虚拟实训系统在公卫教学中的教学设计创新

虚拟实训系统在公卫教学中的教学设计创新演讲人01虚拟实训系统在公卫教学中的教学设计创新02引言：公卫教学的时代挑战与虚拟实训系统的价值定位03教学设计原则：以“能力生成”为核心的逻辑重构04核心教学模块设计：公卫能力培养的“场景化载体”05实施路径优化：从“技术赋能”到“教学深度融合”06效果评估机制：从“经验判断”到“数据赋能”07结论：虚拟实训系统赋能公卫教学范式转型目录01虚拟实训系统在公卫教学中的教学设计创新02引言：公卫教学的时代挑战与虚拟实训系统的价值定位引言：公卫教学的时代挑战与虚拟实训系统的价值定位公共卫生（以下简称“公卫”）学科作为预防医学的核心，其教学目标不仅要求学生掌握扎实的理论体系，更需培养其在复杂现实场景中开展疾病监测、应急处置、健康管理等实践能力。然而，传统公卫教学长期面临“三重三轻”困境：重知识传授轻能力培养、重课堂理论轻现场实践、重单一技能轻综合素养。例如，在突发公共卫生事件处置教学中，学生难以亲历疫情流调、风险研判的全流程；在慢性病管理实训中，受限于伦理与资源，无法大规模开展人群干预实践。这些问题导致学生“知易行难”，毕业后难以快速适应岗位需求。在此背景下，虚拟实训系统（VirtualTrainingSystem,VTS）以其沉浸性、交互性、可重复性优势，为公卫教学设计创新提供了全新可能。VTS通过构建高度仿真的虚拟场景，将抽象的理论知识转化为具象的实践任务，让学生在“做中学”“练中悟”。引言：公卫教学的时代挑战与虚拟实训系统的价值定位但需明确的是，VTS并非简单将传统教学“线上化”，而是以“能力本位”为导向，对教学目标、内容、方法、评价进行系统性重构。本文基于笔者十余年公卫教学与信息化教学研究经验，从教学设计原则、核心模块构建、实施路径优化及效果评估机制四个维度，探讨VTS在公卫教学中的创新应用，以期为新时代公卫人才培养提供参考。03教学设计原则：以“能力生成”为核心的逻辑重构教学设计原则：以“能力生成”为核心的逻辑重构虚拟实训系统的教学设计需突破传统“教师中心、教材中心、课堂中心”的桎梏，转向“学生中心、能力中心、场景中心”。基于建构主义学习理论与公卫学科特点，需遵循以下四大原则：目标导向：从“知识达标”到“素养生成”传统教学设计多以“掌握XX知识点”为目标，而VTS需以“公卫核心素养”为锚点，将目标分解为“知识-能力-素养”三级体系。以“突发公共卫生事件应急处置”模块为例：-知识层：掌握《突发公共卫生事件应急条例》流程、传染病潜伏期计算方法等；-能力层：具备流调报告撰写、风险评估模型应用、多部门协调沟通等技能；-素养层：培养“生命至上”的职业伦理、“动态研判”的思维方式、“协同作战”的团队精神。这种目标设计确保实训活动与岗位能力需求精准对接，避免“为实训而实训”的形式化倾向。场景仿真：从“模拟环境”到“真实映射”VTS的场景设计需摒弃“假大空”的虚拟感，追求“高保真”的现实还原。一方面，要复现真实公卫工作的物理环境，如疾控中心的流调办公室、社区采样点、医院发热门诊等，通过3D建模实现“所见即所得”；另一方面，要模拟动态演变的任务环境，如疫情数据的实时更新、民众情绪的波动反馈、资源调配的突发状况等。例如，在“禽流感疫情防控”实训中，系统可设置“活禽市场环境采样—病例密切接触者追踪—病毒基因测序—社区封锁决策”的全链条场景，并随机生成“市场商户不配合检测”“医护人员意外暴露”等突发变量，让学生在“准真实”压力下锻炼应变能力。交互深度：从“被动操作”到“主动建构”传统实训中，学生常按固定步骤“机械操作”，而VTS需通过多模态交互设计激发学生的主体性。