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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)職業(yè)教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用分析

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種全新的技術(shù)也逐漸發(fā)展起來。在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，為醫(yī)學(xué)教育的教學(xué)提供了良好的前提條件。本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)、麻醉實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及針灸實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，以提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)職業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，并且充分發(fā)揮出其在醫(yī)學(xué)教育中的作用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；醫(yī)學(xué)職業(yè)教育；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在近幾年中開始發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的技術(shù)，在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中均有較廣闊的應(yīng)用，尤其是在醫(yī)學(xué)教學(xué)中，應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是將多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)相結(jié)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(jìn)行互動(dòng)，產(chǎn)生身臨其境的感覺，更好地理解所學(xué)知識(shí)，提高教學(xué)效率。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

教學(xué)人體解剖實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。針對(duì)人體解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的難點(diǎn)以及凝點(diǎn)問題，可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將其直觀展示出來，方便學(xué)生更好地理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。例如：教師在講授人體解剖學(xué)中的消化系統(tǒng)的時(shí)候，可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建三維立體的假人，并對(duì)假人的消化系統(tǒng)進(jìn)行虛擬構(gòu)建，從而讓學(xué)生直觀地了解人體消化系統(tǒng)的構(gòu)造和位置，并且對(duì)其功能和作用進(jìn)行了解，進(jìn)而有效提高對(duì)消化系統(tǒng)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，更好地掌握消化系統(tǒng)知識(shí)。另外，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)過程以三維動(dòng)畫的形式體現(xiàn)出來，也可以將人體肌肉、關(guān)節(jié)、骨骼的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律等通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)直觀、形象地展現(xiàn)出來，從而讓學(xué)生更加直觀地了解人體結(jié)構(gòu)，對(duì)人體各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)的了解，以便提高教學(xué)效率。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在麻醉實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將難以進(jìn)行實(shí)際操作的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體現(xiàn)出來。尤其是在麻醉實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，研究出虛擬麻醉機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，設(shè)計(jì)相關(guān)的操作練習(xí)功能，可以有效地幫助學(xué)生進(jìn)行麻醉實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。這樣不僅可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還可以提高學(xué)生實(shí)踐操作能力，確保學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有無(wú)與倫比的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行麻醉實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以有效地打破空間的局限性。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于難以觀察到分子、原子等微觀物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，學(xué)生無(wú)法建立系統(tǒng)的物理表象。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將微觀物質(zhì)可視化，可以有效地為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)。例如：通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將氧分子進(jìn)入肺部的過程，以及進(jìn)入到血液中的過程通過模擬實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)出來，讓學(xué)生直觀感受到其運(yùn)行情況，這樣在麻醉實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，他們就會(huì)更加清晰地感受到麻醉的流程。另外，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可以有效地解決實(shí)驗(yàn)麻醉機(jī)使用不足的問題。模擬實(shí)驗(yàn)不需要耗費(fèi)相關(guān)的麻醉材料和設(shè)備，實(shí)驗(yàn)成本比較低，可以有效解決實(shí)驗(yàn)中麻醉機(jī)設(shè)備不足的問題。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在針灸實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

針灸經(jīng)絡(luò)學(xué)是中醫(yī)歷代醫(yī)學(xué)家對(duì)人體結(jié)構(gòu)研究的結(jié)晶。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，存在較多的不足之處，學(xué)生無(wú)法深入感到人體經(jīng)絡(luò)的分布和運(yùn)行情況。在針灸實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可以建立虛擬針灸系統(tǒng)。相關(guān)研究者通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，采集針灸數(shù)據(jù)，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在仿真系統(tǒng)上進(jìn)行人體模型的三維重建，并標(biāo)記好人體穴位和經(jīng)絡(luò)。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(shí)的立體假人，還可以利用仿真系統(tǒng)的特殊設(shè)置在三維人體模型上進(jìn)行針灸實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此外，佩戴特殊配套的立體感官手套，可以體會(huì)到針刺入肌體的感覺，并且能夠從多角度觀察針刺的要點(diǎn)和相鄰的結(jié)構(gòu)。例如，在學(xué)習(xí)十二經(jīng)脈的時(shí)候，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以對(duì)針灸經(jīng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)提供數(shù)字化平臺(tái)，讓學(xué)生直觀了解人體十二經(jīng)脈的內(nèi)涵、特點(diǎn)、分布情況等，為學(xué)生實(shí)際操作能力的鍛煉提供了較好的平臺(tái)。

