時間：2022-08-06 03:34:09
序論：在您撰寫虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學專業(yè)實驗教學的應用時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
摘 要：隨著科學技術的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術作為一種全新的技術也逐漸發(fā)展起來。在醫(yī)學教育領域中，虛擬現(xiàn)實技術在實驗教學中的應用范圍在不斷擴大，為醫(yī)學教育的教學提供了良好的前提條件。本文對虛擬現(xiàn)實技術在人體解剖實驗教學、麻醉實驗教學以及針灸實驗教學三個方面的應用進行分析研究，以提高虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學職業(yè)教學中的應用，并且充分發(fā)揮出其在醫(yī)學教育中的作用。
關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術；醫(yī)學職業(yè)教育；實驗教學
虛擬現(xiàn)實技術是在近幾年中開始發(fā)展起來的一項全新的技術，在社會各個領域中均有較廣闊的應用，尤其是在醫(yī)學教學中，應用范圍在不斷擴大。虛擬現(xiàn)實技術主要是將多媒體技術和仿真技術相結合，從而形成逼真的虛擬環(huán)境，可以讓使用者以一種自然的方式和虛擬環(huán)境的事物進行互動，產(chǎn)生身臨其境的感覺，更好地理解所學知識，提高教學效率。
一、虛擬現(xiàn)實技術在人體解剖實驗教學中的應用
教學人體解剖實驗的時候，可以使用虛擬現(xiàn)實技術進行教學。針對人體解剖實驗教學中遇到的難點以及凝點問題，可以通過虛擬現(xiàn)實技術將其直觀展示出來，方便學生更好地理解相關知識點。例如：教師在講授人體解剖學中的消化系統(tǒng)的時候，可以借助虛擬現(xiàn)實技術構建三維立體的假人，并對假人的消化系統(tǒng)進行虛擬構建，從而讓學生直觀地了解人體消化系統(tǒng)的構造和位置，并且對其功能和作用進行了解，進而有效提高對消化系統(tǒng)的進一步認識，更好地掌握消化系統(tǒng)知識。另外，利用虛擬現(xiàn)實技術將神經(jīng)沖動的傳導過程以三維動畫的形式體現(xiàn)出來，也可以將人體肌肉、關節(jié)、骨骼的運動變化規(guī)律等通過虛擬現(xiàn)實技術直觀、形象地展現(xiàn)出來，從而讓學生更加直觀地了解人體結構，對人體各個系統(tǒng)的運行進行詳細的了解，以便提高教學效率。
二、虛擬現(xiàn)實技術在麻醉實驗教學中的應用
使用虛擬現(xiàn)實技術，可以將難以進行實際操作的知識和實驗通過虛擬現(xiàn)實技術體現(xiàn)出來。尤其是在麻醉實驗教學的過程中，通過虛擬現(xiàn)實技術，研究出虛擬麻醉機，并對其進行參數(shù)的設定，設計相關的操作練習功能，可以有效地幫助學生進行麻醉實驗學習。這樣不僅可以有效提高學生學習的積極性，還可以提高學生實踐操作能力，確保學生能夠積極主動地參與到實驗教學中。與傳統(tǒng)的實驗教學方法相比，虛擬現(xiàn)實技術具有無與倫比的特點和優(yōu)勢。使用虛擬現(xiàn)實技術進行麻醉實驗教學，可以有效地打破空間的局限性。
在傳統(tǒng)的實驗教學中，由于難以觀察到分子、原子等微觀物質(zhì)的運動情況，學生無法建立系統(tǒng)的物理表象。運用虛擬現(xiàn)實技術，將微觀物質(zhì)可視化，可以有效地為學生提供感性認識。例如：通過虛擬現(xiàn)實技術，將氧分子進入肺部的過程，以及進入到血液中的過程通過模擬實驗體現(xiàn)出來，讓學生直觀感受到其運行情況，這樣在麻醉實驗教學的時候，他們就會更加清晰地感受到麻醉的流程。另外，使用虛擬現(xiàn)實技術進行教學，可以有效地解決實驗麻醉機使用不足的問題。模擬實驗不需要耗費相關的麻醉材料和設備，實驗成本比較低，可以有效解決實驗中麻醉機設備不足的問題。
