虚拟仿真教学在公共卫生与预防医学专业研究生教学中的应用

晋乐飞，范清堂，陈帅印，杨海燕，郗园林，张卫东

(郑州大学公共卫生学院 流行病学教研室，河南 郑州 450001)

公共卫生与预防医学是从群体角度应对人类疾病和健康问题的专业，在健康中国建设中具有重要地位[1-2]。目前，我国大多数高等院校的公共卫生教育主要采用传统教学模式，即强调基本知识的传授以及基本技能的训练，以教师讲解为主、学生被动接受的教学方式。这种教学方式培养的学生理论知识比较扎实，但学生主观能动性不易发挥，特别是综合分析、解决问题的能力较为薄弱。公共卫生与预防医学专业应重视早实践、多实践、反复实践，尤其在疫情背景下，将理论与实践密切结合的见习教育尤为重要[3]。公共卫生应急事件的处置是对公共卫生与预防医学专业研究生综合能力的检验和考核，也是研究生必须掌握的基本能力。由于突发公共卫生事件的现场复杂，并且受到经费、现场、师资、活动组织困难等多种因素影响，不便于开展。这就导致学生对实际的公共卫生问题缺乏深入直观认识和了解，在培养创新性应用型公共卫生人才方面亟待改进[1]。本研究以发生在河南省大别山地区的“发热伴血小板减少综合征”真实案例建立公共卫生应急虚拟演练系统，再现了该病的发生、发展、处置过程，验证新发病原体的发现和因果关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取郑州大学公共卫生学院2019级公共卫生与预防医学专业71名研究生(传统教学组)和2020级公共卫生与预防医学专业102名研究生(虚拟仿真组)作为研究对象。传统教学组男19名，女52名；参加本研究时的平均年龄(24.14±3.26)岁；流行病与卫生统计学专业9人，劳动卫生与环境卫生学专业2人，社会医学与卫生事业管理专业5人，少儿卫生与妇幼保健学专业1人，营养食品卫生学专业2人，公共卫生硕士52人。虚拟仿真组男23名，女79名；参加本研究时的平均年龄(24.23±3.18)岁；流行病与卫生统计学专业14人，劳动卫生与环境卫生学专业5人，社会医学与卫生事业管理专业4人，营养食品卫生学专业4人，公共卫生硕士75人。

1.2 研究方法

1.2.1虚拟仿真课程的软件结构与功能 本虚拟仿真实验软件的开发基于校园网建立B/S网络构架，支持PC电脑端使用，打破线下局域网内部仿真系统软件信息壁垒，由服务器进行数据信息的分发式共享。利用Unity 3D等工具建立模型、制作多媒体资源、构建基于ASP.NET的交互式网络平台。采用C#/Web Server作为网站服务器端软件；服务器网站为http://www.hntxrj.com/txal/WebGL/。平台采用Unity 3D虚拟现实技术、云服务数据处理技术、云数据存储技术等，在云服务器端部署，或者在已经建立的校园网上部署，可满足多人访问。见图1。

图1 虚拟仿真课程的软件结构与功能

1.2.2公共卫生应急虚拟仿真教学设计与实施过程 由经验丰富的一线教师和疾控中心公共卫生医生根据教学目标，将公共卫生应急真实案例根据虚拟仿真的特性进行转化，在情景式虚拟仿真交互软件中完成该案例的建设，再现发生在大别山区的“发热伴血小板减少综合征”真实案例。采取人机对话、计算机判别、师生互动等手段，使学生掌握公共卫生应急事件发生时的处理程序和方法。学生可通过网页端直接访问仿真软件，登录“公共卫生应急虚拟演练系统”，然后进入视频和虚拟仿真环境，以选择、问答的方式人机对话，模拟现场应急事件应对处置的思维过程，具体操作步骤如图2所示。当获得群众报告时，疾控中心应该首先判断是否为公共卫生事件、采取何种方式进行核实、上报，上级决策部门如何根据基层上报的情况派出人员、准备材料到达现场处置等。在整个事件过程中，采取选择和综合评判相结合的原则；对于简单的选择项目，学生从多种不同的处置方式中选择正确的方式、方法，计算机对预设的方式、方法赋予不同的分值权重，对每一名学生的选择给予相应的分值；对于较为复杂的问答，在对关键词进行赋值的基础上，由老师根据回答问题的科学性、条理性综合判断，并给予一定的加权系数由计算机进行综合评分。