四、總結(jié)

在醫(yī)學(xué)職業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)，可以有效解決醫(yī)學(xué)職業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的難點(diǎn)問題，以及教學(xué)資源和設(shè)備不足的問題，并且能夠?qū)⒔滩闹械闹R(shí)點(diǎn)直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前，從而使之更加深入地了解知識(shí)內(nèi)容，提高動(dòng)手操作能力。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心臟醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 人們可在此進(jìn)行操作或控制，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。該文主要探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心臟醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；醫(yī)學(xué)教學(xué)；交互性；心臟

1 概述

虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種逼真的三維環(huán)境，在電腦模擬產(chǎn)生的一個(gè)虛擬世界中，用戶可以及時(shí)、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)等許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有三個(gè)基本特征：浸沒感（Immersion）――用戶在模擬環(huán)境中的真實(shí)性，交互性（Interactivity）――用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的實(shí)時(shí)可操控性），構(gòu)想性（Imagination）――虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣闊的可想像空間及環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導(dǎo)作用，實(shí)時(shí)交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特征和要求之一，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的精髓。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始于軍事領(lǐng)域的需求，現(xiàn)在已開始從高端領(lǐng)域全面走向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在娛樂、教育、藝術(shù)方面的應(yīng)用占主流，發(fā)揮的作用也越來越大。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。

國(guó)外的起步較早，美國(guó)作為虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)源地，早在上世紀(jì)80年代就進(jìn)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(xué)、虛擬放射學(xué)、虛擬內(nèi)窺學(xué)等學(xué)科的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。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(xué)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(xué)生更快地掌握手術(shù)要領(lǐng)和技術(shù)。從而提高診斷和治療水平。

我國(guó)與國(guó)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(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把虛擬現(xiàn)實(shí)列入了研究項(xiàng)目。目前，已成為當(dāng)今最有影響力的高新產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。從2004年首屆虛擬現(xiàn)實(shí)峰會(huì)舉辦以來，中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)峰會(huì)已成為業(yè)內(nèi)具有重要影響力的業(yè)內(nèi)活動(dòng)。綠色醫(yī)療研究院也在2012年的峰會(huì)中正式宣告成立，伴隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)和IT技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、臨床培訓(xùn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 。采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來輔助醫(yī)學(xué)教學(xué)，可以使教師與醫(yī)學(xué)學(xué)生以三維的形式看到人體結(jié)構(gòu)的形狀、位置及器官間的相互空間關(guān)系等，從不同角度，真實(shí)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(biāo)本所不能達(dá)到的學(xué)習(xí)效果。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心臟醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

心臟是人體重要器官之一，是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、快速活動(dòng)的立體器官，一直都是臨床醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。心臟病很可怕，它限制人的活動(dòng)、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(duì)心臟病的認(rèn)知。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使得三維虛擬心臟的教學(xué)應(yīng)用成為可能。不僅可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)學(xué)生的教學(xué)中，也可以應(yīng)用在心臟的科普教育中。

虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)教育的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)需要以下幾個(gè)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(dòng)畫及交互功能的仿真。

適當(dāng)動(dòng)畫可以讓畫面更生動(dòng)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(dòng)畫的設(shè)計(jì)，可以充分體現(xiàn)心臟的跳動(dòng)過程。完成了對(duì)心臟結(jié)構(gòu)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(dòng)畫導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)引擎平臺(tái)，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(shè)計(jì)，程序調(diào)試正常、作品。

用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以幫助醫(yī)學(xué)生試驗(yàn)不同的選擇，分析病理問題，操作虛擬的心臟模型，不會(huì)危害到患者，對(duì)心臟的醫(yī)學(xué)教學(xué)、病理分析、科普教育起到了一定的輔助作用。

4 小結(jié)

本次設(shè)計(jì)雖然僅僅涉及了心臟結(jié)構(gòu)及心血管方面的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，取得了較好的效果。下一步，我們將繼續(xù)研究技術(shù)，并結(jié)合硬件，融合較完整的心臟病理知識(shí)，向臨床實(shí)踐靠攏。在醫(yī)療診斷、手術(shù)模擬方面進(jìn)行實(shí)踐與應(yīng)用。隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)和IT事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用將更廣泛、深入。