三、虛擬現(xiàn)實技術在針灸實驗教學中的應用
針灸經(jīng)絡學是中醫(yī)歷代醫(yī)學家對人體結構研究的結晶。在實驗教學中，采用傳統(tǒng)的教學方法，存在較多的不足之處，學生無法深入感到人體經(jīng)絡的分布和運行情況。在針灸實驗教學過程中，采用虛擬現(xiàn)實技術進行教學，可以建立虛擬針灸系統(tǒng)。相關研究者通過應用虛擬現(xiàn)實技術，采集針灸數(shù)據(jù)，使用虛擬現(xiàn)實技術在仿真系統(tǒng)上進行人體模型的三維重建，并標記好人體穴位和經(jīng)絡。使用人員只需要帶上特制的立體眼鏡就可以看見虛擬現(xiàn)實的立體假人，還可以利用仿真系統(tǒng)的特殊設置在三維人體模型上進行針灸實驗教學。此外，佩戴特殊配套的立體感官手套，可以體會到針刺入肌體的感覺，并且能夠從多角度觀察針刺的要點和相鄰的結構。例如，在學習十二經(jīng)脈的時候，運用虛擬現(xiàn)實技術，可以對針灸經(jīng)絡的實驗學習提供數(shù)字化平臺，讓學生直觀了解人體十二經(jīng)脈的內(nèi)涵、特點、分布情況等，為學生實際操作能力的鍛煉提供了較好的平臺。
四、總結
在醫(yī)學職業(yè)實驗教學中，充分利用虛擬現(xiàn)實技術的教學，可以有效解決醫(yī)學職業(yè)實驗教學中遇到的難點問題，以及教學資源和設備不足的問題，并且能夠?qū)⒔滩闹械闹R點直觀地呈現(xiàn)在學生的眼前，從而使之更加深入地了解知識內(nèi)容，提高動手操作能力。
摘要：虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)， 人們可在此進行操作或控制，實現(xiàn)特殊的目的。虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學領域的應用備受關注。該文主要探討虛擬現(xiàn)實技術在心臟醫(yī)學教學中的應用與實現(xiàn)。
關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；醫(yī)學教學；交互性；心臟
1 概述
虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種逼真的三維環(huán)境，在電腦模擬產(chǎn)生的一個虛擬世界中，用戶可以及時、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，它是計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感技術等許多相關學科領域交叉、集成的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有三個基本特征：浸沒感（Immersion）――用戶在模擬環(huán)境中的真實性，交互性（Interactivity）――用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的實時可操控性），構想性（Imagination）――虛擬現(xiàn)實技術具有廣闊的可想像空間及環(huán)境。虛擬現(xiàn)實強調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導作用，實時交互性是虛擬現(xiàn)實技術最本質(zhì)的特征和要求之一，也是虛擬現(xiàn)實技術的精髓。
虛擬現(xiàn)實技術開始于軍事領域的需求，現(xiàn)在已開始從高端領域全面走向?qū)I(yè)應用領域，在娛樂、教育、藝術方面的應用占主流，發(fā)揮的作用也越來越大。
2 虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學教育中的應用
虛擬現(xiàn)實技術正在廣泛地應用于各個領域，在醫(yī)學領域的應用備受關注。
