公共卫生事件精准防控与应急处置-基于大模型的传染病防控虚拟仿真教学设计大学本科预防医学

公共卫生事件精准防控与应急处置——基于大模型的传染病防控虚拟仿真教学设计（大学本科预防医学专业三年级）一、课程基本信息与设计理念【基础】本课程“公共卫生事件精准防控与应急处置”面向大学本科预防医学专业三年级学生开设，属于专业核心课程“公共卫生应急处置”模块的重要组成部分。在学生学习完流行病学基础、传染病学、卫生统计学等前置课程后，本课程旨在提升其综合运用多学科知识解决复杂公共卫生问题的实战能力。课程设计严格遵循《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准（公共卫生与预防医学类）》和“新医科”建设要求，深度融合现代信息技术与医学教育，以培养具备“预防为主、防治结合”理念、能够应对未来新发突发传染病挑战的高素质公共卫生人才为核心目标3。【重要】本教学设计的核心创新点在于构建了“数智驱动、虚实结合、精准防控”的教学新范式。面对传统教学中“高危场景难进入、复杂过程难再现、综合能力难评价”的三大痛点，我们引入国家虚拟仿真实验教学一流课程的建设经验，基于真实疫情大数据和人工智能大模型技术，打造了一套集“理论推演虚拟仿真案例分析实战演练”于一体的沉浸式教学体系29。课程设计不仅关注知识的传授，更强调在高度仿真的公共卫生事件情境中，培养学生的系统思维、循证决策能力、跨部门协作素养以及“人民至上、生命至上”的职业道德情怀3。【热点】本课程积极响应“健康中国”战略对公共卫生人才培养提出的新要求，针对全球新发突发传染病风险加剧的现实挑战，将传统的以知识灌输为主的教学模式，转变为以能力培养为核心的探究式、项目化学习模式2。课程内容紧扣时代脉搏，将最新的疫情防控实践、科技成果（如大数据追踪、基因测序溯源、人工智能预警模型）转化为教学资源，确保人才培养与行业需求无缝对接。通过本课程的学习，学生将不仅仅是被动的知识接受者，更是主动的公共健康守护者，能够运用所学知识为构建强大、有韧性的国家公共卫生体系贡献智慧。二、教学内容分析与目标设定（一）教材与内容重构【基础】本课程无固定单一教材，而是基于“公共卫生应急处置”核心知识模块，整合多部权威教材及前沿文献构建教学内容。主要参考书目包括《传染病流行病学》（人民卫生出版社）、《公共卫生应急处置与案例评析》（北京大学医学出版社）以及世界卫生组织发布的《大流行性流感防范框架》等国际指南。教学内容不再局限于教材的静态章节，而是按照“精准防控体系构建”的工作流，重构为三大模块：风险识别与评估、干预措施制定、效果评价与策略调整。课程核心知识点涵盖传染病动力学基本概念（如基本再生数R₀、有效再生数Rₜ、潜伏期、世代间隔）、流行病学调查方法、密切接触者追踪与管理、重点人群保护策略、非药物干预措施（如社交距离、戴口罩、封控管理等）的效果评估、公共卫生伦理与风险沟通等。（二）学情分析【重要】授课对象为大学本科预防医学专业三年级学生，他们已经系统学习了基础医学概论、临床医学概论、流行病学、卫生统计学等课程，掌握了传染病发生与发展的基本规律，具备一定的数据分析和科研思维能力。然而，通过前期课程反馈和调研发现，学生普遍存在“知而难行”的问题：第一，对抽象的理论模型（如SEIR模型）理解不深，难以将其与实际疫情走势关联起来；第二，面对复杂的、多源、不完整的突发疫情信息时，信息整合与综合研判能力较弱，制定的防控策略往往理想化，缺乏现实可行性；第三，对疫情防控中涉及的多部门协作（卫生健康、疾控、社区、公安、交通等）流程不熟悉，沟通协调和应急决策能力亟待提升8。此外，学生对疫情防控中的伦理困境、社会心理问题等关注不足，人文关怀素养有待加强。