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创刊时间:2012年

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虚拟现实技术在高校医学教学中的应用及展望

发表时间:2018年7月9日 浏览:301次
摘要:当前科学技术日益发达,我国医学教育领域为进一步深化改革,在教学中进行了不懈的探索。在实际的医学教学中,由于医学知识本身较为抽象、高校医学实验资源不足、手术教学不足等原因,医学教学工作难以有效开展。近年来虚拟现实技术不断受到人们的关注,它的应用为医学教学的发展提供了动力,通过营造逼真的学习环境加深了学生的记忆,提供了良好的操作平台,切实推动了医学教学的改革。
关键词:虚拟现实技术 医学教学改革 医学教学实践 医学手术教学

  虚拟现实(Virtual Reality)顾名思义既是虚拟,又是现实。虚拟现实技术通过运用先进科学技术将一些不存在的事物虚拟出来,给人一种真实的感觉。虚拟现实借助计算机技術与相应的传感器设备以数据交换的形式为人们营造了一个人工的三维立体环境,带给人们多种感官上的逼真体验。虚拟现实技术可以从以下两个方面理解:首先计算机技术模拟的环境必须能够为人们带来视觉、触觉、听觉甚至嗅觉等多种感官的刺激,其次虚拟现实的关键环节为人们与仪器的交互。[1]高校临床医学专业的课程内容涉及人体解剖、医学实验、手术操作等方面,教学中借助虚拟现实技术创造的虚拟环境可以使学生对一些抽象繁杂的解剖结构、实践操作等有一个直观的理解,营造良好的教学氛围,进而切实提升医学生的专业能力。
  一、虚拟现实技术的特点
  虚拟现实技术最早起源于上世纪90年代,近几年得到了巨大的发展,由于其为人们提供了良好的感官体验而获得了广泛的应用,其特点主要包括以下三个方面:
  (一)沉浸性
  虚拟现实技术最具特色之处就是具有沉浸性的特点,先进的计算机技术为人们营造了一个由大量数据构成的三维立体空间,人们与数据的交互方式更加自然与简洁,从而产生逼真地体验效果。沉浸性的特点使人们能够真正融入虚拟环境中,成为其中的一部分,而不再从主观上有旁观者的感觉。
  (二)构想性
  构想性特点为人们的虚拟操作提供了平台,通过模拟生活中不常出现的一些现象,从中学习相应的经验。这一特点在高校医学教学中有巨大的应用价值。比如高校医学生的实习阶段以学习临床技能为主,实习初期医学生的操作能力不足,直接参与手术操作可能无法胜任,运用虚拟现实技术可以逼真地模拟手术过程,使学生得到更加真实的操作感受,为今后的实际手术操作打下良好的基础。[2]
  (三)全息性
  虚拟现实技术打破了以往单纯依靠视、听觉获取信息的局面,在虚拟现实技术营造的虚拟环境中,除视觉、听觉外,在触觉、运动甚至嗅觉等方面均可以实现信息的感知。在高校医学教学中,学生可以通过虚拟现实技术对人体结构进行全方位的感知,在与传感设备的不断交互中感受医学知识的奥妙,使学生对所学知识产生深刻的印象,形成系统的知识体系。
  二、虚拟现实技术在高校医学教学中的应用意义
  (一)促进高校医学的教学改革
  我国对医学以及教育事业的发展极为重视,高校医学教学是培育未来优秀临床工作者的基地,为培养优秀的医学人才,国家在高校医学教育中做了巨大的投入,推动医学教学的深入改革,不断倡导学生在教学中的主体地位。而虚拟现实技术为学生创造了逼真的虚拟环境,学生能够全程参与其中,提升了学生在教学中的地位,是切实促进医学改革的重要体现。
  (二)促进学生主动学习
  研究表明,传统的课堂教学模式不利于医学生学习兴趣的培养,当处于一个相对自由的环境中时,医学生学习的主动性将得到很大提高。虚拟现实技术可以为医学生营造一个自主性较强的学习环境,学习过程中的不良习惯也可以得到有效的改善。相比传统的教学模式,运用虚拟现实技术教学极大地激发了学生的学习热情,提升了学生的知识储备与实践操作能力。
  (三)促进教学载体的更新
  信息技术的飞速发展使信息的传播更加快捷,医学知识的更新不断加速,高校医学教学为紧跟时代步伐,需要不断创新,探寻合适的教学载体。虚拟现实技术作为一项新兴技术,充分应用于医学教学中不仅能够促进医学生医学理论知识的提升,同时对实践能力的培养也有良好的效果,进而为国家培养出符合时代需求的医学人才。[3]
  三、虚拟现实技术在高校医学教学中的应用
  (一)虚拟现实技术在高校解剖教学中的应用
