職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓基地

一、建設背景

虛實(shí)結合訓練系統是一款基于虛擬與現實(shí)結合的智能化教學(xué)訓練模擬人，模擬人采用虛擬仿真、智能傳感器等技術(shù)，進(jìn)行智能化的檢測和反饋，模擬臨床患者的不同生理反應和操作過(guò)程中的不同手感。系統可植入了臨床教學(xué)經(jīng)驗，以操作指南為依據,實(shí)現臨床基本技能的智能訓練?？芍笇W(xué)生按正確的操作流程進(jìn)行練習，提示和糾正學(xué)生的錯誤操作。詳細記錄和分析學(xué)生的操作行為，形成分析報告提交給教師。在使用真實(shí)器械插管時(shí)，可通過(guò)智能傳感芯片自動(dòng)檢測并生成虛擬動(dòng)畫(huà)時(shí)時(shí)呈現內部操作過(guò)程，真正的“虛實(shí)結合”，讓理論與實(shí)踐相印證，讓實(shí)驗更直觀(guān)，讓技能掌握更牢固。

隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )快速發(fā)展、《“健康中國2030”規劃綱要》的發(fā)布，“大衛生、大健康”理念深入人心，社會(huì )對于醫學(xué)人才的需求和要求越來(lái)越高，而醫學(xué)是實(shí)踐性極強的科學(xué)，實(shí)訓教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到醫學(xué)人才培養目標的實(shí)現，學(xué)生必須通過(guò)大量的實(shí)訓課程才能獲得足夠的基本操作技能和實(shí)踐能力，傳統的實(shí)訓教學(xué)由于受實(shí)訓條件、資源、成本、醫療教學(xué)資源及醫學(xué)倫理等條件限制，特別是涉及高危環(huán)境實(shí)訓(如有害試劑、傳染病防控等)和存在不可逆操作（如動(dòng)物實(shí)驗和手術(shù)操作等），導致很多實(shí)訓難以開(kāi)展，不能完全滿(mǎn)足實(shí)訓教學(xué)要求。

為了滿(mǎn)足高素質(zhì)人才輸出的目的，學(xué)校規劃護理學(xué)院樂(lè )學(xué)樓2樓約1050平方米的場(chǎng)地建設虛擬仿真實(shí)訓基地，堅持“嚴教嚴管，質(zhì)量立院”的治院方針，注重學(xué)生綜合素質(zhì)及實(shí)踐動(dòng)手能力培養。堅持育人為本，德育為先，充分發(fā)掘中華孝文化資源，把傳統文化與時(shí)代精神有機結合起來(lái)，在學(xué)生中開(kāi)展感恩教育與職業(yè)道德教育，強化學(xué)生社會(huì )責任感，不斷提高人才培養質(zhì)量。

二、建設內容

職業(yè)技術(shù)學(xué)院虛擬仿真實(shí)訓基地包含6個(gè)中心,涵蓋創(chuàng )新化教學(xué)、科學(xué)研究、行政職能、社會(huì )服務(wù)等職能，實(shí)訓基地深度融合虛擬現實(shí)技術(shù)、增強現實(shí)技術(shù)、人機交互技術(shù)、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應用系統開(kāi)發(fā)工具和系統集成技術(shù)等新一代信息化技術(shù)，模擬傳統實(shí)驗操作環(huán)節的軟硬件實(shí)驗環(huán)境（包括虛擬的實(shí)驗設備、實(shí)驗工具、實(shí)驗對象等），充分發(fā)揮新一代信息技術(shù)對教育的影響作用，強化新一代信息技術(shù)對學(xué)校教學(xué)的服務(wù)與支撐，從而幫助學(xué)校依托新一代信息化技術(shù)構建以學(xué)習者為中心的教學(xué)和學(xué)習方式，大幅度提升學(xué)校教學(xué)應用水平和管理水平，推進(jìn)學(xué)校實(shí)踐實(shí)訓教學(xué)。

1．知識導訓中心

□常規群體教學(xué)（包含思政人文）

□AR\VR軟件體驗式教學(xué)

□知識競答互動(dòng)教學(xué)

知識訓導中心將科技應用于基礎知識領(lǐng)域教學(xué)的各方面，旨在開(kāi)闊學(xué)生視野，培養創(chuàng )新性思維。借助多媒體信息技術(shù)、AR/VR虛擬現實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)向學(xué)生傳遞基礎醫學(xué)的原理,打破教學(xué)模式，不僅教授學(xué)生的醫學(xué)基礎知識，還傳授孝感人文素養，注重培養學(xué)生“專(zhuān)業(yè)+創(chuàng )新+科技”相結合的應用性思維。中心配備：多媒體教學(xué)顯示主控系統、互動(dòng)競答系統（公共衛生知識、急救、解剖學(xué)）、360°人體器館全息幻影成像系統、虛擬現實(shí)系統以及數字人軟件。

2．技能訓考中心

□常規群體教學(xué)

□講座

□5G遠程教學(xué)

□VR\AR\3d教學(xué)

