赵雅 戴华 钱亚云

摘  要：为了适应国际化需求，虚拟现实技术和慕课在医学专业人才培养中的应用越来越多。分析两种新兴技术在医学教育教学模式中的应用及优缺点，为全国高等教育医学专业人才的培养提供借鉴。

关键词：虚拟现实技术;慕课;高等教育

中图分类号：C961         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）05-0169-03

Abstract： In order to meet the needs of internationalization， the virtual reality （VR） technology and the massive open online courses（MOOCs） are more and more used in the training of medical professionals. The application， advantages and disadvantages of these two new technologies were analyzed. We hope to provide reference for the development of higher medical education.

Keywords： virtual reality; MOOCs; higher education

在信息化飞速发展的时代，传统的授课形式已经远远不能满足国际化医学专业人才培养的要求。近几年，虚拟现实技术（Virtual Reality， VR）和慕课（Massive open online course， MOOC）越来越受到医学专业师生的青睐，一定程度上体现了学生的创新学习能力。本文对两种新兴教学模式在医学教育中应用的优缺点进行解析，以期为全国医学教育和国际化医学人才的培养提供有利的信息。

一、VR技术和MOOC课程简介

VR技术，是指综合影像、仿真、传感器等多种计算机技术，将现实生活中的数据，转化为计算机电子信号，建立多维虚拟模型。使用者借助一定的辅助装备，与模型中的信息环境交互作用，具有身临其境的沉浸感。MOOC即大规模开放在线课程，是“互联网+教育”模式的产物。授课人将课程材料上传至互联网，学习者在线注册，根据自身专业方向选择需要学习的内容，在完成所要求的学时数并通过相应的知识点测试后，可获得课程对应的学分。累计学分数达到要求后，可以申请获得相应的证书。

二、VR技術和MOOC的发展以及与课程的融合

（一）VR技术在教学中的应用

美国的NASA Ames实验室，从80年代初起，便着眼于研究VR技术，从对空间信息的基础研究到虚拟视觉环境的研究，作为全球的VR顶尖技术的研究机构，一直处在该领域的先河。VR技术方面，英国也处在较前列，尤其是对于VR的辅助设备设计研究方面较为突出。英国某公司所研究设计的DVS系统中，为VR技术在实际编辑中设计了先进的环境编辑语言，使VR展现出不一样的功能。相较而言，我国在该领域的发展略显滞后。但是，随着国际上VR技术应用的成果越来越瞩目，我国也开始了飞速的发展。目前，VR技术不但是国家科研的核心工程，也是高等学校和研究机构的科研热点。比如，北京航空航天大学、四川大学和很多其他高校，在VR三维动态数据库以及建立虚拟环境等方面的研究，都取得了令人满意的成果。

与VR技术融合的课程，一般需要满足以下几个条件：1. 课程内容具有可重复性和操作性，便于计算机信号的采集和模拟。2. 课程场景能利用计算机技术进行编辑和改写，使用户在特定的视听空间内有身临其境的真实感，并与环境产生互动效果。3. 课程便于用户掌握某项技能或某个知识点。因此，VR技术多见于应用在航空航天，军事，旅游业，影视等课程。

在教学过程中，借助VR技术，运用情景案例系统和虚拟场景系统，能有效协助教师完成教学工作，并使学生获取更好的学习效果。比如航天飞行员训练课程中，学员可借助VR眼镜，配合软件模拟飞行，并根据虚拟环境不断调整空中姿态，指导员则通过第三视角监控操作情况，及时指导，极大地降低了燃油、维护等训练需要的成本。军事课程的教学中，难点之一便是现实中很难模拟出真正的战场环境，对学员进行战争中超高压状态下的训练，但VR技术的出现，可以模拟任何一种多维空间，轻松解决了这一难题，极大地提高了学员的临场作战反应能力。在导游培训的教学过程中，借助VR场景，不仅可以让导游自身对旅游目的地有所了解，还可以参与表演，直观地了解景点的现场效果。VR技术在影视艺术中的应用更是广泛，场景中图像的立体展现，加上立体环绕的声音播放，在影院的放映给人们带来了3D世界的强大观感。在中国的应试教育制度下，学生由于受到多方面的限制，学习变得无趣，导致学习效率低下。VR教育或许可实现学生主动地获取知识，增加学习乐趣，保全学生天性，提高学习效率。

