虚拟仿真技术在人体解剖学实验教学中的应用分析

期刊: 现代医学研究 DOI: PDF下载

钢更 佈仁托娅通讯作者 杨艳霞

锡林郭勒职业学院 内蒙古锡林郭勒 013899

摘要

人体解剖学实验教学方法近年来经过不断更新与进步,获得了良好进展,但由于标本资源及实验设施设备等因素的限制,导致实验教学尚需进一步优化,尽可能让人体解剖学教学需求得到满足。人体解剖学是医学院校的必修基础核心课程,教学内容较多且十分复杂,因此,实验教学课程是一项重要环节,提高学生学习兴趣、改善枯燥乏味的实验教学方法与学生的学习成效息息相关。当前,在互联网时代背景下,以往传统的实验教学手段很难适应新环境,如今借助互联网诸多优势,通过虚拟仿真技术的融合,有助于学生提高学习兴趣及学习主观能动性,通过良好的学习氛围,强化实验思维创新能力,进一步提升教学成效。基于此,本文就此针对虚拟仿真技术的教学应用展开进一步分析:


关键词

虚拟仿真技术;人体解剖学;实验教学

正文


人体解剖学是药学专业学生必修的基础课程,知识不仅厚重且具有一定抽象性,学习难度较高。一般由两部分组成,分为系统解剖学和局部解剖学,主要教学人体各部分的形态、结构、位置、毗邻及结构关系的科学。随着互联网智能化时代的转变,教学方法多样化,当前,虚拟仿真技术(VR)属于一种新型教学手段,将教学内容与之融合,教学内容更丰富,提高学生学习趣味性,强调直观性、具体性与交互性,让学生身临其境高度模拟真实世界情境,更容易接受与抽象内容的理解,从而实现高效的教学成效[1]

一、虚拟仿真技术的概述

虚拟仿真技术(VR)是20世纪80年代新兴的一种综合集成技术,涉及十分广泛,包括计算机图形学、人机交互技术、传感技术及人工智能等诸多层面,通过计算机组成的3D信息人工虚拟环境,让仿真技术和虚拟现实技术有效融合,让现实环境与实物更加逼真,进行虚拟环境的交互[2]。将VR充分应用于教学领域对教学成效有极大辅助作用,学生不仅提高学习兴趣,重难点知识的进一步了解,还能够在抽象的人体解剖学实验教学中对人体结构进行“操作和触摸”,交互性更强[3]

VR应用之广泛,尤其针对医学教育领域。作为一种重要教育工具,主要分为交互性、沉浸程度和应用技术,前者主要借助于虚拟现实和现实的强化将数字环境充分构建,使用相关设备的穿戴,贯穿于视觉、听觉、触感感知、运动知觉的过程中,帮助学生更好地实际操作和互动[4]。后者则通过计算机设备进行有效沟通和交流,比如说键盘、鼠标、手柄或体感控制器等,让学生通过虚拟环境对物品操作、试验和任务执行,虽然无法实现实际的物理交互,但可以帮助虚拟对象、现象及过程进行感受和探究,让学生及专业医务人员通过VR的应用,提高知识和技术学习质量和效率,这对于医疗卫生领域教育起到很好的推动作用。不仅如此,VR对外科手术模拟及高风险动作的训练具有重要价值。通过虚拟环境操作,不管是知识培训还是实际操作均不会对患者造成伤害,学习空间更为安全与广泛。另外,VR还可以对虚拟世界不断优化,结合教学内容与学生实际需求和状况进行调整,实现个性化教学。通过学习进度调整和反复实验操作练习,对操作和决策不断升华,获得及时反馈和评估,为学生提供良好、高效的学习体验,提高医疗卫生领域的质量与安全性[5]

