虚拟现实技术在牙科教育中的应用效果研究学术报告

作者与发表信息
本研究由伊朗克尔曼沙医科大学（Kermanshah University of Medical Sciences）的Meysam Siyah Mansoory等6位学者合作完成，发表于*BMC Medical Education*期刊2022年第22卷，文章标题为《A study to investigate the effectiveness of the application of virtual reality technology in dental education》。

学术背景

科学领域与研究动机
本研究属于医学教育技术领域，聚焦虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术在牙科教育中的应用。传统牙科教学依赖面对面演示和模型操作，存在视角单一、不可重复、学生焦虑等问题。VR技术通过三维模拟环境，可提供多角度观察、重复练习和沉浸式学习体验，但其在中性区（neutral zone）设计和牙齿排列（teeth arrangement）教学中的有效性尚未充分验证。因此，本研究旨在评估VR技术在这两项核心牙科技能教学中的效果。

研究目标
1. 评估教师对VR技术可用性的认可度；
2. 分析学生对VR教学的满意度；
3. 比较VR教学与传统讲座对学生学习成果的影响。

研究流程与方法

研究对象与分组
研究纳入50名六年制牙科学生，随机分为实验组（VR教学，n=25）和对照组（传统教学，n=25）。所有学生需至少完成两个学期课程，且自愿参与。

研究设计
1. VR环境开发
- 硬件：采用5台Eken 4K UHD摄像机多角度拍摄牙科操作过程，结合绿幕技术（chroma key）去除背景。
- 软件：使用Unity游戏引擎构建3D虚拟环境，学生通过三星Gear VR头显（搭配Oculus框架）交互式学习，可自由切换视角。
- 创新点：开发了基于移动端的应用程序，支持学生通过头部控制器旋转3D立方体模型，模拟实际操作步骤（图4）。

1. 教师评估阶段

   • 举办VR技术研讨会，10名牙科教师体验后填写11项Likert量表问卷，评估VR的可用性（如重复学习、时间效率等）。问卷信效度通过Cronbach’s α检验（α=0.75）。
     

2. 学生教学与测试

   • 教学干预：实验组使用VR学习中性区设计和牙齿排列，对照组接受传统讲座。两组由同一教师授课，教学目标一致。
     
   • 测试方法：课前课后进行知识测试，课后由盲审修复学专家评估学生实操技能（基于Hobrink参考书的6项和9项检查表）。测试分数范围0-20分，数据分析采用独立样本t检验（p<0.05为显著）。
     

3. 学生满意度调查

   • 实验组填写研究者设计的满意度问卷（9项Likert量表），评估VR的易用性、学习效果等（Cronbach’s α=0.76）。
     

主要结果

1. 教师反馈

   • 100%教师认可VR技术的教学可用性，平均评分50.10±4.45（满分55）。80%认为VR能提升操作专注度，70%肯定其时间效率（表1）。
     

2. 学生满意度

   • 76%学生对VR教学“完全满意”，96%认为VR显著提升理解力。满意度总分41.12±5.65（满分45）（表2）。
     

3. 学习效果对比

   • 中性区设计：实验组得分（16.92±1.12）显著高于对照组（16.14±1.18，p=0.021）。
     
   • 牙齿排列：实验组得分（16.07±1.07）虽高于对照组（15.65±1.17），但差异未达显著（p=0.193）（表3）。
     

结论与价值

1. 科学价值

   • 首次在伊朗验证VR技术可有效提升牙科学生中性区设计的技能，为VR在复杂牙科操作教学中的应用提供实证支持。
     
   • 揭示了VR在提高学习动机、减少焦虑方面的潜力，符合医学教育技术发展趋势。
     

2. 应用价值

   • VR可作为传统教学的补充工具，尤其适用于需要多角度观察的实操技能训练（如种植牙、牙周手术）。
     
   • 研究建议将VR整合至牙科课程框架，结合5G和大数据技术优化教学场景。
     

研究亮点

1. 技术创新：自主开发低成本移动端VR系统，解决了传统VR设备昂贵、有线限制的问题。
   
2. 研究新颖性：首次针对中性区与牙齿排列教学开展VR效果评估，填补了领域空白。
   
3. 方法论严谨性：采用盲法评估、随机分组和标准化检查表，减少偏倚。
   

局限性
部分学生因佩戴眼镜无法使用头显，且VR初期使用可能引发眩晕感。未来需开发更适配的交互设备。

其他重要内容

• 伦理与合规性：研究获克尔曼沙医科大学伦理委员会批准（IR.KUMS.REC.1398.719），遵循《赫尔辛基宣言》。
  
• 数据公开：研究数据可通过通讯作者获取，符合开放科学原则。
  

本研究为发展中国家医学教育数字化转型提供了可借鉴的案例，尤其对资源有限院校具有实践意义。