虚拟现实技术在继续教育中的应用

虚拟现实技术在继续教育中的应用

【摘要】虚拟现实(virtualreality,VR)技术历经几十年的发展,已在各领域得到了广泛的应用。本文简要介绍了虚拟现实技术的基本概念与基本特点,阐述了虚拟现实技术在医学教育方面的应用优势及具体方向,结合目前海军基层军医继续教育存在的难点与不足,包括脱产学习机会少、知识更新缓慢及实战训练条件欠缺等,分析并探讨了VR在虚拟战场环境、虚拟卫勤装备操作训练、虚拟急救外科手术训练及虚拟教学等方面的应用前景。VR所特有的科学性、实时性、严密性、交互性、可控性和可再现性等诸多优点,为海军基层军医继续教育的变革与发展拓展了新的有效途径与方向。

【关键词】虚拟现实技术;基层军医;海军;继续教育

目前虚拟现实技术正得到广泛关注,相关的软、硬件迅速发展并逐步走向成熟,预计VR技术在娱乐休闲、教育培训、军事演习、医疗诊断和科学研究等诸多领域将持续强劲增长。2016年被称为“虚拟现实元年”,VR技术已从新潮炫酷的表现形式回归于功能实用的深度开发,让更多的人感受到了VR技术的广阔应用前景。

1VR技术的特点及在医学教育中的应用

1.1概念与特点

虚拟现实(virtualreality,VR)技术,是利用计算机技术创建虚拟三维情景,用户借助特殊的交互设备,通过视觉、听觉和触觉等全方位与虚拟世界中的事物进行自然互动,实时无限制的观察与体验相关事物,并可针对性的进行反复操控和设计改造[1]。任何一个虚拟现实系统都可以用三个“I”来描述其特性,这就是“沉浸(immersion)”“交互(interaction)”和“想象(imagination)”。

1.2VR技术在医学教育中的应用

1.2.1改变传统理论知识讲授的教学模式。传统的医学理论教学多采用书面材料或多媒体课件,概念相对抽象、形式相对单一、缺乏立体感,学习者常缺乏积极主动性,导致学习效率低下。在医学理论学习中采用VR技术,通过可视化场景,将需要讲解的课程内容直观而生动地展示在学生面前,使学生更容易了解学习内容的特征、性质和规律,进而显著提高学习效果。1.2.2为实践操作学科带来全新的变革。对于医学生而言,实践操作学科主要包括解剖学、临床实习及模拟手术等需要反复操作练习积累的学科。通过虚拟人体结构,学生进行反复的解剖和观察,熟识各组织及器官的名称、形状、位置、结构、内部血管和神经的分布状况及与相邻组织和器官的位置关系等知识。目前医学生在实习中难以得到充分锻炼,而VR技术可以帮助医学生在虚拟环境中完成和真实环境一样的实习和手术历练,在保护患者的同时获得宝贵的实践操作机会[2]。1.2.3VR实时远程教学有助于医学继续教育的发展。VR技术是数字化信息化变革的成果,具备实时远程直播教学的应用基础。VR直播可以全方位摄录教学或手术现场的全部场景,通过相关技术传输到云端,运用专门的APP实现现场直播。这既可以从技术层面解决了医学现场教学受限不利于观摩的问题,更为重要的是,可以让医师们切实感受医学现场教学的创新和便利,有利于医学继续教育模式的发展。

2海军基层军医继续教育的不足

2.1实战条件下急救及外战伤的卫勤训练欠缺

在舰艇远离岸基的情况下,伤病员的救治主要依靠舰艇自身卫勤力量来完成。现代海战伤类、伤情复杂严重,对舰艇军医业务技术有特殊要求。海上早期救治水平及紧急救治能力直接关系到伤亡率和伤残率,进而影响整个舰艇的战斗力。另外舰艇军医对外(战)伤的手术救治能力事关舰艇战斗力保持。目前,受限于相应的卫勤训练相应软硬件条件,实战条件下的作战环境无法模拟,舰艇军医针对性的急救及外科训练无法普及,这对舰艇卫勤保障战斗力建设影响较大。