具体而言：-人机交互：通过VR设备实现“第一视角”操作，如虚拟手持采样管采集咽拭子、在电子地图上标注病例活动轨迹；-师生交互：教师通过后台监控系统实时查看学生操作数据，推送针对性提示（如“请补充病例10天内旅居史”），或以“虚拟导师”角色嵌入场景，引导反思；-生生交互：支持多人协同实训，如3名学生分别扮演流调员、实验室人员、社区医生，共同完成“疫情源头追溯”任务，系统自动记录沟通效率与决策一致性。这种交互设计使学生从“执行者”转变为“决策者”，在试错中建构个性化知识体系。32145反馈迭代：从“结果评判”到“过程优化”VTS需建立“即时反馈-数据分析-迭代改进”的闭环机制。一方面，通过传感器与算法实时捕捉学生操作数据（如流调问诊时长、风险评估公式应用正确率），生成可视化反馈报告；另一方面，基于学习行为数据构建学生能力画像，精准定位薄弱环节（如“流行病学曲线绘制错误率高达40%”），推荐个性化学习资源（如补充《流行病学》第七章案例）。例如，笔者在教学中发现，学生在“食物中毒事件病因推断”实训中常忽视“潜伏期一致性”分析，遂在VTS中增加“潜伏期计算器”工具与典型案例对比模块，经过3轮迭代后，学生该环节正确率从52%提升至89%。04核心教学模块设计：公卫能力培养的“场景化载体”核心教学模块设计：公卫能力培养的“场景化载体”基于上述原则，虚拟实训系统需围绕公卫核心能力模块，设计系列化、进阶性的实训项目。结合公卫工作实际，可构建“基础技能-综合应用-创新拓展”三级模块体系：基础技能模块：夯实“公卫基本功”基础技能是公卫实践的前提，VTS通过“微型场景”训练学生的标准化操作能力。基础技能模块：夯实“公卫基本功”监测预警技能-设计内容：搭建“传染病直报系统”虚拟平台，学生需完成“病例录入—审核—预警”全流程。系统预设“症状不符”“地址模糊”等常见错误数据，要求学生判断病例分类（疑似、临床诊断、确诊）；设置“某区一周内流感病例激增3倍”场景，训练学生运用“移动百分位数法”启动预警。-创新点：接入国家真实传染病直报数据（脱敏后），让学生接触“活数据”，避免“纸上谈兵”。基础技能模块：夯实“公卫基本功”实验室检测技能-设计内容：构建虚拟P2实验室，模拟样本接收、核酸提取、PCR扩增、结果判读等环节。学生需规范穿戴防护装备，操作虚拟移液器、离心机，处理“样本污染”“扩增曲线异常”等突发问题。-创新点：通过“手柄震动反馈”技术模拟器械操作力度，如“离心机未平衡导致剧烈晃动时系统发出警报”，强化安全意识。基础技能模块：夯实“公卫基本功”健康干预技能-设计内容：设计“社区高血压患者管理”场景，学生需为虚拟居民建立健康档案，制定个性化干预方案（饮食指导、运动建议、用药提醒），并通过“虚拟随访”观察患者血压变化。系统内置“居民依从性模型”（如30%患者会忘记服药），考验学生的沟通与督促能力。-创新点：引入“AI虚拟居民”，其情绪、行为会根据学生干预策略动态调整（如耐心指导后依从性提升，态度生硬后抵触情绪增强）。综合应用模块：锻造“复杂场景决策力”公卫工作常面临多因素交织的复杂问题，VTS通过“大型场景”训练学生的系统思维与协同能力。综合应用模块：锻造“复杂场景决策力”突发公卫事件应急处置-设计内容：以“某高校诺如病毒聚集性疫情”为原型，构建包含“学校—疾控中心—卫健委—社区”的多部门联动场景。学生需分角色扮演流调组长、实验室负责人、应急指挥官，完成“病例流调—传播链分析—疫点消杀—风险沟通”任务。系统实时推送“校长要求3天内控制疫情”“家长集体质疑防控不力”等压力事件，要求学生平衡科学决策与社会影响。-创新点：嵌入“决策树-后果推演”模型，学生选择“全校停课”方案后，系统自动推演“后续教学秩序恢复压力”“社会舆情波动”等连锁反应，强化“全周期管理”意识。综合应用模块：锻造“复杂场景决策力”慢性病综合防控-设计内容：模拟“某县糖尿病综合防控项目”，学生需开展“人群基线调查—高危人群筛查—干预效果评估”。