浅谈虚拟仿真教学在口腔解剖生理学中的应用

一、背景分析

（一）传统的口腔解剖生理学教学现状为课程学习难度较大，内容多、复杂而抽象、难理解，学生在学习的过程中可能会面对以下问题：

1、“平面”与“立体”的鸿沟

传统教材通常依赖于平面图示和静态标本，难以呈现牙齿咬合的力学分布、动态的咬合关系及颌骨内部通道的空间结构。学生在了解各解剖点之间的抽象关系时难以理解而导致学习难度的增加和学习兴趣的降低。

2、解剖标本使用困境

校内的实训室受限于实体标本的数量，使得分配给学生的标本数量和学习时间不足，操作对于标本的破坏无法逆转，种种局限难以让学生真正掌握解剖知识。

3、实训操作试错成本高

实训课程中所涉及的操作，对精确度要求极高，这使得传统实训耗材的使用既不经济又可能带来安全风险。

（二）什么是虚拟仿真技术

虚拟仿真技术依托于计算机图形学、人工智能和传感交互技术，构建高精度的三维口腔解剖数字模型，为从静态结构演示到动态生理过程模拟提供全面的教学支持。这项技术能将复杂的解剖结构转变成交互式的可视化场景，使学生可以通过多角度观察、层次解剖和动态演示，清晰地理解牙体结构特征、牙体咬合力学分布、关节活动以及神经和血管的邻近关系。

二、虚拟仿真应用于口腔解剖生理学教学的意义

（一）提高教学质量, 完善课程体系

1、虚拟仿真实训教学系统能够以三维可视化的方式展示解剖结构，实现对解剖结构的“全息透视”效果，将抽象的解剖知识转化为具体且可感知的学习任务。在沉浸式环境中，学生能够自主选定观察的角度、操作过程和训练的难度，根据个人化的学习路径达成既定的学习目标。我们能够通过数字化系统依据实际病例数据构建三维模型，学生可以360 度旋转虚拟牙齿，逐层查看牙釉质、牙本质、牙髓腔、和牙周组织。这种方式让学生能够更直观地理解牙体组织结构，并对后续相关疾病的治疗有更深入的了解。某些虚拟模拟系统可以重现真实的医疗情境，允许学生在逼真的环境中执行实训任务，并通过智能分析识别操作中的不足。这种自我导向的学习大大提高了学生的参与感和成就感，而教师能够利用系统实时跟踪学生的学习进展、操作数据和错误类型，从而提供准确的个性化指导，实现 " 以学生为中心 " 的精准教学模式。使用虚拟仿真系统设备还能逐步减少实训耗材费用，降低对高价标本和实验材料的依赖程度。

2、随着 VR/AR 技术的发展逐渐完善，我们运用新兴技术的融合创新打造了一个“可拆解、可重复、可纠错”的虚拟解剖实验室，使学生能够沉浸式地参与和互动。通过运用力学反馈技术，可以模拟牙钻在穿透各种组织时所感受到的阻力变化，如釉质的坚硬、牙本质的黏稠以及牙髓的柔软触感。这使得解剖操作更加直观，真实地再现了解剖结构的特征。学生使用 VR 设备进入虚拟操作室，比如可以在虚拟患者的嘴部进行下颌神经阻滞麻醉。系统会实时显示针尖与血管之间的接近距离，从而避免因穿刺导致出血问题。教师可实时追踪学生的注意力状态，并自动调整虚拟场景的复杂度，以确保他们处于最佳学习状态。我们可以把元宇宙的概念应用到教育中，学生通过虚拟角色进入元宇宙校园，与世界各地的名师交流互动。

3、虚拟仿真系统能够依据教学大纲，把知识分成逐步递进的模块，整合广泛的医学数据，并运用人工智能算法分析学生的学习情况，实现智能评估。学生可以根据自己的情况重点攻克难点，系统还能精确找到他们的知识盲区，通过数据分析评估易错的操作难点，从而提升教学质量和学习效率。根据某职业院校的使用报告显示，自从引入虚拟仿真教学系统，学生在识别颌面颈部神经结构的准确率提升了 60% ，而考核通过率则提高了 35% 。