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摘 要 新興的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的不足，完善生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為更好地教與學(xué)提供便利。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)；生物化學(xué)與分子生物學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality），簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使其如同身臨其境，無(wú)限制地觀察并感受三度空間內(nèi)的事物。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形（CG）技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)[1]的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的沉浸、交互、構(gòu)想三大特征[2]，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用有其獨(dú)特而明顯的優(yōu)勢(shì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種先進(jìn)的電子信息技術(shù)已經(jīng)深入各行各業(yè)中，如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)方面的研究正在逐步形成，目前相關(guān)的研究主要有醫(yī)學(xué)可視化、醫(yī)學(xué)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、醫(yī)用機(jī)器人、手術(shù)模擬、圖象引導(dǎo)手術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)等。雖然國(guó)內(nèi)研究者在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中取得大量的成果，但是現(xiàn)有醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)方面的研究重點(diǎn)主要在臨床診斷、手術(shù)等臨床應(yīng)用方面，而在醫(yī)學(xué)教育方面的應(yīng)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(duì)視覺教學(xué)方面的應(yīng)用。

近年來，生命科學(xué)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，而生物化學(xué)與分子生物學(xué)（簡(jiǎn)稱生化）是生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科，是醫(yī)學(xué)教育的主干課程，其理論和技術(shù)已滲透至基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，是現(xiàn)代生命科學(xué)的共同語(yǔ)言[3]。為了使醫(yī)學(xué)生更好地掌握生化內(nèi)容，本研究主要針對(duì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論與實(shí)踐，在不斷摸索過程中探討利用虛擬技術(shù)解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中無(wú)法解決的難題，進(jìn)而完善生化分子實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為更好的教與學(xué)提供參考。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)地受限的要求

實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要用到的培養(yǎng)室、無(wú)菌工作臺(tái)等因成本問題無(wú)法滿足教學(xué)需求而影響教學(xué)質(zhì)量，這種高成本的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地往往少數(shù)的學(xué)生才能夠進(jìn)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(guó)的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容限制在只有普通實(shí)驗(yàn)可操作的幾項(xiàng)內(nèi)容，而大大影響了本科教育的發(fā)展水平。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)試劑材料的要求

由于某些實(shí)驗(yàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備簡(jiǎn)陋，通風(fēng)設(shè)施不完善，且使用量巨大，如果每一位學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候都用到這些試劑，將會(huì)使實(shí)驗(yàn)室形成一個(gè)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(xué)人員長(zhǎng)期接觸這種環(huán)境，更是對(duì)身體有極大傷害。或者是有些實(shí)驗(yàn)用品有輻射致癌等，也不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用等。若開發(fā)出虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件，將能夠解決這一問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器受限的要求

部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需使用的儀器非常昂貴，少數(shù)的儀器無(wú)法滿足多數(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)生都會(huì)操作的需求，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也因教學(xué)經(jīng)費(fèi)的限制而對(duì)涉及昂貴實(shí)驗(yàn)儀器的內(nèi)容感到無(wú)奈，很多教研室的做法是選擇忽略不授，嚴(yán)重影響生化教學(xué)的質(zhì)量。這就使學(xué)生的知識(shí)面得不到擴(kuò)大，對(duì)新技術(shù)新知識(shí)無(wú)法實(shí)踐和掌握而只停留在了解的層面，從而嚴(yán)重制約我國(guó)學(xué)生對(duì)生化新知識(shí)的掌握。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

沉浸和實(shí)時(shí)交互要比文字、模型或效果圖更形象、完整和生動(dòng)，它營(yíng)造了特殊的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過與信息環(huán)境的交互以獲取知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)知識(shí)的過程變化多端，親身的體驗(yàn)使學(xué)生印象深刻，主動(dòng)地交互增加了學(xué)生的興趣，使學(xué)生能動(dòng)性提高，容易投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，并且培養(yǎng)了學(xué)生自主探索問題的能力和創(chuàng)新能力。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法滿足的場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)試劑材料以及儀器等對(duì)條件要求高而在現(xiàn)實(shí)中做不了的，或是危險(xiǎn)性高的難題，發(fā)展了課堂教學(xué)，彌補(bǔ)了教學(xué)中的不足；也為學(xué)習(xí)主體帶來了心理上的愉悅和自我滿足，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和動(dòng)力，與虛擬環(huán)境零距離的接觸使得學(xué)習(xí)者能以第一人稱方式參與知識(shí)的建構(gòu)。