技能訓考中心，借助虛擬現實(shí)技術(shù)、動(dòng)作捕捉技術(shù)與3D交互技術(shù)將護理教學(xué)中抽象難以理解的知識或涉及侵入性、隱私部位的操作，形象具體的展示出來(lái)，幫助學(xué)生實(shí)現懵懂到真懂的跨越。在基本掌握原理后，學(xué)生可以在座位上自主操作訓練與考核來(lái)鞏固所學(xué)知識與技能操作流程。

中心配備：沉浸式3D立體虛擬現實(shí)交互系統、會(huì )議音響系統。沉浸式3D立體虛擬現實(shí)交互系統，配有超寬廣的LED大屏，配合動(dòng)作捕捉軟件與3D交互軟件模擬一些極端環(huán)境與臨床場(chǎng)景，在逼真的場(chǎng)景下學(xué)習，讓學(xué)生身臨其境，鍛煉護生的臨床素養。

教師采用交互設備，模仿真實(shí)世界的實(shí)驗、實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，學(xué)生佩戴立體眼鏡，仿佛置身于真實(shí)的操作環(huán)境中。通過(guò)手勢傳感器直接利用抓、握、捏等手勢抓取3D對象，多個(gè)角度旋轉觀(guān)察，更清晰直觀(guān)，也可直接通過(guò)手勢切換下一操作步驟，同時(shí)頭部跟蹤會(huì )對人的位置進(jìn)行定位，實(shí)時(shí)移動(dòng)場(chǎng)景，非常方便快捷。

3．實(shí)踐模擬中心

□錄制精品慕課（線(xiàn)上課程）

□情景模擬，實(shí)踐教學(xué)

醫學(xué)教學(xué)偏向于實(shí)踐與理論結合，但在理論及實(shí)踐技能訓練中往往存在以下教學(xué)困難：內容較抽象難以理解，常規教學(xué)手段難以實(shí)現、代價(jià)較大、無(wú)法批量示教、涉及隱私部位、涉及侵入性操作。在模型上示教范圍有限，且難以反復示教或訓練，和臨床實(shí)際差距較大等問(wèn)題，難以培養學(xué)生的臨床應變能力、臨床思維能力、綜合評判能力及溝通能力。

實(shí)踐模擬中心，為克服這些傳統教學(xué)難點(diǎn)，借助虛擬現實(shí)技術(shù)、人機交互技術(shù)、智能AI、實(shí)時(shí)三維圖像生成等技術(shù)。將虛擬仿真作為傳統教學(xué)的補充，“以虛助實(shí)”，分析總結學(xué)生學(xué)習認知的規律，設立VR虛擬現實(shí)實(shí)訓室與虛實(shí)結合訓練室，傳統醫學(xué)實(shí)驗教學(xué)模式。中心配備：VR虛擬現實(shí)系統、虛實(shí)結合訓練系統、MR混合式錄播系統（三維圖像實(shí)時(shí)生成技術(shù)）

在VR虛擬現實(shí)實(shí)驗是通過(guò)模擬創(chuàng )造一個(gè)逼真的臨床環(huán)境，在預設的虛擬環(huán)境中進(jìn)行交互式操作。先在VR上鍛煉臨床的沉浸感，通過(guò)數據手套，可以精確的定位手部的運動(dòng)從而實(shí)現用雙手操控虛擬世界的三維對象，可以直接用手抓取虛擬現實(shí)世界中的手術(shù)器械來(lái)完成相應的手術(shù)操作，他可以用雙手拿棉球消毒，用吸管吸引等各種操作，從而增強學(xué)習印象。

沉浸式VR交互教學(xué)方式打破了原有對靜止或靜態(tài)事物的觀(guān)察，實(shí)現了在教學(xué)過(guò)程中不容易操作的實(shí)驗案例進(jìn)行虛擬演練，通過(guò)動(dòng)態(tài)全景的環(huán)境可以提升學(xué)生的學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)生的靈感，增強了學(xué)生的動(dòng)手能力。學(xué)生借助VR虛擬現實(shí)系統可以熟練的完成技能實(shí)驗操作后，就可以進(jìn)入虛實(shí)結合訓練室，在虛實(shí)結合操作系統上進(jìn)行實(shí)踐練習。

虛實(shí)結合訓練系統是一款基于虛擬與現實(shí)結合的智能化教學(xué)訓練模擬人，模擬人采用虛擬仿真、智能傳感器等技術(shù)，進(jìn)行智能化的檢測和反饋，模擬臨床患者的不同生理反應和操作過(guò)程中的不同手感。系統可植入了臨床教學(xué)經(jīng)驗，以操作指南為依據,實(shí)現臨床基本技能的智能訓練?？芍笇W(xué)生按正確的操作流程進(jìn)行練習，提示和糾正學(xué)生的錯誤操作。詳細記錄和分析學(xué)生的操作行為，形成分析報告提交給教師。在使用真實(shí)器械插管時(shí)，可通過(guò)智能傳感芯片自動(dòng)檢測并生成虛擬動(dòng)畫(huà)時(shí)時(shí)呈現內部操作過(guò)程，真正的“虛實(shí)結合”，讓理論與實(shí)踐相印證，讓實(shí)驗更直觀(guān)，讓技能掌握更牢固。

