虚拟现实和增强现实技术在泌尿外科临床教学中的应用价值与策略

【摘" " 要】虚拟现实技术（Virtual Reality， VR）和增强现实技术（Augmented Reality， AR）由于具备沉浸感、全方位交互和多层次体验等特征，已初步应用于医学教育，但目前在泌尿外科临床教学领域的研究仍较为有限。文章在分析目前泌尿外科教学中存在的问题的基础上，阐述了VR和AR技术在泌尿外科临床教学领域的应用价值与策略，旨在探讨如何充分发挥数字技术的优势，为未来泌尿外科医学专业人才培养提供新思路。

【关键词】泌尿外科教学;虚拟现实技术;增强现实技术;临床教学;医学教育

【引用格式】陈绪龙，王强，李涛.虚拟现实和增强现实技术在泌尿外科临床教学中的应用价值与策略[J].黑龙江教育（理论与实践），2025，79（1）：54-58.

【中图分类号】G642.0;R-4" " " " " " " "【文献标识码】A" " " " " " 【文章编号】1002-4107（2025）01-0054-05

一、引言

泌尿外科作为临床医学的重要学科之一，具有高度的专业性和复杂性，涉及泌尿系统的解剖、生理学及疾病诊断和治疗等多个领域。该学科对医生的手术技能和专业知识要求极高，同时也对泌尿外科医学生的教育培养提出了较高要求。然而，传统的泌尿外科临床教学模式存在一些限制，特别是在增加医学生全面实践经验和促进交互性学习方面。因此，进一步探索不同的临床教学模式以改善教学质量，是培养合格的泌尿外科医学生的重要途径之一。虚拟现实技术和增强现实技术是2种与现实世界互动的数字化技术，具有沉浸感、全方位交互和多层次体验等特点，已初步应用于医学教育，但目前在泌尿外科临床教学中的应用研究较少。文章通过对VR和AR技术在泌尿外科临床教学中的应用价值及策略进行论述，旨在探讨如何进一步提升医学生的临床实践能力和加深医学生对学科知识的理解，并为未来泌尿外科医学专业人才培养提供新思路。

二、泌尿外科临床教学现状

随着人口老龄化的加剧，泌尿系统疾病的发病率日益增加。根据2021年《中国卫生健康统计年鉴》的数据显示，我国泌尿系统患者就诊率由2008年的6.4‰上升至2018年的9.6‰;住院率则由2008年的3.9‰翻倍上升至2018年的8.2‰[1]。随之而来的是对泌尿外科医生的需求不断增长的趋势，因此，泌尿外科临床教学需要不断适应社会发展，才能满足医学领域对泌尿外科医生的需求。但在当前的医学教育环境下，泌尿外科临床教学却面临种种挑战，具体如下。

（一）临床教学资源匮乏

医学院校面临的临床教学资源匮乏问题一直是备受关注的焦点。许多医学院校存在临床实习机会匮乏、师资力量不足及医疗设施不完善等情况[2]。特别是在泌尿外科领域，手术和治疗往往需要借助先进的医疗设备和技术，但许多医学院校却未能提供最新设备和充足的手术室资源，医学生也就无法学习和熟悉现代医疗实践中的常用工具和设备。除此之外，部分医学院校可能存在病例资源不足、教学计划和课程设置不够完善等问题，导致泌尿外科专业知识和教学资源覆盖不全。一些医学院校还可能缺乏经验丰富的泌尿外科医生和教授，从而造成师资力量的不足，进而影响医学生获得高质量的临床指导和教学。这些情况限制了医学生在泌尿外科临床教学中的实践能力培养，不仅影响了泌尿外科医学的教学质量，也可能对未来的医疗服务质量产生负面影响。