二、虚拟仿真技术的优势

VR优势诸多,对教学质量和效率有促进作用。首先,教学模式的更新。

在教学当中,通过教师对虚拟实验和学生自主学习的设计,有助于教师的主导作用和学生的主体作用充分发挥。让学生通过实验过程观察提出疑问,教师可为学生及时做出重要知识反馈,巩固学习内容,对学生学习思考和创新力有效强化。其次,提供开放性教学环境。教学以学生探究问题为核心,体现多种形式展开训练,比如说设计、测试、验证、纠错、创新等,对学生自主分析、技能运用及创新能力培养[6]。通过VR有助于教学内容、方法、时间等层面的优化,让学生能够自行设计和实验方式选择,想象空间最大化。再者,有助于教学内容更为丰富。借助VR教学可全面进行科学内涵展示,将复杂、抽象的自然过程与现象进行演示,打破时间与空间制约,拓展学生思维创新。同时让学生对学习枯燥、单一、抽象的学习知识内容应用更为直观、生动的形象视野进行展现,学习内容更容易理解和掌握[7]。将VR充分应用于人体解剖学实验教学中,可帮助学生重复实验过程和结果鉴别,保障实验技术操作的完成水平。最后,节省医疗资源。通过VR的使用,减少实验室设备的购买费用,让教学中有效克服了实验设备品类、数量、规格等不足之处,实现重复使用的优势,将当前信息化时代优势展现淋漓尽致[8]

三、人体解剖学教学中存在的问题

在人体解剖学教学的过程中,主要包括动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、脉管系统、内分泌系统、神经系统免疫系统九大系统数量分析难度较高,由于涉及的学科较多,因此在解剖课程学习当中不仅任务重,且困难重重,学生对解剖的理解和掌握程度不够扎实,导致教学成效尚有上升空间。目前,课堂演示法和实际操作法是实验教学当中主要方式,前者主要由教师对教学大纲掌握,利用现场讲解、示范等形式帮助学生对实验现象和原理进行理解和熟悉,将实验内容和流程全面掌握[9]。后者则是教师开展相关实验活动,对实验流程详细讲解,随后让学生自行操作。此时教师随机指导,对错误进行纠正,让学生对其原理和实验流程全面掌握,对实验现象探究,最终教师展开总结分析。由于教学模式相对较单一、枯燥,让学生实验学习中不断重复和模仿,学生的思考能力与创新能力很难发挥。同时教学方式、设备、时间与空间等环境条件受制约,人体解剖学实验知识极为丰富,经过时间的演变不断更新,可一些专业院校和医院没有及时更新实验新设备,导致教学方法落后。这样一来,难以保证所有学生都能够亲身参与到实验操作当中,导致教学成效有待提升[10]

四、虚拟仿真技术在人体解剖学实验教学中的应用

(一)虚拟仿真平台的建设

VR当前使用过程中主要依靠虚拟仿真技术平台的建设和内部教学资源的完善,将平台有效利用,有助于教学内容更为开放、有效。一般来说,VR属于一个载体,应用于人体解剖学中能够显著更新教学手段。通过VR平台的有效建设,将教学与操作相连接,加强学生实践能力,实验成果更完善。但一些学校内部的软件开发和平台的建设能力还较薄弱,难以建设一套完善、成熟的VR平台,因此,人体解剖学教学中还需要教师和软件平台的专业开发者来实现平台的建设。

(二)教学方法优化

人体解剖学是医学院校学生必修且十分重要的核心课程,而高效的教学方法对教学质量和成效有着深远的意义。应彰显出可视化、活动性的特征,及时更新教学新手段。首先,直观性教学。人体解剖学课程中,应提前对解剖结构做出全面理解[11]。解剖学知识深入理解困难重重,因此在实际教学的过程当中,教师可以将VR有效融合其中,以尽可能确保教学方法和标本的直观性。在虚拟模型演示中,通过视觉、触觉的直观感受,便于学生更容易接受和理解,对其操作方法有效掌握。以“呼吸系统”课程为例,教学中可以借助VR的优势,将鼻腔、咽喉、气管、支气管到肺部的气体交换过程等结构,以更直观的形式展现出,便于学生深入学习和知识记忆。其次,通过团队协作的教学方式。教师在VR的运用中,以激发学生学习兴趣的同时为学生设计符合教学内容的案例,让学生提高学习积极主动性。比如说,以“颅骨”课程为例,应先让学生初步掌握颅底内外形态结构知识,了解颅骨特征。随后相应实验器材准备好,包括人体骨骼、头骨等,借助虚拟解剖实验将其动态转动,将学习标本进一步优化,让学生共同探讨,通过学习的可视化和动态模型体验激发出学习趣味性及有效性[12]。最后,借助虚拟模型对人体解剖学知识建立。在当前互联网的技术创新发展中,实现了3D立体旋转,对人体解剖学可视化的进行分割,同时可将人体皮肤、血管、肌肉等层层剥离,教学成效充分发挥。另外,通过虚拟模型应用于人体实验中,还可以帮助学生加深学习内容的掌握和记忆,形成一套完整的解剖知识体系[13]

