虛擬現(xiàn)實(shí)模擬應(yīng)對(duì)公共衛(wèi)生事件科普系統(tǒng)的應(yīng)用

杭昊 姚政言 張桂霞

摘 要：近些年來，各種突發(fā)性公共衛(wèi)生事件頻發(fā)，這類突發(fā)事件影響范圍廣、對(duì)公眾健康和社會(huì)發(fā)展危害嚴(yán)重，為提高突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急能力，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，研制應(yīng)急培訓(xùn)的虛擬模擬系統(tǒng)具有十分重要的意義。本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)軟件研發(fā)的所依據(jù)的理念、軟件的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)、應(yīng)用效果以及虛擬現(xiàn)實(shí)模擬軟件在突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急處置培訓(xùn)中的應(yīng)用開發(fā)背景和基本思路予以闡述。

關(guān)鍵詞：突發(fā)性公共衛(wèi)生事件;應(yīng)急;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

自從傳染性非典型肺炎疫情和新型冠狀病毒肺炎疫情發(fā)生以后， 全球公共衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)θ绾翁岣咄话l(fā)事件的應(yīng)急準(zhǔn)備和應(yīng)急反應(yīng)能力日益關(guān)注。傳統(tǒng)的應(yīng)急培訓(xùn)模式主要以老師講授書本知識(shí)為主，缺乏實(shí)踐演練的機(jī)會(huì)，往往事倍功半。因此，重視現(xiàn)場(chǎng)流行病學(xué)的公共衛(wèi)生管理者們都在努力探索創(chuàng)新更為高效先進(jìn)的應(yīng)急培訓(xùn)模式。利用虛擬現(xiàn)實(shí)模擬技術(shù)開發(fā)的教育模擬軟件是一種新型的教育工具，它需要教育理念的提升，教育手段先進(jìn)性的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)計(jì)算機(jī)教育游戲類軟件的認(rèn)知等知識(shí)背景的強(qiáng)大支撐。下面詳細(xì)進(jìn)行闡述， 并根據(jù)實(shí)際科普內(nèi)容設(shè)計(jì)一套開發(fā)模式。

1 教育理念的提升，探討以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)教育模式

基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）是以學(xué)生為中心， 在老師的啟發(fā)指導(dǎo)下， 以自我學(xué)習(xí)為主和舉行講座為主要形式的新型課程模式。它相對(duì)于教師照本宣讀， 學(xué)生濟(jì)濟(jì)一堂的傳統(tǒng)教育模式， 變被動(dòng)教育為主動(dòng)教育，已日益成為一種新的教育模式。國(guó)內(nèi)外一些專門研究的結(jié)果表明， PBL教育比一般傳統(tǒng)教育更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力， 在培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和解決問題的能力也具有特別的優(yōu)勢(shì)。

2 教育手段的先進(jìn)性，醫(yī)學(xué)教育中的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)日益普及的信息時(shí)代，教育手段日益多樣化。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和各種教育軟件已成為學(xué)生自主獲取信息和自我教育的主要手段之一，PBL教育也變得越來越重要，為了促進(jìn)學(xué)生的交互式主動(dòng)學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)性學(xué)習(xí)，利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人工智能技術(shù)， 模擬特定的醫(yī)學(xué)環(huán)境、人物和教學(xué)內(nèi)容，可以開發(fā)出許多別具一格的計(jì)算機(jī)教育軟件或教學(xué)平臺(tái) 。這些在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和公共衛(wèi)生方面都已有所開展。

