虛擬仿真實驗教學在“預防醫學”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

（甘肅中醫藥大學公共衛生學院，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]。根據教育部《關于一流本科課程建設的實施意見》（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網、虛擬現實等信息技術，通過構建虛擬實驗場景、實驗內容、操作對象，以及靈活多樣的交互環節，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，建設高質量虛擬仿真實驗教學課程是發展高質量高等教育的具體任務，是創新人才培養方式、實現“智能+教育”的具體舉措[7]。

“預防醫學”課程是面向臨床醫學、中醫學、中西醫結合、針灸推拿學、護理學等專業開設的專業基礎課程。根據國家虛擬實驗項目“重點解決真實實驗項目條件不具備，涉及高危環境”問題的建設精神，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，且仍有散發流行、難以實現“真實實訓”、彰顯甘肅疾病防控優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、人口流動日益頻繁等因素，造成人間鼠疫存在爆發的風險，已建立了防控鼠疫的疫情監測、預警、報告及處置技術工作的體制機制，形成了鼠疫防控的優勢。因此，在面向全校各類醫學專業的“預防醫學”中開設虛擬仿真實驗內容，既能突出地域特色，又能應時代需求推進醫教協同，強化崗位勝任能力。

1 虛擬仿真實驗開設的必要性

1.1 甲類傳染病具有高危性，在專業實踐中防控技術操作不可逆

鼠疫是《中華人民共和國傳染病防治法》規定的甲類傳染病，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 鼠疫防控技術具有地域優勢，促進“醫教協同”育人

針對教學難點，本著深化“醫教協同”，提升教學質量的原則，聯合甘肅省疾病預防控制中心技術力量，依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通信等技術[9-10]，構建高度仿真的人間鼠疫突發的虛擬實驗環境。

2 虛擬仿真實驗的教學內容及應用情況

2.1 虛擬仿真實驗教學內容

本實驗根據醫院鼠疫上報流程，現場流行病學調查及相關技能，實驗室檢查，制定防控方案，疫點、疫區衛生處理5大虛擬情境，創設了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虛擬人完成突發人間鼠疫的應急處置任務，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。根據甘肅人間鼠疫典型防控案例的經驗，構建高度仿真的人間鼠疫突發的虛擬實驗環境，通過設計知識點，學生分別以臨床醫生、疾控醫生的身份，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、流行病學調查、標本采集、個人防護、環境消殺、密切接觸者追蹤管理、疫區處理等操作。最后，教師根據系統記錄學生參與情況和過程給評分結果，形成即時性評價和綜合性評價，達到培養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

本實驗在臨床醫學、中醫學、中西醫結合、針灸推拿學、護理學等專業二、三年級本科生中均有開設，并在疾控中心相關人員中推廣應用。截至2023年4月31日，共有2 870人參與實驗，其中臨床醫學專業本科生1 154人、中醫學專業本科生639人、中西醫結合專業本科生496、針灸推拿學專業本科生235、護理學專業本科生296人，疾控中心相關人員50人。實驗通過率82.6%，成績優秀占比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，統一標準，給予相應的分數。

2.3 數據錄入與統計分析

數據采用Excel 2020雙人錄入，采用SPSS 26.0軟件進行數據統計分析，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和實驗教學改革，特別是公共衛生實驗教學未來發展的必然趨勢[11-12]。本實驗通過虛擬仿真實驗教學項目，使得醫學類專業學生掌握及時發現疫情，規范、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。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代信息技術與實驗教學項目深度融合[13-14]，打破了傳統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]，提升了實驗教學質量和水平。本著深化“醫教協同”，聯合甘肅省疾病預防控制中心技術力量，依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通信等技術，打破固有課堂邊界，構建“設計+學習”的新型課程教學模式。推動終身在線學習，鼓勵發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，創新服務供給模式，實現終身在線學習和職業再教育。■