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        VR技術(shù)在高職動(dòng)物外科手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

        2021-11-16 05:36:26李思琪程嘉奇王曉艷郝永峰
        家畜生態(tài)學(xué)報(bào) 2021年10期
        關(guān)鍵詞:虛擬環(huán)境外科手術(shù)問(wèn)卷

        李思琪,程嘉奇,袁 聽(tīng),王曉艷,郝永峰

        (1.重慶三峽職業(yè)學(xué)院 動(dòng)物科技系,重慶 萬(wàn)州 404155;2.重慶幼兒師范高等??茖W(xué)校 初等教育,重慶 萬(wàn)州 404155)

        動(dòng)物外科手術(shù)是高職畜牧獸醫(yī)、動(dòng)物防疫與檢疫等專業(yè)核心課程《畜禽普通病防治技術(shù)》中的重要組成部分,具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性[1]??梢哉f(shuō)動(dòng)物外科手術(shù)水平的高低是執(zhí)業(yè)獸醫(yī)師職業(yè)能力的重要體現(xiàn)。由于動(dòng)物外科手術(shù)作為一門實(shí)踐技能課的特殊性,其授課方式與一般的臨床理論課存在很大差別,實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)很難在短時(shí)間內(nèi)完成,如何在有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生迅速把握該課程的要點(diǎn)并轉(zhuǎn)化為自身技能,一直是醫(yī)學(xué)教育工作者的問(wèn)題[2-3]。

        1 動(dòng)物外科手術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀

        動(dòng)物外科手術(shù)的教學(xué)往往圍繞一個(gè)具體的手術(shù)進(jìn)行開展,如剖腹產(chǎn)、絕育術(shù)、膀胱切開術(shù)等,手術(shù)過(guò)程中涉及到打開手術(shù)通路、進(jìn)行主手術(shù)和手術(shù)通路閉合3個(gè)主要內(nèi)容。這需要學(xué)生在前期的學(xué)習(xí)中掌握極其扎實(shí)的解剖學(xué)基礎(chǔ),同時(shí)要在腦海里形成該系統(tǒng)的三維立體圖像,才能完全吸收老師傳授的內(nèi)容,而大多數(shù)學(xué)生并不能達(dá)到要求。所以在外科手術(shù)教學(xué)中,常會(huì)借助圖片、視頻等模式輔助教學(xué),但這類教學(xué)形式呈現(xiàn)在多媒體上均為二維模式,立體感不強(qiáng),無(wú)法真正讓學(xué)生了解到該器官所在位置和附近的神經(jīng)血管等,無(wú)法跟上老師的思路,常常出現(xiàn)上課初期積極性高,而中期迷茫、分心狀態(tài)。

        此外,動(dòng)物外科手術(shù)教學(xué)中涉及非常多的操作環(huán)節(jié),如手術(shù)通路切開的方式、血管的結(jié)扎、縫合的方式等,傳統(tǒng)的教師主導(dǎo)式教學(xué)中學(xué)生難以有足夠的時(shí)間領(lǐng)悟技能要領(lǐng),課后會(huì)逐漸遺忘。但由于動(dòng)物福利、實(shí)驗(yàn)安全和教學(xué)經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題的困擾,實(shí)踐教學(xué)又較難開展,常出現(xiàn)學(xué)生多、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物少的情況,不能滿足每個(gè)學(xué)生都能實(shí)踐每個(gè)手術(shù),也達(dá)不到反復(fù)實(shí)踐、熟練手術(shù)技能、鞏固知識(shí)的目的。

        因此,如何在有限的教學(xué)條件下提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)和操作技能顯得尤為重要。

        2 VR技術(shù)的特點(diǎn)

        VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上,利用傳感器技術(shù)、圖像技術(shù)以及多媒體技術(shù),通過(guò)人機(jī)接口和仿真技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),這3種技術(shù)相互結(jié)合,生成一種“真實(shí)”的模擬環(huán)境,通過(guò)傳感設(shè)備,使用戶能體驗(yàn)到這種虛擬環(huán)境的真實(shí)性,用戶在該環(huán)境中能和系統(tǒng)進(jìn)行有效的溝通和交流,如Ashley等[4]通過(guò)虛擬的美好自然環(huán)境使得腫瘤患者在化療同時(shí)減輕了痛苦值。VR技術(shù)具有以下3方面的特點(diǎn)。

        2.1 沉浸性

        沉浸性是VR的核心特征。沉浸性是指用戶可投身入計(jì)算機(jī)所生成的虛擬環(huán)境中,而其中的虛擬對(duì)象可以自主活動(dòng),用戶可感覺(jué)身臨其境,而不是停留在計(jì)算機(jī)外部的視聽(tīng)上或者直接觀看計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果[5]。