(三)丰富教学资源

在人体解剖学教学中,为学生打造一个直观、逼真的学习环境和氛围可提升学生学习兴趣和探索人体构造的欲望。在教学中融入VR,将数字化、虚拟化、自动化等现代技术有效贯穿。其次,帮助学生针对高度仿真的仪器和标本学习时可以通过诸多层面和角度对人体器官组织等进行分解、重组和进一步观察。由此可见,通过VR新型的教学技术远远超于以往传统的教学方法的有效性,将其不足之处有效弥补。此外,VR可以将真实试验过程和实验数据等动态充分展示,在教学中常有相关动物解剖实验,比如说,麻醉、气()管插管、神经剥离等,而麻醉失败、血管破裂、出血等也是常出现的问题,需要用很多时间和精力去探究,而通过VR的帮助下可以让学生模拟一个真实的过程,对理论知识便于检验和深化[14]

(四)教学效率提升

VR能够帮助教学效率的提升,首先,在教学过程中构建人体器官3D仿真模型,全方位展示人体结构与功能,辅助教师讲解知识点,有助于学生更直观理解人体解剖学相关知识,提升学生理解能力。其次,通过实验技能操作的强化,提高教学效果。将VR有效融合教学中,避免了实验设备的限制和更多的理论知识讲解,增强对实验过程和理论的感性认知,帮助实验教学中的成功率提升,实现全员参与实验,提升自身的创造力和问题分析与解决的能力,确保实验教学取得良好成效[15]

3讨论

综上所述,VR对人体解剖学教学质量和效率具有促进作用。随着我国互联网时代的快速发展,VR已成为一种新型教学手段和趋势,有效更新了传统教学模式的不足之处,有助于丰富教学资源,优化教学手段,打造虚拟仿真平台的建设,从而促进教学效率的提升。在实际教学中,结合学生的学习特征和实际需求打造个体化的教学氛围,拓宽学生学习视野和创新性,培养学生的动手能力和创新思维。

参考文献:

[1] 郝莉,徐玉英,郭艳桦,程秀娟,游言文.虚拟仿真技术在中医院校人体解剖学实验教学中的应用[J].中国新通信,2024,26(4):105-107+190.

[2] 熊天庆,颜丙春,乌日汗,吴庚华,梁景岩.基于虚拟仿真技术结合数字人系统的实验教学方法在护理专业人体解剖学教学中的应用[J].解剖学杂志,2024,47(1):69-71.

[3] 陈绍锋.康复治疗专业人体解剖学实验教学中虚拟仿真技术的应用[J].中国科技期刊数据库 科研,2024(3):0123-0126.

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[7] 李长兴,代冬芳,郭中献,王茹,卢可,李建华.虚拟仿真技术在人体解剖学实验教学中的应用及存在的问题[J].解剖学杂志,2023,46(2):173-174.

[8] 刘锦峰,孙德鹏,王艳秋,严志文.探讨虚拟仿真技术在人体解剖实验教学中的应用[J].解剖学杂志,2021,44(S01):237-237.

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[10] 钟占琼,姜岑,谢璐霜,易晓红.浅析虚拟仿真实验教学在正常人体解剖学实验教学中的应用[J].当代医学,2021,27(3):187-189.

[11] 汪宗保,张雷,从容,栾国瑞,姚长风.初探虚拟仿真技术在人体运动学教学中的应用[J].科教文汇,2022(17):I0008.

[12] 王小洪,吴洪海,李斐,万小娟,丁冬怡.实体标本与虚拟仿真教学系统结合的教学方法在护理专业人体解剖学教学中的应用[J].护理研究,2022,36(8):1484-1486.

[13] 芦德智,张嘉奇,刘璐.虚拟仿真实验教学平台在护理教学中的应用与实践[J].新型工业化,2021,11(5):42-43.

[14] 卫刚,尚天翠. 虚拟仿真技术在人体解剖生理学实验教学中的应用[J]. 中文信息,2023(1):218-220.

[15] 闫承志,马慧. 人体解剖生理学实验中虚拟仿真教学方法的探讨[J]. 西华师范大学学报(自然科学版),2024,45(2):218-223.

 

 


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