增强现实技术在眼科教学中的应用及体会
唐承业，何剑峰
（广西医科大学第一附属医院眼科，广西 南宁）
摘要： 眼部解剖结构复杂，学生在学习相关内容时认为难度较大，传统教学方式以平面化、抽象化、被动化为主，难以满足教学需求。增强现实技术具有将教学方式立体化、具体化、主动化的特点，通过将其与传统教学模式有机结合，能提高学生的兴趣，增加学生的知识获取效率，从而达到良好的教学效果。
关键词： 增强现实技术；眼科解剖结构；教学方式
0 引言
增强现实技术（Augmented Reality，AR）是一种实时地计算摄像头影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目的是在屏幕上把虚拟物体嵌入至现实世界并与之进行互动。设计师首先创建一个模型结构，再使用设备摄像头捕捉周围环境情况，然后软件通过实时运算将该模型嵌入至周围环境中并反映在设备屏幕上，使用者可自由选择观看模型的角度，随意放大及缩小模型的尺寸[1]。增强现实技术目前已经广泛应用于商业、医疗及军事等领域并取得良好的效果[2,3]。
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1 增强现实技术对于眼科教学的重要性
眼科学是临床医学的重要组成之一，眼部解剖结构则是眼科学的基础，充分理解眼部解剖结构，有助于学生掌握眼科常见病及多发病的诊治。外科的解剖结构相对于眼科比较宏观，学生在学习过程中较易理解，而眼部的解剖结构比较微观及抽象，学生在学习过程中常表示较难掌握。眼科传统的教学模式通常采用课本、挂图、模型、PPT 等方式进行授课，其特点是平面化、静态化。对于层次丰富、结构复杂的眼部解剖结构而言，这种平面的、静态的授课方式所能达到的教学效果较为局限。近年来，3D 动画已广泛应用于教学领域，学生通过观看相应教学内容的3D 动画，能更好地理解教师所讲授的课程内容[4]。但是，观看3D 动画属于被动地接受知识，学生无法与之互动，更无法选择从不同角度观看自己想进一步了解掌握的解剖结构。学生如果对某些解剖结构存在理解薄弱的地方，只能反复播放固定的3D 动画，这种授课方式对于学生理解掌握解剖结构而言仍存在一定欠缺。以上所列举的授课方式均有其局限性，因此，如何激发学生的学习兴趣、增加学生的课堂互动、提高教师的授课效率，是我们作为眼科教师的又一目标，寻找一种更科学、更先进的授课方式迫在眉睫。
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随着计算机硬件及软件的高速发展，增强现实技术已从专业领域来到我们身边，通过使用手机端下载相应的软件，便可将增强现实技术应用于教学领域。Julio Cabero-Almenara 等[5]研究发现，增强现实技术在教学领域取得良好的效果。教师通过在课堂中采用AR 技术，可以明显提升学生对于课程内容的理解程度，增加学生对于课程知识的掌握程度[6]。
2 增强现实技术应用于眼科教学的优势
增强现实技术将扁平式学习立体化，将抽象式学习具体化，将被动式学习主动化，让学生从课本中脱离出来，充分激发学生的积极性，主动去探索认知相关知识，从而达到良好的教学效果。
总之，增强现实技术较传统教学而言有诸多优势，它弥补了传统教学缺乏立体感、过于抽象化等不足，其通过栩栩如生的动态展示、身临其境的代入感，给学生带来更好的学习体验，有利于学生进一步理解和记忆相关知识，从而达到教师所期望的教学目的。
其次，增强现实技术能提高学生的专注力，使学生能更直观地了解眼部解剖结构，从而提高学生对眼部解剖结构的了解程度，帮助学生充分掌握相关知识。例如，增强现实技术能分层次展示眼球的动脉、静脉及毛细血管网，同时，学生通过操作设备屏幕，可以从不同观察角度了解相应血管的起源、分支、走形，再通过放大缩小血管结构，可以进一步了解其穿过的组织结构，从而能完全掌握相关知识点。
首先，增强现实技术能提高学生的兴趣。传统教学方式对于学生而言已经司空见惯，难以进一步激发学生的兴趣。增强现实技术是实时演算的数字模型，学生能自由把握感兴趣的细节，将被动灌输转化为主动学习。以眼外肌为例，传统教学模式对眼外肌的授课只是描述其起止点、走形角度，对于学生而言过于抽象，难以理解和记住。增强现实技术可以将眼外肌以立体化的形式展现出来，学生可以通过自行改变观看角度，直观地感受到每条眼外肌的起点、走形角度、经过的解剖结构以及止点。将抽象的文字转化为可视的立体结构，有效地提高学生的学习积极性，这是增强现实技术的优势之一。
3 增强现实技术应用于眼科教学的现状和体会
