论文部分内容阅读
摘要：虚拟现实技术是在八十年代末被龙拉尼尔首先提出来的，如今虚拟现实技术作为一项新的计算机科学技术，在娱乐，机械制造，军事，医学等领域都有着广泛的应用。今年来虚拟现实技术应用于高等医学实验教学的新模式既赋予创新性有表现出了很好的成效。
关键词：虚拟现实技术；医学教学；应用
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795(2012)01(A)-0000-00
我国高等医学院校目前面临着学生人口日益增多，教学经费有限，有的实验器材因为过于昂贵处于紧张状态，无法得到普及等诸多因素问题，严重制约着高等医学教学的质量。将虚拟现实技术引用到高等医学实验教学中，不仅改善了高等医学院的实验条件，整合了医学院校的教学资源，也丰富了教学内容，培养了学生的创新意识，使得高等医学教学效果得到了显著的提高。
虚拟现实技术的基本概念和所面临的问题
虚拟现实技术（VRT）是以计算机为基础，将数字图像处理技术、计算机技术、传感技术、网络技术、多媒体技术、测量技术和人机对话有效的结合在一起，创造出一个3D的视觉、触觉、听觉的环境。让用户可以通过操作系统的人机对话工具，在虚拟的环境中对物体进行操作，使得用户仿佛置身于现实环境中。
不过虚拟现实技术的应用过程中人面对以下三个主要问题：
⑴ 如何在虚拟世界中实现和现实环境中存在的相一致的触觉、嗅觉和视觉，达到以假乱真的地步的技术仍需要不断提高。⑵ 如何让用户在没有意识到自己的动作、行为的条件下仍然能够在虚拟的环境中充满真实的世界的现实感也需要不断加强。⑶ 如何充分调动用户的积极性，在操作VRT的过程中能够听的更清，看的更真，听的更像也需要不断的探索。
2 虚拟现实系统的概念和基本特征
虚拟现实系统是利用先进的计算机软件技术和硬件工具，设计出符合要求 的软件、硬件交互手段，能够使得操作者产生身临该虚拟世界之中的感受和体会。
虚拟现实系统不同于普通的可视化操作图、用户界面等方式，它具有三个主要的特征：
⑴ 交互性：VRT的交互主体是用户，用户可以通过感知交互，让人机处于一种自然的三维交互中。⑵ 创意性：在虚拟现实技术中，人们可以从定性和定量双方面对事物产生感性和理性的认识，能够更好的启发用户，深化概念并激发其创新意识。⑶ 沉浸性：VRT试图将用户置身于计算机创造的三维虚拟空间中，使得用户感觉身处现实世界一样的与虚拟环境中的各种对象进行互动。
虚拟现实技术在高等医学教学中的应用
对于医学中关于解剖学、病理学、生理学的相关内容和有关模型都仅仅局限在教科书中，而虚拟现实技术的出现，将这些教学模型都存储在一个数据库中，利用VRT技术，将与教学相关的内容虚拟在一个特定的场景，或者将其显示在大屏幕上，通过放大某些细节来让学生更深刻的了解相关内容。
虚拟实验室的发展和功能特点
（1）虚拟实验室的发展。利用VRT技术，将网路技术、多媒体信息技术和有关仪器计量技术相结合，将认知的模拟方法和虚拟的仪器技术结合起来，来构建出网络上的智能化的虚拟的实验室，让学生和老师在课堂上可以利用这些虚拟实验室来进行各种实验，可以让学生身临其境的进行实验和观察现象。不仅让学生能够随时享用更新，更多，更好的实验仪器，也为远程教育等教学改革提供了技术等方面的支持。
（2）虚拟实验室应用于医学教学方面的功能特点：① 资源共享性：使用者在共享各种数据，相关硬件、软件资源的同时也避免了重复操作和投资，节约了大批的资本。② 透明性：虚拟实验室的所有资源包括人员都是一个统一的系统，使用统一的命令来进行相关功能的操作，构成结构十分透明化。③ 扩展性：知识的更新速度在信息时代是相当迅速的，只有不断的投入大量的资金才能适应新型的性能更优的设备的不断更新，而现实生活中教学资金的普遍短缺，导致了教学设备的严重不足，VRT利用其应用软件平台的核心技术，解决了上述问题，实现了升级换代的效率化。④ 互动操作性：VRT的互动性和自由操作性，为用户实现自由交流提供了很好的平台。⑤ 安全性：虚拟实验室系统采用了用户鉴别、文献加密、权限验证等安全性技术，可以做到及时中止合法访问者的不当操作，也可以拒绝非法访问者进入该系统，为虚拟实验室透明的，开放的，资源共享的合作环境提供了保障。