（三）教学目标（素养导向）根据布鲁姆教育目标分类法及中国学生发展核心素养，结合公共卫生医师岗位胜任力要求，本课程设定如下教学目标：1.知识层面（记忆与理解）【基础】1.2.准确复述并解释传染病精准防控的核心概念，包括但不限于：基本再生数（R₀）、有效再生数（Rₜ）、潜伏期、传染期、系列间隔、超额死亡率、群体免疫阈值等。2.3.系统阐述突发公共卫生事件应急管理的全链条流程，包括监测、预警、响应、处置、评估、恢复等关键环节及其内在联系。3.4.列举并比较不同类型非药物干预措施（如个案隔离、密接追踪、社区封控、旅行限制等）的作用机制、适用条件和预期效果。4.5.熟悉流行病学调查（流调）的核心技术和方法，包括病例定义制定、个案调查表设计、密接者判定标准、轨迹重现与溯源分析等。6.能力层面（应用、分析与评价）【高频考点】【难点】1.7.【高频考点】能够运用传染病动力学模型（如SEIR模型及其变体）的基本原理，结合给定参数（如潜伏期、传染率、干预措施起始时间等），模拟并预测不同防控策略下疫情的短期发展趋势。2.8.【难点】能够在虚拟仿真实验平台上，独立或协作完成一次不明原因聚集性疫情的应急处置全过程推演，包括：接收预警信息、启动应急响应、设计并实施流行病学调查（线上与线下结合）、利用大数据（如手机信令、健康码）进行风险人群精准画像与轨迹追踪、撰写初步调查报告、提出分区分级精准管控建议。3.9.能够基于循证医学原则，对来自不同渠道（实验室检测、临床诊断、社区筛查、舆情监测）的碎片化信息进行有效整合、交叉验证和综合分析，形成对疫情形势的科学判断。4.10.【重要】能够对一项具体的疫情防控政策（如某地封控措施）进行成本效果分析或收益风险分析，并撰写简短的公共卫生决策咨询报告，清晰阐述其科学依据与潜在社会影响。11.素养层面（内化与育人）【非常重要】1.12.【非常重要】深刻理解“预防为主”的卫生工作方针，树立“大卫生、大健康”观念，强化守护人民生命健康的职业使命感和责任感。2.13.在案例分析中，能够识别并探讨疫情防控中可能出现的公共卫生伦理问题（如个人隐私权与公共健康利益的平衡、资源分配的公平性、对特殊人群的关爱等），并尝试提出符合伦理原则的解决方案。3.14.【热点】培养跨学科、跨部门协作的团队精神和高效的沟通能力，能够在模拟的应急指挥体系内，与扮演不同角色（如临床医生、社区工作者、公安干警、媒体发言人）的同学进行有效协作。4.15.弘扬伟大抗疫精神，学习公共卫生前辈和一线工作者“临危不惧、无私奉献、科学求实”的崇高品质，将对专业的认同感升华为报效国家、服务人民的内在动力3。三、教学实施过程（核心环节，占主体篇幅）本课程总计8学时（每学时50分钟），分两次课完成，采用线上线下混合式教学与虚拟仿真实验相结合的模式。以下为详细的教学实施过程设计：第一单元：疫情识别与风险评估——从数据到洞察（4学时）（一）课前导学与线上预热（学生自主学习，约60分钟）1.任务发布【基础】：教师通过学校在线教学平台发布预习任务包。内容包括：一段关于“传染病动力学模型简介”的微课视频（约15分钟），重点讲解SEIR模型的构建逻辑和参数意义；一篇关于“新冠疫情初期武汉地区R₀估算”的经典文献；以及一个引导性问题：“如果你们是某市疾控中心的疫情分析员，在发现首例不明原因肺炎病例后，你需要立即收集哪些信息来初步判断疫情的严重程度和传播潜力？”2.自主学习与测验：学生观看视频，阅读文献，并完成平台上的客观题测验（5道选择题），以检验对R₀、潜伏期、传染期等核心概念的掌握情况。系统自动批阅并生成学情报告，帮助教师精准定位学生概念理解的薄弱环节。（二）课中深度学习与仿真推演（线下课堂+虚拟仿真，约170分钟）1.