近年来，我们在眼科教学中体会到眼科解剖相关内容抽象复杂，以往的传统教学模式难以帮助学生理解及掌握。因此，通过增强现实技术可以使学习的过程由单纯记忆转化为深刻理解，学习的方式由单一机械转化为多样灵活，学习的态度由被动传授转化为主动探索。采用增强现实技术后，教师的身份从讲解传授转变为引导互动，学生的学习积极性也从“要我学”转变为“我要学”，由此促进了自主学习的能力。需要注意的是，教学是一个互动的过程，“教”与“学”要贯穿始终，教师的讲授与引导扮演着至关重要的作用，因此师生之间的互动具有必要性。如果只是让学生自顾自地学习，则脱离了教学的本质，难以达到教学目的。
近年来，由于各个地区电网规模的不断壮大，无人值班站越来越多，调度人员对电网的监控都是通过调度自动化系统来实现。如果调度自动化系统因为某些原因瘫痪，则调度人员就失去了对整个电网运行状况的控制，这时只能通过派人到各个变电站现场进行值班监视。这样有两个弊端：一是由于变电站实行无人值班后很多电力公司都进行了减人增效，临时很难找到足够熟练的值班人员驻站值班。二是当派人到变电站值班时，由于各个变电站值班员只掌握本站的运行情况，对整个电网运行状况缺乏监控经验，当发生电网事故时，必然会浪费宝贵的事故处理时间，危害电网的安全，甚至造成电网解列事故。
综上所述，教学是以老师与学生之间的互动为基础，在传统的教学方式下辅以增强现实技术，能进一步提高教师的教学效率，增加学生的学习积极性，促进学生的自主学习能力。如今，计算机技术高速发展，增强现实技术、大数据、5G 网络等高精尖科技已走近我们身边。身为教育工作者，我们要积极获取新技术、新理念，将相关知识运用到教学中，与时俱进，创新完善，使教学质量进一步提高。
参考文献
[1] Pelargos， P. E.， Nagasawa， D. T.， Lagman， C. et al.Utilizing virtual and augmented reality for educational and clinical enhancements in neurosurgery[J].J Clin Neurosci，2017(35)：1-4.
[2] Botden， S. M. & Jakimowicz， J. J.What is going on in augmented reality simulation in laparoscopic surgery?[J].Surg Endosc，2009，23(8)：1693-1700.
[3] Bernhardt， S.， Nicolau， S. Α.， Soler， L. et al.The status of augmented reality in laparoscopic surgery as of 2016[J].Med Image Αnal，2017，(37)：66-90.
[4] Florjanczyk， U.， Ng， D. P.， Αndreopoulos， S. et al.Developing a threedimensional animation for deeper molecular understanding of michaelismenten enzyme kinetics[J].Biochem Mol Biol Educ，2018，46(5)：561-565.
[5] Cabero-Αlmenara， J.， Fernandez-Batanero， J. M. & Barroso-Osuna， J.Αdoption of augmented reality technology by university students[J].Heliyon，2019，5(5)：e01597.
[6] Ferrer-Torregrosa， J.， Jimenez-Rodriguez， M. Α.， Torralba-Estelles， J. et al.Distance learning ects and flipped classroom in the anatomy learning： comparative study of the use of augmented reality， video and notes[J].BMC Med Educ，2016，16(1)：230.
中图分类号： R77
文献标识码： B
DOI: 10.19613/j.cnki.1671-3141.2019.71.228
本文引用格式： 唐承业,何剑峰. 增强现实技术在眼科教学中的应用及体会[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(71):381.
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