2.2脱产学习机会少,知识更新缓慢

近期相关调查结果显示:海军基层军医服役时间在5年内能到上级医疗机构进修的只有24.81%[3]。另外舰艇军医因为岗位特殊性,学习机会更明显少于岸勤军医,随着海军执行任务的增多及长远航常态化,舰艇军医能脱产学习的机会更低。另外学历教育内容与舰艇工作需要不甚相符,自主学习存在资料缺乏、更新缓慢、评价及管理机制缺失等等诸多不足,缺乏有效性及持续性,直接影响舰艇军医自学的主观能动性,学习动力逐年消退,或引起基层军医的流失或转岗。

3虚拟现实技术在海军基层军医继续教育中的应用前景

美海军通过虚拟现实技术建立起虚拟海军医院,可向基层医护人员传递丰富即时的医学信息,充分利用所有相关医学教育训练资源,关键是可提供“任何时间、任何地点、任何课程”的个性化训练与指导。我海军基层军医平时须注重医学知识更新及操作技能养成,战时则突出实战条件下的卫勤保障与救援能力训练,这也为虚拟现实技术在继续教育领域的应用指明了方向。

3.1虚拟战场环境

虚拟现实技术主要是由开发渲染平台、三维沉浸显示系统,三维交互系统和中央控制系统等四大部分组成。通过相应的三维战场环境图形图像库,包括作战背景、海战场景、各种武器装备和作战人员等,模拟海战场景下的各种海战伤情,为使用者创造逼近真实的立体海战环境,以增强战场适应能力,提高训练质量。

3.2虚拟卫勤装备操作训练

现代海战,伤类、伤情复杂严重。战时伤员现场救护、换乘、后送、落水人员的救捞等传统科目训练需要长期坚持,随着武器装备的发展与广泛应用,援潜救生训练及航空医学训练也逐渐成为海军基层卫生人员需要掌握的专业技能。诸如应急逃生训练、生命支持系统训练、水上生存训练和医学急救训练等均需要大量卫生装备及军事装备人员配合进行,难以做到成体系成建制完成。虚拟卫勤装备操作训练,主要利用虚拟卫勤装备完成真实卫勤装备的实操训练,训练过程中通过操作传感设备选择战场环境及变更处置方案,使参训军医体验不同的训练效果,进而不断锻炼和提高其装备实操水平、心理承受能力及战场应变能力。

3.3虚拟急救外科手术训练

目前舰艇军医需要加强训练的外科重点内容主要包括如下方面:基本急救技术,如静脉切开术、气管切开术及胸腹腔穿刺引流等;舰艇人员常见病的外科诊治,如阑尾炎、溃疡穿孔及肠梗阻等急腹症;战时舰艇常见创伤的诊治,如各部位创伤清创、手术止血及骨折固定等。基于VR技术的模拟外科手术系统可以实现以协作方式共同完成手术或者以共享模式观摩手术过程。操作时,人工智能可对学生进行视觉、听觉及操作动作的综合规范化指导,指导教员亦可直接介入进行实时指导,并且可不受伤病员、场地、时间等诸多因素的制约,在减少投入的同时获得良好的外科手术训练效果[4]。

3.4虚拟教学以强化知识更新

既往调查显示45%的海军基层军医认为应该加强预防医学知识、保健知识、心理咨询、理疗技能及卫勤管理等知识更新[5]。首先针对医学对象进行VR三维设计,构建虚拟学习情境,补充文字、图片等信息,进而呈现系统预设的相关学习内容;在系统构建的虚拟场景中学员可自主学习,并可通过人机交互设备对场景中的虚拟信息进行操作训练,全方位展示学习内容并达到学习目标。这种通过虚拟场景设置智能化虚拟教学,制订个性化学习方案,可以极大的扩展教学空间和教学内容,由被动灌输转变为主动学习,激发学生学习兴趣和促进知识更新[6]。

4结语

虚拟现实技术被誉为“21世纪的新科技”,将对我军的新变革新发展产生深远影响。虚拟现实技术具有交互性强、重复性强、安全性好及性价比高等优点,具有很强的实用性和广阔的发展空间,将为海军基层军医继续教育领域开拓一个富有发展潜力的新方向。

作者:钱慧 顾静 刘长云 吕礁 施云星