李宇紅

（漯河醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，河南 漯河 462002）

2014年以來，隨著“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”理念的提出，高等教育創(chuàng)新改革進(jìn)入快車道，傳統(tǒng)的教學(xué)模式因受到師資、場地、資金、設(shè)備、時(shí)空和環(huán)境等眾多因素的影響，極大地制約著學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。但是，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們充分利用人機(jī)互動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)3D動(dòng)畫技術(shù)、微視頻技術(shù)和模擬3D軟件等技術(shù)手段，通過復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建仿真的虛擬化學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)環(huán)境，解決了學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)難的問題[1]。

數(shù)字化VR作為一種新的認(rèn)知工具和知識載體，具有沉浸性、交互性、多感知性和構(gòu)想性等獨(dú)特優(yōu)勢，能夠給醫(yī)學(xué)教育事業(yè)注入新的活力，在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用逐步得到重視。將數(shù)字化VR應(yīng)用于醫(yī)用治療設(shè)備維修教學(xué)中，不但能夠提高教師的教學(xué)水平、改善實(shí)訓(xùn)中心的環(huán)境以及優(yōu)化教學(xué)過程，克服傳統(tǒng)教學(xué)中的師資、場地、時(shí)間和空間等制約因素，更能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，從根本上滿足師生的共同需求。

1 數(shù)字化VR的教學(xué)意義和方法

數(shù)字化VR（Virtual Reality，VR）即虛擬現(xiàn)實(shí)，是一種采用以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生如同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)[2]。醫(yī)用治療設(shè)備是一門涉及范圍廣泛的多專業(yè)交叉性學(xué)科，是醫(yī)學(xué)高等院校影像專業(yè)的一門重要的必選課程，學(xué)生將來步入醫(yī)院，將親手操作使用、維修和維護(hù)醫(yī)用治療設(shè)備，為患者提供治療服務(wù)，減輕患者痛苦，并為患者提供康復(fù)評估報(bào)告和醫(yī)囑，因而采用何種教學(xué)方法能夠讓學(xué)生熟練地掌握醫(yī)用治療設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、維護(hù)、故障的排除以及預(yù)防措施等就顯得十分關(guān)鍵和必要[3]。而采用數(shù)字化VR教學(xué)有諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，模擬真實(shí)的維修實(shí)訓(xùn)環(huán)境，突破時(shí)間和空間的限制，節(jié)約學(xué)校的教育經(jīng)費(fèi)等。

1.1 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

在數(shù)字化VR實(shí)訓(xùn)中心，學(xué)生根據(jù)實(shí)訓(xùn)大綱和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)要求，選擇指定范圍內(nèi)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，選取實(shí)訓(xùn)耗材和器材，進(jìn)行虛擬實(shí)訓(xùn)，達(dá)到各種預(yù)設(shè)的實(shí)訓(xùn)要求，得出實(shí)訓(xùn)結(jié)果，自始至終學(xué)生都處于主導(dǎo)地位[4]，體驗(yàn)數(shù)字化VR帶來的視覺和聽覺效果，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，拓寬了學(xué)生的知識面，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉了學(xué)生解決問題的能力。

1.2 模擬真實(shí)教學(xué)維修環(huán)境

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用治療設(shè)備在設(shè)計(jì)上越來越精密，智能化AI程度越來越高，體積也越來越小，但是機(jī)械裝置、氣動(dòng)裝置、電路裝置、傳動(dòng)馬達(dá)、傳感裝置和集成電路一個(gè)也不能少，醫(yī)用治療設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越緊湊，電路板集成度越來越高，這給醫(yī)用治療設(shè)備維修教學(xué)造成了很大的困難，機(jī)器不好拆，拆下來不好修，修好不好裝，尤其是向?qū)W生講授醫(yī)用治療設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時(shí)候，沒有辦法拆開儀器設(shè)備進(jìn)行一一對應(yīng)講解。而引入數(shù)字化VR 3D動(dòng)畫模型，就可以比較容易地讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上操作，對醫(yī)用治療設(shè)備進(jìn)行逐一拆解，對應(yīng)感知每一個(gè)模塊或元件的形狀、顏色等，并分析它們的作用和特性，然后再從內(nèi)到外一一對應(yīng)組裝和調(diào)試，具體到每一個(gè)單元裝置、電路、水路、氣路、電源板、控制板、AD板和集成芯片等，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)效果。

1.3 突破維修時(shí)間和空間限制[5]

一臺(tái)醫(yī)用治療設(shè)備從故障出現(xiàn)到維修調(diào)試好重新投入使用，往往需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天，而一堂實(shí)訓(xùn)課只有90分鐘，在設(shè)備維修實(shí)訓(xùn)時(shí)，不大可能從分析、拆卸、維修、組裝和調(diào)試上面面俱到，時(shí)間上大大限制實(shí)訓(xùn)過程。而采用數(shù)字化VR，簡化了醫(yī)用治療設(shè)備的拆卸、維修、組裝和調(diào)試的時(shí)間過程，學(xué)生不需要再動(dòng)手拆卸、維修、組裝和調(diào)試機(jī)器，只需要操作計(jì)算機(jī)。分析原因，對醫(yī)用治療設(shè)備從外到內(nèi)，一層一層剝?nèi)?，再按順序從?nèi)到外組裝調(diào)試，3D動(dòng)畫直觀、逼真及形象，最終得出實(shí)訓(xùn)結(jié)果。節(jié)約的時(shí)間可以用來分析醫(yī)用治療設(shè)備出現(xiàn)此類故障的原因和今后維修的注意事項(xiàng)，既抓住了實(shí)訓(xùn)課的重點(diǎn)，又解決了維修的難點(diǎn)，還加強(qiáng)了醫(yī)用治療設(shè)備維修實(shí)訓(xùn)課的學(xué)習(xí)效果。

