“推拿學(xué)”虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的構(gòu)建與實踐

彭亮 陳楚淘 劉小衛(wèi) 楊舟 葛君蕓

[摘 要] 虛擬仿真教學(xué)是目前高等教育教學(xué)在信息化時代背景下的改革發(fā)展重要方向之一。教學(xué)團隊在“推拿學(xué)”虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)過程中，通過將人體結(jié)構(gòu)透視、骨骼3D建模、生物力學(xué)、動畫情境等虛擬仿真教學(xué)展示手段綜合運用于不同類別推拿手法和臨床應(yīng)用情境的虛擬仿真教學(xué)中，系統(tǒng)地構(gòu)架了“推拿學(xué)”虛擬仿真教學(xué)體系，為“推拿學(xué)”遠(yuǎn)程線上教學(xué)提供了較好的課程輔助平臺和教學(xué)形式，對于解決“推拿學(xué)”線上教學(xué)難點可以起到積極輔助作用。

[關(guān)鍵詞] 推拿學(xué)；課程教學(xué)；虛擬仿真；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

[基金項目] 2019年度湖南省普通高校教學(xué)改革研究項目“基于虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺‘推拿學(xué)’線上線下混合教學(xué)模式的構(gòu)建”（385）；2019年度湖南省學(xué)位與研究生教育改革研究項目“研究生學(xué)科交叉課程‘康復(fù)推拿學(xué)’教學(xué)改革探索與實踐”（2019JGYB158）

[作者簡介] 彭 亮（1980—），男，湖南南縣人，博士，湖南中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事推拿教學(xué)改革研究。

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）02-0138-04 [收稿日期] 2021-05-12

全球化信息化時代背景下，用于線上遠(yuǎn)程教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)是發(fā)展趨勢所在[1，2]。本團隊與上海夢之路數(shù)字科技有限公司進行了深入的合作，初步構(gòu)建了“推拿學(xué)”虛擬仿真教學(xué)實驗教學(xué)項目平臺軟件，并應(yīng)用于教學(xué)實踐過程中，取得了一定進展，現(xiàn)報告如下。

一、“推拿學(xué)”傳統(tǒng)教學(xué)特點

“推拿學(xué)”實驗教學(xué)課程的目的是使學(xué)生通過教師指導(dǎo)、實操訓(xùn)練掌握常用的推拿手法操作技能、動作要領(lǐng)、注意事項和臨床應(yīng)用思維。推拿手法注重技巧與感受的統(tǒng)一，因此學(xué)生需要通過觀察教師示范操作、感受教師手法動作、實踐操作練習(xí)，不斷體會，逐步地掌握手法的動作要領(lǐng)。所以傳統(tǒng)推拿教學(xué)方法主要以課堂教學(xué)為主，并且需要教師手把手地教，同時需要分小班上課?！巴颇脤W(xué)”實訓(xùn)課的傳統(tǒng)教學(xué)的特點正是其遠(yuǎn)程教學(xué)的難點所在。

二、“推拿學(xué)”虛擬仿真項目建設(shè)的意義

在師資力量和教學(xué)資源有限的情況下，“推拿學(xué)”教學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下難以推動發(fā)展，無法較好地保障教學(xué)質(zhì)量。在面對重大緊急公共事件情況及復(fù)雜的國際形勢下，為應(yīng)對不同時期不同情況下的“推拿學(xué)”教學(xué)要求，急需開發(fā)適合“推拿學(xué)”教學(xué)特點的線上教學(xué)方式應(yīng)對將來遠(yuǎn)程教學(xué)的需要，保證遠(yuǎn)程教學(xué)的質(zhì)量。

三、“推拿學(xué)”虛擬仿真項目建設(shè)難點

根據(jù)目前教學(xué)研究中虛擬仿真建設(shè)“能實不需”的共識，“推拿學(xué)”大部分內(nèi)容其實是屬于難以虛擬、不需仿真的。許多線上教學(xué)平臺采用視頻示范動作加教師講解來實現(xiàn)線上教學(xué)，即用操作視頻代替線下教師示范動作。這種模式基本能從形式上完成教學(xué)任務(wù)，但學(xué)生對于手法力學(xué)和動作結(jié)構(gòu)的理解以及手法的感受經(jīng)驗的缺失成了線上教學(xué)難以突破的重要方面。雖然多媒體教學(xué)中使用的圖像、視頻、流程圖等能達到一定的輔助教學(xué)的效果，但難以讓學(xué)生深入理解其內(nèi)涵，特別是生物力學(xué)和運動解剖方面。而這兩方面難以理解的方面正是“推拿學(xué)”虛擬仿真教學(xué)的突破口。