（二）临床教学形式单一

泌尿外科临床教学具有诸多特点。首先，泌尿外科涉及的疾病种类繁多，包括泌尿系统的解剖、生理及病理等多学科知识，其诊断和治疗方法也十分复杂多样，需要医学生具备扎实的理论基础和临床实践能力。其次，泌尿外科手术操作技术要求高，涉及微创技术、器械使用等方面的专业技能，而医学生需要通过系统的学习才能掌握。最后，泌尿外科临床教学强调实践操作，通过实际的临床工作培养医学生的临床思维能力、团队合作能力和实践操作能力。基于这些特点，仅仅依靠传统讲授与实习相结合的教学模式可能存在单一和局限，因为传统的泌尿外科临床教学往往偏重于课堂知识的单向传授，缺乏实践操作和与患者互动的环节，并且传统的教学方法更新速度较慢，无法及时跟上最新的医学进展，这些均导致医学生在实际临床场景中面临适应困难[3]。同时，现代医学教育越来越强调教学方法的多样化和互动性，而传统泌尿外科教学模式主要以线下课堂为主，教师采用面对面的方式开展教学活动，即使随着信息技术的发展，泌尿外科课堂教学也逐渐转变为多媒体教学，通过文字、图像、声音、动画、视频等方式刺激医学生的感官，使教学内容更具生动性和直观性，但教师常常过度依赖幻灯片进行教学，导致授课变得单一化，缺乏多样性，医学生只能被动地接受知识。在一些教学过程中还缺乏师生的互动与交流，医学生在被动接受知识的情况下，难以主动思考和探究，限制了学习的深度和广度。即便在课堂上教师与医学生有一定的互动，但由于授课内容过多，医学生需要高度集中注意力才能跟上教学的节奏，也就难以花费过多精力与教师进行互动，这也影响了泌尿外科临床教学的效果。此外，医学生课后复习的负担加重，容易出现遗忘现象，直接影响了教学的质量，导致医学生理论知识与实践操作脱节，限制了医学生综合能力的培养和临床实践水平的提高。

（三）临床教学中的科研教学开展有限

在科教融汇背景下，培养学生的科研创新能力变得愈加重要，特别是对医学生而言，本科阶段就应重视其科研能力的培养，通过融合课堂教学与科研实践，培养具备创新意识的优秀本科医学生，能为后续阶段培养高素质人才奠定坚实基础[4]。在泌尿外科临床教学中，其特定的特点也对科研教学提出了较高的需求。首先，泌尿外科涉及复杂的疾病和治疗方法，需要医学生通过科研来深入理解和探索。其次，该领域的技术不断更新，医学生需要通过科研教学不断更新专业知识和技能。最后，泌尿外科疾病有许多发病机制仍存在未知，需要通过科研来深入研究其病因和治疗方法。因此，科研教学培养至关重要。然而，传统的泌尿外科临床教学往往偏重知识灌输，忽视对医学生科研能力的培养，加上当前泌尿外科医学生人数众多，一些医学院校缺乏与之相匹配的实验室空间和资源，且也很少开设专门的科研指导课程和实际的科研训练[5]，导致绝大多数医学生在临床教学中往往缺乏参与科研的机会和平台，未能充分接触到科研的思维方式和方法，缺乏科研意识和实践经验，进而限制了医学生的学术素养和科研能力的培养。此外，传统教学模式往往缺乏创新的教学方法和科研项目设计，无法激发医学生的科研兴趣和创造力。因此，改革和创新教学模式，提升科研教学质量和水平，为医学生提供更好的科研培训和发展机会是非常必要的。

（四）临床教学中的人文素质培养不足

2013年，教育部成立的新一届高等学校医学人文素质教学指导委员会指出，人文教学是医学临床教学的重要组成部分，高等医学院校在临床教学中必须进一步加强医学生人文素质的培养，以促进医学生人文素质的全面提高。泌尿外科的疾病往往涉及患者隐私、个人尊严及生活质量等重要方面，患者可能面临疾病、家庭、经济的多重压力，因而对医学生的人文教学提出了更高的要求[6]。然而，传统的泌尿外科医学教育过于注重理论知识的传授和技术技能的培养，缺乏对医学生医学伦理、人文关怀等方面的教育，医学生在临床教学中往往更多地关注疾病的诊断和治疗学习，而忽视了人文素质学习[7]。此外，在实际的临床教学中，一些患者可能担忧隐私问题，不愿意配合医学生接受医学检查，使得医学生可能无法接触到某些患者或某些涉及隐私的病例，从而导致医学生在学习如何保护患者的隐私、获取医疗信息及如何遵循相关法律和道德准则等人文教学方面难以保持平衡和专业性，也无法为患者提供人文情感上的支持和安慰。