1.4 節(jié)約教學(xué)經(jīng)費(fèi)

隨著高校的不斷擴(kuò)招，人數(shù)大幅增加，學(xué)校實(shí)訓(xùn)室的使用日趨緊張，不僅影響到正常實(shí)訓(xùn)教學(xué)，而且影響到教師的科研工作，逐漸成為科研開展的“瓶頸”[6]，一直以來是困擾醫(yī)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的難題。充分利用數(shù)字化VR，采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)虛擬軟件，模擬實(shí)訓(xùn)過程，分析實(shí)訓(xùn)步驟，思索實(shí)訓(xùn)中可能出現(xiàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，再進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，可以避免因?qū)嵱?xùn)某一步驟出錯(cuò)，或?qū)嵱?xùn)試劑計(jì)量過高，導(dǎo)致該實(shí)訓(xùn)無法繼續(xù)進(jìn)行，從而節(jié)約教學(xué)實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)。數(shù)字化VR可以彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，打破教學(xué)時(shí)間和空間的限制，避免或減少真實(shí)操作所帶來的不可控風(fēng)險(xiǎn)。

2 數(shù)字化VR的應(yīng)用與結(jié)果

把數(shù)字化VR積極有效應(yīng)用到教學(xué)中來，利用實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有的設(shè)備器材，根據(jù)教學(xué)大綱和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)的要求，結(jié)合我校的實(shí)際情況，制作盡可能多的實(shí)訓(xùn)模塊。數(shù)字化VR使教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)具體，形象逼真，學(xué)生更容易接受，學(xué)習(xí)更有效果，大大拓寬了學(xué)生的視野，大幅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)興趣。

2.1 應(yīng)用方法

數(shù)字化VR的應(yīng)用分為3個(gè)步驟：第一，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，教師向?qū)W生介紹數(shù)字化VR的基礎(chǔ)知識、采用的必要性和現(xiàn)實(shí)意義等，并聽取學(xué)生的建設(shè)性意見，激發(fā)學(xué)生了解數(shù)字化VR的興趣；第二，制作實(shí)訓(xùn)模塊和應(yīng)用，根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的實(shí)際情況和學(xué)生的反饋意見，制作切合課程實(shí)際的數(shù)字化VR實(shí)訓(xùn)模塊[7]，適當(dāng)增加擴(kuò)展性實(shí)訓(xùn)，必要時(shí)安排學(xué)生走進(jìn)實(shí)訓(xùn)室實(shí)地觀察或動(dòng)手操作；第三，建立數(shù)字化VR實(shí)訓(xùn)考核模塊，評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和實(shí)訓(xùn)效果。

2.2 應(yīng)用對象

選取漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校2016級三年制專科影像1班共120名學(xué)生作為實(shí)訓(xùn)對象，分為對照組和實(shí)訓(xùn)組，各60人，年齡在18～20周歲之間，均為統(tǒng)招普通三年制?？茖W(xué)生。學(xué)生所學(xué)課程相同，年齡、性別和愛好沒有大的差異。對比已學(xué)的上一年的人體解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、醫(yī)用化學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)、疾病概要、生物免疫學(xué)、寄生蟲學(xué)、傳染病學(xué)、衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)和毛澤東概論12門學(xué)科的平均成績，對照組為（84.7±4.1）分，實(shí)訓(xùn)組為（84.9±5.4）分，兩組相比無顯著性差異（P＞0.05）[8]。對照組學(xué)生采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)訓(xùn)組學(xué)生采用引入數(shù)字化VR有機(jī)結(jié)合模式。學(xué)期課程結(jié)束后，通過考試測評學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，包括筆試成績和實(shí)訓(xùn)技能考試成績，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理并分析得出結(jié)果。見表1。計(jì)量資料用（±s）表示，采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 實(shí)訓(xùn)組與對照組學(xué)生成績（±s，分）

表1 實(shí)訓(xùn)組與對照組學(xué)生成績（±s，分）

組別實(shí)訓(xùn)組對照組t值P值人數(shù)6 0 6 0--理論成績8 9.1±7.2 8 3.9±7.5 2.1 7＜0.0 5實(shí)訓(xùn)技能考試成績9 2.4±5.5 8 0.6±1 0.8 2.1 5＜0.0 5

2.3 應(yīng)用結(jié)果

從表1可以看出，實(shí)訓(xùn)組的理論成績及實(shí)訓(xùn)技能考核成績均優(yōu)于對照組（P＜0.05）。說明采用數(shù)字化VR模式，在一定程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效果，優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

數(shù)字化VR作為一種新的認(rèn)知工具和知識載體，必將給醫(yī)療設(shè)備維修教學(xué)注入新的活力。將數(shù)字化VR應(yīng)用于臨床醫(yī)用治療設(shè)備維修教學(xué)中，不但能夠提高教師的教學(xué)水平、改善實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，而且能夠優(yōu)化教學(xué)過程，克服傳統(tǒng)教學(xué)中的師資、場地、時(shí)間和空間等不利因素的制約，更能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力[9]，從根本上滿足了學(xué)校和師生的共同需求。