  解剖学为基础医学中的一门重要学科,通过解剖学教学课程医学生可以了解人体的各个器官、系统的解剖结构,了解人体各个部位血管、神经的分布情况以及重要功能,为以后临床课程的学习奠定良好的基础。由于人体是一个极为精密的整体,解剖结构极为复杂,单纯地依靠解剖图谱和课堂讲解很难在脑海中形成深刻的印象,而当前用于学生进行解剖实验的尸体数量又严重短缺,学生的实践操作能力得不到充分的锻炼。虚拟现实技术可以有效地解决这一问题,运用计算机技术对人体的皮肤、器官、组织、骨骼等进行精确的数据收集,将其微观结构充分地模拟出来,数据的采集可以从尸体上进行,首先将已处理好的尸体进行切片,利用扫描仪对每一层切片进行全面的分析,其次将这些数据全面地收集起来并利用计算机合成技术进行图像的合成,形成人体的三维结构,从而实现人体的虚拟化,并以此作为学生学习与解剖操作的平台。
  (二)虚拟现实技术在医学实验教学中的应用
  医学实验教学是对医学理论知识的进一步升华,是医学生理论知识与实践操作能力的连接枢纽,同时也是培养学生创新能力的关键。实验教学在夯实学生理论知识基础的同时,在实验操作中也有助于培养学生严谨的态度,锻炼学生的思维能力。在医学实验中大多以动物作为实验对象,其中还需配备相应的实验设备、检测仪器以及试剂等,实验动物与试剂作为一次性使用品,价格通常较为昂贵,这导致医学实验需要较高的成本,成为阻碍医学院校开展实验教学的重要因素。虚拟现实技术可以营造虚拟的实验环境,相应的动物、试剂、仪器等均可以进行虚拟,并模拟相应的实验现象。[4]比如生物化学实验通常需要进行细胞的培养以及保证实验的无菌操作,其严格的教学条件使得教学成本昂贵,运用虚拟现实技术可以充分改善传统的教学模式,进而促进教学水平的提高。
  (三)虚拟现实技术在手术教学中的应用
  每一位临床医学专业的学生都需要通过实习阶段的锻炼,临床实习可以充分地培养学生的临床思维,是医学生从学生向医生转变的过渡阶段,如今医患关系形势愈发严峻,病人多不愿意让实习生进行手术操作,带教老师为确保治疗效果、减少医患纠纷,也相应地减少了实习生的操作机会,在这样的现状下,医学实习工作很难有效开展,因此需要探寻其他方式以促进医学生操作能力的提升。虛拟现实技术运用于手术教学中具有一定的创新意义,通过全程模拟手术操作而为学生提供手术操作机会。首先虚拟现实技术通过虚拟手术场景、手术部位的器官以及组织建立逼真的三维模型。其次对实际操作中手术器械的活动空间、器械作用于手术部位的反应、手术部位的出血状况等进行仿真模拟并实现实时的反馈,进而继续下一步的手术操作。手术教学中虚拟现实技术的充分融入切实推进了医学生手术操作能力,为其今后的医疗工作积累了丰富的经验。
  (四)虚拟现实技术在医学远程教学中的应用
  远程教育是通过互联网技术以及卫星等手段进行的教学活动,实现了教与学结合的自由化。虚拟现实技术应用于医学远程教育中能够为学生提供一个逼真的学习环境。首先,医学生在接受远程教育时可以通过虚拟现实技术获得众多医学资源,使学生对一些重点和难点的掌握得更加深刻,比如在学习与“癌”相关的知识时,需要对癌细胞的各个生长阶段以及各类型癌的鉴别有牢固的掌握,虚拟现实技术通过再现癌细胞的生长全程,使学生对癌细胞各个生长阶段的不同形态有了一个形象的了解。其次,虚拟现实技术可以为学生的各种假设提供实践的平台,学生在仿真的虚拟环境下可以设计科学的实验计划,并探寻假设的真理性,这充分激发了医学生学习的主动性,有助于医学生自身素质的提高,进而促进整体医学教学水平的提高。
  四、虚拟现实技术在高校医学教学中的未来展望
  当前我国进入社会主义新时代,医学教学正不断朝向信息化趋势发展,由于医学知识大多比较抽象难懂,虚拟现实技术以其逼真的虚拟场景为医学教学开辟了一条崭新的道路。当前虚拟现实技术在多个临床科室得到了广泛的应用,针对医学生的手术教学也不断开展。美国已在心理健康预防中运用虚拟现实技术,而随着此项技术的不断发展与成熟,在医学教学和临床诊疗中将会有广阔的应用空间。当前由于技术设备的维修保养尚未配套发展,同时模拟的精确度仍然有一定的不足,虚拟现实技术在医学教学中的应用整体上仍处于初期阶段。随着我国医疗水平的不断提高和虚拟现实技术的不断成熟,虚拟现实技术逐渐被医学工作者所重视,相信在不断的研究与探索下,虚拟现实技术在医学教学中会发挥越来越大的作用,为医疗事业作出巨大的贡献。

  参考文献:
  [1]罗溪,李松声,王月帆,严振鹏,段万里,聂菲,肖良.虚拟现实技术在高等医学教育中的应用[J].中国医学教育技术,2016(4).
  [2]王丽明.虚拟现实技术在医疗设备领域的发展前景[J].科技创新与应用,2017(35).
  [3]杨雯,魏永芹,陈琳,孟元光.虚拟现实技术在妇产科临床培训中的应用[J].中国医学教育技术,2017(3).
  [4]钟洁,陈哲,常培俊.虚拟现实技术在教育领域的发展思考[J].企业科技与发展,2017(12).

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