职业教育示范性虚拟仿真实训基地----湖北职业技术学院

一、建设背景

虚实结合训练系统是一款基于虚拟与现实结合的智能化教学训练模拟人，模拟人采用虚拟仿真、智能传感器等技术，进行智能化的检测和反馈，模拟临床患者的不同生理反应和操作过程中的不同手感。系统可植入了临床教学经验，以操作指南为依据,实现临床基本技能的智能训练。可指导学生按正确的操作流程进行练习，提示和纠正学生的错误操作。详细记录和分析学生的操作行为，形成分析报告提交给教师。在使用真实器械插管时，可通过智能传感芯片自动检测并生成虚拟动画时时呈现内部操作过程，真正的“虚实结合”，让理论与实践相印证，让实验更直观，让技能掌握更牢固。

随着经济社会快速发展、《“健康中国2030”规划纲要》的发布，“大卫生、大健康”理念深入人心，社会对于医学人才的需求和要求越来越高，而医学是实践性极强的科学，实训教学质量直接关系到医学人才培养目标的实现，学生必须通过大量的实训课程才能获得足够的基本操作技能和实践能力，传统的实训教学由于受实训条件、资源、成本、医疗教学资源及医学伦理等条件限制，特别是涉及高危环境实训(如有害试剂、传染病防控等)和存在不可逆操作（如动物实验和手术操作等），导致很多实训难以开展，不能完全满足实训教学要求。

为了满足高素质人才输出的目的，学校规划护理学院乐学楼2楼约1050平方米的场地建设虚拟仿真实训基地，坚持“严教严管，质量立院”的治院方针，注重学生综合素质及实践动手能力培养。坚持育人为本，德育为先，充分发掘中华孝文化资源，把传统文化与时代精神有机结合起来，在学生中开展感恩教育与职业道德教育，强化学生社会责任感，不断提高人才培养质量。

二、建设内容

湖北职业技术学院虚拟仿真实训基地包含6个中心,涵盖创新化教学、科学研究、行政职能、社会服务等职能，实训基地深度融合虚拟现实技术、增强现实技术、人机交互技术、动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等新一代信息化技术，模拟传统实验操作环节的软硬件实验环境（包括虚拟的实验设备、实验工具、实验对象等），充分发挥新一代信息技术对教育的革命性影响作用，强化新一代信息技术对学校教学改革的服务与支撑，从而帮助学校依托新一代信息化技术构建以学习者为中心的教学和学习方式，大幅度提升学校教学应用水平和管理水平，推进学校实践实训教学改革。

1．知识导训中心
□常规群体教学（包含思政人文）
□AR\VR软件体验式教学
□知识竞答互动教学
知识训导中心将科技应用于基础知识领域教学的各方面，旨在开阔学生视野，培养创新性思维。借助多媒体信息技术、AR/VR虚拟现实技术、人工智能技术向学生传递基础医学的原理,打破教学模式，不仅教授学生的医学基础知识，还传授孝感人文素养，注重培养学生“专业+创新+科技”相结合的应用性思维。中心配备：多媒体教学显示主控系统、互动竞答系统（公共卫生知识、急救、解剖学）、360°人体器官全息幻影成像系统、虚拟现实系统以及数字人软件。

2．技能训考中心
□常规群体教学
□专家讲座
□5G远程教学
□VR\AR\3d教学
技能训考中心，借助虚拟现实技术、动作捕捉技术与3D交互技术将护理教学中抽象难以理解的知识或涉及侵入性、隐私部位的操作，形象具体的展示出来，帮助学生实现懵懂到真懂的跨越。在基本掌握原理后，学生可以在座位上自主操作训练与考核来巩固所学知识与技能操作流程。

中心配备：沉浸式3D立体虚拟现实交互系统、会议音响系统。沉浸式3D立体虚拟现实交互系统，配有超宽广的LED大屏，配合动作捕捉软件与3D交互软件模拟一些极端环境与临床场景，在逼真的场景下学习，让学生身临其境，锻炼护生的临床素养。

教师采用交互设备，模仿真实世界的实验、实践教学过程，学生佩戴立体眼镜，仿佛置身于真实的操作环境中。通过手势传感器直接利用抓、握、捏等手势抓取3D对象，多个角度旋转观察，更清晰直观，也可直接通过手势切换下一操作步骤，同时头部跟踪会对人的位置进行定位，实时移动场景，非常方便快捷。

3．实践模拟中心
□录制精品慕课（线上课程）
□情景模拟，实践教学
医学教学偏向于实践与理论结合，但在理论及实践技能训练中往往存在以下教学困难：内容较抽象难以理解，常规教学手段难以实现、代价较大、无法批量示教、涉及隐私部位、涉及侵入性操作。在模型上示教范围有限，且难以反复示教或训练，和临床实际差距较大等问题，难以培养学生的临床应变能力、临床思维能力、综合评判能力及沟通能力。
实践模拟中心，为克服这些传统教学难点，借助虚拟现实技术、人机交互技术、智能AI、实时三维图像生成等技术。将虚拟仿真作为传统教学的补充，“以虚助实”，分析总结学生学习认知的规律，设立VR虚拟现实实训室与虚实结合训练室，改革传统医学实验教学模式。中心配备：VR虚拟现实系统、虚实结合训练系统、MR混合式录播系统（三维图像实时生成技术）

