口腔医学教育虚拟仿真技术应用前景

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【摘要】随着信息技术的飞速发展，虚拟仿真逐渐进入口腔医学教育领域，具有传统实验教学无可比拟的优势。本文论述了虚拟仿真技术在口腔医学教育中应用的必要性，以及虚拟仿真技术在口腔医学中的应用现状和前景。提出了“线上+线下，虚实结合”的虚拟仿真实验项目混合教学模式。

【关键词】大数据；虚拟仿真技术；口腔医学教育

引言：

被称为虚拟现实的虚拟模拟技术，是能够创造出虚拟世界并应用到的计算机系统。系统使用计算机技术，创造视觉、听觉、触摸等感觉和现实极度相似的虚拟环境。通过使用各种交互式设备，系统使虚拟环境与实体相互作用，使操作员可以具有原始的交互视觉并自动进行信息交换[1]。这是先进的数字人机交互技术。近年来，在大数据的背景下，虚拟模拟技术在医学教育领域发挥着越来越重要的作用。本文就口腔外科学教室虚拟模拟技术的应用讨论了口腔医学教育的现状和前景。

一、医学教育为何选择虚拟仿真技术

虚拟模拟技术的应用被认为是强化医学教育发展的重要手段之一。虚拟模拟技术是模拟环境、感知与自动化系统、传感器装置等各种技术高度结合。使用电脑模拟虚拟环境，通过具有触摸反馈功能的控制器之间的相互作用，给予操作者带入强烈的环境投入感。

二、教育部大力度推广虚拟仿真技术

随着信息技术产业的快速发展，以及新时代的到来，信息技术渗透到各个学科，为学科的革新和发展提供了新的机会，为促进信息技术和高等教育实验的融合，教育部发表了相关文献，将本科计划建设虚拟模拟实验教育列入实施项目，将现代信息技术纳入实验教育项目，扩大实验教育内容的范围和深度，增加实验教育的施工强度，进行虚拟模拟实验教育。这无疑是提高高等教育质量的重要手段。

三、虚拟仿真助力打造“新医科”教育

虚拟模拟技术在医学教育领域的应用促进了医学教育的视觉化、生动化，虚拟模拟软件利用计算机和手机终端打破时间和空间的限制，对学生进行真正的“虚拟模拟”并进行开放式教育。将“在线+离线”的混合教育模式的虚拟环境结合现实，为“新医学”教育提供了新的契机，传统医学教育是主要针对人体的构造进行研究，很难直接显示疾病的起源和发展，传统教育缺乏形象性和跃动感对学生掌握医学知识没有帮助。而虚拟仿真技术利用虚拟模拟三维软件技术构成的人体模型，让学生利用计算机，通过“漫游”的交互模式更加直观地理解人体解剖结构，这种创新的学习方法不仅刺激学生的学习兴趣，还将抽象的内容具体化、形象化，可以提高学生互动强度，通过设备的模拟操作，提高学生实践能力，更有效地巩固学生的基础知识学习[2]。虚拟模拟技术很好地体现了以学生为中心的教育理念，将传统的教育学习转化为学生的体验式学习，大大提高了学习质量。

四、虚拟仿真更符合医学伦理学要求

虚拟仿真技术在医学教育领域的应用是医学教育适应社会发展需要的需要。随着社会的发展，患者的自我保护意识不断增强。学生进入临床实习之前，必须掌握各种外科技术。因此，有必要在临床作战功能训练中，通过虚拟模型的操作，为学生提供一个更真实、更先进的临床操作功能训练仿真环境，医学院校学生已经完成了基本的医学技术训练，为临床实践奠定了坚实的基础。也就是说，虚拟仿真技术在医学教育中的应用是安全的，其具有实时交互、课程标准化、易于监控、不涉及伦理风险等优点，虚拟仿真技术的普及已成为医学实验教学的一大发展趋势。

