针灸教学中虚拟现实的应用

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【摘要】  虚拟现实技术目前已成为教学技术领域的又一个新型的教学媒体，它具有沉浸、交互、构想的特征，可以培养学生学习的积极主动性，提高学生的动手实践能力。在针灸教学中的应用有三个方面：知识学习、技能训练、理论与现实紧密结合。



【关键词】  虚拟现实技术；技术应用；针灸教学



　　针灸学不仅是一门理论课，也是一门临床学科。按说，既有理论又有实践操作，学生应该是有很浓重的兴趣来学习这门课程的。但是，我们在教学过程中发现，同学们学习起来感到非常吃力、枯燥、抽象，究其原因，我认为最重要的一点，就是学生学习无“投入”感。比如：我们在针灸教学过程中经常要使用模型来加强学生对人体空间位置关系的认知，要指导学生进行反复的操作训练来培养操作技能，要通过医院的实习培养学生的临床技能，但是我们传统的教学，只是教师在课堂上机械的讲述、示范或者观看录像，学生只是平面的感受、被动的接受，无法积极主动的进行学习演练。如果我们能引进虚拟现实技术，则可很容易的解决上述问题。



　　1  虚拟现实系统的简介



　　虚拟现实技术是在计算机图形学、计算机仿真技术、智能接口技术、人工智能技术、多媒体技术、多传感技术、网络技术、并行处理技术等基础上发展起来的交叉学科。“虚拟现实”技术的历史可追溯到20世纪50年代出现的立体电影,然而直到1989年,美国公司的创始人之一Jaron Lanie首次提出“虚拟现实”这一概念,虚拟现实技术才开始作为一门较完整的学科体系而受到社会极大的关注［1］”。虚拟现实是人们对计算机及其非常复杂的数据进行可视化及交互操作的一种方法。与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境,它可以是现实世界中存在的环境,也可以是人类主观虚构的环境。而“虚拟”是指这个世界或环境是用计算机生成的,不是真实的。因此,虚拟现实系统是指用计算机生成的一个逼真的三维虚拟环境,使用者戴上头盔显示器、图形眼镜、数据衣、立体声耳机、数据手套及脚踏板等传感装置,将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰。现在虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、工程设计、军事模拟、教育培训、娱乐游戏等许多领域，“虚拟现实”系统作为新的教学媒体,它的出现无疑将对教学产生深远的影响。



　　2  虚拟现实系统的基本特征及类型



　　2.1  虚拟现实系统的基本特征  G Burde在Electro'93国际会议上所发表的“虚拟现实系统及应用”(Virtual Reality Systems)一文中曾提出“灵境技术三角形”,简捷地说明了虚拟现实系统的基本特征,即三个“I”,它们是:ImmersionInteractionImagination(沉浸交互构想)［2］。



　　2.1.1  沉浸(Immersion)虚拟现实技术追求的目标是力图使用户在计算机产生的三维虚拟环境中有身临其境感。

　　2.1.2  交互(Interaction)是指使用者能通过自然的动作与虚拟世界中的物体进行交互作用。

　　2.1.3  构想(Imagination)就是使用者通过对虚拟环境中物体的操纵与观察,加深对事物的认识和理解,从而启发新的构思。简而言之,虚拟现实的根本目的是使人们不仅可以在多维信息空间进行仿真建模,还能帮助人们获取知识和形成新的概念。

　　2.2  虚拟现实系统的类型  虚拟现实系统按其功能不同,可分成三种类型:

　　2.2.1  沉浸型虚拟现实系统  沉浸型虚拟现实系统是一套比较复杂的系统，使用者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流。该系统虽然可让使用者完全沉浸到虚拟世界中去，但由于其价格昂贵，所以难以推广。

　　2.2.2  桌面型虚拟现实系统  桌面虚拟现实系统是有一台普通的计算机系统组成，计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口，通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互。系统的特点是结构简单、价格低廉、经济实用、易于普及推广，但缺乏真实的现实体验。

　　2.2.3  共享型虚拟现实系统  共享型虚拟现实系统是由多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟空间，多个用户通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，达到协同工作的目的。如：异地的医科学生可以通过网络对虚拟手术室中的患者进行外科手术。



　　3  虚拟现实系统在针灸教学中的应用



　　3.1  知识学习  可以利用虚拟现实技术虚拟一个逼真的三维立体人，准确的标示出近三百个常见针灸穴位，使用者只要通过鼠标控制虚拟人的转动、缩放，点击其上的穴位点，即可方便的了解相应穴位的定位、局部解剖、主治和针法灸法，使腧穴学习更直观形象，使抽象问题简单化。另外，可以从解剖层面来动态演示某些危险穴位的针刺，有效解决针灸教学中危险穴位讲解言而不明的难题。还可以通过三维虚拟人的互动操作，可以轻松系统地学习经络知识。

　　3.2  技能训练  虚拟现实技术可以使学生在虚拟的环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，可以做各种各样的针灸操作训练。比如，在毫针刺法这一章中，可以练习如何持针、进针手法、行针手法、针刺补泻，还可以结合所学腧穴的不同，掌握不同的针刺方向、角度、深浅度以及不同的补泻方法等技能。由于虚拟的训练系统无任何危险，学生可以不厌其烦的训练直至掌握技能为止。

　　3.3  理论与现实紧密结合  虚拟现实系统可以为学生提供一个生动、逼真的临床医院场景，使学生成为一名真实的大夫，通过对患者望、闻、问、切四诊合参，明确诊断疾病，确定穴位进而操作，可以使理论与实践紧密结合，综合掌握所学习的知识。总之，虚拟现实系统能够为学生提供生动、逼真的学习环境，使学生能够成为虚拟环境中的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点难点，培养学生的实际操作技能方面都将起到积极的作用。



【参考文献】



  　　［1］ 肖田元，张燕云，陈加栋.系统仿真导论［M］.北京：清华大学出版社，2000：263.



　　 ［2］ 申蔚，夏立文.虚拟现实技术［M］.北京：希望电子出版社，2002.