虛擬仿真實驗教學在“預防醫(yī)學”課程教學改革中的應用研究

岳 嘉，張 艷，李金娟，裴凌云，王新華

（甘肅中醫(yī)藥大學公共衛(wèi)生學院，甘肅 蘭州 730000）

在2018年新時代全國高等學校本科教育工作會議上，教育部明確提出要“淘汰水課”“打造金課”，并啟動了建設(shè)10 000門左右國家級一流課程和10 000門左右省級一流課程的“雙萬計劃”[1]。根據(jù)教育部《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》（教高〔2019〕8號），“金課”包含線上一流課程、線下一流課程、線上線下混合式一流課程，虛擬仿真實驗教學一流課程和社會實踐一流課程五種類型[2]。虛擬仿真實驗是一種利用互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等信息技術(shù)，通過構(gòu)建虛擬實驗場景、實驗內(nèi)容、操作對象，以及靈活多樣的交互環(huán)節(jié)，使學生可以不受時空限制進行在線實驗的一種全新的教學手段和教學方式[3-6]。因此，建設(shè)高質(zhì)量虛擬仿真實驗教學課程是發(fā)展高質(zhì)量高等教育的具體任務(wù)，是創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式、實現(xiàn)“智能+教育”的具體舉措[7]。

“預防醫(yī)學”課程是面向臨床醫(yī)學、中醫(yī)學、中西醫(yī)結(jié)合、針灸推拿學、護理學等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。根據(jù)國家虛擬實驗項目“重點解決真實實驗項目條件不具備，涉及高危環(huán)境”問題的建設(shè)精神，我們教學團隊選擇嚴重危害人類健康和生命的烈性傳染病，且仍有散發(fā)流行、難以實現(xiàn)“真實實訓”、彰顯甘肅疾病防控優(yōu)勢的自然疫源性疾病——鼠疫進行仿真實驗。甘肅有3塊2類鼠疫自然疫源地，面對因動物間鼠疫活躍且疫點逼近人口密集區(qū)、人口流動日益頻繁等因素，造成人間鼠疫存在爆發(fā)的風險，已建立了防控鼠疫的疫情監(jiān)測、預警、報告及處置技術(shù)工作的體制機制，形成了鼠疫防控的優(yōu)勢。因此，在面向全校各類醫(yī)學專業(yè)的“預防醫(yī)學”中開設(shè)虛擬仿真實驗內(nèi)容，既能突出地域特色，又能應時代需求推進醫(yī)教協(xié)同，強化崗位勝任能力。

1 虛擬仿真實驗開設(shè)的必要性

1.1 甲類傳染病具有高危性，在專業(yè)實踐中防控技術(shù)操作不可逆

鼠疫是《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定的甲類傳染病，具有傳染性強、傳播速度快、病死率高的特點[8]。我國鼠疫疫情上升勢頭得到遏制，但人間和動物間鼠疫疫情持續(xù)存在，鼠疫死灰復燃的風險不能排除。作為甲類傳染病，學生在專業(yè)實踐中見到鼠疫的概率較低，難以通過真實的鼠疫防控過程完成甲類傳染病應急能力訓練。

1.2 鼠疫防控技術(shù)具有地域優(yōu)勢，促進“醫(yī)教協(xié)同”育人

針對教學難點，本著深化“醫(yī)教協(xié)同”，提升教學質(zhì)量的原則，聯(lián)合甘肅省疾病預防控制中心技術(shù)力量，依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)[9-10]，構(gòu)建高度仿真的人間鼠疫突發(fā)的虛擬實驗環(huán)境。