三、VR/AR技术在泌尿外科临床教学中的应用价值和优势

2019年，中国移动发布了《5G+智慧教育白皮书》，详细阐述了新互联网时代VR/AR技术与教育相结合的潜力[8]，5G网络的高速和稳定性为VR/AR技术的应用提供了更广阔的空间。目前，VR/AR技术已初步应用于医学教育[9]。例如，VR技术利用头戴式显示器、手柄或手套等设备模拟现实世界的视觉、听觉和触觉体验，可模拟手术过程、解剖结构和疾病情况，帮助医学生练习手术技巧、诊断能力等。另外，AR技术将数字信息叠加到真实世界中，用于解剖学示教、手术规划和术前模拟，帮助医学生理解人体结构、病变特征和手术路径，提高医学生的学习效率和专业技能。因此，VR/AR技术可以为泌尿外科临床教学注入新活力，为教育者和医学生提供创新的教学手段和学习资源。已有研究表明，基于VR技术的PBL（Problem-Based Learning，问题式学习）教学模式能有效提高泌尿外科医学生的学习质量和效率，有助于医学生的学习和成长[10]。VR/AR技术应用于泌尿外科临床教学体现出明显优势，已成为临床教学的大势所趋。

（一）将传统的泌尿外科课堂教学变得灵活多样

传统的泌尿外科课堂教学主要以教师为中心，用单向的方式向学生传授书本知识，而VR/AR技术为教师创造了更加灵活和多样化的教学环境，通过提供生动逼真的视频、动画，将枯燥的课堂讲授、小组讨论、案例讲解等变得更加多元化，为医学生提供沉浸式的学习体验，深化医学生对泌尿外科知识的理解。这种灵活性不仅能够更好地满足医学生的学习需求，也能够提高教师的教学满意度和积极性。医学生不再受时间和空间的制约，可以随时随地借助VR/AR设备进入虚拟的学习环境，自主安排学习的进度，也可以多次在虚拟环境中模拟不同的临床情景，重复性地参与各种手术操作，并随时接受教师的反馈和指导。医学生通过与逼真而灵活的虚拟环境的互动，能够更加积极地参与学习活动，增强学习的乐趣和动力，激发对枯燥医学知识的兴趣，增强学习的动力和愿望，从而提高学习的效果和成效[11]。

（二）提供丰富的泌尿外科临床教学实践资源

在泌尿外科临床教学中，通过VR/AR技术，一方面，可以通过创设虚拟病例和模拟临床环境的方式，模拟出多种泌尿外科疾病的临床表现和诊断过程，能够在一定程度上弥补泌尿外科临床病例资源有限的问题，为医学生提供更广泛、更深入的临床学习体验。另一方面，可以构建高度仿真的虚拟解剖实验室或手术室，生动地展示泌尿系统的解剖结构，包括肾脏、膀胱、尿道等重要器官，同时可以向医学生提供各种手术操作练习的机会，如肾脏切除术、膀胱造瘘术等。已有研究表明，VR/AR技术可以模拟血管重建技术和构建虚拟人体解剖系统[12]，加深医学生对泌尿外科系统结构的了解[13]。E.诺伊曼（E.Neumann）等人的研究也发现，VR技术在主观和客观方面都能优化膀胱镜检查操作，并显著提高泌尿外科医学生在该技能上的学习效率，极大地提升临床教学效果，值得在泌尿外科医学生的技能教学中广泛应用[14]。基于VR/AR技术的临床教学方式有效弥补了因医学生数量众多而导致的现实医疗设备不足或解剖学标本资源有限所带来的教学机会少的不足，使泌尿外科临床教学资源更加生动丰富且易于掌握。

