，难以建立立体感和透视感。制作头颈部三维虚拟解剖，包括虚拟仿真颅骨、虚拟仿真颌面部神经肌肉和血管，结合头颈部实体标本解剖录像和口腔活体示教录像，通过多媒体平台、液晶电视、投影仪和摄录系统结合网络资源库，开展绿色实验教学。并观察尸体标本使学生掌握头颈部局部解剖方法、解剖层次、解剖内容和临床应用。该研究极大地改善尸体标本严重短缺的现状，提高标本的利用效率，节省资源，激发学生的学习兴趣，弥补了口腔解剖传统教学的不足。

针对口腔医学特点和传统教学方式存在的问题，虚拟仿真实验项目通过模拟临床操作过程，将理论教学中抽象的内容形象化，难于理解的内容简单化，学生都可以参与其中，并进行实践操作，创造生动、逼真的学习环境，在一定程度上提高了学生的想象力和创造力，激发学生的学习热情。因此，虚拟现实技术有利于培养学生的自主学习能力，突破教学重点和难点，提升学生实践技能及学习效率，从而取得良好的教学效果[5-6]。

（二）虚实结合丰富口腔医学实验教学体系

将临床模拟系统、多媒体广播系统、虚拟仿真实验和网络资源库整合，围绕仿真临床设计实验内容，丰富教学内容，拓展实验领域，将知识学习和实验动手能力的培养有机融合，互为补充，形成更加多元化的虚实结合的实验教学体系，体现仿真临床理念，助力口腔卓越医生培养[7-8]。

（三）虚拟现实技术发挥口腔医学教学示范作用

进一步开发虚拟仿真实验项目，尤其是现实实验条件难以实现的实验内容，通过计算机技术和网络平台构建信息化虚拟仿真实驗教学平台[9-10]。智能式管理，同时不断整合口腔教学资源，加强与各大院校平台的互相交流，取长补短，共同促进口腔医学虚拟仿真教学[11]。

（四）虚拟现实技术加速实现了学校的发展目标

虚拟现实技术可以通过网络平台充分利用国内外优质的教学资源，根据本校的教学实际情况，进一步整合完善，不断提高学校人才培养的质量。同时加快学校在教学方法、科研、临床医疗管理等方面的国际化进程和高水平发展。

（五）形成一支有发展潜力和后劲的师资队伍

引导和激励高水平教师积极投入虚拟仿真教学中。建立实验教师和人员的多渠道培养培训机制，引进和培养并举，提升师资队伍的水平。实行理论教学教师与实验教学教师互通，使实验与理论保持很好的衔接，建设一支教学水平高、科研能力强、临床实践丰富的师资队伍。

四、结论

虚拟现实技术坚持科学发展和创新发展的理念，坚持以育人为本，遵循教育规律，以提高学生素质和临床实践能力为核心任务，推进口腔医学教学信息化建设和实验教学资源共享。同时为口腔医学生提供自主学习的平台，使学习内容变得形象直观、生动有趣，丰富了口腔医学教学模式。节约教学资源，弥补教学条件的不足，使学生通过信息平台的数据库和高仿真实验系统获得真实体验，为口腔医学生提供了广阔的空间，创建了丰富而生动的超媒体学习环境，实现了对学习资源有效的组织与管理，提高了学生的综合应用能力。

参考文献：

[1]潘世杰，赵俊峰，孙继建.虚拟现实技术对医学教育的价值重构与应用创新[J].决策探索，2018（12）：20-22.

[2]周学东，张凌琳，叶玲，等.虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用[J].实验技术与管理，2014（5）：4-6.

[3]高璐，张晓红，金海威，等.虚拟现实技术在口腔颌面部解剖及三维数字模型构建中的应用[J].中国组织工程研究，2015，19（46）：7492-7497.

[4]杜辉，李新娥.基于学科专业与信息技术深度融合的虚拟仿真实践项目建设研究[J].人力资源管理，2018 （2）：129-130.

[5]罗杰伟，魏奇，余双志，等.医学教育教学与信息技术深度融合研究[J].高教学刊，2021，7（26）：76-79.

[6]谭珂，潘新华，高原.医学虚拟仿真教学环境的构建[J].中国医学教育技术，2012（5）：535-538.

[7]舒晖，任宇，陈俊.数字化校园中网络教学与资源共享管理平台的构建研究[J].中国医学教育技术，2019（1）：60-64.

[8]高璐，张晓红，金海威，等.建立牙体和颅骨三维数字化可视模型及应用[J].中国组织工程研究，2015， 19（5）：727-732.

[9]陈立丽.现代信息技术与高校教育教学深度融合的策略研究[J].中国管理信息化，2021，24（12）：233-234.

[10]何克抗.21世纪以来的新兴信息技术对教育深化改革的重大影响[J].电化教育研究，2019（3）：5-12.

[11]李森，张力，卞亚红，等.虚拟现实技术在医学教育应用中的新进展[J].中国医学教育技术，2012（3）：302-306.

①基金项目：中国高等教育学会2020年专项课题（2020SZYB23）;2021年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目（535）。

作者简介：高璐（1978—），女，汉族，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：口腔医学教学和临床工作。

*通讯作者：王福（1970—），男，博士，硕士生导师，研究方向：口腔颌面解剖、发育教学和临床工作。