國外的起步較早，美國作為虛擬現(xiàn)實的發(fā)源地，早在上世紀80年代就進行了人體解剖圖像數(shù)字化資料研究，90年代末，開展了虛擬解剖學、虛擬放射學、虛擬內(nèi)窺學等學科的計算機輔助教學。目前，已研制出了人體虛擬解剖，一套完整的人體虛擬解剖系統(tǒng)，學生利用在虛擬的組織和器官問的模擬操作感受觸覺反饋，使學生更快地掌握手術要領和技術。從而提高診斷和治療水平。
我國與國際相比，雖有一定的差距，但目前已引起政府、科技界的高度重視，九五規(guī)劃、國家自然科學基金委、國家高技術研究發(fā)展計劃等都把虛擬現(xiàn)實列入了研究項目。目前，已成為當今最有影響力的高新產(chǎn)業(yè)技術之一。國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領域的研究工作。從2004年首屆虛擬現(xiàn)實峰會舉辦以來，中國虛擬現(xiàn)實峰會已成為業(yè)內(nèi)具有重要影響力的業(yè)內(nèi)活動。綠色醫(yī)療研究院也在2012年的峰會中正式宣告成立，伴隨著我國醫(yī)療事業(yè)和IT技術的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學課堂教學、實驗教學、臨床培訓等領域得到了廣泛應用 。采用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)來輔助醫(yī)學教學，可以使教師與醫(yī)學學生以三維的形式看到人體結構的形狀、位置及器官間的相互空間關系等，從不同角度，真實模擬及分析，從而獲得前所未有的直觀感受，不僅降低了成本，而且是傳統(tǒng)的文字、二維圖像、生物標本所不能達到的學習效果。
3 虛擬現(xiàn)實技術在心臟醫(yī)學教學中的應用與實現(xiàn)
心臟是人體重要器官之一，是一個結構復雜、快速活動的立體器官，一直都是臨床醫(yī)學研究的重點。心臟病很可怕，它限制人的活動、降低生活質(zhì)量，甚至威脅人的生命。然而更可怕的是人民缺乏對心臟病的認知。虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展使得三維虛擬心臟的教學應用成為可能。不僅可以應用于醫(yī)學學生的教學中，也可以應用在心臟的科普教育中。
虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學教育的應用與實現(xiàn)需要以下幾個步驟：三維虛擬心臟的建模、三維心臟模型的表面紋理貼圖處理、虛擬心臟動畫及交互功能的仿真。
適當動畫可以讓畫面更生動有趣，便于表述心臟的工作及病變情況。用FFD修改編輯器和動畫的設計，可以充分體現(xiàn)心臟的跳動過程。完成了對心臟結構及血管系統(tǒng)的可視化處理后，最后將在3DMAX中完成的模型及剛體、柔體動畫導入虛擬現(xiàn)實引擎平臺，在后期引擎中調(diào)整貼圖色彩、優(yōu)化作品，編寫交互腳本及交互界面設計，程序調(diào)試正常、作品。
用計算機系統(tǒng)可以幫助醫(yī)學生試驗不同的選擇，分析病理問題，操作虛擬的心臟模型，不會危害到患者，對心臟的醫(yī)學教學、病理分析、科普教育起到了一定的輔助作用。
4 小結
本次設計雖然僅僅涉及了心臟結構及心血管方面的虛擬現(xiàn)實應用，取得了較好的效果。下一步，我們將繼續(xù)研究技術，并結合硬件，融合較完整的心臟病理知識，向臨床實踐靠攏。在醫(yī)療診斷、手術模擬方面進行實踐與應用。隨著我國醫(yī)療事業(yè)和IT事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學中的應用將更廣泛、深入。
摘 要 新興的虛擬現(xiàn)實技術應用于生物化學與分子生物學實驗教學，將發(fā)揮其優(yōu)勢，解決實驗教學過程中存在的不足，完善生化實驗教學模式，為更好地教與學提供便利。
關鍵詞 虛擬現(xiàn)實；生物化學與分子生物學；實驗教學
虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），簡稱VR技術，也稱靈境技術或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使其如同身臨其境，無限制地觀察并感受三度空間內(nèi)的事物。該技術集成了計算機圖形（CG）技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網(wǎng)絡并行處理等技術[1]的最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術具有的沉浸、交互、構想三大特征[2]，使得虛擬現(xiàn)實技術在教育領域應用有其獨特而明顯的優(yōu)勢。
虛擬現(xiàn)實作為一種先進的電子信息技術已經(jīng)深入各行各業(yè)中，如在醫(yī)學領域，虛擬現(xiàn)實方面的研究正在逐步形成，目前相關的研究主要有醫(yī)學可視化、醫(yī)學增強現(xiàn)實、醫(yī)用機器人、手術模擬、圖象引導手術、計算機輔助手術等。雖然國內(nèi)研究者在虛擬現(xiàn)實應用于醫(yī)學領域中取得大量的成果，但是現(xiàn)有醫(yī)學虛擬現(xiàn)實方面的研究重點主要在臨床診斷、手術等臨床應用方面，而在醫(yī)學教育方面的應用研究尚屬少見，已有的研究也多是基于理論方面的探討或者是只限于針對視覺教學方面的應用。
近年來，生命科學的發(fā)展突飛猛進，而生物化學與分子生物學（簡稱生化）是生命科學的重要基礎學科，是醫(yī)學教育的主干課程，其理論和技術已滲透至基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學的各個領域，是現(xiàn)代生命科學的共同語言[3]。為了使醫(yī)學生更好地掌握生化內(nèi)容，本研究主要針對生物化學與分子生物學實驗教學理論與實踐，在不斷摸索過程中探討利用虛擬技術解決傳統(tǒng)實驗教學過程中無法解決的難題，進而完善生化分子實驗教學模式，為更好的教與學提供參考。
1 虛擬現(xiàn)實技術應用于生化實驗教學的原因
1.1 實驗教學場地受限的要求
實驗教學需要用到的培養(yǎng)室、無菌工作臺等因成本問題無法滿足教學需求而影響教學質(zhì)量，這種高成本的實驗場地往往少數(shù)的學生才能夠進入，比如研究生等；本科生的使用幾乎少有，除非是特殊情況。如此使我國的本科生實驗教學內(nèi)容限制在只有普通實驗可操作的幾項內(nèi)容，而大大影響了本科教育的發(fā)展水平。
1.2 實驗教學試劑材料的要求
由于某些實驗用品，比如氯仿、異丙醇等易揮發(fā)且具有毒性，普通的本科教學實驗室設備簡陋，通風設施不完善，且使用量巨大，如果每一位學生在做實驗的時候都用到這些試劑，將會使實驗室形成一個有毒氣體存在的半封閉環(huán)境。這樣的環(huán)境不利于身體健康，如果教學人員長期接觸這種環(huán)境，更是對身體有極大傷害。或者是有些實驗用品有輻射致癌等，也不利于實驗教學使用等。若開發(fā)出虛擬現(xiàn)實教學軟件，將能夠解決這一問題。
1.3 實驗教學儀器受限的要求
部分實驗內(nèi)容需使用的儀器非常昂貴，少數(shù)的儀器無法滿足多數(shù)實驗學生都會操作的需求，傳統(tǒng)的實驗教學也因教學經(jīng)費的限制而對涉及昂貴實驗儀器的內(nèi)容感到無奈，很多教研室的做法是選擇忽略不授，嚴重影響生化教學的質(zhì)量。這就使學生的知識面得不到擴大，對新技術新知識無法實踐和掌握而只停留在了解的層面，從而嚴重制約我國學生對生化新知識的掌握。
2 虛擬現(xiàn)實技術應用于生化實驗教學的優(yōu)勢
沉浸和實時交互要比文字、模型或效果圖更形象、完整和生動，它營造了特殊的自主學習環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過與信息環(huán)境的交互以獲取知識、技能的學習方式，學習知識的過程變化多端，親身的體驗使學生印象深刻，主動地交互增加了學生的興趣，使學生能動性提高，容易投入到學習環(huán)境中去，并且培養(yǎng)了學生自主探索問題的能力和創(chuàng)新能力。
