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【摘要】隨著信息技術的飛速發展,虛擬仿真逐漸進入口腔醫學教育領域,具有傳統實驗教學無可比擬的優勢。本文論述了虛擬仿真技術在口腔醫學教育中應用的必要性,以及虛擬仿真技術在口腔醫學中的應用現狀和前景。提出了“線上+線下,虛實結合”的虛擬仿真實驗項目混合教學模式。
【關鍵詞】大數據;虛擬仿真技術;口腔醫學教育
引言:
被稱為虛擬現實的虛擬模擬技術,是能夠創造出虛擬世界并應用到的計算機系統。系統使用計算機技術,創造視覺、聽覺、觸摸等感覺和現實極度相似的虛擬環境。通過使用各種交互式設備,系統使虛擬環境與實體相互作用,使操作員可以具有原始的交互視覺并自動進行信息交換[1]。這是先進的數字人機交互技術。近年來,在大數據的背景下,虛擬模擬技術在醫學教育領域發揮著越來越重要的作用。本文就口腔外科學教室虛擬模擬技術的應用討論了口腔醫學教育的現狀和前景。
一、醫學教育為何選擇虛擬仿真技術
虛擬模擬技術的應用被認為是強化醫學教育發展的重要手段之一。虛擬模擬技術是模擬環境、感知與自動化系統、傳感器裝置等各種技術高度結合。使用電腦模擬虛擬環境,通過具有觸摸反饋功能的控制器之間的相互作用,給予操作者帶入強烈的環境投入感。
二、教育部大力度推廣虛擬仿真技術
隨著信息技術產業的快速發展,以及新時代的到來,信息技術滲透到各個學科,為學科的革新和發展提供了新的機會,為促進信息技術和高等教育實驗的融合,教育部發表了相關文獻,將本科計劃建設虛擬模擬實驗教育列入實施項目,將現代信息技術納入實驗教育項目,擴大實驗教育內容的范圍和深度,增加實驗教育的施工強度,進行虛擬模擬實驗教育。這無疑是提高高等教育質量的重要手段。
三、虛擬仿真助力打造“新醫科”教育
虛擬模擬技術在醫學教育領域的應用促進了醫學教育的視覺化、生動化,虛擬模擬軟件利用計算機和手機終端打破時間和空間的限制,對學生進行真正的“虛擬模擬”并進行開放式教育。將“在線+離線”的混合教育模式的虛擬環境結合現實,為“新醫學”教育提供了新的契機,傳統醫學教育是主要針對人體的構造進行研究,很難直接顯示疾病的起源和發展,傳統教育缺乏形象性和躍動感對學生掌握醫學知識沒有幫助。而虛擬仿真技術利用虛擬模擬三維軟件技術構成的人體模型,讓學生利用計算機,通過“漫游”的交互模式更加直觀地理解人體解剖結構,這種創新的學習方法不僅刺激學生的學習興趣,還將抽象的內容具體化、形象化,可以提高學生互動強度,通過設備的模擬操作,提高學生實踐能力,更有效地鞏固學生的基礎知識學習[2]。虛擬模擬技術很好地體現了以學生為中心的教育理念,將傳統的教育學習轉化為學生的體驗式學習,大大提高了學習質量。
四、虛擬仿真更符合醫學倫理學要求
虛擬仿真技術在醫學教育領域的應用是醫學教育適應社會發展需要的需要。隨著社會的發展,患者的自我保護意識不斷增強。學生進入臨床實習之前,必須掌握各種外科技術。因此,有必要在臨床作戰功能訓練中,通過虛擬模型的操作,為學生提供一個更真實、更先進的臨床操作功能訓練仿真環境,醫學院校學生已經完成了基本的醫學技術訓練,為臨床實踐奠定了堅實的基礎。也就是說,虛擬仿真技術在醫學教育中的應用是安全的,其具有實時交互、課程標準化、易于監控、不涉及倫理風險等優點,虛擬仿真技術的普及已成為醫學實驗教學的一大發展趨勢。
五、虛擬仿真技術在口腔醫學教育中的應用
口腔醫學是實踐性較高的學科,口腔醫學教育面臨的重要挑戰之一是如何準備臨床實習。例如牙齒供應不足、體外牙齒代用品有限、部分實驗材料成本高、實際操作不足等,在教育過程中,學生不能隨時進入實驗室。現有的實驗操作條件和患者的實際情況不同,教師教育的同質性很低。虛擬模擬技術的應用為口腔醫學專業的學生提供了理想的學習平臺,讓學生掌握了基本的口腔手術操作步驟,提高了學生臨床工作水平,許多研究都強調了虛擬模擬作為新技術的重要性,在虛擬學習環境中,專家對學生學習過程中的表達和感知進行了檢測,并教他們如何能夠獲得更好的體驗感,這對學生環境中的情感表達和感受產生了顯著的積極作用,虛擬仿真技術在口腔醫學教育領域有如下應用。
5.1口腔解剖生理學教學
口腔解剖生理學教授利用虛擬模擬的三維圖像技術構建了虛擬解剖實驗室,其原理是基于斷層掃描、人體切片、實物標本掃描等數據,進而利用虛擬現實技術,利用計算機上的真實物理圖像,以及組織內部構造等虛擬解剖模型的重建,制作了虛擬口腔解剖學,標本庫作為口腔解剖學的必要基地,生理學教授向學生開放了虛擬解剖實驗室,學生們在三維橫斷面上開發了虛擬解剖實驗室的三維模型[3]。通過網絡終端遠程訪問虛擬解剖實驗室,實現自主學習。
5.2口腔頜面外科教學