情境导入与核心任务锚定（约15分钟）【非常重要】1.2.案例聚焦：上课伊始，教师不再简单重复概念，而是直接呈现一个高度凝练的真实事件背景：“2025年11月15日，某沿海经济发达城市‘滨海市’的市第一人民医院发热门诊接诊了3例有共同暴露史的不明原因肺炎病例，患者均有高热、呼吸困难等症状，常规抗生素治疗无效。病原体初筛甲流、禽流感均为阴性。市疾控中心接到报告后，立即启动了应急响应。现在，你们就是该市疾控中心应急办的核心成员，需要在未来几小时内，利用有限信息，完成风险评估，并向市卫健委领导提交初步的应急处置建议报告。”22.3.角色代入与任务驱动：教师将班级学生分为若干“应急小组”，每组56人，分别扮演流调组、信息组、检验组、密接管理组等角色。教师扮演“市疾控中心主任”和“市卫健委领导”，向各小组下达核心任务：“请各组在接下来的3小时内，基于不断更新的信息，分阶段完成疫情初步研判、流行病学调查方案设计、数据分析和防控策略建议，最终形成一份完整的《滨海市不明原因肺炎疫情初步调查报告与应急处置建议》。”此环节旨在迅速将学生带入真实的应急状态，激发其探究动力和职业使命感。4.阶段一：初步风险评估与应急响应启动（约40分钟）【高频考点】【难点】1.5.信息发布与小组研讨：教师通过虚拟仿真平台，向各小组推送第一阶段信息包，内容包括：三例病例的详细临床资料（包括CT影像、血常规结果）、初步流行病学暴露史询问记录（三人均表示发病前一周参加过同一个室内展销会）、以及滨海市过去一周的流感样病例监测数据。2.6.合作探究：各小组立即进入工作状态。流调组负责设计详细的个案调查问卷，并试图通过电话（由教师或助教扮演病例）补充信息，如具体活动轨迹、接触人员等。信息组负责利用线上地图和人口数据，标注病例家庭住址、工作单位及展销会位置，初步分析空间聚集性。检验组则需查阅资料，列出需要鉴别的病原体清单（如腺病毒、呼吸道合胞病毒、新型冠状病毒变异株等），并提出采样和检测建议。3.7.模型初探与参数估算【难点】：信息组在教师引导下，尝试利用仅有的3例病例信息，基于文献报道的常见呼吸道传染病潜伏期分布，利用简单的概率模型（如使用R语言或在线计算工具），初步估算可能的最早感染时间点和病例的暴露窗口期，为追溯传染源提供方向。4.8.师生互动与决策反馈：35分钟后，各组选派“信息报告员”，用2分钟时间向“中心主任”（教师）口头汇报初步发现和下一步工作计划。教师针对各组汇报中暴露的问题（如调查遗漏关键信息、模型参数选择不当、风险等级判断不准等）进行即时点评和追问，引导学生思考信息不完备情况下的决策逻辑。例如，教师可追问：“目前仅有3例，且无明确人传人证据，我们应启动哪一级应急响应？依据是什么？如果过早启动高级别响应，可能带来哪些社会成本？”从而培养学生审慎决策的意识和成本效益分析思维。9.阶段二：精准流调与传播链重构（约55分钟）【非常重要】【高频考点】1.10.虚拟仿真平台深度介入：教师通过虚拟仿真实验平台，触发疫情发展“第二天”的新事件：实验室报告在3例病例的呼吸道标本中检测出一种新型肠道病毒D68型（EVD68）的变异株，但该病毒通常引起儿童呼吸道疾病，与成人肺炎的关联性有待证实。同时，平台模拟生成展销会的密切接触者数据库（约200人）以及后续几天陆续发病的病例报告（新增5例，其中2例为展销会工作人员的家属，无展销会暴露史）。这强烈提示可能存在人传人。2.11.核心技能训练【非常重要】：各小组进入平台构建的沉浸式3D场景——滨海市数字孪生城市。流调组成员佩戴VR设备，“走进”病例家中、展销会现场、医院发热门诊，通过点击热点与“角色”对话、调取监控录像、扫码支付记录等，进行沉浸式流行病学调查5。