VR技术在高校麻醉学教学中的应用
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时间：2017-09-02
1 VR技术在麻醉学教学的优势
目前医学高校在开展麻醉学教学过程中，普遍采取PPT进行教学。通过教师对教学课件的精心制作和幻灯片的显示，在一定程度克服了书本图片小和不便于理解的缺陷，提高了教学效果。但仍然不是十分完美，因为PPT显示的图片是二维的，也就说给学生呈现的画面是一个平面图，即使图片像素较高，能够放大很多细节，但仍然无法给学生一个真实的感受。VR技术则不同，首先VR技术所呈现的画面是三维的，学生在立体的教学环境中，显然对知识能够更好的理解和掌握；另外VR技术具有一定的互动性，比如说学生按着教师的指导，可以模拟进行实际的麻醉操作，以此充分锻炼学生的动手能力。
2 VR教学环境的组成
VR教学环境是一个较为复杂的系统，整体结构由3部分组成，分别是VR眼镜、服务器和教学软件。VR眼镜相当于计算机的显示器，只是形状上类似于普通的眼镜，以进一步提高学生实际的观看感受；服务器相当于计算机的主机，处理VR教学中的数据运算；教学软件是VR教学的核心，所有教学过程都是由教学软件编辑实现，如图片翻转和放大，人机互动环节的设计等。以上3者缺一不可，共同组成了VR的教学环境。
3 VR技术应用于教学的可行性
随着VR技术的不断发展，其技术已经日益成熟，具有广泛应用的可行性。具体表现在以下2方面：①硬件技术不断完善。如数据处理能力越来越高，显示效果越来越好，几乎可以给佩戴者带来身临其境的感受。②软件技术和资源丰富。在VR硬件技术发展的基础上，很多科技公司和教育机构投入到VR教学的软件研发工作，不仅进一步促进了VR技术的发展和普及，从中也积累了丰富的麻醉学等医学教学资源。
目前医学高校在开展麻醉学教学过程中，普遍采取PPT进行教学。通过教师对教学课件的精心制作和幻灯片的显示，在一定程度克服了书本图片小和不便于理解的缺陷，提高了教学效果。但仍然不是十分完美，因为PPT显示的图片是二维的，也就说给学生呈现的画面是一个平面图，即使图片像素较高，能够放大很多细节，但仍然无法给学生一个真实的感受。VR技术则不同，首先VR技术所呈现的画面是三维的，学生在立体的教学环境中，显然对知识能够更好的理解和掌握；另外VR技术具有一定的互动性，比如说学生按着教师的指导，可以模拟进行实际的麻醉操作，以此充分锻炼学生的动手能力。
2 VR教学环境的组成
VR教学环境是一个较为复杂的系统，整体结构由3部分组成，分别是VR眼镜、服务器和教学软件。VR眼镜相当于计算机的显示器，只是形状上类似于普通的眼镜，以进一步提高学生实际的观看感受；服务器相当于计算机的主机，处理VR教学中的数据运算；教学软件是VR教学的核心，所有教学过程都是由教学软件编辑实现，如图片翻转和放大，人机互动环节的设计等。以上3者缺一不可，共同组成了VR的教学环境。
3 VR技术应用于教学的可行性
随着VR技术的不断发展，其技术已经日益成熟，具有广泛应用的可行性。具体表现在以下2方面：①硬件技术不断完善。如数据处理能力越来越高，显示效果越来越好，几乎可以给佩戴者带来身临其境的感受。②软件技术和资源丰富。在VR硬件技术发展的基础上，很多科技公司和教育机构投入到VR教学的软件研发工作，不仅进一步促进了VR技术的发展和普及，从中也积累了丰富的麻醉学等医学教学资源。
4 VR技术环境下的教学改革
4.1 教学法的选择
VR技术应用后，与传统的课堂教学环境比较，产生了较为明显变化。主要表现如下：①在课堂教学环境中，教师是课堂的主角，教师的言谈举止将会对学生的学习效果产生较为明显的影响。而在VR教学环境中，学生佩戴好VR眼镜后，映入眼帘的是真实的案例环境，教师的角色可有有无；②在课堂上，教学内容和进度是统一的，完全由教师进行把控。在VR教学过程中，看到的景象因学生的视角不同而不同，而且学生执行不同操作后，界面也相应的有所改变，因此教学内容因人而已。相应的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[5-6]。
4.2 讲授法与分组讨论法的教学过程