3 計(jì)算機(jī)教育游戲類軟件的認(rèn)知

3.1計(jì)算機(jī)游戲形式

主要分為兩大類：感覺和動(dòng)作游戲 （即“S&A”游戲：強(qiáng)調(diào)感覺和動(dòng)作技能） 和戰(zhàn)略游戲 （強(qiáng)調(diào)認(rèn)知能力） 。其中戰(zhàn)略游戲又可分為冒險(xiǎn)游戲、角色扮演游戲、戰(zhàn)爭(zhēng)游戲等多種類型 。計(jì)算機(jī)游戲不僅具有人們最為熟悉的娛樂功能，也能為受訓(xùn)人員提供虛擬現(xiàn)實(shí)的作戰(zhàn)訓(xùn)練方式， 這在軍事上已成為一個(gè)前沿的研究領(lǐng)域。在數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過建立相應(yīng)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖形和圖像庫， 儲(chǔ)存各種戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)象、作戰(zhàn)背景、作戰(zhàn)場(chǎng)景及作戰(zhàn)雙方人員的圖形圖像， 營(yíng)造出作戰(zhàn)訓(xùn)練所需要的一個(gè)“人工合成環(huán)境”，使受訓(xùn)者在逼真的虛擬環(huán)境 （特別是仿真未來戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境）中進(jìn)行訓(xùn)練。在戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)前，美軍專門為海軍陸戰(zhàn)隊(duì)秘密開發(fā)了一款計(jì)算機(jī)游戲軟件， 里面的地形、街道、建筑、橋梁等標(biāo)志物都是依照巴格達(dá)的特征模擬的。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)隊(duì)員進(jìn)入巴格達(dá)之前都用這一計(jì)算機(jī)游戲進(jìn)行訓(xùn)練。

3.2計(jì)算機(jī)游戲的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)游戲在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用還處于初級(jí)階段?；诿绹?guó)華盛頓市伍得羅？威爾遜國(guó)際中心倡導(dǎo)的“嚴(yán)肅的游戲行為”，2004年舉辦了首屆“健康游戲競(jìng)賽”，它關(guān)系到全球醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量。這是為了建立一種新的方法。會(huì)議每年舉行，其內(nèi)容和主題不斷更新，并在專業(yè)網(wǎng)站實(shí)時(shí)公布。在2006年的健康游戲大會(huì) （G4H2006） 上有學(xué)者提出了“身體是一個(gè)游戲”， “游戲與流行病”， “游戲使得有趣”等多個(gè)新穎大膽的主題， 同時(shí)展示了“免疫進(jìn)攻”等新的計(jì)算機(jī)游戲軟件原型。

在突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急隊(duì)伍能力培養(yǎng)中，也滲透了游戲互動(dòng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的理念。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可行性

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬突發(fā)公共衛(wèi)生事件的情景，創(chuàng)新性的借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破現(xiàn)實(shí)世界中突發(fā)公共衛(wèi)生事件無法演練的局限性，把科普內(nèi)容更逼真、多樣、互動(dòng)的進(jìn)行虛擬呈現(xiàn)，將模擬演練變?yōu)榭尚?軟件系統(tǒng)研制目的是讓公眾掌握突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急處置措施和操作技能以及調(diào)查的計(jì)劃、組織和實(shí)施全過程。軟件系統(tǒng)不僅能滿足應(yīng)對(duì)突發(fā)公共衛(wèi)生事件的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，同時(shí)可以扮演不同職業(yè)角色進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)虛擬仿真調(diào)查與處置，因此該項(xiàng)目提供了一種創(chuàng)新的、高效的、先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)科普系統(tǒng)。系統(tǒng)框架分為用戶模塊，教學(xué)管理模塊以及公共衛(wèi)生突發(fā)事件虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，構(gòu)成完整的虛擬教學(xué)體系。

5 模擬軟件的設(shè)計(jì)構(gòu)想

以人感染高致病性禽流感疫情爆發(fā)的應(yīng)急處置能力培訓(xùn)為例，擬開發(fā)一套三維角色扮演教育模擬軟件。在實(shí)踐培訓(xùn)的基礎(chǔ)上， 構(gòu)架一套基本的軟件開發(fā)思路。

5.1模擬目的

希望通過本軟件的應(yīng)用達(dá)到目的：

（1） 了解不明原因肺炎的定義、報(bào)告及處理方法。

（2） 了解對(duì)突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急預(yù)案的啟動(dòng)和應(yīng)急響應(yīng)。

（3） 了解并掌握對(duì)人感染高致病性流感疫情的調(diào)查和處理。

（4） 了解對(duì)流感疫情發(fā)生后監(jiān)測(cè)工作的開展。

（5） 培養(yǎng)現(xiàn)場(chǎng)處置人員的應(yīng)急意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神。