四、“推拿學(xué)”虛擬仿真教學(xué)項目的構(gòu)建

（一）構(gòu)建設(shè)計思路

本系統(tǒng)通過數(shù)字化模擬，主要利用人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)透視、骨骼3D建模、生物力學(xué)分析、病例情境動畫等，展示手法和病例的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，有利于解決學(xué)生課后深入學(xué)習(xí)推拿手法技術(shù)和臨床應(yīng)用思路的難題，并通過對動作要領(lǐng)和臨床應(yīng)對的判別，輔助教師檢驗學(xué)生對推拿手法和臨床思路的掌握程度。（見圖1）

對推拿教學(xué)中學(xué)生最復(fù)雜的最難以理解的十余種重點手法采用動作結(jié)構(gòu)生物力學(xué)虛擬的形式，通過人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)透視、骨骼3D建模、生物力學(xué)分析等，讓學(xué)習(xí)者掌握重點推拿手法核心技巧?？梢宰寣W(xué)生形象生動的了解蘊藏于傳統(tǒng)推拿手法姿勢、著力部位、動作結(jié)構(gòu)、注意事項中的要領(lǐng)，讓學(xué)習(xí)者掌握推拿臨床應(yīng)用的思維和方法。

采用動畫模擬常見的5種推拿臨床常見重點病癥的病例，再現(xiàn)臨床臨證情境，通過虛擬病例的問診、檢查、診斷、處方、操作設(shè)計等環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生臨床思維能力和手法應(yīng)用能力。本項目基于互聯(lián)網(wǎng)平臺，不受時間、地域的限制，支持PC端、手機端、平板，評價機制合理，與推拿實際操作緊密結(jié)合，虛擬推拿手法動作要點，能夠服務(wù)于廣大的學(xué)生，是傳統(tǒng)中醫(yī)課堂教學(xué)的有效延伸與拓展。

（二）模塊設(shè)置

本項目包含實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)簡介、手法學(xué)習(xí)、臨床情境及考核測試5大模塊。

1.實驗?zāi)康哪K：點擊進入第一模塊實驗教學(xué)目的，學(xué)生瀏覽后有后臺記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程，觀看后點擊首頁可返回主菜單。

2.學(xué)習(xí)簡介模塊：點擊第二模塊學(xué)習(xí)簡介，即可進入相關(guān)內(nèi)容頁面，動畫觀看完畢，點擊繼續(xù)按鈕，即可切換內(nèi)容頁面。學(xué)習(xí)簡介介紹了《推拿學(xué)》緒論，讓學(xué)生在開始學(xué)習(xí)之前先了解《推拿學(xué)》的起源，基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法。

3.手法學(xué)習(xí)模塊：返回主菜單，點擊手法學(xué)習(xí)模塊，或進入實訓(xùn)按鈕，均可進入手法學(xué)習(xí)頁面，頁面左側(cè)是重點手法菜單，右側(cè)是重點手法展示內(nèi)容。軟件涉及的重點手法涵蓋推拿六大類手法中的重點代表性手法共十一種。以擺動類手法——一指禪推法的教學(xué)設(shè)計為例：點擊播放按鈕，可以動態(tài)觀察到擺動類手法——一指禪推法的重點姿勢：例如“沉肩”的手法展示：通過3D解剖結(jié)合真人視頻（將肩關(guān)節(jié)骨骼的透視效果在動作示范視頻上顯示）。其他還包括動作角度的生物力學(xué)顯示、骨骼肌收縮產(chǎn)生手法動作的顯現(xiàn)等，動態(tài)地讓學(xué)生了解到該項手法的主要要領(lǐng)。5個姿勢要領(lǐng)均可點擊查看，反復(fù)學(xué)習(xí)，關(guān)鍵內(nèi)容可以暫停觀摩。點擊動作解析按鈕，可觀看到該重點手法的肌肉發(fā)力動態(tài)，通過3D建模，結(jié)合真人動態(tài)，將動作分解開來，讓學(xué)生更能直觀學(xué)習(xí)，掌握發(fā)力要點，并通過對動作用力方向和大小以及錯誤動作要領(lǐng)的判別。