信息组则在电脑端操作，接入“滨海市健康大数据平台”（教学版），调取新增病例及密接者的健康码状态、核酸检测记录、手机信令轨迹等脱敏数据，利用大数据分析工具绘制病例的活动轨迹热力图和人际接触网络图。3.12.知识建构与难点突破【难点】：在获取新数据后，各小组需共同完成两项核心任务。第一，利用获得的病例发病时间数据，估算本次疫情的系列间隔和代际间隔，更新对R₀的初步估计。第二，基于所有病例的暴露史和接触网络，绘制完整的传播链图谱，并明确当前疫情处于“有限人传人”还是“造成社区传播”阶段。教师此时提供关键引导：引入“超级传播者”概念，引导学生分析病例传播力是否存在异质性，并思考如何识别和管控潜在的超级传播事件。4.13.组间辩论与方案优化：各小组完成初步分析后，将自己的传播链图谱和风险评估报告投屏到大屏幕上。不同小组可能得出略有差异的结论（由于信息获取的侧重点不同或模型参数选择的差异）。教师组织组间辩论，引导学生从证据的可靠性、逻辑的严密性等方面相互质询和补充。例如，针对“新增病例中的某一位并无明确病例接触史，是否可以判定为‘社区传播’”这一问题，各组展开激烈讨论，最终在教师引导下达成共识：单一个案可能源于流行病学调查信息遗漏，需结合更多血清学调查和病毒基因测序结果才能下定论。这一过程极大地锻炼了学生的批判性思维和循证分析能力。14.阶段三：精准防控策略的制定与虚拟干预实验（约40分钟）【重要】【热点】1.15.策略研讨：基于对疫情形势的共识（有限人传人，存在扩散风险），各小组需要向“市指挥部”提交一份“精准防控方案”。方案必须回答以下问题：封控范围如何划定（精确到楼栋、小区还是街道）？哪些人群需要集中隔离或居家隔离？是否需要开展全员核酸检测？如何保障封控区域内居民的基本生活和就医需求？如何做好舆情引导和风险沟通？62.16.数智赋能决策：信息组利用虚拟仿真平台内置的决策辅助工具，尝试对不同防控策略进行模拟推演。例如，在平台中输入“对某小区进行3天封闭管理+全员核酸”的策略，系统可基于内置的传染病动力学模型和人口流动数据，模拟出未来一周的病例增长曲线以及可能耗费的社会资源（核酸检测能力、隔离房间数量等）。学生可以对比“不干预”、“只隔离病例”、“精准封控”等多种策略下的模拟结果，直观感受不同干预措施的“性价比”8。3.17.制定初步方案：各组综合模拟结果和现实考量，撰写并提交一份500字左右的《滨海市不明原因肺炎疫情应急处置建议书》（第一阶段），内容包括：疫情性质判断、风险等级建议、核心防控措施（精准封控区域、密接管理方案、核酸检测策略）、需要协调的资源清单。学生通过平台提交建议书。第二单元：策略调整与效果评价——动态防控中的科学循证（4学时）（一）基于新证据的策略复盘与动态调整（线下课堂+虚拟仿真，约180分钟）1.疫情新进展与挑战（约20分钟）1.2.数据更新：第二次课开始，教师通过平台推送“疫情发展一周后”的最新数据：累计确诊病例已上升至80例，分布在全市5个区，但主要集中在首例病例居住的街道。病毒全基因测序结果显示，所有病毒序列高度同源，提示为单一来源引起的暴发。同时，大规模的核酸检测在重点区域发现了12例无症状感染者。首批封控区内的居民情绪出现波动，网络上开始出现各种谣言。2.3.新任务发布：教师（“市领导”）向各小组下达新指令：“疫情出现新变化，无症状感染者的出现和社区舆情给防控带来新挑战。请你们立即复盘上一阶段的策略效果，并根据新情况调整防控方案，同时要准备好一场面向媒体的新闻发布会。”4.策略效果评价（约50分钟）【高频考点】【难点】1.5.数据分析与模型验证：信息组将过去一周的实际病例报告数据与上一节课所做的预测曲线进行对比。