（3）虚拟现实技术与高等医学教学。虚拟现实技术可以生动形象的呈现出医学的有关的教学内容，例如逼真的模拟出一些抽象的概念，肉眼看不到的物体的变化，以及十分危险地点场所，或者是在现实生活中或者整个自然界都无法寻觅的甚至不存在的事物和事件，都能够通过虚拟现实技术呈现出来，这样子不仅会让学生对医学教学内容有了更加直观的理解和体会，也可以是学生在虚拟环境中实现人机互动，使得学生自觉主动的参与到有关教学内容的知识结构之中，不仅加大了学生学习的深度，也大大提高了学生掌握知识的能力和学习的效率，也调动了学生的自主学习能力。
虚拟现实技术与高等医学教学结合的相关实例：
将虚拟现实技术引入到腕踝针教学中，是VRT和高等医学教学中较为成功的典范。三维互动程序开发技术Virtools是腕踝针虚拟教学系统的技术基础，他实现了三维动画效果和基于三维对象的虚拟场景内的用户交互。
腕踝针虚拟教学系统的开发流程：
腕踝针虚拟教学系统在进行教学内容设计时，要根据教学目的教学特点选择适当的媒体表现形式。比如：利用图片、文字等将来表述虚拟教学系统的基本教学内容，有助于学生对其内容有更加直观的印象，对相关文字有进一步深入的了解。构建三维虚拟人体模型，将身体的分区，针刺点的定位更加形象制直观的展现在学生面前，通过虚拟现实技术学生可以对该模型进行自由控制，只需移动鼠标就会对某一分区和针刺点有进一步的详细的了解。或者学生可以进行模拟进针手法，系统可以针对学生的操纵，及时的对学生操作过程中的错误作出纠正
按照知识管理的组织知识管理理论和个人知识管理理论将腕踝针虚拟教学系统的总体结构分为四大模块：
腕踝针虚拟教学系统评估调查：先通过系统的图文教学，虚拟教学和病症体验教学进行腕踝针疗法的学习，然后让学生根据自己的综合感觉以：“好，较好，一般，较差”的标准进行评定。本次教学实验随机发放了50份问卷，来对虚拟教学的应用进行判定：
① 态度：对学生进行选择虚拟现实技术教学的意愿来看，32位选择了“十分愿意”（约占64%），18人选择“一般”（约占36%）。说明了大多数学生十分愿意将虚拟现实技术引用到教学当中。
② 知识表述：在与传统的知识的知识表述相比的情况下，有41个学生（82%）认为虚拟教学系统更有利于知识的传达，更具效果。
③ 效果：有38人（占76%）的学生认为运用虚拟教学系统更有利于提高教学效果和提高教学效率。
④ 功能：有36人（占72%）人认为虚拟教学系统更有助于辅导教学，有15人（占30%）认为虚拟教学技术的应用更有利于学生的自主学习。有36（占72%）认为虚拟教学系统的运用除了有利于学习医学知识外对于提高自身探索能力的提高也有很大的帮助。
⑤ 优势：38人（占76%）认为虚拟教学最大的优势是直观性，其次是趣味性和交互性各占（20%，15%）。
由此可分析：虚拟教学显示技术在高等医学教学的英语应用，因为其只是表达方式的直观性和有利于提高医学教学效率和学生的自主探究能力，得到了大多数学生的肯定。
虚拟现实技术在高等医学教学中的不足
① 虚拟教学过程中往往缺乏实物感，很难完全反应生物学中的各种复杂性。
② 虚拟教学过程中往往不会出现任何的不良后果，这样子就大大减少了锻炼学生在面对问题和解决问题时分析问题解决问题能力的机会。
③ 现代虚拟现实技术在医学教学过程中还存在显示设备不能够接受高质量，高逼真的医学图片，面对虚拟环境中复杂的状况，图片生成的即时性也有待进一步的加强。
结语
虚拟现实技术的研究是涉及到多个领域相关学科的交叉、集成的产物。而且这些领域的技术的潜在的前景也是十分广阔的。随着科学了不断发展，在虚拟现实技术应用在教学的过程中时，将强学生的相互合作，注重激发学生的兴趣，激发其探究的心理，这样势必会为将来的教学工作带来巨大的价值。
参考文献
[1] 石向群 邬亚华. 虚拟实验室在医学实验教学中的运用探索[ J ] .卫生职业教育, 2004
[2] 王宇飞. 虚拟现实技术及其在实验教学中的应用[ J ] . 教学与管理, 2005,
[3] 焦安权,钟声. 虚拟现实技术在医学领域的发展与应用研究[ J ]. 海南医学院学报, 2008
[4] 张大新. 虚拟现实技术(VR)在医学教育和实验中的广泛应用及意义[ J ]. 科技创新导报, 2008