4.臨床應(yīng)用模塊：點擊進入將有5個病例，分別通過動畫展現(xiàn)臨床常見的頸椎病、腰痛、肩周炎、頭痛和失眠的臨證情境。病例發(fā)聲口述癥狀，系統(tǒng)提示臨床檢查等病歷資料，學(xué)生通過分析可進行診斷和推拿治療手法處方的開列。在學(xué)生開設(shè)推拿處方時，需從設(shè)定好的手法庫中選定適宜該疾病、證型的手法，并按合理的手法順序安排實施。

5.考核模塊：以上每一項學(xué)習(xí)過程均附有考核按鈕。點擊考核按鈕，通過平時教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)了學(xué)生常犯的錯誤，通過視頻展示，考核學(xué)生掌握情況，對每種錯誤手法都會標(biāo)識出錯誤之處。另外臨床情境考核需要學(xué)生作出診斷和處方，特別是推拿手法處方的合理應(yīng)用，由后臺程序腳本規(guī)定每一種手法的應(yīng)用范圍，當(dāng)學(xué)生應(yīng)用合理時給予肯定分?jǐn)?shù)?？己私Y(jié)果通過后臺最終得出形成性評價，能輔助教師檢驗學(xué)生對推拿手法和臨床思路的掌握程度。

（三）主要開發(fā)技術(shù)

本項目采用3D動畫技術(shù)進行場景和動畫繪制，并對實驗內(nèi)容進行分解，采用了Animate CC技術(shù)進行程序合成，實現(xiàn)人機互動。Animate CC 對HTML5 Canvas和WebGL等多種輸出提供原生支持，并可以進行擴展以支持SnapSVG等自定義格式。新增HTML 5創(chuàng)作工具，為網(wǎng)頁開發(fā)者提供更適應(yīng)現(xiàn)有網(wǎng)頁應(yīng)用的音頻、圖片、視頻、動畫等創(chuàng)作支持。

管理平臺開發(fā)語言及開發(fā)工具：本項目管理平臺采用Java語言開發(fā)，Java是一門面向?qū)ο缶幊陶Z言，Java語言作為靜態(tài)面向?qū)ο缶幊陶Z言的代表，極好地實現(xiàn)了面向?qū)ο罄碚?，允許程序員以優(yōu)雅的思維方式進行復(fù)雜的編程。本項目管理平臺采用了Eclipse作為開發(fā)工具，Eclipse基于Java的可擴展開發(fā)平臺。通過集成的（Java Development Kit）JDK，完成開發(fā)工作。

五、實施過程與實施效果

（一）建設(shè)實施過程

在教學(xué)實施過程中，本軟件沒有時間空間限制，學(xué)生隨時可以通過多種數(shù)字化終端登錄進行學(xué)習(xí)和實訓(xùn)，以彌補課后自學(xué)效果不良的短板。學(xué)生在實訓(xùn)的過程中，通過直觀視頻操作識別進行考核，能夠快速發(fā)現(xiàn)自己在推拿操作上的誤區(qū)和差距。系統(tǒng)后臺對考核進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從而建立對于學(xué)生的形成性評價，能夠明顯提升學(xué)生的手法動作學(xué)習(xí)能力和手法實踐操作的信心。在本課程平臺初步建立之后的兩個學(xué)期（2020年秋季學(xué)期、2021年春季學(xué)期），對我校2018級中醫(yī)學(xué)專業(yè)兩個試點班，共計128名學(xué)生的“推拿學(xué)”教學(xué)進行了初步的實驗教學(xué)。實施過程中將本虛擬仿真實驗內(nèi)容作為“線上線下教學(xué)”中線上部分，用于學(xué)生平時課后復(fù)習(xí)與練習(xí)，并按30%的比例作為形成性評價的一部分。同時對于學(xué)生期末成績進行對照分析以及問卷調(diào)查。

（二）實驗教學(xué)及問卷調(diào)查結(jié)果

初步的實驗教學(xué)結(jié)果顯示，與同年級同學(xué)期兩個平行班相比較，虛擬仿真實驗班的期末考試中筆試成績平均分提高4.8分（P<0.05），操作考核成績平均分高6.2分（P<0.05），差異有統(tǒng)計學(xué)意義。說明虛擬仿真在一定程度上有助于學(xué)生理解手法操作內(nèi)涵。另外通過“問卷星”小程序問卷調(diào)查顯示，92%的受訪學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺操作便利性良好，教學(xué)滿意度為87%。說明本教學(xué)平臺基本得到學(xué)生認(rèn)可。