關于口腔下頜外科課程,教授們利用虛擬模擬三維軟件技術構成的口腔下顎面模型,讓學生觀察抽象三維口腔下顎面解剖構造,直觀地理解口腔下顎的解剖構造。另外,為了強化記憶,提高學習效果,專家正在研究下頜切除術,內視鏡輔助外科95級訓練系統,對口腔外科的初學者教育非常有效。重慶醫學院開發的虛擬模擬觸摸系統,創造了國內首個虛擬臨床環境,結合高精密觸摸反饋裝置的拔牙手術培訓項目,有效地避免了學生易發的各種臨床危險,因此,可以實現充分動員。該項目結合了口腔醫學、信息工程、自動化、大數據等多個學科和方向,完美融合了多個學科,促進了語言教育模式和方法的進步,開創了口腔外科醫學教育數字化的新時代。5.3口腔種植學、口腔修復學教學一些研究者將虛擬口腔教育系統與技術相結合,對口腔康復實驗教學進行了改革,并進行了牙齒預備、印前準備和修復設計,將虛擬操作系統應用于上海市口腔醫學院口腔訓練教學中,主要從事電子管的制造和口腔培養體的導航出發,“95”技術的應用有助于培養學生的觀察能力、自主學習能力與臨床處理能力,教育系統研究了口腔康復固定醫學實踐教學的應用,南京醫科大學開發的口腔科交互式虛擬仿真訓練系統、口腔頜面形態與功能重建項目,解放軍空軍軍醫大學研制的chin和重慶醫科大學開發的局部牙齒制造技術項目,從不同角度對口腔康復虛擬實驗教學進行了改進。
5.4牙體牙髓病學教學
目前已形成兩種牙腔預備、數字化根管預備技術,水切割術虛擬模擬實驗、水再生虛擬教育項目等已成為較為成熟的項目。上海交通大學開發的數字根管預備技術和評價項目通過虛擬模擬教育方法和操作演示,讓學生感受虛擬路線治療過程。特別是加強了渠道的準備和渠道充電技術的認識和體驗,提高了渠道治療學的教育水平[4]。生物切斷術的虛擬模擬實驗結合臨床模型訓練和臨床教育,打破了時間和空間的限制,模擬真實的診療環境,革新的教育模式將會給更多的人帶來不一樣的新體驗。虛擬化生命切斷骨髓的治療過程,符合微診教育理念,在體驗式學習環境中反復練習,刺激學生的自主學習能力。在虛擬仿真技術的發展過程中,需要開放設計,以方便資源共享和持續更新,保持診療水平,另外要擴大兒科口腔醫學的普及。
5.5牙周病學教學
北京大學開發的牙周外科實驗教育虛擬模擬項目是根據北京大學口腔醫學院專家研究制作的國內首個牙周訓練虛擬模擬系統進行的,根據學生臨床技能訓練的需要,自主進行的目的。通過對“視覺語法”的研究,促進了教育方法的革新,應用于教育訓練和操作技能評價,多個學科領域相互交叉,具有先進性和實用性,為口語教育的量化和規范化開辟了新的道路。
5.6口腔正畸學教學
西安交通大學科研組對正常病例進行分析,然后在診療設計方面利用虛擬仿真技術,基于“虛擬與現實相結合”的設計理念,與計算機交互運作,運用病例數據庫和網絡通信技術進行深入研究,基于高度模擬的虛擬實驗環境和技術案例,結合臨床常用軟硬件,收集在線生殖治療臨床診療案例信息,輔助檢查分析,該平臺引導學生掌握正常臨床病例管理的全過程,強化從理論到實踐,從課堂到臨床的學習體驗,實現平穩過渡[5],由溫州醫科大學開發的青少年突出癥診療虛擬仿真實驗通過2小時的虛擬仿真實驗,有助于口腔醫學本科生更快地掌握該畸形的診斷和治療。
六、“線上+線下、虛實結合”混合式教學模式
山東大學口腔醫學院是國內首家實施虛擬模擬實驗的大學之一,介紹了6lpragrqw虛擬模擬系統,結合磨削機的先導觸覺技術,推出了電子管修復牙齒損傷的虛擬模擬教育程序。這種方法已經應用于我校和國內其他口腔醫學院。學生非常積極地去學習,經統計,學習效果相當不錯。95技術被應用于口腔疾病的基礎操作訓練。培養學生自習能力,讓他們體驗傳統教育無法實現的臨床病例實際體驗,虛擬模擬實驗教育項目的應用模式為“線上+線下”,“虛擬現實結合”的混合教育模式是傳統的對立面。將現實教育和網絡教育完美契合在一起。在這種混合教育模式下,學生可以根據自己的實際需求和學習進度安排學習。教師和學生之間無論何時何地都可以相互溝通。學生要有一定的自主學習能力,教師對整個課程進行跟蹤指導,針對學生提出的課程問題的中心和難點問題進行指點。同時虛擬模擬實驗教學中圖形混合教學模式可以提高教育效率、學習效率,深度擴大學生學習時間,提高學習者的合作能力。
七、結束語:
隨著時間的推移,虛擬模擬技術將逐漸得到改善,在口腔醫學教育領域也將得到更快的發展。中國學者堅定認為,虛擬教育是終身教育的必然方向,網絡虛擬教育是開放的。虛擬模擬技術在口腔醫學教育中的應用仍然具有很大的潛力。在實習規范教育中應得到廣泛應用。由于虛擬模擬技術的應用,教育內容更加生動,教學形式更加多樣化,授課效果也更加明顯,將會受到更多的口腔科學者的青睞。
參考文獻
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作者:袁必貴 陳瀚 單位:云上貴州大數據產業發展有限公司