通过虚拟问卷收集居民饮食习惯、运动量等数据，运用“Logistic回归模型”分析危险因素，设计“健康小屋”“家庭医生签约”等干预措施，并追踪3年后的患病率变化。-创新点：结合GIS地图技术，可视化呈现“不同乡镇糖尿病患病率差异”，引导学生探究“环境因素（如饮用水含糖量）”“行为因素（如高盐饮食习俗）”的交互影响。综合应用模块：锻造“复杂场景决策力”环境卫生风险评估-设计内容：设置“某化工厂周边居民区异味投诉”事件，学生需采集空气、土壤样本，检测VOCs浓度，运用“大气扩散模型”预测污染物迁移范围，评估健康风险，并提出“企业限产”“居民搬迁”等解决方案。系统内置“气象数据模块”（风速、风向变化），影响污染扩散结果。-创新点：引入“利益相关方博弈”机制，虚拟企业代表强调“就业问题”，居民代表诉求“健康优先”，学生需在科学数据基础上进行协调，提升“公共卫生治理”能力。创新拓展模块：培养“前沿领域探索力”面对新时代公卫挑战（如新发传染病、健康大数据融合），VTS需设置“前瞻性”模块，激发学生创新思维。创新拓展模块：培养“前沿领域探索力”新发传染病防控推演-设计内容：基于“X疾病”（假设未知病原体）场景，学生需完成“不明原因肺炎病例识别—病原学筛查—基因组测序—疫苗研发路线图设计”。系统模拟“病毒变异株出现”“现有疫苗失效”等变量，要求学生动态调整防控策略。-创新点：对接全球流感共享数据库（GISAID），学生可调取真实病毒基因序列进行虚拟建模，体验“从数据到决策”的科研过程。创新拓展模块：培养“前沿领域探索力”健康大数据分析与应用-设计内容：提供“某市电子健康档案”虚拟数据集（包含人口学信息、就诊记录、慢病管理数据等），学生需运用Python/R语言进行数据清洗、可视化分析，挖掘“高血压与糖尿病共病危险因素”“社区医疗资源分布与慢病患病率相关性”等规律，撰写政策建议报告。-创新点：嵌入“AI辅助诊断”模块，学生设计的预测模型可与系统内置模型对比，优化算法精度（如调整特征权重提升预测AUC值）。创新拓展模块：培养“前沿领域探索力”全球健康治理模拟-设计内容：模拟“世界卫生大会”场景，学生扮演不同国家代表，围绕“全球疫苗公平分配”“抗生素耐药性治理”等议题进行谈判。系统预设“发达国家优先采购”“发展中国家产能不足”等矛盾，要求学生通过外交协商达成共识。-创新点：引入“国际组织（如WHO、UNICEF）观察员”角色，学生需遵循《国际卫生条例》框架，平衡国家利益与全球健康责任。05实施路径优化：从“技术赋能”到“教学深度融合”实施路径优化：从“技术赋能”到“教学深度融合”虚拟实训系统的教学效果不仅取决于技术先进性，更依赖于实施路径的科学性。基于教学实践，需从以下方面优化：教师角色转型：从“知识传授者”到“学习设计师”VTS对教师能力提出更高要求，需推动教师向“双师型”（理论教学+实践教学）转变：-教学设计能力：教师需掌握“逆向设计”方法，先明确岗位能力需求，再设计实训场景与任务。例如，为培养“突发疫情流调能力”，需拆解“病例访谈信息完整性”“密接排查及时性”等子能力，对应设计不同难度的虚拟案例。-技术驾驭能力：教师需熟悉VTS后台操作，能自定义场景参数（如调整疫情传播速率、设置资源短缺程度）、生成个性化学习报告。笔者所在团队开发了“VTS教学助手”工具，教师可拖拽组件快速搭建实训场景，降低技术门槛。-过程指导能力：在实训中，教师需从“讲台讲授”转向“嵌入式指导”，通过“苏格拉底式提问”（如“为什么选择这个流调路线？若遇到密接不配合怎么办？”）引导学生深度反思，而非直接给出答案。学生主体激活：从“被动参与”到“主动探究”为避免学生陷入“游戏化”学习误区，需设计“驱动式”学习任务：-问题链驱动：以“真实问题”为起点，如“某社区新冠疫情反复，如何精准防控？”