如果实际曲线高于预测曲线，说明最初的防控措施可能力度不够或存在漏洞；如果低于预测曲线，则说明措施有效。学生需要分析产生差异的原因，例如：是否低估了无症状感染者的传播力？封控措施是否严格执行？是否存在超级传播事件？2.6.循证评价：各小组对第一单元制定的策略进行复盘评价。评价维度包括：灵敏性（是否及时发现了所有感染者）、特异性（是否过度管控了低风险人群）、可接受性（公众和基层工作人员的配合度）、成本效果（投入的资源与减少的发病数之比）。通过这种“回头看”的反思，学生深刻理解疫情防控是一个不断试错、动态调整的循证过程。7.精准防控措施的迭代升级（约50分钟）【非常重要】1.8.风险分层与精准施策：基于最新的病例分布和传播链分析，学生需要重新划定风险区域。利用平台的GIS地图功能，精确到具体的楼栋和单元，实现“高风险区足不出户、中风险区人不出区、低风险区严防聚集”的分级分类管理6。针对无症状感染者这一新变量，各小组需讨论并制定专门的管理方案，包括集中隔离医学观察的时长、解除隔离的标准、家庭内感染的防范等。2.9.资源调配与保障体系设计：学生需要根据新的病例数和隔离人数，计算所需的医疗资源（定点医院床位、ICU床位）、隔离房间数量、采样人员和物资，并制定详细的调度计划。同时，要设计封控区内的生活物资保障和就医“绿色通道”方案，体现精准防控中的人文关怀。10.模拟新闻发布会：风险沟通实战（约40分钟）【重要】【热点】1.11.角色扮演与情境模拟：将课堂转变为新闻发布会现场。每个小组推选一名“新闻发言人”，其他小组成员扮演来自不同媒体（官方媒体、都市报、自媒体、外媒）的“记者”。“发言人”需要根据本小组共同制定的最新防控方案，进行3分钟的主发布，介绍当前疫情形势、政府采取的精准防控措施、对市民的建议等。2.12.现场问答与压力测试：“记者”们则根据方案中可能存在的模糊点、公众最关心的热点问题（如“为什么我们小区没有病例也要封控？”“孩子什么时候能返校上课？”“生活物资供应到底能不能保障？”）进行尖锐提问。这要求“发言人”不仅熟悉业务，还要具备良好的心理素质、快速反应能力和沟通技巧。3.13.教师点评与反思升华：模拟发布会结束后，教师对各组的表现进行专业点评。不仅评价其信息发布是否准确、清晰，更要分析其风险沟通策略是否有效、能否赢得公众信任和理解。教师引导学生认识到，在突发公共卫生事件中，透明、及时、有温度的沟通与科学防控同样重要，是构建“群防群控”严密防线的关键。（二）课程总结与价值内化（约20分钟）1.知识体系梳理【基础】：教师引导学生共同绘制本次疫情精准防控全过程的思维导图，从疫情发现、风险评估、策略制定、动态调整到效果评价，将零散的知识点和操作技能串联成一个系统的知识网络。特别强调“监测预警响应处置评估恢复”的应急管理闭环。2.情感升华与使命教育【非常重要】：播放一段精心剪辑的视频，回顾我国公共卫生人员在历次重大疫情防控中（从非典到新冠）的英勇事迹和感人瞬间。教师结合本次课程的虚拟仿真经历，引导学生思考公共卫生医师的职责与担当：“我们今天在课堂上推演的是一次模拟疫情，但明天，当我们走出校门，面对的可能就是一场真实的战役。支撑我们迎难而上的，不仅是扎实的专业知识，更是那份守护人民生命健康的坚定信念和‘一切为了人民健康’的职业初心。”133.课后延伸与挑战：教师发布课后拓展任务（选做）：鼓励有兴趣的学生组成团队，基于本次课程的虚拟数据，撰写一篇完整的疫情分析报告或学术小论文，尝试向相关学术期刊或学生科创竞赛投稿；或者，鼓励学生关注本地疾控中心的官方发布，尝试用所学知识分析解读当地某次流感季的防控策略。四、教学评价与反思（一）多元化、过程性评价体系【重要】本课程打破传统的“一考定音”模式，构建了覆盖教学全过程的“能力画