[5] 苏学勇,汤彦君. 虚拟技术在现代医学教育中的应用[ J ]. 中国医药导报, 2008,
关键词：虚拟现实技术；医学教学；应用
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795(2012)01(A)-0000-00
我国高等医学院校目前面临着学生人口日益增多，教学经费有限，有的实验器材因为过于昂贵处于紧张状态，无法得到普及等诸多因素问题，严重制约着高等医学教学的质量。将虚拟现实技术引用到高等医学实验教学中，不仅改善了高等医学院的实验条件，整合了医学院校的教学资源，也丰富了教学内容，培养了学生的创新意识，使得高等医学教学效果得到了显著的提高。
虚拟现实技术的基本概念和所面临的问题
虚拟现实技术（VRT）是以计算机为基础，将数字图像处理技术、计算机技术、传感技术、网络技术、多媒体技术、测量技术和人机对话有效的结合在一起，创造出一个3D的视觉、触觉、听觉的环境。让用户可以通过操作系统的人机对话工具，在虚拟的环境中对物体进行操作，使得用户仿佛置身于现实环境中。
不过虚拟现实技术的应用过程中人面对以下三个主要问题：
⑴ 如何在虚拟世界中实现和现实环境中存在的相一致的触觉、嗅觉和视觉，达到以假乱真的地步的技术仍需要不断提高。⑵ 如何让用户在没有意识到自己的动作、行为的条件下仍然能够在虚拟的环境中充满真实的世界的现实感也需要不断加强。⑶ 如何充分调动用户的积极性，在操作VRT的过程中能够听的更清，看的更真，听的更像也需要不断的探索。
2 虚拟现实系统的概念和基本特征
虚拟现实系统是利用先进的计算机软件技术和硬件工具，设计出符合要求 的软件、硬件交互手段，能够使得操作者产生身临该虚拟世界之中的感受和体会。
虚拟现实系统不同于普通的可视化操作图、用户界面等方式，它具有三个主要的特征：
⑴ 交互性：VRT的交互主体是用户，用户可以通过感知交互，让人机处于一种自然的三维交互中。⑵ 创意性：在虚拟现实技术中，人们可以从定性和定量双方面对事物产生感性和理性的认识，能够更好的启发用户，深化概念并激发其创新意识。⑶ 沉浸性：VRT试图将用户置身于计算机创造的三维虚拟空间中，使得用户感觉身处现实世界一样的与虚拟环境中的各种对象进行互动。
虚拟现实技术在高等医学教学中的应用
对于医学中关于解剖学、病理学、生理学的相关内容和有关模型都仅仅局限在教科书中，而虚拟现实技术的出现，将这些教学模型都存储在一个数据库中，利用VRT技术，将与教学相关的内容虚拟在一个特定的场景，或者将其显示在大屏幕上，通过放大某些细节来让学生更深刻的了解相关内容。
虚拟实验室的发展和功能特点
（1）虚拟实验室的发展。利用VRT技术，将网路技术、多媒体信息技术和有关仪器计量技术相结合，将认知的模拟方法和虚拟的仪器技术结合起来，来构建出网络上的智能化的虚拟的实验室，让学生和老师在课堂上可以利用这些虚拟实验室来进行各种实验，可以让学生身临其境的进行实验和观察现象。不仅让学生能够随时享用更新，更多，更好的实验仪器，也为远程教育等教学改革提供了技术等方面的支持。
（2）虚拟实验室应用于医学教学方面的功能特点：① 资源共享性：使用者在共享各种数据，相关硬件、软件资源的同时也避免了重复操作和投资，节约了大批的资本。② 透明性：虚拟实验室的所有资源包括人员都是一个统一的系统，使用统一的命令来进行相关功能的操作，构成结构十分透明化。③ 扩展性：知识的更新速度在信息时代是相当迅速的，只有不断的投入大量的资金才能适应新型的性能更优的设备的不断更新，而现实生活中教学资金的普遍短缺，导致了教学设备的严重不足，VRT利用其应用软件平台的核心技术，解决了上述问题，实现了升级换代的效率化。④ 互动操作性：VRT的互动性和自由操作性，为用户实现自由交流提供了很好的平台。⑤ 安全性：虚拟实验室系统采用了用户鉴别、文献加密、权限验证等安全性技术，可以做到及时中止合法访问者的不当操作，也可以拒绝非法访问者进入该系统，为虚拟实验室透明的，开放的，资源共享的合作环境提供了保障。
