口腔实验教学的虚拟环境创造问题研究
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摘要：口腔医学是一门经验型学科，因此在教学过程中对实验课程要求更高。新课程标准提出了实践教育的观念，但是种种原因导致传统的实验教学无法满足教学的要求。随着虚拟技术的发展，虚拟技术在口腔医学实验教学中得到广泛应用。本文主要探讨了口腔实验教学的虚拟环境的作用、口腔实验教学的虚拟环境在教学中的应用、口腔实验教学的虚拟环境相关技术以及口腔实验教学的虚拟环境在教学中应用的原则。
关键词：口腔实验教学 虚拟环境 教学效率
一、虚拟环境在口腔实验教学中的作用
1.有利于完成高成本、高危险的实验课程
在传统实验项目中，由于部分实验耗材多、成本高或者危险性高，导致了实验课程的停滞。虚拟环境能够通过人机结合的方式来完成相关的实验操作，为学生提供更多的实验项目，有效避免了在实验过程中的危险。
虚拟环境的相关技术能够有效地衔接口腔医学涉及的各个学科，同时保留学科的特性，能够保障学生学习的多样性以及全面性。在授课过程中，教师能够使用虚拟环境对同一教学内容反复操作，对于学生不清楚的知识点可以有针对性地多次讲解。虚拟环境有效避免了实验风险，能够让学生在牢记理论知识的同时提高实践操作能力。
2.提高学生学习的积极性
学生是实验课程教学的主体，在授课过程中，提升学生的学习积极性能得到事半功倍的效果。在口腔实验教学的虚拟环境教学中，学生能够直接参与到实验中来，更有助于学生学习积极性的提高。
虚拟环境集图形、文字、操作于一体，在学习理论知识的同时能够通过人机互动进行实验操作，丰富了课程内容，营造了活跃自主的课程氛围。通过模拟设备的图文并茂的演示，让抽象的理论知识更容易被学生理解，仿真模拟的功能更有益于学生掌握技术难点。
在虚拟环境中，学生可以依据自身的知识能力水平提出不同的解决方案，并且将解决方案应用在实验中。在传统的实验中学生往往顾虑实验的风险，不敢将自己的方案应用到实验中。虚拟环境教学规避了实验风险，可以让学生放心地操作，有利于提高学生的参与度，从而提升学生学习的积极性。
3.打破时间和空间的限制
目前，由于学生急速增多，院校的实验室建设速度跟不上，导致了院校实验室供不应求。传统的实验课程由于部分实验周期长，教师即使想要带领学生增多实验课程，但是由于时间和空间的限制，导致实验无法完成。口腔实验教学的虚拟环境打破了时间和空间的限制，让学生能够在有限的时间内，观察到需要长时间才能观察到的变化结果。
除此之外，实验结果会通过电脑反馈给学生，打破了空间的限制，减少了学生课程的限制，提高了口腔实验教学效率。
4.培养了学生的综合能力
近年来，随着教育改革的不断推进，在教学中更加注重学生综合能力的培养。素质教育打破了以往重理论轻应用的教学模式，所以教师在教学过程中应给学生提供更多的学习机会，让学生接触更多的实验内容。
虚拟环境教学能够让学生身临其境，实现人机交互。学生在学习中不断提出问题、思考问题、解决问题，锻炼了学生掌控时间的能力、思维能力以及表述能力，有利于培养学生的综合能力。
虚拟环境教学还有利于学生自主学习能力的培养。在以往的授课过程中，往往以教师为中心，忽略了学生的主体地位，学生在学习过程中处于被动的地位，导致了无法实现教学目标。在虚拟环境实验教学中，学生处于不断探索、提出解决方案、修正解决方案的自主学习的过程，有利于自主学习能力的提高。
二、口腔实验教学的虚拟环境在教学中的应用
1.虚拟环境在口腔实验义齿种植中的应用
义齿种植具有美观以及帮助咀嚼等优点。但是义齿种植价格高、操作难，对于技术水平要求高。在传统的实验教学中，由于人力物力财力的限制，不是所有学生都有机会参与实验，导致人才培养的不充分。
通过虚拟环境实验教学能够有效弥补传统实验的不足，可以通过电脑虚拟种植牙的材料以及通过电脑操作来还原种植牙的过程。学生通过操作电脑鼠标以及虚拟口腔来调整手术部位，从而修正牙槽骨以及提升上额窦等。在虚拟环境下不必担心操作失败带来的后果，可以有效避免实验风险。同时能够让学生理论结合实际，培养其综合能力。
2.在口腔解剖生理学教学中的应用
在课程前，应用虚拟技术进行石膏模型扫面，在计算机设备中制作成图像。通过多次调整來达到两个极度接近。在实验课程中使用虚拟技术，可依据标准客观真实地评价每一项操作和牙齿的形态功能等，帮助学生理解口腔生理学知识。