（三）有利于教师更好地管理和教学

教师可以通过VR/AR技术进行实时监控和分析，对医学生的学习效果进行即时反馈和高质量的评估，即使医学生不在同一个地方也能够共享知识和经验，教师仍可以及时帮助医学生纠正错误、改进技巧，提高教学活动的效果和质量，从而告别传统的教师评分可能存在的主观性强、反馈不及时等问题。此外，通过不断地学习和探索新的VR/AR技术的应用，教师也可以不断提升自己的教学水平和创新能力，从而更加积极地投入到泌尿外科临床教学中。在此过程中，教师还可以开发或使用交互式教学软件，让学生通过触摸屏幕、键盘输入等方式与教师进行互动及交互式探索。

（四）有利于节约临床教学成本

VR/AR技术可以降低传统泌尿外科临床教学所需的实践资源和成本。例如，医学生可以在虚拟环境中进行泌尿外科的手术操作和病例诊断，无须使用大量的实际医疗设备和场地，降低了临床教学成本。通过建立虚拟病例库，医学生可以利用AR技术观察各种泌尿外科病例的临床表现、影像资料和手术过程，进行病例分析和诊断训练，无须实际患者和医疗设备，进一步降低了临床教学的实践成本。同时，在科教融汇背景下，建立仿真的虚拟实验室能够使医学生在模拟的泌尿外科实验环境中进行操作，无须大量实验设备和材料，既降低了临床教学成本，也解决了场地、设备和材料不足的问题。此外，利用VR/AR技术与不同医学院校进行远程协作和交流以促进泌尿外科临床知识共享、经验交流和合作研究，有效减少了因地理位置和时间限制而带来的交流成本。例如，MicrosoftHoloLens作为一种利用AR技术实现的远程医疗培训平台[15]，可以帮助医学生通过远程技术获得专家指导和实时反馈，从而提高医学生学习的效率和质量，同时也拓展了泌尿外科教学的范围和可能性。

（五）有利于提升泌尿外科医学生的临床人文素质

VR/AR技术为培养和提升泌尿外科医学生与患者共情能力和沟通技巧，提高人文素质创造了良好的条件。具体来说，一是VR/AR技术可以精确模拟初诊时医生与患者的对话场景，医学生可以通过反复练习，快速掌握如何以温和、明确的方式告知患者病情，给予合适的人文关怀。二是通过VR/AR技术，医学生能够生动直观地向泌尿外科患者展示病变部位、手术过程、治疗效果等，让患者更直观地了解治疗过程和可能的风险，从而建立起更加信任和理解的医患关系，增强医患沟通效果。三是一些泌尿外科疾病可能会出现突发的并发症或急性病情恶化，如肾脏大出血、肾周感染、肾功能衰竭等，而VR/AR技术能够模拟这些紧急情况的发生，并记录医学生与虚拟患者的互动过程和反馈，让医学生能够充分体验到与患者互动的各种情境，包括如何妥善处理紧急情况、敏感话题及与患者家属的有效沟通[16]。这些训练可以有效提高泌尿外科医学生在实际临床工作中的应变能力，增强自信心和人文关怀。四是结合VR/AR技术，设计并实施医德人文评价量表，确保医学生的医德素养得到全面评估。量表主要包括医学生参与的社会义工活动、医德课程表现、学生互评和家长反馈等因素[17]，利用AR技术进行数据采集和评价，为医学院校提供科学的医德评估依据。

四、VR/AR技术在泌尿外科临床教学中的应用策略

（一）加强医学院校教师的培训

应用VR/AR技术进行泌尿外科临床教学对教师提出了更高的要求。首先，教师应接受系统化的VR/AR技术培训，如通过专业的培训机构、在线教育平台或专业人员指导等，学习如何操作相关硬件设备、熟悉相关软件平台及掌握基本的虚拟场景制作技能。其次，教师需要积极参与VR/AR技术在教学中的实践应用。教师可以与技术专家、教育技术人员合作，共同设计和开发VR/AR教学资源，探索如何将这些技术融入到泌尿外科临床教学中。通过实践应用，教师可以不断积累经验，发现和解决实际教学中的问题，提高教学水平和技术应用能力。医学院校还应鼓励和支持教师进行同行之间的经验分享和合作，可以建立专门的VR/AR技术教学交流平台或社群，让教师分享自己的教学经验、教学资源和技术创新成果，大家相互学习、交流、借鉴，共同提升VR/AR技术在泌尿外科临床教学中的应用水平。最后，教师还应关注VR/AR技术发展的最新趋势和应用案例，保持学习的持续性。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，教师需要保持对新技术的敏感度和学习意愿，不断更新自己的知识和技能，以应对教学需求的变化和挑战。