，学生需通过VTS模拟不同防控策略（全域封控vs精准管控），对比感染率、经济损失等指标，形成“问题-探究-结论-反思”的学习闭环。-项目式学习（PBL）：设置“跨学期项目”，如“某县健康乡村建设方案设计”，学生分组利用VTS开展“虚拟基线调查-干预方案模拟-效果预评估”，最终形成可落地的实施方案，部分优秀成果已被当地卫健委采纳。-竞赛激励机制：定期举办“VTS公卫技能大赛”，设置“最快流破案”“最佳风险沟通”等奖项，激发学生竞争意识。例如，2023年我校举办的“新冠疫情应急处置大赛”，学生通过VTS完成“24小时内完成100例密接排查”任务，最高效小组较传统实训效率提升3倍。资源整合共享：从“单点建设”到“生态协同”VTS的可持续发展需打破“信息孤岛”，构建开放共享的资源生态：-校际协同：联合多所高校共建“公卫虚拟实训资源库”，共享特色场景（如某高校的“口岸检疫”场景、某高校的“农村饮水安全”场景），目前该资源库已覆盖全国28所高校，累计实训场景达156个。-政企合作：与疾控中心、医疗企业合作开发“真实案例转化”场景，如将某地“登革疫情处置”真实数据脱敏后嵌入VTS，让学生接触“原汁原味”的公卫实践。-技术迭代升级：引入数字孪生技术，构建与物理世界实时同步的“虚拟公卫实验室”，如将某三甲医院的检验科进行数字孪生，学生可远程操作真实仪器设备（通过5G+VR技术），实现“虚拟实训”与“真实操作”的无缝衔接。伦理与安全保障：从“技术中立”到“价值引领”虚拟实训需警惕“技术伦理风险”，确保育人导向：-数据安全：严格遵循《个人信息保护法》，对虚拟场景中的“居民信息”进行脱敏处理，采用“本地化部署+区块链加密”技术，防止数据泄露。-内容审核：建立“专家+教师+学生”三级内容审核机制，确保实训场景符合公卫伦理（如不刻意渲染疫情恐慌、不歧视特定疾病患者）。-价值引导：在实训中强化“公卫精神”培育，如在“疫情防控”场景中设置“医护人员连续工作48小时”的虚拟叙事，引导学生体会“敬佑生命、救死扶伤、甘于奉献、大爱无疆”的职业精神。06效果评估机制：从“经验判断”到“数据赋能”效果评估机制：从“经验判断”到“数据赋能”虚拟实训系统的教学效果需建立科学、多维的评估体系，避免“唯数据论”或“主观臆断”。评估维度：构建“知识-能力-素养”三维模型-知识掌握度：通过VTS自带的“知识图谱测试模块”，评估学生对核心概念（如“潜伏期”“续发率”）的理解程度，与传统笔试成绩对比分析。-能力提升度：采用“操作行为分析+任务完成质量”双重指标，如流调实训中，系统记录“信息采集完整率”“密接排查及时率”，教师结合“流调报告逻辑性”“风险评估科学性”进行综合评分。-素养内化度：通过“情景判断测试+深度访谈”，评估学生职业伦理、团队协作等素养。例如，在“资源短缺情境下（仅10份疫苗，20名高风险人群）”测试中，观察学生决策依据，并访谈其“公平优先”或“效率优先”的价值观形成过程。评估方法：融合“量化数据+质性反馈”-大数据分析：VTS后台自动采集学生操作时长、错误频率、求助次数等数据，运用学习分析技术生成“个人能力雷达图”与“班级薄弱环节报告”。例如，某班级数据显示“85%学生在‘风险沟通话术’模块多次失误”，遂开展专题工作坊。01-360度评价：引入“学生自评+同伴互评+教师评价+虚拟导师评价”机制，如在“多部门协同实训”后，学生需提交“个人反思日志”，同伴评价“沟通效率”，教师与虚拟导师评价“决策科学性”。02-长期追踪：建立毕业生“实训能力-岗位表现”关联数据库，追踪VTS学习效果与职业发展关系。初步数据显示，参与系统化VTS训练的学生，入职后“独立处置突发疫情事件”的时间平均缩短6个月。03评估结果应用：驱动“教学持续改进”评估结果需反哺教学设计，形成“评估-反馈-优化”闭环：-动态调整场景难度：根据学生能力数据，实现“自适应