三、口腔实验教学的虚拟环境相关技术探析
口腔实验教学的虚拟环境的创设主要利用三维计算机图形技术、多功能传感器交互式接口技术以及高清晰度、高更新速度显示技术相互综合，对真实情况进行模拟。在操作过程中通过电子设备还原真实情况、让学生在模拟环境中感知实践。
1.口腔实验教学的虚拟环境技术特点分析
（1）高安全性。在传统的口腔实验教学中，由于学生对于设备仪器使用的流程不清晰、操作过程不规范等，导致实验课程中有许多的不安全因素，导致实验课程无法达到应有的效果。虚拟环境技术规避了此类风险。在虚拟环境下，不必担心实验过程中产生的安全问题。
目前社会对于人才需求供不应求，导致院校扩招、学生增加、实验室资源短缺，但是实验课程又是将理论应用与实践结合不可或缺的环节。因此，如何提高实验教学的有效性是目前亟待考虑的问题。虚拟环境实验教学能够有效减小教学过程中发生的风险，让学生在短时间内掌握操作技能，操作过程中避免了同患者产生联系，保障了实验的安全性。
（2）实时交互性。在虚拟环境下进行实践操作，实践过程以及结果能够通过电脑屏幕显示出来，从而让学生能够及时调整实验过程。
例如，仿真头模内部的牙齿可以拿取替换。在实验中，学生所用的牙钻手持件配有力传感器，能够模仿琢磨和接触，其震动可以直接被学生感触到，同时数据会直接返回到电脑屏幕。学生可通过虚拟环境来感受真实的操作环境。
除此之外，虚拟的教学系统在设计中结合了三维交互式模拟，让学生能够将理论知识与实验相结合，让学生在学习过程中积累了相关经验。虚拟环境电子设备能够将学生的每一次实验数据返回到计算机中，学生可以通过数据来认识到自身的不足，并且在今后的学习过程中积极改正。
（3）自主性。在虚拟环境下更有利于培养学生自主学习能力。学生可以按照自己的想法进行创新研究，而不必担心造成巨大损失。教学的过程是培养学生思维能力、创新能力以及自主学习能力的过程，让学生有更大的发挥空间才能够培养学生的综合能力。
2.口腔实验教学的虚拟环境的相关技术
（1）三维视觉显示技术。三维视觉技术主要为虚拟环境的视觉感受提供了技术支持，给虚拟环境创造更好的视觉效果。
（2）虚拟环境建模技术。虚拟环境建模是打造虚拟环境的基础环节，为实现真实情景还原提供了技术支持。
（3）立体虚拟声音技术。立体虚拟声音技术可以打造良好的声音效果，让人在虚拟环境中感受到听觉效果。
四、口腔实验教学的虚拟环境在教学中应用的原则
1.直观性原则
学生在学习过程中，学习的积极性对于教学的结果有着重要的影响。在以往的教学过程中，由于理论知识抽象难懂导致学生的积极性不高。因此，创新教学方法，让课程内容更加直观易懂是口腔实验教学的首要原则。
在虚拟环境教学过程中，应注重把教学重点、教学难点以及教学中抽象的知识点，运用虚拟技术以图文并茂的形式展示出来。突破传统教学方式，将理论知识更加直观、生动地展示给学生。
2.操作性原则
在实验课程中，由教师引导学生进行实践操作来感知所学习的知识。所以在课程实践中，实验课程应具备可操作性。作为实验课程的主体，学生应在虚拟环境下通过具体的操作来积累知识，教师在设计课程时应注重实验与理论相结合。
尤其在口腔医学中，学生想要完成从学习者到从医者的转变，只能通过不断的实验操作积累经验。可见虚拟环境实验教学的重要意义。
3.从实际出发原则
虚拟环境实验教学虽然能够提高教学效率，为临床教学提供良好的知识储备，但是不能完全替代临床实习教学。虚拟环境教学实验课程必须从实际出发，充分发挥虚拟环境教学的优势，同时根据实际情况调整虚拟环境实验教学，实现教学与临床实习的良好衔接。
五、小结
在素质教育的大背景下，各高校以及教师对实验课程日渐重视。但是由于实验室不足、实验成本高、周期长等客观原因，导致传统实验课程已经无法满足目前的教学需求，引进虚拟环境实验教学势在必行。
虚拟环境实验教学有利于提高学生的参与度，提高实验教学效率。但是，由于虚拟环境实验教学起步晚、发展慢，目前部分虚拟现实设备无法发到高精度、高真实性。因此，升级硬件设施、提高虚拟技术水平是目前亟待考虑的问题。
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