（二）提升医学院校教师的专业素质

一流的教师才能创造一流的教育业绩，因而医学院校要重视教师的专业素质提升，特别是利用VR/AR技术进行泌尿外科教学时，需要教师具备多方面的能力。首先，教师需要为学生提供适当的技术指导和培训，以确保医学生能够熟练、正确地运用VR/AR技术进行学习和实践，这种指导可能涵盖如何操作设备、使用软件及解决常见技术问题等方面。其次，教师需要对泌尿外科知识有深入的理解，具备举一反三的能力，能够将知识系统化并转化为教学实践，能够教导医学生如何将技术与临床实践相结合。通过案例分析、模拟演练和实践课程等方式，医学生将所学技术与泌尿外科临床问题相结合，培养解决问题和应用技术的能力。最后，教师需要预测教学过程中可能出现的疑问和问题，并不断优化虚拟教学环境，以确保VR/AR技术与教学内容相互契合。同时，教师还需要在平衡成本和效率的前提下，确保所采用的VR/AR技术能够有效地达成教学目标，并提升医学生的学习效果。构建优质的泌尿外科虚拟教学平台一方面需要教师在宏观上进行课程规划和统筹，另一方面需要教师在微观上与场景开发人员密切合作，共同设计出优秀的课堂和场景，充分发挥VR/AR技术的优势，更好地服务泌尿外科临床教学。

（三）合理分配VR/AR教学内容

在泌尿外科临床教学中，合理分配VR/AR教学内容至关重要。教师在设计教学内容时应注意传统教学与VR/AR技术的相互补充，避免过度依赖一种形式，而应根据教学目标和内容特点进行合理分配。例如，在泌尿外科临床教学中，可以利用VR/AR技术向医学生展示泌尿系统的解剖结构、常见疾病的病理变化、疾病的影像资料等，解释手术操作流程，也可以模拟手术操作过程，让医学生在虚拟环境中实践操作技能，加深对手术步骤和技术要点的理解。但VR/AR技术不能完全取代真实的床旁教学，医学生只有与患者直接互动或直接参与到病例讨论、手术观摩及医患沟通中，才能更全面地理解疾病的本质和患者的真实需求。因此，在应用VR/AR技术开展泌尿外科临床教学时，教师需要注意避免滥用，应注重教学内容的针对性和实用性，避免过度追求视觉效果而忽视了教学的核心内容。过度的虚拟环境可能会分散医学生的注意力，同时虚拟环境的沉浸感还可能让医学生过于沉迷而不愿意面对真实患者的挑战和不确定性，进而产生抵触情绪，影响教学效果。教师需要灵活运用不同形式的教学手段，合理分配教学内容，平衡虚拟环境和真实临床实践的教学比重，确保医学生能够全面、深入地理解和掌握泌尿外科的知识和技能。

（四）注重师生互动性，提高学生学习主动性

在泌尿外科临床教学中运用VR/AR技术时应注意，若教学过度依赖这些技术，教师和学生可能会将过多的注意力投入到虚拟环境，而忽略了真实环境中的互动与交流。若教师将VR/AR技术仅视为信息传递的工具，而不注重师生互动，可能导致教师难以准确评估医学生的实际学习情况。同时，缺乏教师的引导和监督，医学生可能会偏离正确的学习方向，从而影响教学效果。因此，应坚持以医学生为主体、以教师为主导的现代教育理念。在教学过程中，教师应设计交互式的虚拟场景，让医学生参与讨论、提出问题，并与教师实时交流。另外，教师还应设定清晰的学习目标和规划学习任务，指导医学生的学习方向，确保医学生在自主学习中不偏离正轨。教师还可以利用各种技术工具和平台，如在线学习管理系统和虚拟教室，跟踪医学生的学习进度和表现，及时发现并解决医学生遇到的问题和困难。同时，教师应提供个性化的反馈和指导，鼓励医学生克服挑战、持续进步。此外，教师还应鼓励医学生之间开展合作学习和知识分享，运用VR/AR技术搭建学习社区和合作平台，促进医学生之间的互动和合作，共同提升学习效果和成果。