基于虛擬現(xiàn)實技術的生化實驗教學不僅解決了傳統(tǒng)實驗教學無法滿足的場地、實驗試劑材料以及儀器等對條件要求高而在現(xiàn)實中做不了的，或是危險性高的難題，發(fā)展了課堂教學，彌補了教學中的不足；也為學習主體帶來了心理上的愉悅和自我滿足，增加了學生學習的信心和動力，與虛擬環(huán)境零距離的接觸使得學習者能以第一人稱方式參與知識的建構。
此外，虛擬現(xiàn)實實驗教學擁有傳統(tǒng)教學難以比擬的優(yōu)勢――節(jié)省成本[4]。
3 虛擬現(xiàn)實技術在生化教學中存在的問題
3.1 專業(yè)合作以及技術上的問題
生化實驗教學和虛擬現(xiàn)實技術軟件開發(fā)是兩個幾乎完全不同的研究方向，如何促進兩個不同學科研究與教學人員之間的合作和交流是目前亟需解決的問題。此外，虛擬現(xiàn)實實驗教學軟件的開發(fā)環(huán)境和語言沒有統(tǒng)一的標準，三維建模軟件使用十分復雜，并且它們對運行的計算機性能要求很高等問題也是要解決的。
3.2 生化實驗教學虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設計和應用問題
軟件設計必須考慮到如何讓使用者用起來不迷失方向，讓使用者知道如何到達一個特定的位置或角度。同時還要考慮到使用者應用教育軟件的能力問題。一方面，從教師的角度看，教師角色已發(fā)生轉(zhuǎn)變，教師已不再是傳統(tǒng)課堂上的傳授知識者，他還必須能夠會使用并指導學生去使用實驗教學虛擬現(xiàn)實軟件；另一方面，從學生的角度看，處在虛擬環(huán)境中，他們必須改變學習方式，改變思考問題方式，但是很多學生沒找到適合這種環(huán)境的學習方式和思維方式，造成學生跟不上教師講解等問題。
3.3 學生對教學軟件的認知問題
當學習主體沉浸在一個高分辨率，全景式的虛擬空間中時，其與虛擬環(huán)境的距離感覺就會消失，沒有了距離，在虛擬“存在”范圍內(nèi)，人的認知機制受到影響，并導致不可低估的認知問題的出現(xiàn)。因為當一個人長期沉浸在一個虛擬的環(huán)境中時，再回到現(xiàn)實中，必然會導致他有種“落差”感覺。
4 虛擬現(xiàn)實生化實驗教學應用的對策
4.1 加強學科合作和技術研究
創(chuàng)造多渠道多方式，促進生化與軟件開發(fā)兩個學科之間的合作交流；加強更快更高質(zhì)量的三維建模語言的研究，同時應該加強價格較低、用戶界面良好、對編程依賴少的三維建模軟件的研發(fā)。綜合考慮兩個學科的內(nèi)在聯(lián)系，建立起一套完整的理論，支持虛擬現(xiàn)實技術教育應用達到理想的效果。
4.2 設計和應用要體現(xiàn)以人為本并加強能力培訓
使用者在使用虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)的生化實驗教學軟件時要做到適用為先，樂用為上，同時要充分考慮到教師和學生的興趣。此外，應該加強對使用者的能力培訓，以便他們能正確地操作這些軟件。
4.3 對學習者進行必要的心理輔導
應該積極引導學生把握虛擬和現(xiàn)實的界限，讓他們明白使用這些軟件的目的是為了習得知識和建構對知識的理解。
5 結語
生物化學是一門以分子水平和化學變化的深度研究生命的科學，內(nèi)容比較深奧抽象，是一門比較難學的醫(yī)學基礎課。生物化學這門學科的特點是系統(tǒng)性、抽象性、聯(lián)系性比較強，難度比較大，發(fā)展比較快?；谔摂M現(xiàn)實技術在生化教學領域中的應用必將為學習者提供很多獨特的機會，使學習者和授業(yè)者都享受到其帶來的便利。虛擬現(xiàn)實技術作為新型的教育教學媒體和手段，必將以其強大的優(yōu)勢和潛力受到青睞而發(fā)揮其更加重要的作用。