讲授法与分组讨论法具体教学过程如下：①以讲授法为起点。教师按着原有的教学进度，采取讲授法对学生进行教学，此时教师仍然采取PPT或板书在课堂上对知识进行讲解，只是在教学内容上，以基本的概念和方法为主，不进行深度和广度的扩展，其目的使学生对基本的麻醉学知识有所了解和掌握。②教师讲解后，学生佩戴VR眼镜进行探索式学习。所谓探索式学习，是指学生在学习过程中，教师不加以干预，学生根据自身对知识的学习，个性化的理解麻醉学相关的模拟场景和进行人机互动。③学生初步体验完成后，教师要求全体学生分别表达出自身真实的学习感受，然后将体会相同的学生分为同一学习小组，进入分组式讨论学习环节。在本环节中，为了保证学生分组讨论学习的效果，首先对组内成员数量进行限制，即规定每组成员数量在10名左右，若某一组成员人数过多，则进一步分为多个小组。同时制定一定的讨论规则，如要求组内每名成员发言时间不得少于5 min，不能长于20 min。发言或讨论时必须先举手，当发言结束后，才能允许其他成员进行发言等[7]。④学生讨论完成后，再次进入讲授法教学环节。教师根据学生的讨论情况，对学生出现的问题进行统一讲解，以加深学生对知识的理解。⑤学生佩戴VR眼镜，再次进行进入到模拟的场景中，进行虚拟操作，巩固实践知识。
5 VR技术在高校麻醉教学中的建议
5.1 正视VR技术的意义和价值
VR技术毕竟属于一种较新的技术，其应用到教学过程中时间较短，部分教师难免对其存在一定的疑惑，认为传统的课堂教学才是最佳的方法。在这种情况下，即使VR技术引入后，教师也可能仅仅将其作为一种辅助的教学手段，得不到足够的重视。因此建议在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[8]。
5.2 加深校企间的合作交流
以往高校和企业是相互独立的单位，二者最常见的关系就是买与卖的关系，缺少进一步的交流和合作。当VR技术引入到高校的教学过程中，这种关系必须加以改善。因为从企业角度分析，VR技术相关企业要想做大做强，教学资源是必要的前提。但企业显然不可能完全了解高校具体的教学需求，尤其近年来麻醉医学发展日新月异，知识更新换代非常频繁，企业提供的资源很可能无法满足学校的教学需求；从高校角度分析，除部分重点高校外，一般的医学院校主要的任务是教书育人，自身并没有较强的科研实力，仅凭借自身力量，無法研发出较好的教学产品，需要相关科技企业施以援手[9-10]。因此，高校向VR企业提供丰富的教学资源，VR企业根据需求不断对技术加以完善，能够达到事半功倍的效果。
6 结语
麻醉学由于教学内容较为特殊，通过传统的PPT进行教学，教师很难对相关知识和麻醉操作进行准确有效的描述。VR技术为麻醉学教学创造了全新的教学环境，能够给学生带来身临其境的感受，不仅使知识的讲解化繁为简，便于学生理解和掌握。学生还可以进行虚拟的操作和人机互动，有效提高了动手能力。
[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] 郭勇陈.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] 石巧.虚拟现实技术在口腔诊疗操作培训中的应用[J].国际口腔医学杂志，2015，42（1）：69-70.
[4] 李阳.Dextroscope虚拟现实系统用于上颌动脉下颌段三维解剖研究[J].北京大学学报：医学版，2012，44（1）：75-79.
[5] 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.
[6] 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）：42-43，53.
[7] 雷俊霞.实时录播系统与虚拟现实技术在机能学实验教学中的应用探[J].中华医学教育探索，2015，14（3）：283-285.
[8] 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.
[9] 刘小鸿.医学虚拟现实教学融入多元化教学设计的思考[J].实验室研究与探索，2014，33（10）：180-181.
[10] 张冠鑫.虚拟现实技术在上海市住院医生规范化培训中的应用及探讨[J].中国医学教育技术，2012（2）：182-183.