1.3 观察指标课程结束后对两组学生进行考核，比较两组学生突发公共卫生事件预防控制课程的理论考核成绩。本研究还对2020级研究生进行问卷调查，包括对虚拟仿真教学的评价、对虚拟仿真教学设计与实施的评价以及对虚拟仿真教学效果的评价。问卷回收率为100%。

2 结果

2.1 理论考核成绩传统教学组理论考核成绩低于虚拟仿真组(P<0.05)。见表1。

表1 两组学生理论考核成绩比较分)

2.2 学生对虚拟仿真教学的评价100%的学生喜欢虚拟仿真教学，并且92.16%的学生认为有必要在预防医学课程中推进虚拟仿真教学模式。见表2。

表2 学生对虚拟仿真教学的评价[n(%)]

2.3 学生对虚拟仿真教学设计与实施的评价85.30%的学生曾经了解虚拟仿真教学模式，96.07%的学生认为虚拟仿真教学与真实场景相似，95.10%的学生认为实践中团队配合良好，100%的学生认为自己在实践中获益。见表3。

2.4 学生对虚拟仿真教学满意度的评价学生对虚拟仿真教学满意度的评价见表4。

表4 学生对虚拟仿真教学满意度的评价[n(%)]

3 讨论

公共卫生与预防医学专业研究生的培养是我国公共卫生事业长远健康发展的重要组成部分[1]。党的十九大报告提出“健康中国战略”，要完善国民健康政策，为人民群众提供全方位全周期的健康服务。公共卫生以人群的预防疾病、延长寿命、促进身心健康为使命，是健康中国战略的重要基石[1]。随着新型冠状病毒肺炎的发生，人们更加关注公共卫生在国家卫生应急中发挥的作用，社会上对公共卫生与预防医学方面专门人才的实践能力、综合素质和应对突发性公共卫生事件的能力有了更高的要求。

本研究结果显示，公共卫生应急虚拟仿真教学受到学生们的普遍认可，所有学生认为有必要在公共卫生与预防医学专业课中推广应用。研究表明，虚拟仿真教学模式在其他生物医学领域也广受学生好评[4-6]。从教学过程中来看，公共卫生应急虚拟仿真实践训练的的仿真性体现在重现真实暴发调查环境的一切活动，以达到理想的教学目标。96.07%的学生认为虚拟仿真教学与真实现场相似。回顾讨论是实践教学中不可或缺的环节，应当在实践教学结束后立即进行，回顾性讨论中的引导性反馈能够帮助掌握知识。本研究结果发现，所有学生均从指导性反馈中获益。本研究的教学设计与实施也得到了大部分学生的认可，为教学实施的有效开展奠定了基础。从教学质量来说，虚拟仿真组理论考核成绩优于传统教学组。并且，大多数学生认为虚拟仿真教学模式可以帮助理解和记忆理论知识，提高理论联系实际的能力，并且能够提高学习的积极性和主动性以及分析和解决问题的能力。由于虚拟仿真组研究对象只参与了虚拟仿真教学，未经历传统教学，所得评价结果可能存在偏倚。但是研究对象的其他课程均为传统教学模式，调查问卷结果可以在一定程度上反映学生对虚拟仿真教学的真实看法。以上结果表明，虚拟仿真教学能够提高学生的积极性，帮助教师提升教学质量。多数研究发现，虚拟仿真教学模式的趣味性和真实性能够激发学生兴趣，提高教学质量[5-6]。

有研究指出，现行的公共卫生人才培养体系难以满足人民对健康保障和卫生安全的需求，仍存在一些问题[1,7]。其中提到，公共卫生与预防医学教育实践教学不足。众所周知，公共卫生与预防医学是一门实践性很强的学科，人才的培养需要紧密结合现场实践，毕业后才能够“用得上、干得好”。但目前很多高校普遍存在“重理论，轻实践”“重科研，轻应用”的现象[7-8]。虚拟仿真教学是一种借助多媒体信息化的辅助教学模式，具有演示性、实践性、趣味性和安全性的特点，能够充分调动学生的主动性，达到学以致用的目的，已成为未来医学教育的发展趋势[4,9-10]。虚拟仿真教学模式可以弥补传统教学的弊端，尽可能地为研究生创造现场实践条件，提升学生们的现场调查能力。

综上所述，虚拟仿真教学是弥补公共卫生与预防医学实践教学资源不足的有效方法，使学生能够很好理论联系实际，能有效提高研究生综合实践能力，符合公共卫生与预防医学专业研究生的培养方向，有必要在今后的教学中实施及推广。