討論

以虛擬情境（Virtual Reality Technology， VR）等為代表的虛擬現(xiàn)實世界，突破了傳統(tǒng)教學(xué)的時間、空間和安全等限制，構(gòu)建高度仿真的實驗教學(xué)環(huán)境，通過人機交互和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作流程和場景[3]。自2013年教育部推動建設(shè)級虛擬仿真實驗教學(xué)工作以來[4]，許多高校都開展了虛擬仿真實驗建設(shè)，成績斐然[5-7]。

雖然虛擬仿真教學(xué)具有很多顯示的和潛在的優(yōu)點，但需要肯定和強調(diào)的是，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式和手段對提高學(xué)生的動手能力與思維能力有著不可替代的作用，因此虛擬仿真教學(xué)設(shè)計理念中有“能實不虛”的原則和共識。推拿學(xué)作為注重動手能力和手法感受的一門實踐性操作性學(xué)科，在虛擬仿真建設(shè)中有一定難度，同時也存在一定爭議，認(rèn)為推拿學(xué)不能也不需要虛擬仿真教學(xué)改革。隨著時代的發(fā)展，特別是全球化諸多的不確定因素存在的背景下，為了應(yīng)對可能存在的線上教學(xué)需要，“推拿學(xué)”虛擬仿真的需求顯而易見，近年來有不少學(xué)校開始嘗試“推拿學(xué)”虛擬仿真教學(xué)平臺建設(shè)[5]。所采用的方法有線上講解、視頻多媒體、動畫、VR等形式。這些方法中，VR技術(shù)的使用相對傳統(tǒng)線上教學(xué)更貼近虛擬仿真情境模擬。有學(xué)者認(rèn)為將VR技術(shù)運用于針灸推拿教學(xué)訓(xùn)練，是醫(yī)學(xué)教育發(fā)展的必然趨勢，VR技術(shù)在針灸推拿教學(xué)訓(xùn)練中的應(yīng)用也取得了一定進展[8]。同時指出VR技術(shù)存在一些不足。特別是推拿教學(xué)中力量檢測和力學(xué)反饋技術(shù)還遠(yuǎn)不夠成熟[9，10]。

基于以上考慮，本教學(xué)團隊在項目設(shè)計時經(jīng)過反復(fù)斟酌考慮，確定暫時拋棄設(shè)備依賴的VR技術(shù)的使用，轉(zhuǎn)而采用人體結(jié)構(gòu)透視、骨骼三維建模、生物力學(xué)以及動畫情境等多種相對較為成熟的易于可及的虛擬仿真手段，綜合應(yīng)用于“推拿學(xué)”不同種類不同特點的手法和臨床應(yīng)用的教學(xué)，基本實現(xiàn)了較為普及的應(yīng)用終端上的使用，如智能手機、PC端、平板設(shè)備等，實現(xiàn)了虛擬仿真教學(xué)的可及性。根據(jù)目前教學(xué)反饋，在一定程度上達到了虛擬仿真教學(xué)的要求。

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Construction and Practice of Virtual Simulation Network Teaching Platform of “Tuina”

PENG Liang， CHEN Chu-tao， LIU Xiao-wei， YANG Zhou， GE Jun-yun

（College of Acupuncture and Tuina， Hunan University of Chinese Medicine， Changsha， Hunan 410208， China）

Abstract： Virtual simulation teaching is an important developing direction of teaching reform of higher education in the context of the information age. During the construction of virtual simulation network teaching platform of “Tuina”， the teaching team of “Tuina” has comprehensively applied the virtual simulation teaching display methods such as human body structure perspective， 3D skeleton modeling， biomechanics， and animation scenarios to different types of “Tuina” techniques and clinical application scenarios. The virtual simulation teaching system of “Tuina” is systematically constructed， which provides a better course auxiliary platform and form for distance online teaching of “Tuina” and plays an important role in solving the difficulties of online teaching of“Tuina”.

Key words： “Tuina”； course teaching； virtual simulation； network teaching platform