4.1 教学法的选择
VR技术应用后，与传统的课堂教学环境比较，产生了较为明显变化。主要表现如下：①在课堂教学环境中，教师是课堂的主角，教师的言谈举止将会对学生的学习效果产生较为明显的影响。而在VR教学环境中，学生佩戴好VR眼镜后，映入眼帘的是真实的案例环境，教师的角色可有有无；②在课堂上，教学内容和进度是统一的，完全由教师进行把控。在VR教学过程中，看到的景象因学生的视角不同而不同，而且学生执行不同操作后，界面也相应的有所改变，因此教学内容因人而已。相应的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[5-6]。
4.2 讲授法与分组讨论法的教学过程
讲授法与分组讨论法具体教学过程如下：①以讲授法为起点。教师按着原有的教学进度，采取讲授法对学生进行教学，此时教师仍然采取PPT或板书在课堂上对知识进行讲解，只是在教学内容上，以基本的概念和方法为主，不进行深度和广度的扩展，其目的使学生对基本的麻醉学知识有所了解和掌握。②教师讲解后，学生佩戴VR眼镜进行探索式学习。所谓探索式学习，是指学生在学习过程中，教师不加以干预，学生根据自身对知识的学习，个性化的理解麻醉学相关的模拟场景和进行人机互动。③学生初步体验完成后，教师要求全体学生分别表达出自身真实的学习感受，然后将体会相同的学生分为同一学习小组，进入分组式讨论学习环节。在本环节中，为了保证学生分组讨论学习的效果，首先对组内成员数量进行限制，即规定每组成员数量在10名左右，若某一组成员人数过多，则进一步分为多个小组。同时制定一定的讨论规则，如要求组内每名成员发言时间不得少于5 min，不能长于20 min。发言或讨论时必须先举手，当发言结束后，才能允许其他成员进行发言等[7]。④学生讨论完成后，再次进入讲授法教学环节。教师根据学生的讨论情况，对学生出现的问题进行统一讲解，以加深学生对知识的理解。⑤学生佩戴VR眼镜，再次进行进入到模拟的场景中，进行虚拟操作，巩固实践知识。
5 VR技术在高校麻醉教学中的建议
5.1 正视VR技术的意义和价值
VR技术毕竟属于一种较新的技术，其应用到教学过程中时间较短，部分教师难免对其存在一定的疑惑，认为传统的课堂教学才是最佳的方法。在这种情况下，即使VR技术引入后，教师也可能仅仅将其作为一种辅助的教学手段，得不到足够的重视。因此建议在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[8]。
5.2 加深校企间的合作交流
以往高校和企业是相互独立的单位，二者最常见的关系就是买与卖的关系，缺少进一步的交流和合作。当VR技术引入到高校的教学过程中，这种关系必须加以改善。因为从企业角度分析，VR技术相关企业要想做大做强，教学资源是必要的前提。但企业显然不可能完全了解高校具体的教学需求，尤其近年来麻醉医学发展日新月异，知识更新换代非常频繁，企业提供的资源很可能无法满足学校的教学需求；从高校角度分析，除部分重点高校外，一般的医学院校主要的任务是教书育人，自身并没有较强的科研实力，仅凭借自身力量，無法研发出较好的教学产品，需要相关科技企业施以援手[9-10]。因此，高校向VR企业提供丰富的教学资源，VR企业根据需求不断对技术加以完善，能够达到事半功倍的效果。
6 结语
麻醉学由于教学内容较为特殊，通过传统的PPT进行教学，教师很难对相关知识和麻醉操作进行准确有效的描述。VR技术为麻醉学教学创造了全新的教学环境，能够给学生带来身临其境的感受，不仅使知识的讲解化繁为简，便于学生理解和掌握。学生还可以进行虚拟的操作和人机互动，有效提高了动手能力。
[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] 郭勇陈.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] 石巧.虚拟现实技术在口腔诊疗操作培训中的应用[J].国际口腔医学杂志，2015，42（1）：69-70.
[4] 李阳.Dextroscope虚拟现实系统用于上颌动脉下颌段三维解剖研究[J].北京大学学报：医学版，2012，44（1）：75-79.
[5] 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.
[6] 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）：42-43，53.
[7] 雷俊霞.实时录播系统与虚拟现实技术在机能学实验教学中的应用探[J].中华医学教育探索，2015，14（3）：283-285.
[8] 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.
[9] 刘小鸿.医学虚拟现实教学融入多元化教学设计的思考[J].实验室研究与探索，2014，33（10）：180-181.
[10] 张冠鑫.虚拟现实技术在上海市住院医生规范化培训中的应用及探讨[J].中国医学教育技术，2012（2）：182-183.
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