5.2主要人物和場(chǎng)景

軟件中提到的角色主要是疾控中心主任、傳染病預(yù)防所所長(zhǎng)、值班人員、病人、機(jī)械調(diào)查醫(yī)生、消毒人員、臨床醫(yī)生、護(hù)士、專家組成員、政府領(lǐng)導(dǎo)等人員。角色的姓名、性別和形象都已設(shè)定。場(chǎng)景包括疾控中心、醫(yī)院門診部、醫(yī)院會(huì)議室、醫(yī)院監(jiān)護(hù)室、隔離病房、衛(wèi)生局、病人家、養(yǎng)雞場(chǎng)等。

5.3主要開發(fā)模式

采用角色扮演類計(jì)算機(jī)游戲開發(fā)模式， 適當(dāng)納入三維技術(shù)， 設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣、緊張有序的模擬演練內(nèi)容。

主要流程如下：

（1）進(jìn)入網(wǎng)站后，角色位于疾控中心辦公室，主要角色為中心主任、傳染病預(yù)防所所長(zhǎng)、值班人員等。

（2） 完成第一項(xiàng)任務(wù)，到醫(yī)院提取疑似病人的流行病學(xué)調(diào)查和生物樣本，完成后返回，向主任匯報(bào)結(jié)果。

（3）任務(wù)完成后，進(jìn)入下一層接受新任務(wù)。

（4）每一層根據(jù)培訓(xùn)教材， 設(shè)定模擬內(nèi)容。

（5）在完成所有任務(wù)后， 給予評(píng)級(jí)。

6 結(jié)語

本文僅就虛擬現(xiàn)實(shí)模擬軟件在突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急處置培訓(xùn)中的應(yīng)用開發(fā)背景和基本思路予以闡述，但是任何一套軟件的開發(fā)都需要經(jīng)過計(jì)劃、開發(fā)和運(yùn)行三個(gè)階段才能最終推廣運(yùn)用， 其中軟件計(jì)劃階段即定義用戶需求和系統(tǒng)功能， 并進(jìn)行周密的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的可行性研究又是軟件開發(fā)工程中至關(guān)重要的第一步。文中所提的一套擬開發(fā)軟件也需進(jìn)一步的深入研究和探討， 才能正式進(jìn)入開發(fā)階段， 成為我國(guó)疾病預(yù)防控制能力建設(shè)的一項(xiàng)科技武器。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓雙霞，余世明，黃云龍.VRML虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事演習(xí)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2005（18）：72-75.

[2] 張世林.戰(zhàn)爭(zhēng)游戲：打造未來戰(zhàn)場(chǎng)士兵悄悄引發(fā)軍事革命[ N].北京：解放軍報(bào)社.中國(guó)國(guó)防報(bào)，2006.

[3] 胥 彥，吳群紅，林 婷，等.國(guó)外突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急培訓(xùn)策略選擇及對(duì)我國(guó)的借鑒[J].中國(guó)衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)，2009，28（5）：36-39.

[4] 曹 蕾，張 煜，呂慶文，等.三維虛擬環(huán)境中的公共衛(wèi)生醫(yī)學(xué)PBL教學(xué)設(shè)想[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2008，22（5）：434-435.

基金：2019年山東省高等學(xué)校國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目： 虛擬現(xiàn)實(shí)模擬應(yīng)對(duì)公共衛(wèi)生事件科普系統(tǒng)（項(xiàng)目編號(hào)：S202013324005）

作者簡(jiǎn)介：

杭昊，男，1999年2月，山東濟(jì)寧人，本科，山東協(xié)和學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學(xué)生，主要研究方向?yàn)椋簲?shù)字媒體技術(shù)，動(dòng)畫藝術(shù)等。

姚政言，女，1998年8月，山東煙臺(tái)人，本科，山東協(xié)和學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學(xué)生，主要研究方向?yàn)椋簲?shù)字媒體技術(shù)，動(dòng)畫藝術(shù)等。

張桂霞，女，山東濟(jì)南，碩士，本文指導(dǎo)教師，主要研究方向：數(shù)字媒體技術(shù)

（山東協(xié)和學(xué)院 ?山東濟(jì)南 ?250109）