背景

在动物伦理学和3R原则的指导下，中国生理教学实验在逐渐减少和优化动物实验，在减少动物实验的背景下为了提高教学质量，则转而以无创的人体生理实验以及基础医学虚拟实验代替传统的动物实验。

2013年8月教育部下文在全国高校创建“国家级虚拟仿真实验教学中心”，得益于教育部的有利推动，医学虚拟实验在医学院校得到了较快的发展。

2017年教育部再次下文《教育部办公厅关于 2017-2020 年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》（教高厅﹝2017﹞4 号），从原来构建虚拟仿真实验教学中心转变为构建示范项目，即从重视虚拟实验的数量转到了重视虚拟实验的质量。其中，教育部最为看重的是项目的创新，这一方面包括教学内容的创新，另一方面也包括虚拟实验技术的创新。

系统简介

成都泰盟软件有限公司一直紧跟最新技术的发展趋势，从2016年就进入到VR项目的技术积累当中，通过3年的努力，公司已经构建了成熟的VR研发队伍，先后协助第二军医大学、广西大学以及西南医科大学构建了成套的VRS-100虚拟实验项目。

2018年，公司将3年VR、AI的经验和技术积累结合起来，为用户提供最先进的带人工智能（AI）服务的虚拟现实（VR）系统，推出了定制化的VRS-100虚拟医学合作项目。

三大特色

l 真实感：利用VR给用户提供身临其境的实验体验，具有真实，沉浸感强的特点；

l AI支撑：利用AI跟踪不同学生的学习，做到因材施教；

l 科学性与趣味性相结合：科学性、权威性、趣味性的实验内容，安全、低成本的实现一些具有危险性、高成本的实验。

拥有了该系统，相当于拥有了超级医学实验室：

l 心肺复苏训练实验室

l 解剖学实验室

l 分子生物学实验室

l 膜片钳实验室等

VR系统的引入对夯实学生理论基础、增强学生动手能力和提升教学效果都起到良好效果。

VR特色

国家要求国家级实验示范项目为综合性的实验项目，至少包含2个课时的10个以上子项目，因此我们构建的项目可以以VR为创新特色，融合其它虚拟实验方式，包括视频、HTML5技术、Unity3D技术等，生成综合的大型虚拟实验示范项目。其特点是：

1） 完整地阐述一个实验过程、实验原理等

2） 多种虚拟实验技术的融合

3） 对关键虚拟实验点采用三维VR展示，加深学生的印象

AI实现因材施教

问题1：每位学生对基本的膜片钳实验操作熟练程度不同，如何解决？

1) 系统后台不断跟踪每位同学对膜片钳操作的正确程度；

2) 系统后台根据学生欠缺的知识推送学习内容；

3) 不同的学生得到不同实验内容的推送（因材施教），实现因人而异的实验学习。

问题2：学生学习完虚拟实验需要的问题向谁请教？

1) 内嵌的人工智能小助手可以对常见的专业问题给出专业回答；

2) 学生可以向老师提问，系统自动将问题推送给老师，将老师的回答推送给提问的学生；

3) 学生之间可以利用平台进行相互交流。

两种虚拟现实实现方式

1.虚拟场景与现实环境的深度融合

通过搭建虚拟实验室，学生通过htc vive等虚拟现实设备进行虚拟课程的学习，该虚拟设备可以将学生投射到虚拟实验室，老师能够在显示屏上实时观察学生的操作过程，发现学生操作中存在的问题及时调整教学方式，提升教学质量。

2.完全深入到虚拟世界中

学生通过佩戴3D眼镜在3D电视上进行的群体学习，老师通过leap motion手势或鼠标键盘等控制课件的学习。

VR实验室建设技术方案

1.多人联合学习方案

利用3D大屏技术和手势识别等，让老师和学生可以在同一空间以讨论式教学一起观看、讲解V R课件内容，受教人数多，视野角度自然，可进行V R实验前内容讲解。

2.单人学习方案

学生戴上VR眼镜，让自身完全沉浸于虚拟环境中，强烈的环境沉浸感和利用交互手柄进行的实验操作，让学生在浓厚的趣味下轻松完成知识的学习。

同时配合实时MR(混合现实)视频合成技术，让同组学生可以直观地看到实验学生在虚拟环境中所作的操作，加强学习的同时提升参与期待值，为接下来的自己操作作好心理准备。

l 实验室环境建设

实验室提供公共学习环境和独立学习环境两部分布局。

为了达到逼真的VR实验效果，VR实验室通常有别于传统实验室，也有别与普通虚拟实验仿真中心。

首先需要有大屏展示区，而且对于个体VR眼镜操作需

要更大的操作空间和安全设施。

l 实验室硬件建设

大型3D展示墙，VR眼镜设备，配套计算机等。

配套VR眼镜的计算机由于要展示3D交互动画，为了提高展示效果，通常需要配套较高性能的计算机。

l 实验室软件建设

VR课件可选购现有VR课件和合作定制。

购买现有VR课件相对价格便宜。

订制VR课件的制作费用一般较为昂贵，涉及到3D建模及编程等多方面技术，工期较长。