（二）MOOC成为教学的重要补充资源

MOOC的发展，起源于美国Douglas Engelbart提出的创新式研究计划。他认为，计算机不但可以作为协作工具增进人类的智慧，而且可以将个人计算机与网络计算机互联，形成大规模的世界性的信息分享。Engelbart将该理念写进了《增进人类智慧：斯坦福研究院的一个概念框架》。同期，一些教育改革家也认识到，计算机技术可以应用至教育课程的开放和传播。2008年，MOOC的概念，由Dave Cormier与Bryan Alexander联名提出，并以George Siemens和Stephen Downes共同设计的课程《连通注意与连通知识》在网络免费开放作为典范，使得来自世界各地的2300多名学生参与了这门课程。学员通过RSS feed在线订阅课程内容，并同步参加在线会议和论坛讨论。这一新型的课程传播系统迅速风靡至各个国家的各大高校。

至2019年，我国开设的慕课总量、参与开课的学校数量、在线学习人数均处于世界领先地位[1]。2019年4月9日，《中国慕课行动宣言》的发表，意味着中国慕课的建设进程已经加快进行。目前比较有代表性的三大MOOC平台主要有Coursera，edX，Udacity。另外，还有中国大学MOOC，Stanford Online， FutureLearn，Open2Study，NovoED，iversity，Ewant等优秀的MOOC平台，提供名校名师的免费或收费课程。线上课程的广度和深度，与高校实体课程的运行无异。除了统计学，数学等一些应用基础学科，还有工科商科医科的课程。总的来说，自然科学、人文科学、社会科学课程，基本全覆盖。课程的深度也是从易到难，由基础到精尖，满足不同层次的学员需求。

三、VR技术和MOOC资源在医学专业国际化人才培养中应用的优势

（一）VR技术应用于医学专业领域的优势

在医学专业人才培养中，VR技术可以广泛应用在教材、医疗仪器设备、解剖学及外科手术设计、实验室操作、康复训练等方面，具有激发学习动机、增强学习体验、创设心理沉浸感、实现情境学习和知识迁移等方面的优势。

1. 教材：传统的纸质教材，只能借助于模式图，展示人体器官的各种生理功能，立体效果不是特别强，也无法透过表层深入了解内部结构。与传统的纸质教材相比，带有VR技术的教材，学生借助辅助设施，比如眼镜、感觉手套、跟踪球等，直观地观察器官的内部构造，还可以点击局部，了解组织的生理功能[3]。

2. 医疗仪器设备：一般介绍性文字往往局限于介绍仪器设备的组成部分，无法显示仪器设备的组合结构和功能，达不到预期的展现效果。AR技术的三维立体展示功能，不仅可以直观地看到设备的构造，而且能够进行功能模拟。

3. 三维解剖课程：Jang、Susan等研究的3D解剖课程，借助虚拟操作平台、触觉输入设备及动物模型，配合交互性的解剖结构参照系，建设直接操行性的3D解剖课程，用这项技术，由于不受标本、场地等的限制，教育成本大大降低。

4. 外科手术训练器：Pieper及Satara等，利用虚拟技术，模拟出虚拟的手术场景，包括手术所需器械、人体模型，甚至是需要手术的器官三维结构。学生戴上感觉手套和VR眼镜，可以对人体模型的患病部位实施手术，手术过程中，学生能避开容易造成大出血的位置，还能分辨出手术刀切入皮肤组织和触碰到骨头的不同感觉。

5. 手术后果预测和药物研制：主刀医生们在手术前，可以建立病人身体的虚拟模型，在虚拟空间中先进行一次手术和用药预演，这样能够大大提高手术和诊治的成功率，让更多的病人得以痊愈。

6. 在康复训练中：可帮助患者在虚拟空间中依据系统内容进行重复性训练，有效提升康复训练的效率。此外，能够虚拟运用不同训练方式以及方法，展示可能出现的功能性恢复，极大地鼓励了患者，提高恢复技能信心，并可按照真实需求开展相关训练。

7. 实验室团体训练：医务人员可同步在虚拟的实验环境中，操作虚拟对象的活动，并应用相应的设备进行评估，参与集体讨论，以及重新设计实验方案。

8. 其他相关医学课程：可以利用VR技术，进行心理测试以及模拟腹腔镜操作，还可以帮助帕金森患者进行步态训练。由于神经系统具有可塑性，帕金森患者通过康复训练，可以在运动能力、步态协调、认知能力等方面获益，甚至对延缓疾病恶化也有意义。不仅虚拟现实技术可以帮助人类的大脑，还有科学家研究将芯片植入大脑，用于治疗精神分裂、痴呆、癫痫、帕金森等神经系统的疾病。