此外，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)擁有傳統(tǒng)教學(xué)難以比擬的優(yōu)勢(shì)――節(jié)省成本[4]。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生化教學(xué)中存在的問題

3.1 專業(yè)合作以及技術(shù)上的問題

生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件開發(fā)是兩個(gè)幾乎完全不同的研究方向，如何促進(jìn)兩個(gè)不同學(xué)科研究與教學(xué)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(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的開發(fā)環(huán)境和語(yǔ)言沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，三維建模軟件使用十分復(fù)雜，并且它們對(duì)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)性能要求很高等問題也是要解決的。

3.2 生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用問題

軟件設(shè)計(jì)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(dá)一個(gè)特定的位置或角度。同時(shí)還要考慮到使用者應(yīng)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(shí)者，他還必須能夠會(huì)使用并指導(dǎo)學(xué)生去使用實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件；另一方面，從學(xué)生的角度看，處在虛擬環(huán)境中，他們必須改變學(xué)習(xí)方式，改變思考問題方式，但是很多學(xué)生沒找到適合這種環(huán)境的學(xué)習(xí)方式和思維方式，造成學(xué)生跟不上教師講解等問題。

3.3 學(xué)生對(duì)教學(xué)軟件的認(rèn)知問題

當(dāng)學(xué)習(xí)主體沉浸在一個(gè)高分辨率，全景式的虛擬空間中時(shí)，其與虛擬環(huán)境的距離感覺就會(huì)消失，沒有了距離，在虛擬“存在”范圍內(nèi)，人的認(rèn)知機(jī)制受到影響，并導(dǎo)致不可低估的認(rèn)知問題的出現(xiàn)。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)人長(zhǎng)期沉浸在一個(gè)虛擬的環(huán)境中時(shí)，再回到現(xiàn)實(shí)中，必然會(huì)導(dǎo)致他有種“落差”感覺。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的對(duì)策

4.1 加強(qiáng)學(xué)科合作和技術(shù)研究

創(chuàng)造多渠道多方式，促進(jìn)生化與軟件開發(fā)兩個(gè)學(xué)科之間的合作交流；加強(qiáng)更快更高質(zhì)量的三維建模語(yǔ)言的研究，同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)價(jià)格較低、用戶界面良好、對(duì)編程依賴少的三維建模軟件的研發(fā)。綜合考慮兩個(gè)學(xué)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(shí)技術(shù)教育應(yīng)用達(dá)到理想的效果。

4.2 設(shè)計(jì)和應(yīng)用要體現(xiàn)以人為本并加強(qiáng)能力培訓(xùn)

使用者在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件時(shí)要做到適用為先，樂用為上，同時(shí)要充分考慮到教師和學(xué)生的興趣。此外，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)使用者的能力培訓(xùn)，以便他們能正確地操作這些軟件。

4.3 對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行必要的心理輔導(dǎo)

應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生把握虛擬和現(xiàn)實(shí)的界限，讓他們明白使用這些軟件的目的是為了習(xí)得知識(shí)和建構(gòu)對(duì)知識(shí)的理解。

5 結(jié)語(yǔ)

生物化學(xué)是一門以分子水平和化學(xué)變化的深度研究生命的科學(xué)，內(nèi)容比較深?yuàn)W抽象，是一門比較難學(xué)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課。生物化學(xué)這門學(xué)科的特點(diǎn)是系統(tǒng)性、抽象性、聯(lián)系性比較強(qiáng)，難度比較大，發(fā)展比較快。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生化教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用必將為學(xué)習(xí)者提供很多獨(dú)特的機(jī)會(huì)，使學(xué)習(xí)者和授業(yè)者都享受到其帶來的便利。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新型的教育教學(xué)媒體和手段，必將以其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和潛力受到青睞而發(fā)揮其更加重要的作用。