4、在应用虚拟仿真技术时，我们将其与生理学、病理学以及临床技能等其他医学领域整合，创建了一个跨学科的综合学习平台。这种混合式教学方法有助于增强学生的整体素质和思维能力，使他们更好地适应未来的职业需求。虚拟仿真环境具备支持多用户协同操作的功能，使得多名学生可以在相同的虚拟场景中分工合作。例如，他们可以共同制定治疗方案或协同完成实训流程。这种合作学习不仅增强了学生的团队合作技巧，还推动了教师和学生之间以及学生之间的多方互动，提高了课堂的活跃氛围。

（二）建立新型师生关系，激发学生学习兴趣

引入虚拟仿真技术，革新了教师主导的传统课堂，形成了更加开放、互动与协作的学习环境，增强了师生之间的情感互动，为转变师生关系提供了有力的支持。在虚拟模拟环境中，教师的职责从传授知识者演变成学习指导者、情境策划者和能力推动者，而学生也从被动接受信息的角色转变为积极探索和实践创新的角色。这种角色的重新定位使师生关系更加平等、合作和互相信任，为提升教学质量奠定了坚实的基础。虚拟仿真系统所提供的实时反馈与可视化评估，使学习效果更加清晰和可见。学生可以借助操作回顾、数据比较和错误剖析，明晰地了解自身的弱点并及时进行改善；教师可以依托系统生成的学习数据分析报告，参与任意学习小组，利用语音指导、标注提示或演示操作来引导学生思考，调整教学策略以优化课程设计，形成一个互动学习的三位一体模式。这种教育方式提高了教学的目标性和实效性，同时增加了学生对教师专业指导的信任和依赖。

三、面临的困难

虽然虚拟模拟教学在口腔解剖和生理领域表现出明显优点，但在实际实施和普及中依旧遭遇许多困难。

1、技术平台的建造和维护费用较高，构建高质量的三维模型、采购 VR/AR 设备以及系统的不断升级都需要持续投入，这给学校的预算带来了压力。此外，开发虚拟仿真内容需要跨学科团队的合作，包括领域专家和软件技术人员等。在组建和维持这样的专业人才队伍时会面临一些挑战。

2、虚拟场景还需要提升其真实感和交互性。目前的系统在力的反馈精度和组织触感模拟等细节方面，与真正的临床环境相比仍存在差异，这可能会影响学生的操作体验和学习效果。此外，虚拟仿真教学对教师的信息化技能提出了更高的要求，一些教师在使用技术、分析数据和引导学习方面需要进行额外的培训。

3、虚拟仿真教学的考核评价体系需要进一步改进，需探索将虚拟操作表现与临床操作能力评估有机结合的方法，让课程考核体系更加科学化。

四、总结

虚拟仿真技术为口腔解剖生理学教学带来了革新，优化了课程结构。学生可以在一个安全且可控的环境里反复进行实训操作，显著增强了学习主动性、操作熟练度以及学习兴趣。但是虚拟仿真教学的普及仍面临许多困难，比如技术平台的建设和维护费用较高、组建跨学科开发团队的难度大、虚拟场景的逼真度需提升、教师的信息化能力有待增强，以及当前考核评价体系的不完善等问题。未来有必要通过增加资金投入、强化教师培训、深化产教结合和完善评价机制等手段，来推进虚拟仿真技术在口腔解剖生理学教学中的深入应用。

参考文献

［1］李华 . 虚拟仿真平台在职业院校智能装备教学中的发展趋势 . 教育技术与实践，2022,19(3):56-61.

［2］欧阳普勇 . 虚拟仿真实验中心教学改革研究与实践 [J]. 现代盐化工 ,2020,47(6):133-135.