MR混合現實(shí)錄播教學(xué)系統，采用增強現實(shí)技術(shù)將傳統課堂變成線(xiàn)上線(xiàn)下混合式交互課堂，實(shí)現虛實(shí)結合，使教學(xué)更直觀(guān)，實(shí)現3D模型、實(shí)物標本、教師學(xué)生互動(dòng)融合錄播課堂。拉近線(xiàn)上課堂中教師、學(xué)生與實(shí)驗室的距離，讓課堂更加生動(dòng)。

4．產(chǎn)學(xué)研用中心

□教學(xué)研討會(huì )議交流

□參觀(guān)接待洽談

□三維數字研發(fā)

□校企對接交流

產(chǎn)學(xué)研用中心圍繞行業(yè)產(chǎn)業(yè)人才的技能培養需求，探索校企協(xié)同育人創(chuàng )新機制，邀請企業(yè)培訓進(jìn)學(xué)校，進(jìn)課堂，拉進(jìn)課堂與產(chǎn)業(yè)的距離，搭建企業(yè)與學(xué)校交流互動(dòng)的平臺。中心配備：辦公桌椅、電腦、會(huì )議交互平板等設備。

5．思政文化中心

□參觀(guān)交流

□文化建設（孝文化）

□思政教學(xué)（潛移默化）

□教學(xué)成果展示

思政文化中心是一個(gè)開(kāi)放性的空間，是樂(lè )學(xué)樓西側的公共大廳同時(shí)貫穿連接基地四大中心。利用先進(jìn)的技術(shù)，解決黨建人文建設方面的存在的教學(xué)周期長(cháng)、學(xué)習形式單一、學(xué)生成果無(wú)法展示、教學(xué)不理想、學(xué)生學(xué)習效率不高的問(wèn)題。在設計布局上有著(zhù)深刻的含義：潛移默化傳遞價(jià)值觀(guān)、文化觀(guān)，真正是深入根基的立德樹(shù)人。區域通過(guò)專(zhuān)業(yè)LED大屏，配合墻面改建，以文字、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)等方式展示歷史場(chǎng)景，打造紅色文化氛圍，對學(xué)生相關(guān)知識進(jìn)行講解的形式。以趣味性的教學(xué)方式，增強學(xué)生對黨的歷史知識、黨建傳統和黨員精神的認識。學(xué)校也可以根據當地的特色或者當前的社會(huì )熱點(diǎn)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，建設一套擁有本校特色的思政教育系統，打造自身特色化校園文化環(huán)境。

6．綜合管理中心

□提供學(xué)生線(xiàn)上自學(xué)平臺

□提供教師課前、課中、課后教學(xué)方式支持

□提供學(xué)生成績(jì)數據統計分析

□提供教師教學(xué)報表統計

□提供學(xué)生多元化考核方式手段

□提供教師教學(xué)質(zhì)量管理分析

□提供虛擬仿真基地監控與網(wǎng)絡(luò )的管理

綜合管理中心是一間單獨的機房，中心配有：理虛實(shí)虛擬實(shí)踐仿真平臺、網(wǎng)絡(luò )控制系統、監控控制系統、虛擬仿真軟件服務(wù)器。

理虛實(shí)虛擬實(shí)踐仿真平臺構建資源共建共享、教研一體的教學(xué)新模式，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相得益章，師生可以便捷應用平臺，通過(guò)不同終端接入，登陸不同角色便能夠使用相應授權范圍內的教育資源及教學(xué)應用。虛擬仿真平臺的設計主要是打破時(shí)間、空間的限制，在滿(mǎn)足教師日常教學(xué)、學(xué)生自習任務(wù)的同時(shí)，也可以做到學(xué)生細節性數據采集，反饋到后臺，形成老師的教學(xué)任務(wù)分析，用來(lái)指導教學(xué)。對現有的專(zhuān)業(yè)虛擬仿真軟件的資源進(jìn)行擴充，對接平臺與現有零散軟件的數據，實(shí)現學(xué)生片段化數據的采集。

虛擬仿真實(shí)踐基地建設的軟件將滿(mǎn)足以下學(xué)科的實(shí)踐學(xué)習：

□婦產(chǎn)科護理課程

□基礎護理課程

□內科護理課程

□外科護理課程

□急救護理課程

□老年人照護課程

□康復治了技術(shù)課程

虛擬仿真軟件采用先進(jìn)的三維虛擬仿真技術(shù)建設，三維虛擬仿真軟件具有操作自由等特點(diǎn)：比如在操作過(guò)程中可任意720°旋轉、縮放進(jìn)行技能熟悉，可以剖視視角進(jìn)行知識點(diǎn)解讀，這些功能恰恰彌補了醫學(xué)實(shí)驗教學(xué)中看不到，摸不著(zhù)，危險性大的缺陷。