（五）推广和分享VR/AR教学案例

推广和分享VR/AR教学案例对于推动泌尿外科临床教学的现代化和智能化发展至关重要。教师将成功的教学案例进行分享和推广，不仅可以让更多的教育者了解VR/AR技术的潜力和应用方法，还能够建立起一个共享经验和资源的平台。通过学术会议、研讨会及在线社区等渠道，教师可以展示其在教学中取得的成就，分享使用VR/AR技术带来的教学成效和学生反馈。这种分享不仅可以促进教育界对VR/AR技术的认知和接受程度，还可以激发更多教育者使用VR/AR技术开展教学的兴趣和创新精神。随着更多教育者加入到使用VR/AR技术开展教学的行列，泌尿外科临床教学也将逐步实现现代化转型，医学生将能够通过沉浸式的虚拟体验更深入地理解医学知识和技能。这种分享和推广的过程也会促进教育界的交流与合作，形成良好的创新生态，推动教育领域朝着智能化、个性化的方向发展。这不仅仅是教育改革的一种方式，更是促进医学教育质量提升、教学手段革新的关键举措。

五、VR/AR技术存在的不足与思考

尽管VR/AR技术在泌尿外科临床教学中具有诸多潜力和优势，但也存在一些不足和需要思考的问题。首先，VR/AR技术的成本仍然相对较高，包括硬件设备、软件开发和维护等方面的费用。这些可能会限制教育机构和高校广泛采用VR/AR技术，尤其是资源匮乏的地区或高校难以承担VR/AR教学设备的成本。其次，技术本身的复杂性和学习曲线也是一个挑战。教师和医学生可能需要投入大量时间和精力来学习和适应这些新技术，而这可能会影响到教学的顺利进行和学习效果的实际提升。另外，虽然VR/AR技术可以提供沉浸式的学习体验，但是在现阶段其可能无法完全替代传统的临床实践和体验，尤其是对于一些复杂的医疗操作和实际手术技能的培训，仍然需要结合现实临床操作来进行。最后，技术的更新和发展速度较快，这意味着教育者需要不断跟进最新的技术进展和应用方法，以保持教学内容的前沿性和有效性。这对高校和教师提出了更高的要求和挑战，需要持续投入资源和精力以跟上技术的发展步伐。因此，尽管VR/AR技术在泌尿外科临床教学中具有巨大的潜力，但教育界和技术开发者仍需要认真思考和解决VR/AR技术的局限性和挑战，以确保其能够真正推动医学教育的现代化和智能化发展，为医学生提供更为优质和全面的学习体验和培训机会。

六、结束语

医学教育领域正积极探索VR/AR技术在教学中的应用，但整体发展仍处于初级阶段。尽管研究内容日益丰富，但大部分仍停留在理论探讨阶段，实际模型的构建尚不够完善。在教育教学活动与技术创新融合的过程中，教学团队面临诸多核心技术困境，以及资金和人力投入等方面的挑战。然而，尽管面临诸多挑战，VR/AR技术在医学教学中，尤其是在泌尿外科领域仍具备巨大的潜力和广阔的前景。未来，随着技术的进步和教学模式的不断创新，可以期待VR/AR技术在泌尿外科临床教学中得到进一步改进和完善，为医学生提供更加丰富和实用的学习资源，推动医学教育的发展和进步。

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编辑∕王力

【收稿日期】2024-03-06" " nbsp; " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【修回日期】2024-04-26

【作者简介】陈绪龙，男，讲师，博士研究生，研究方向为泌尿外科肿瘤基础与临床教学;王强，男，教授，博士，研究方向为泌尿外科肿瘤基础与结石;李涛，男，副教授，博士，研究方向为泌尿外科男科学。

【基金项目】贵州省卫生健康委科学技术基金项目“P4HB通过PIK3C3/Beclin1通路介导细胞自噬调控膀胱癌顺铂敏感性的机制研究”（gzwkj2024-385）