五、虚拟仿真技术在口腔医学教育中的应用

口腔医学是实践性较高的学科，口腔医学教育面临的重要挑战之一是如何准备临床实习。例如牙齿供应不足、体外牙齿代用品有限、部分实验材料成本高、实际操作不足等，在教育过程中，学生不能随时进入实验室。现有的实验操作条件和患者的实际情况不同，教师教育的同质性很低。虚拟模拟技术的应用为口腔医学专业的学生提供了理想的学习平台，让学生掌握了基本的口腔手术操作步骤，提高了学生临床工作水平，许多研究都强调了虚拟模拟作为新技术的重要性，在虚拟学习环境中，专家对学生学习过程中的表达和感知进行了检测，并教他们如何能够获得更好的体验感，这对学生环境中的情感表达和感受产生了显著的积极作用，虚拟仿真技术在口腔医学教育领域有如下应用。

5.1口腔解剖生理学教学

口腔解剖生理学教授利用虚拟模拟的三维图像技术构建了虚拟解剖实验室，其原理是基于断层扫描、人体切片、实物标本扫描等数据，进而利用虚拟现实技术，利用计算机上的真实物理图像，以及组织内部构造等虚拟解剖模型的重建，制作了虚拟口腔解剖学，标本库作为口腔解剖学的必要基地，生理学教授向学生开放了虚拟解剖实验室，学生们在三维横断面上开发了虚拟解剖实验室的三维模型[3]。通过网络终端远程访问虚拟解剖实验室，实现自主学习。

5.2口腔颌面外科教学

关于口腔下颌外科课程，教授们利用虚拟模拟三维软件技术构成的口腔下颚面模型，让学生观察抽象三维口腔下颚面解剖构造，直观地理解口腔下颚的解剖构造。另外，为了强化记忆，提高学习效果，专家正在研究下颌切除术，内视镜辅助外科95级训练系统，对口腔外科的初学者教育非常有效。重庆医学院开发的虚拟模拟触摸系统，创造了国内首个虚拟临床环境，结合高精密触摸反馈装置的拔牙手术培训项目，有效地避免了学生易发的各种临床危险，因此，可以实现充分动员。该项目结合了口腔医学、信息工程、自动化、大数据等多个学科和方向，完美融合了多个学科，促进了语言教育模式和方法的进步，开创了口腔外科医学教育数字化的新时代。5.3口腔种植学、口腔修复学教学一些研究者将虚拟口腔教育系统与技术相结合，对口腔康复实验教学进行了改革，并进行了牙齿预备、印前准备和修复设计，将虚拟操作系统应用于上海市口腔医学院口腔训练教学中，主要从事电子管的制造和口腔培养体的导航出发，“95”技术的应用有助于培养学生的观察能力、自主学习能力与临床处理能力，教育系统研究了口腔康复固定医学实践教学的应用，南京医科大学开发的口腔科交互式虚拟仿真训练系统、口腔颌面形态与功能重建项目，解放军空军军医大学研制的chin和重庆医科大学开发的局部牙齿制造技术项目，从不同角度对口腔康复虚拟实验教学进行了改进。

5.4牙体牙髓病学教学

目前已形成两种牙腔预备、数字化根管预备技术，水切割术虚拟模拟实验、水再生虚拟教育项目等已成为较为成熟的项目。上海交通大学开发的数字根管预备技术和评价项目通过虚拟模拟教育方法和操作演示，让学生感受虚拟路线治疗过程。特别是加强了渠道的准备和渠道充电技术的认识和体验，提高了渠道治疗学的教育水平[4]。生物切断术的虚拟模拟实验结合临床模型训练和临床教育，打破了时间和空间的限制，模拟真实的诊疗环境，革新的教育模式将会给更多的人带来不一样的新体验。虚拟化生命切断骨髓的治疗过程，符合微诊教育理念，在体验式学习环境中反复练习，刺激学生的自主学习能力。在虚拟仿真技术的发展过程中，需要开放设计，以方便资源共享和持续更新，保持诊疗水平，另外要扩大儿科口腔医学的普及。