在VR虚拟现实实验是通过模拟创造一个逼真的临床环境，在预设的虚拟环境中进行交互式操作。先在VR上锻炼临床的沉浸感，通过数据手套，可以精确的定位手部的运动从而实现用双手操控虚拟世界的三维对象，可以直接用手抓取虚拟现实世界中的手术器械来完成相应的手术操作，他可以用双手拿棉球消毒，用吸管吸引等各种操作，从而增强学习印象。

沉浸式VR交互教学方式打破了原有对静止或静态事物的观察，实现了在教学过程中不容易操作的实验案例进行虚拟演练，通过动态全景的环境可以提升学生的学习兴趣，激发学生的灵感，增强了学生的动手能力。学生借助VR虚拟现实系统可以熟练的完成技能实验操作后，就可以进入虚实结合训练室，在虚实结合操作系统上进行实践练习。

虚实结合训练系统是一款基于虚拟与现实结合的智能化教学训练模拟人，模拟人采用虚拟仿真、智能传感器等技术，进行智能化的检测和反馈，模拟临床患者的不同生理反应和操作过程中的不同手感。系统可植入了临床教学经验，以操作指南为依据,实现临床基本技能的智能训练。可指导学生按正确的操作流程进行练习，提示和纠正学生的错误操作。详细记录和分析学生的操作行为，形成分析报告提交给教师。在使用真实器械插管时，可通过智能传感芯片自动检测并生成虚拟动画时时呈现内部操作过程，真正的“虚实结合”，让理论与实践相印证，让实验更直观，让技能掌握更牢固。

MR混合现实录播教学系统，采用增强现实技术将传统课堂变成线上线下混合式交互课堂，实现虚实结合，使教学更直观，实现3D模型、实物标本、教师学生互动融合录播课堂。拉近线上课堂中教师、学生与实验室的距离，让课堂更加生动。

4．产学研用中心
□教学研讨会议交流
□参观接待洽谈
□三维数字研发
□校企对接交流
产学研用中心围绕行业产业人才的技能培养需求，探索校企协同育人创新机制，邀请企业培训专家进学校，进课堂，拉进课堂与产业的距离，搭建企业与学校交流互动的平台。中心配备：办公桌椅、电脑、会议交互平板等设备。

5．思政文化中心
□参观交流
□文化建设（孝文化）
□思政教学（潜移默化）
□教学成果展示
思政文化中心是一个开放性的空间，是乐学楼西侧的公共大厅同时贯穿连接基地四大中心。利用先进的技术，解决党建人文建设方面的存在的教学周期长、学习形式单一、学生成果无法展示、教学不理想、学生学习效率不高的问题。在设计布局上有着深刻的含义：潜移默化传递价值观、文化观，真正是深入根基的立德树人。区域通过专业LED大屏，配合墙面改建，以文字、图片、视频、动画等方式展示历史场景，打造红色文化氛围，对学生相关知识进行讲解的形式。以趣味性的教学方式，增强学生对党的历史知识、党建传统和党员精神的认识。学校也可以根据当地的特色或者当前的社会热点进行定制开发，建设一套拥有本校特色独一无二的思政教育系统，打造自身特色化校园文化环境。

6．综合管理中心
□提供学生线上自学平台
□提供教师课前、课中、课后教学方式支持
□提供学生成绩数据统计分析
□提供教师教学报表统计
□提供学生多元化考核方式手段
□提供教师教学质量管理分析
□提供虚拟仿真基地监控与网络的管理
综合管理中心是一间独立的机房，中心配有：理虚实虚拟实践仿真平台、网络控制系统、监控控制系统、虚拟仿真软件服务器。

理虚实虚拟实践仿真平台构建资源共建共享、教研一体的教学新模式，理论教学和实践教学相得益章，师生可以便捷应用平台，通过不同终端接入，登陆不同角色便能够使用相应授权范围内的教育资源及教学应用。

虚拟仿真平台的设计主要是打破时间、空间的限制，在满足教师日常教学、学生自习任务的同时，也可以做到学生细节性数据采集，反馈到后台，形成老师的教学任务分析，用来指导教学。对现有的专业虚拟仿真软件的资源进行扩充，对接平台与现有零散软件的数据，实现学生片段化数据的采集。

虚拟仿真实践基地建设的软件将满足以下学科的实践学习：
□妇产科护理课程
□基础护理课程
□内科护理课程
□外科护理课程
□急救护理课程
□老年人照护课程
□康复治疗技术课程
虚拟仿真软件采用先进的三维虚拟仿真技术建设，三维虚拟仿真软件具有操作自由等特点：比如在操作过程中可任意720°旋转、缩放进行技能熟悉，可以以透视和剖视视角进行知识点解读，这些功能恰恰弥补了医学实验教学中看不到，摸不着，危险性大的缺陷。