衛生職教教學實驗范文

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1虛擬現實技術應用現狀及前景

1．1技術簡介

虛擬現實技術(vR)是以計算機技術為依托，綜合多媒體技術、傳感器技術、人工智能、人機接口技術、實時計算、工程仿真技術等多學科為一體的前沿技術，它能生成逼真的視、聽、觸覺一體化的人工虛擬環境，用戶能以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互【l1。它具有3個特征：逼真的臨場感、自然的交互、提高學習者思維認知。vR突破了人類認識的時空限制，大大拓寬了人類對現實世界及未知世界的感覺和認識，為人們的實踐活動提供了嶄新的環境和手段。在軍事、制造、醫學、設計、藝術、娛樂等領域，vR都有廣闊的應用前景。

1．2教育頷域應用現狀及前墨

對教育領域而言，運用VR能夠通過計算機將三維空間或實物模型的意念清楚地表示出來，能使學習者直接、自然地與虛擬環境中的各種對象進行交互，并通過多種形式參與事件的發展變化過程，從而獲得最大的控制、操作整個環境的自由度[21。這種呈現多維度信息的虛擬學習和培訓環境，以最直觀、最有意義的方式為學習者掌握一門新知識、新技能提供嶄新途徑。普遍意義上講，完整的vR系統需要高級計算機、頭盔式顯示器、數據手套、洞穴式投影等昂貴的硬件支持設備，這對于大多數教育教學單位都是難以承受的，從而嚴重制約了VR系統在教育教學中的推廣應用。但在科技多樣化發展的今天，VR系統也呈現出多樣化的發展趨勢，vR系統配置可以根據目標需求而定。設備投資大、開發周期長的復雜VR系統，一般應用于高?；蚝教燔娛碌雀叨思夹g工作領域。而桌面型vR系統僅使用電腦單機，顯示器是學習者觀察虛擬環境的一個窗口，學習者可通過使用簡單的外設(如鼠標、立體眼鏡等)來駕馭虛擬環境和操縱虛擬物體，雖缺乏完全沉浸功能，但其結構簡單、硬件成本低的特點非常適合在我國的普教、職教領域推廣應用。

2VR在職教個性化教學實驗中應用的可行性

2．1職教學情現狀

在各類職業學校中，普遍存在的問題是學生學習興趣不高，特別是在枯燥、乏味的理論知識學習中，這一問題尤為突出。但學生對于新穎事物具有強烈的好奇心和較高的動手愿望，因此，在講授理論知識時，輔以演示、實驗、實訓，并使人人都能動手參與，將會激發學生學習興趣，從而提高教學質量。但這種教學方法存在一些問題：模型、設備、實驗、實訓條件有限，特別是一些價格昂貴的設備，不可能人人都能動手操作；盲目操作會導致設備損壞，需要一定維修費用；在同一個地方完成理論、實踐教學并不現實。

2．2個性化學習

個性化學習是一種新的學習觀，是伴隨近年來教育改革發展，針對傳統教育大統一的弊端提出來的。它是以學生原有的知識經驗和個性特征為基礎，以學生內在需求為核心。以每個學生學習能力與個性的自由、充分、和諧發展為目標而實施的學習活動_l1。個性化學習中，師生處于分離或準分離狀態，教師由傳統教育中的主導者變為可利用的教育資源，成為教學資源中的一個組合因素，而學生也從被動接受教育的對象變為教育資源的選擇者和利用者。由此可見，最為簡單、易行的個性化學習載體就是基于web的學習動手實踐，B／S模式、互動操作，可激發學生興趣，從而自定義完成學習、實踐任務。

2．3虛擬教學模型在個性化教學實驗中的應用價值

就教師而言，實現了從傳統講授一簡單圖文課件講授一簡單圖文課件+虛擬教學模型講授的轉變。既充實了教學內容，又豐富了教學手段和形式。同時，虛擬教學模型是使用計算機模擬出的實物形態，其使用同課件一樣方便，既能達到直觀教學的效果，也能使師生獲得臨場感，增強師生互動。

就學生而言，在計算機屏幕上觀察到的是用vR技術數字化后的實物，只要有網絡環境或在家登陸學校的模型web服務器，學生就可動手操作，同時有了直觀模型的臨場體驗后，學生在面對實物操作時也易上手，杜絕了盲目操作。學生也可以通過協作探究解決問題。此外，衛生職業院校還承擔著成人教育的培訓任務，對于一些短訓班或遠程教學，在授課時演示或在web上一些虛擬教學模型，可幫助學員理解知識，并在一定程度上解決實驗課中存在的問題。

虛擬教學模型可以通過編程定制、更新內容，節省了教學成本，有利于職教事業的可持續發展。另外，虛擬教學模型還可虛擬出一些新型的裝備用于教研活動，體現出教學的前瞻性和創新性，如虛擬科學實驗室、虛擬校園、特殊教育、仿真實驗、專業實訓等。

3衛生職教虛擬平臺建模方案

針對衛生職教的教學特點，可以開發4類桌面型虛擬現實應用：模型演示、過程仿真、場景展示、儀器操作。為滿足個性化教學需求，均采用B／S的模式。

3．1模型演示(人體解剖學、口腔解剖學教學)