        2.2 交互性

        交互性是指用戶在虛擬環(huán)境中可通過(guò)諸如傳感器數(shù)據(jù)手套、力反饋手套等設(shè)備與虛擬對(duì)象交互,而不再局限于單純地用鼠標(biāo)、鍵盤來(lái)處理信息。

        2.3 思維構(gòu)想性

        構(gòu)想性是指VR具有十分廣闊的想象空間,可拓寬人類的認(rèn)知范圍,讓體驗(yàn)者插上想象的翅膀。

        基于以上特點(diǎn),在《動(dòng)物外科手術(shù)》這門課程中投入VR技術(shù),能夠使教學(xué)內(nèi)容更形象生動(dòng)、教學(xué)過(guò)程互動(dòng)性更強(qiáng),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更高,創(chuàng)造性更強(qiáng),并且提高了實(shí)驗(yàn)效率和資源共享率等優(yōu)點(diǎn)。

        3 VR實(shí)踐教學(xué)改革研究

        3.1 對(duì)象與方法

        調(diào)查對(duì)象分別為重慶三峽職業(yè)學(xué)院2016級(jí)畜牧獸醫(yī)專業(yè)正在開設(shè)《動(dòng)物外科手術(shù)》課程的6個(gè)班共256名學(xué)生。

        對(duì)2016級(jí)1、2、3班共131名學(xué)生使用VR技術(shù)進(jìn)行了胃切開術(shù)、膀胱切開術(shù)等手術(shù)的操作,然后進(jìn)行動(dòng)物外科手術(shù)實(shí)踐教學(xué)。而4、5、6班125名學(xué)生只進(jìn)行傳統(tǒng)的外科手術(shù)實(shí)踐教學(xué)。

        3.2 教學(xué)效果評(píng)估

        教學(xué)效果采用客觀指標(biāo)測(cè)評(píng)和問(wèn)卷調(diào)查評(píng)估??陀^指標(biāo)主要通過(guò)在實(shí)踐教學(xué)開設(shè)后,從手術(shù)的應(yīng)用范圍、術(shù)前準(zhǔn)備、手術(shù)通路、縫合方法的使用、術(shù)后護(hù)理等方面,即時(shí)對(duì)兩組進(jìn)行隨堂測(cè)試,并在實(shí)踐教學(xué)后兩周進(jìn)行復(fù)測(cè),通過(guò)測(cè)試成績(jī)了解不同教學(xué)模式下學(xué)生掌握程度。

        調(diào)查問(wèn)卷就VR教學(xué)模式內(nèi)容的豐富程度、吸引性、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)效率等方面進(jìn)行評(píng)估,問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果采用t檢驗(yàn)對(duì)均數(shù)和構(gòu)成比進(jìn)行比較。回收問(wèn)卷后,對(duì)問(wèn)卷中數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯查錯(cuò)及歸納整理,統(tǒng)計(jì)問(wèn)卷每一選項(xiàng)人數(shù)百分比[6]。

        3.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)結(jié)果

        3.3.1 客觀指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果 將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,在教學(xué)后即時(shí)測(cè)試成績(jī),VR教學(xué)組平均成績(jī)?yōu)?9.28±4.63分,顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組的65.74±3.14分(P<0.01);以60分為通過(guò)線,測(cè)試通過(guò)率VR組為90.07%(118/131),顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)組的59.2%(74/125)(P<0.05);2周后復(fù)測(cè),VR組平均成績(jī)?yōu)?6.76±5.91分,而傳統(tǒng)組為52.67±2.45分,兩組差異極顯著(P<0.01)。

        3.3.2 問(wèn)卷調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果 自制問(wèn)卷256份,回收有效問(wèn)卷238份,問(wèn)卷回收率92.9%。對(duì)新教學(xué)效果的認(rèn)知接受態(tài)度涉及7方面。通過(guò)調(diào)查結(jié)果分析,VR教學(xué)模式組的肯定回答比例更高。具體結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 傳統(tǒng)教學(xué)組與VR教學(xué)組問(wèn)卷比較Table 1 Comparison of questionnaire survey

        由此可見(jiàn),在動(dòng)物外科手術(shù)教學(xué)運(yùn)用中VR技術(shù)能夠獲得更好的教學(xué)關(guān)注度,并且有助于學(xué)生掌握該課程的知識(shí)和技能,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,為培養(yǎng)技術(shù)技能型人才奠定良好基礎(chǔ)。