（二）MOOC在医学领域的应用优势

1. 优质资源：目前约15%的医学MOOC课程，由世界医学殿堂之顶的约翰霍普金斯大学提供，讲授者的课程更注重内涵，且不受区域限制，为医学生提供了优质的医学教育资源，促进医学生的全面学习和终身学习。

2. 自主学习：传统课堂面授方式，学生不能选择老师的授课内容。而MOOC则灵活得多，学生自主选择学习内容，跳过比较容易的部分，也可对不懂的地方多听几遍或者放慢节奏，更易达到个性化教学的目的。

3. 自我检测学习效果：MOOC的流程多为注册、听课、课堂随测、作业、讨论、考试、结业、证书。在线的MOOC视频课程，通常被切割成十分钟或更小的“微课程”，课程中还会穿插若干小问题，只有答对的，才能继续后部分课程内容。这种新型的学习模式，有助于学生及时检测和调整学习内容。在完成要求的学时数并通过在线考试后，学生可以获得相应的学分和证书。

四、VR技术和MOOC的不足之处

（一）VR技术的缺点

1. 硬件和软件技术的局限。目前VR辅助设备主要以眼镜和头盔为主，除了价格昂贵，还存在使用不便、用户体感不佳等问题，硬件的处理速度远不能满足在虚拟世界中实时处理大量数据的需求[2]。受硬件局限性的影响，VR技术在软件方面，尤其在三维集合与物理建模技术、图像高速处理、新型传感机理等领域，相关的算法和理论尚不成熟，需要进一步完善。

2. 应用领域有限。目前，虚拟现实技术主要应用于军事和高校科研，在教育、工业应用等领域还远远不能发挥作用。

3. 虚拟技术与人的交互感不足。现有的虚拟技术，只能对视觉和听觉进行合成，难以模拟触觉和味觉的真实感觉。再加上语音识别的功能不够，常常使人的沉浸感不足。

（二）MOOC的缺点

1. 对于学生群体来讲，传统的课程可以促进学生感受老师和周围同学的氛围，容易得到正面积极的情绪刺激。而MOOC大多是学员的个人在线聆听行为，既缺乏传统课堂中同学之间相互感染的气氛，也减少了老师和学生的及时互动，降低生成问题和解决问题的精彩。

2. 对于教师来说，老师无法根据学生的反应进行及时反馈和形成评价[4]。MOOC对师资的要求更高，需要老师掌握现代化的教学方式。

3. 知识的碎片化。MOOC的特点在于灵活运用时间和网络空间组织教学，但同时5-10分钟的微课程进行教学，所传授的知识是零星的。对于课程的完整性而言，MOOC更侧重把章节内容进行分段式讲解，需要学员花費更多时间，去整合全部的课程内容。

五、对我国医学专业人才培养的启示

作为新兴的课程模式，VR技术和网络MOOC资源，应当成为医学专业人才培养的优秀的课程补充资源，学生通过掌握VR技术和MOOC课程，可以跟踪世界先进的医学课程，并达到较好的学习效果。在“互联网+”的时代背景下，医学院校应该有效利用线上名课资源，结合先进的教学方法，促进医学专业人才的核心竞争力的培养，达到创新学习和解决临床问题的能力。在具体应用这两种教学模式时要注意，发挥名师名课的效能，精心设计，优良制作，形成丰富多彩的医学知识教育资源;同时，要关注学生的使用情况，学习进度和学习效果，建立实时动态的信息推送系统和评价系统，扩展学生思维的厚度和广度，提高医学人才培养的针对性和实效性。

参考文献：

[1]陈莉，等.MOOC时代下翻转课堂教学模式在医学教育中的应用研究[J].教育现代化，2018，5（19）：263-264.

[2]高嵩，等.国外虚拟现实（VR）教育研究存在的问题与启示[J].中国电化教育，2018，3（374）：19-24.

[3]徐玲英.科技期刊出版中嵌入VR/AR技术的必要性和可行性分析[J].中国科技期刊研究，2017，28（6）：532-537.

[4]韩玉英，张晨光，叶海虹.MOOC模式下高等医学教育的思考[J].继续医学教育，2015，29（10）：54-55.