功能需求：虛擬口腔模型、器官模型在屏幕中三維立體顯示，可用鼠標進行任意角度的調整觀察，配合講解，使學生獲取最近乎于真實的感受。

可行性技術方案：JavaApplet、Java3D技術配合使用3D模型輔助設計軟件(設計需導出VRML2．0或OBJ格式文件，如3DSMAX)。

論證：由需求可知，這種三維設計是基于圖形建模的，可選用VRML和Java3D技術在web上3D圖像。與傳統VRML相比，Java3D的功能和可編程性更強，具有Java豐富類庫的支持和良好的跨平臺性，考慮構建3D簡單模型，并配合專業3D模型設計軟件構建復雜模型?？蛻舳颂峁┯脩魧嶒灥沫h境主要采用JavaApplet來實現，使用JavaApplet編寫圖形用戶界面，仿真計算任務由瀏覽器的JavaApplet完成，使用Jav3D實現虛擬實驗場景的3D顯示，兩者嵌入HTML文件網頁構成用戶的前臺操作界面，支持web方式。

3．2過程仿真(虛擬化學實驗、虛擬口腔設備操作與維修)

功能需求：用戶可直接操作web中虛擬的化學實驗裝置和化學藥品，完成實驗。

可行性技術方案：同3．1，但需考慮場景和復雜的操作交互，其程序編制較3．1復雜。

3．3場舞展示(口腔診所布局、ICU布局)

功能需求：真實再現室內環境格局、設備布局，可由鼠標控制，轉動到任意視角瀏覽，用戶有臨場感。

可行性技術方案：超廣角鏡頭轉臺攝影+靜態圖象360。全景拼合顯示技術(QTVR或Java編程)。

論證：由需求可知，最簡便的方法是基于靜態圖象進行建模。QTVR運用相機拍攝的真實全景圖像來構建虛擬現實空間與計算機圖形設計或其他VR技術相比，其制作相對簡單、制作周期縮短、成本低廉、且由于照片清晰度高，細節不會被遺漏觀察場景時有身臨其境感覺。由于數據量小，觀察起來也非常流暢。另有使用Java編程來實現靜態全景拼接的方式，需Jav虛擬機支持。

3．4儀器操作(心電監護儀操作、心電擻據教學)

功能需求：心電監護儀器功能與實物一致，但數據不是現場實測，而是調用專家庫中的臨床教學心電數據資料，學生能通過鼠標點擊虛擬心電監護儀相應按鈕，得到相應結果，從而熟悉儀器操作，掌握相關臨床知識。

可行技術方案：Windows平臺下的LabView8．0虛擬儀器軟件設計(無須數據采集卡)。論證：美國NI公司的LabView圖形化程序設計語言(G語言)是專門用于設計虛擬儀器的。它是用框圖連線來替代傳統的代碼編寫，而且內置了豐富的儀器儀表控件(表盤、開關、旋鈕、波形現實等)，可在虛擬前面板上根據需要自由組合D1。另外，它的數學分析、信號處理函數庫功能強大，能夠輕松完成臨床教學心電數據的分析、處理、顯示，并可根據所需功能對儀器快速原型化。LabView8．0的RemotePanel功能支持web方式。

4拓展、開發和意義

4．1拓展、開發

(1)建立和累積可定期更新的開放型醫學數據專家庫。如心電臨床數據、醫學影像數據、口腔臨床數據、設備維修數據等。依托網絡通訊平臺，實現教學素材的群體共享，為開展優質的教學工作做好充分的知識儲備。

(2)建立和累積可定期更新的開放型教師評價專家庫。廣泛收集教師群體智慧、經驗，將評價依據收納到計算機教師評價專家庫中，變教師個體評價為群體評判，這種評價更具客觀性和綜合性，而且依托網絡通信平臺，將教學評價機制進行共享，可提升教學質量，并為教學創新帶來巨大益處。

(3)基于醫學數據專家庫、教師評價專家庫，引入并應用人工智能技術，對于學生提交的實踐作業，采用計算機自動評分一方面保證了評價的綜合性、客觀性；另一方面使學生成績得到最快的反饋，進而及時進行自我調節，提高學習效果。

4．2意義

(1)變經驗重復型教研組織形式為經驗研究型。這種基于智能專家庫的架構大幅降低了教師的工作強度，取消了其重復勞動，教師可以充分利用教研時間，專注研究那些計算機無法得出結論的學生個性實例或計算機提取的學生共性、典型實例，從而不斷更新、完善專家庫內容，類似問題可在下次計算機評判中得以解決。

(2)為電子學檔體系服務。電子學檔(ELP)是指在信息技術環境下，學習者運用信息手段表現和展示學習者在學習過程中關于學習目的、學習活動、學習成果、學習業績、學習付出、學業進步以及學習過程和學習結果進行反思的有關學習的一種集合體，主要用于現代學習活動中對學習和知識的管理、評價、討論、設計等。智能專家庫評價體系是依托先進的計算機和網絡技術構建的，能與電子學檔建立數據交換接口，從而為教研評價分析積累充足的資料、為電子學檔體系服務，對目前尚處于起步階段的電子學檔體系的完善和發展起到極大的推動作用。

(3)可進一步增強虛擬教學模型的網絡協同實驗功能。