        4 討 論

        手術(shù)訓(xùn)練是動(dòng)物外科臨床教學(xué)不可缺少的組成部分,目前重慶三峽職業(yè)學(xué)院及國(guó)內(nèi)大多數(shù)院校仍然采取課件講解、視頻觀摩、老師動(dòng)手操作觀摩為主的教學(xué)方法進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練。這種教學(xué)方式使得學(xué)生在參與手術(shù)操作中受到了很多限制。如師生人數(shù)不對(duì)稱的問(wèn)題,在臨床操作手術(shù)講解時(shí),通常是1個(gè)老師、1個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)應(yīng)幾十名學(xué)生,在手術(shù)過(guò)程中,常常出現(xiàn)離手術(shù)臺(tái)近的學(xué)生能觀摩到手術(shù)操作,而后排的學(xué)生“一抹黑”,只能盲聽(tīng)老師的講解,出現(xiàn)無(wú)法獲得知識(shí)、課堂不集中現(xiàn)象,無(wú)法獲得良好的教學(xué)效果。由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)、動(dòng)物福利等問(wèn)題,又無(wú)法讓學(xué)生都進(jìn)行手術(shù)操作。而VR技術(shù)的投入,學(xué)生可以自主沉浸在虛擬環(huán)境中去模擬手術(shù)操作的步驟,并通過(guò)三維的虛擬環(huán)境清楚地觀察到手術(shù)器官的位置及附近的組織,提高了學(xué)生的自主性和興趣。同時(shí)教師可以專心組織課堂紀(jì)律,并對(duì)學(xué)生在VR教學(xué)中不懂的地方進(jìn)行答疑。此外,VR的重復(fù)使用率非常高,學(xué)生可以反復(fù)加強(qiáng)學(xué)習(xí)。這種新教學(xué)模式的投入,不僅在培養(yǎng)學(xué)生中讓其傳承了已有的知識(shí),并且培養(yǎng)了學(xué)生一定的創(chuàng)新能力和操作能力,調(diào)動(dòng)其積極性和創(chuàng)造性,為日后工作中的科研探索奠定基礎(chǔ)。

        本研究還發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)教學(xué)模式中的學(xué)生在進(jìn)行初次外科手術(shù)前膽量不足、畏手畏腳,主要還是由于對(duì)手術(shù)操作缺乏深入完整的認(rèn)知,特別是對(duì)手術(shù)步驟及動(dòng)物的解剖知識(shí)不足,在操作中仍更多地依賴?yán)蠋熁蛑鞯妒值难菔?,主?dòng)的手術(shù)操作變味成了再一次的手術(shù)觀摩,或僅是簡(jiǎn)單的縫合、打結(jié)、剪線操作,顯得較為被動(dòng)。而VR教學(xué)組的學(xué)生在進(jìn)行VR操作后,對(duì)手術(shù)要點(diǎn)有了更直觀形象的認(rèn)知,每個(gè)手術(shù)操作時(shí)間比傳統(tǒng)組平均縮短10~15 min,并且學(xué)生在初次手術(shù)中便能發(fā)揮主觀能動(dòng)性,躍躍欲試,愿意嘗試手術(shù)操作的每一環(huán)節(jié),而不僅僅只依賴于主刀手或老師,老師介入操作的頻率及總體時(shí)間均明顯縮短。在手術(shù)操作后進(jìn)行總結(jié)和討論,傳統(tǒng)教學(xué)組的學(xué)生由于在手術(shù)操作中大多數(shù)仍然充當(dāng)?shù)氖恰坝^摩者”角色,缺乏深入的領(lǐng)悟和體會(huì),不知道手術(shù)中存在的不足和問(wèn)題,總結(jié)不到位,課后的討論不活躍;而VR教學(xué)組,由于每人在手術(shù)操作之前通過(guò)VR學(xué)習(xí),已將手術(shù)步驟銘記于心,總結(jié)很到位,討論非?;钴S,能指出自己和小組成員以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作中存在的問(wèn)題,對(duì)手術(shù)操作得以再次鞏固訓(xùn)練,并且培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作及溝通能力,提高了學(xué)習(xí)積極性,達(dá)到事半功倍的效果。

        但VR技術(shù)作為一項(xiàng)科技含量較高的高端技術(shù),投入到教學(xué)中只有短短幾年時(shí)光,由于技術(shù)水平的限制,仍然存在許多不足。如前期經(jīng)費(fèi)投入較大,需要在學(xué)校內(nèi)建立多個(gè)虛擬環(huán)境接收點(diǎn),建立現(xiàn)代教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,購(gòu)買多個(gè)虛擬手術(shù)課件包等,因此在教學(xué)中施展較困難。此外,VR教學(xué)中的仿真軟件呆板、不太真實(shí),和真實(shí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物差距較大,VR教學(xué)畫面不流暢、顏色不太鮮艷清晰、套路比較單一等,導(dǎo)致學(xué)生前期興趣較高,但多學(xué)習(xí)兩個(gè)手術(shù)后,后期感覺(jué)枯燥。不過(guò)隨著相關(guān)研究的投入加大,筆者相信在未來(lái)數(shù)年VR技術(shù)會(huì)更上一層樓,在動(dòng)物外科教學(xué)中產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,有更好的應(yīng)用前景。

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