（3）虚拟现实技术与高等医学教学。虚拟现实技术可以生动形象的呈现出医学的有关的教学内容，例如逼真的模拟出一些抽象的概念，肉眼看不到的物体的变化，以及十分危险地点场所，或者是在现实生活中或者整个自然界都无法寻觅的甚至不存在的事物和事件，都能够通过虚拟现实技术呈现出来，这样子不仅会让学生对医学教学内容有了更加直观的理解和体会，也可以是学生在虚拟环境中实现人机互动，使得学生自觉主动的参与到有关教学内容的知识结构之中，不仅加大了学生学习的深度，也大大提高了学生掌握知识的能力和学习的效率，也调动了学生的自主学习能力。
虚拟现实技术与高等医学教学结合的相关实例：
将虚拟现实技术引入到腕踝针教学中，是VRT和高等医学教学中较为成功的典范。三维互动程序开发技术Virtools是腕踝针虚拟教学系统的技术基础，他实现了三维动画效果和基于三维对象的虚拟场景内的用户交互。
腕踝针虚拟教学系统的开发流程：
腕踝针虚拟教学系统在进行教学内容设计时，要根据教学目的教学特点选择适当的媒体表现形式。比如：利用图片、文字等将来表述虚拟教学系统的基本教学内容，有助于学生对其内容有更加直观的印象，对相关文字有进一步深入的了解。构建三维虚拟人体模型，将身体的分区，针刺点的定位更加形象制直观的展现在学生面前，通过虚拟现实技术学生可以对该模型进行自由控制，只需移动鼠标就会对某一分区和针刺点有进一步的详细的了解。或者学生可以进行模拟进针手法，系统可以针对学生的操纵，及时的对学生操作过程中的错误作出纠正
按照知识管理的组织知识管理理论和个人知识管理理论将腕踝针虚拟教学系统的总体结构分为四大模块：
腕踝针虚拟教学系统评估调查：先通过系统的图文教学，虚拟教学和病症体验教学进行腕踝针疗法的学习，然后让学生根据自己的综合感觉以：“好，较好，一般，较差”的标准进行评定。本次教学实验随机发放了50份问卷，来对虚拟教学的应用进行判定：
① 态度：对学生进行选择虚拟现实技术教学的意愿来看，32位选择了“十分愿意”（约占64%），18人选择“一般”（约占36%）。说明了大多数学生十分愿意将虚拟现实技术引用到教学当中。
② 知识表述：在与传统的知识的知识表述相比的情况下，有41个学生（82%）认为虚拟教学系统更有利于知识的传达，更具效果。
③ 效果：有38人（占76%）的学生认为运用虚拟教学系统更有利于提高教学效果和提高教学效率。
④ 功能：有36人（占72%）人认为虚拟教学系统更有助于辅导教学，有15人（占30%）认为虚拟教学技术的应用更有利于学生的自主学习。有36（占72%）认为虚拟教学系统的运用除了有利于学习医学知识外对于提高自身探索能力的提高也有很大的帮助。
⑤ 优势：38人（占76%）认为虚拟教学最大的优势是直观性，其次是趣味性和交互性各占（20%，15%）。
由此可分析：虚拟教学显示技术在高等医学教学的英语应用，因为其只是表达方式的直观性和有利于提高医学教学效率和学生的自主探究能力，得到了大多数学生的肯定。
虚拟现实技术在高等医学教学中的不足
① 虚拟教学过程中往往缺乏实物感，很难完全反应生物学中的各种复杂性。
② 虚拟教学过程中往往不会出现任何的不良后果，这样子就大大减少了锻炼学生在面对问题和解决问题时分析问题解决问题能力的机会。
③ 现代虚拟现实技术在医学教学过程中还存在显示设备不能够接受高质量，高逼真的医学图片，面对虚拟环境中复杂的状况，图片生成的即时性也有待进一步的加强。
结语
虚拟现实技术的研究是涉及到多个领域相关学科的交叉、集成的产物。而且这些领域的技术的潜在的前景也是十分广阔的。随着科学了不断发展，在虚拟现实技术应用在教学的过程中时，将强学生的相互合作，注重激发学生的兴趣，激发其探究的心理，这样势必会为将来的教学工作带来巨大的价值。
参考文献
[1] 石向群 邬亚华. 虚拟实验室在医学实验教学中的运用探索[ J ] .卫生职业教育, 2004
[2] 王宇飞. 虚拟现实技术及其在实验教学中的应用[ J ] . 教学与管理, 2005,
[3] 焦安权,钟声. 虚拟现实技术在医学领域的发展与应用研究[ J ]. 海南医学院学报, 2008
[4] 张大新. 虚拟现实技术(VR)在医学教育和实验中的广泛应用及意义[ J ]. 科技创新导报, 2008
[5] 苏学勇,汤彦君. 虚拟技术在现代医学教育中的应用[ J ]. 中国医药导报, 2008,