2 虛擬仿真實驗的教學內(nèi)容及應用情況

2.1 虛擬仿真實驗教學內(nèi)容

本實驗根據(jù)醫(yī)院鼠疫上報流程，現(xiàn)場流行病學調(diào)查及相關(guān)技能，實驗室檢查，制定防控方案，疫點、疫區(qū)衛(wèi)生處理5大虛擬情境，創(chuàng)設(shè)了14個交互式情境教學過程，學生可借助鼠標切換不同場景，選擇不同角色，操控3D虛擬人完成突發(fā)人間鼠疫的應急處置任務(wù)，并回答相應的問題和撰寫疫情處理報告。其中虛擬仿真實驗2學時，回答相應的問題和撰寫疫情處理報告1學時，共計3學時。根據(jù)甘肅人間鼠疫典型防控案例的經(jīng)驗，構(gòu)建高度仿真的人間鼠疫突發(fā)的虛擬實驗環(huán)境，通過設(shè)計知識點，學生分別以臨床醫(yī)生、疾控醫(yī)生的身份，通過浸入式、交互式等學習方式，完成鼠疫診斷、疫情報告、傳染源管理、流行病學調(diào)查、標本采集、個人防護、環(huán)境消殺、密切接觸者追蹤管理、疫區(qū)處理等操作。最后，教師根據(jù)系統(tǒng)記錄學生參與情況和過程給評分結(jié)果，形成即時性評價和綜合性評價，達到培養(yǎng)學生處理甲類傳染病應急處置能力的目的。

2.2 虛擬仿真實驗的應用情況

本實驗在臨床醫(yī)學、中醫(yī)學、中西醫(yī)結(jié)合、針灸推拿學、護理學等專業(yè)二、三年級本科生中均有開設(shè)，并在疾控中心相關(guān)人員中推廣應用。截至2023年4月31日，共有2 870人參與實驗，其中臨床醫(yī)學專業(yè)本科生1 154人、中醫(yī)學專業(yè)本科生639人、中西醫(yī)結(jié)合專業(yè)本科生496、針灸推拿學專業(yè)本科生235、護理學專業(yè)本科生296人，疾控中心相關(guān)人員50人。實驗通過率82.6%，成績優(yōu)秀占比61.74%。

筆者以所帶班級為例，以本校護理學本科2020級和護理學（涉外護理特色班）本科2020級，共計94名學生為研究對象，2個班級為隨機分班，沒有組間差異。采用抽簽法隨機選取護理學（涉外護理特色班）本科2020級（48人）作為對照組，護理學本科2020級（46人）為試驗組。其中對照組授課采用的傳統(tǒng)教學法，試驗組授課采用虛擬仿真實驗教學。同時為保證教學同質(zhì)化，涉外護理班進行試驗后，再對學生進行虛擬仿真實驗教學。針對學生實驗匯報及疫情處置分析報告的得分情況，統(tǒng)一標準，給予相應的分數(shù)。

2.3 數(shù)據(jù)錄入與統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2020雙人錄入，采用SPSS 26.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，計量資料用±s表示，2組比較采用獨立樣本t檢驗，2組前后比較采用配對樣本t檢驗，檢驗水準α=0.05。

3 結(jié)果

兩組學生實驗成績比較，用獨立樣本t檢驗，試驗組學生的實驗匯報及疫情處置分析報告成績均高于對照組，且差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組學生實驗成績比較

4 討論

虛擬仿真實驗教學已成為高校實驗室建設(shè)和實驗教學改革，特別是公共衛(wèi)生實驗教學未來發(fā)展的必然趨勢[11-12]。本實驗通過虛擬仿真實驗教學項目，使得醫(yī)學類專業(yè)學生掌握及時發(fā)現(xiàn)疫情，規(guī)范、有效處置疫情的技能，繼而幫助學生樹立預防為主的理念，提升其應對突發(fā)甲類傳染性疾病的應急能力和水平，為以后的工作和學習奠定扎實的基礎(chǔ)。同時，虛擬仿真實驗也可在各級疾控中心開展鼠疫日常訓練中得以應用和推廣。虛擬仿真實驗教學推進了現(xiàn)代信息技術(shù)與實驗教學項目深度融合[13-14]，打破了傳統(tǒng)教學中甲類傳染病的教學受時間、地點、人力、物力、財力等限制，拓展了實驗教學內(nèi)容的廣度和深度，延伸了實驗教學的時間和空間[15-17]，提升了實驗教學質(zhì)量和水平。本著深化“醫(yī)教協(xié)同”，聯(lián)合甘肅省疾病預防控制中心技術(shù)力量，依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，打破固有課堂邊界，構(gòu)建“設(shè)計+學習”的新型課程教學模式。推動終身在線學習，鼓勵發(fā)展以學習者為中心的智能化學習平臺，提供豐富的個性化學習資源，創(chuàng)新服務(wù)供給模式，實現(xiàn)終身在線學習和職業(yè)再教育。■