5.5牙周病学教学

北京大学开发的牙周外科实验教育虚拟模拟项目是根据北京大学口腔医学院专家研究制作的国内首个牙周训练虚拟模拟系统进行的，根据学生临床技能训练的需要，自主进行的目的。通过对“视觉语法”的研究，促进了教育方法的革新，应用于教育训练和操作技能评价，多个学科领域相互交叉，具有先进性和实用性，为口语教育的量化和规范化开辟了新的道路。

5.6口腔正畸学教学

西安交通大学科研组对正常病例进行分析，然后在诊疗设计方面利用虚拟仿真技术，基于“虚拟与现实相结合”的设计理念，与计算机交互运作，运用病例数据库和网络通信技术进行深入研究，基于高度模拟的虚拟实验环境和技术案例，结合临床常用软硬件，收集在线生殖治疗临床诊疗案例信息，辅助检查分析，该平台引导学生掌握正常临床病例管理的全过程，强化从理论到实践，从课堂到临床的学习体验，实现平稳过渡[5]，由温州医科大学开发的青少年突出症诊疗虚拟仿真实验通过2小时的虚拟仿真实验，有助于口腔医学本科生更快地掌握该畸形的诊断和治疗。

六、“线上+线下、虚实结合”混合式教学模式

山东大学口腔医学院是国内首家实施虚拟模拟实验的大学之一，介绍了6lpragrqw虚拟模拟系统，结合磨削机的先导触觉技术，推出了电子管修复牙齿损伤的虚拟模拟教育程序。这种方法已经应用于我校和国内其他口腔医学院。学生非常积极地去学习，经统计，学习效果相当不错。95技术被应用于口腔疾病的基础操作训练。培养学生自习能力，让他们体验传统教育无法实现的临床病例实际体验，虚拟模拟实验教育项目的应用模式为“线上+线下”，“虚拟现实结合”的混合教育模式是传统的对立面。将现实教育和网络教育完美契合在一起。在这种混合教育模式下，学生可以根据自己的实际需求和学习进度安排学习。教师和学生之间无论何时何地都可以相互沟通。学生要有一定的自主学习能力，教师对整个课程进行跟踪指导，针对学生提出的课程问题的中心和难点问题进行指点。同时虚拟模拟实验教学中图形混合教学模式可以提高教育效率、学习效率，深度扩大学生学习时间，提高学习者的合作能力。

七、结束语：

随着时间的推移，虚拟模拟技术将逐渐得到改善，在口腔医学教育领域也将得到更快的发展。中国学者坚定认为，虚拟教育是终身教育的必然方向，网络虚拟教育是开放的。虚拟模拟技术在口腔医学教育中的应用仍然具有很大的潜力。在实习规范教育中应得到广泛应用。由于虚拟模拟技术的应用，教育内容更加生动，教学形式更加多样化，授课效果也更加明显，将会受到更多的口腔科学者的青睐。

参考文献

[1]张瑞成，陈志坤，王福斌.学科竞赛内容纵向大学生实践教学转化的探讨[J].实验技术与管理，2020,27(7):130-132

[2]张云洲，吴成东，崔建江，丛德红.基于机器人竞赛的大学生创新素质培养与实践[J].电器电子教学学报，2018（09）:116-119

[3]王景新.虚拟现实技术及其在口腔医学教学应用的探讨[J].信息记录材料，2018,19（5）:173-174

[4]周学东，叶玲.虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用[J].实验技术与管理，2019,31（5）:4-7

[5]沈杰，刘鹤松.虚拟教学是实现终身教育的必然趋势[J].黑龙江高教研究，2020（03）:88-89

作者：袁必贵 陈瀚 单位：云上贵州大数据产业发展有限公司