虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探索

王高陽，袁 媛，李筱晨，賀冰雪，趙鳳紅，金亞平

（中國醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，遼寧 沈陽 110122）

職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)是預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)的重要課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和獨(dú)立思考能力，對于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高有重要作用[1]。在新冠肺炎疫情影響下，各高校為實(shí)現(xiàn)“停課不停教，停課不停學(xué)”，紛紛開展線上教學(xué)。對于職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)理論課而言，可通過雨課堂、騰訊會(huì)議、釘釘?shù)戎辈ボ浖?shí)現(xiàn)線上教學(xué)，但實(shí)驗(yàn)課的線上教學(xué)仍然是困擾各學(xué)校的難題[2]。鑒于職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)，為保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用勢在必行。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體等技術(shù)，模擬出符合要求的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象，獲得接近甚至優(yōu)于真實(shí)環(huán)境的教學(xué)效果。虛擬仿真技術(shù)可使學(xué)生在沉浸式互動(dòng)中，從多種空間視角獲得豐富的感官和心理體驗(yàn)[3-4]。職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)高危實(shí)驗(yàn)、高消耗及慢性實(shí)驗(yàn)等，尤其適合借助虛擬仿真技術(shù)開展[5]。為此，中國醫(yī)科大學(xué)引入上海夢之路公司研發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)。本教研室精選了其中4個(gè)和職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)相近或互補(bǔ)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。同時(shí)選擇2016級預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生為對象進(jìn)行了初步實(shí)踐，得到了積極和正面的反饋評價(jià)，現(xiàn)介紹如下。

1 對象與方法

1.1 對象

選擇本校2016級預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)48名學(xué)生為研究對象。

1.2 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

教師在完成職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)理論課教學(xué)的基礎(chǔ)上，向?qū)W生發(fā)布虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)。課程結(jié)束后，教師通過課程考核和問卷調(diào)查對教學(xué)效果進(jìn)行評價(jià)。

1.3 方法

1.3.1 教學(xué)內(nèi)容 本教研室選取了4個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為具體的教學(xué)內(nèi)容，分別是“職業(yè)性塵肺病診斷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)仿真軟件”“急性職業(yè)中毒事件應(yīng)急處理仿真案例”“職業(yè)性有害因素的識別與控制——以汽車制造業(yè)為例”“鉛中毒案例虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”。

1.3.2 教學(xué)過程 夢之路云平臺(tái)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分為教師系統(tǒng)和學(xué)生系統(tǒng)。教師利用教師賬號登錄，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生通過學(xué)生賬號登錄，查看自己的學(xué)習(xí)任務(wù)，完成實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)。教師可隨時(shí)登錄系統(tǒng)查看學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況，從而針對性督促學(xué)生進(jìn)一步完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課程結(jié)束后，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑵鞑摹⒉襟E、結(jié)果等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

1.3.3 教學(xué)效果評價(jià) 教學(xué)效果評價(jià)包括課程考核和問卷調(diào)查兩個(gè)部分。課程考核成績滿分為100分，由課程完成度（40%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30%）、課后測驗(yàn)（30%）三部分構(gòu)成。待所有學(xué)生完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)后，采用自行設(shè)計(jì)的調(diào)查問卷進(jìn)行調(diào)查，了解學(xué)生對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果評價(jià)。調(diào)查前向?qū)W生說明目的和意義，規(guī)定15分鐘內(nèi)完成問卷并統(tǒng)一回收。調(diào)查問卷共設(shè)置7道選擇題和1道開放式簡答題。選擇題包括學(xué)生對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體評價(jià)、學(xué)習(xí)興趣和積極程度、公共衛(wèi)生處理能力是否得到提升等，開放式簡答題為學(xué)生對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見和建議。

2 結(jié)果

2.1 課程考核成績

通過匯總課程完成度、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課后測驗(yàn)三部分成績發(fā)現(xiàn)，課程考核總成績90分及以上的學(xué)生占58.34%，80～89分的學(xué)生占 33.33%，70～79 分的學(xué)生占 6.25%，60～69 分的學(xué)生占2.08%，大部分學(xué)生的課程考核成績優(yōu)良（見圖1）。

圖1 學(xué)生成績區(qū)間分布

2.2 問卷調(diào)查結(jié)果

通過問卷星發(fā)放48份問卷，回收有效問卷48份，問卷有效收回率100%。79.17%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有較好的綜合性，68.75%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真軟件操作有較好的便利性，75.00%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的互動(dòng)性，81.25%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對提高公共衛(wèi)生綜合處理能力有幫助，81.25%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對掌握和鞏固專業(yè)理論知識有幫助，54.17%的學(xué)生表示愿意在課后反復(fù)學(xué)習(xí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，68.75%的學(xué)生希望在今后的學(xué)習(xí)中增加此類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（見表1）。在開放性簡答題中，大部分學(xué)生認(rèn)為目前的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)很好，無其他意見和建議。少部分學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)仍有改進(jìn)空間，主要集中在“只能使用電腦操作而不能使用手機(jī)操作”“軟件兼容性有待提高”等。

表1 學(xué)生對虛擬仿真教學(xué)模式的效果評價(jià)[n（%）]

3 討論

3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠提高職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，然而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定局限性。在實(shí)驗(yàn)場所方面，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)只能在固定時(shí)間和固定地點(diǎn)進(jìn)行，并不利于提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課多為演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如工作場所噪聲、振動(dòng)、溫度、輻射等物理因素的測量；工作場所粉塵濃度、分散度的測量；血鉛、尿鉛、全血膽堿酯酶活性等生物標(biāo)記物的測定等[6]。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，無法開設(shè)高風(fēng)險(xiǎn)、高投入的實(shí)驗(yàn)，如煤礦井下噪聲控制、疲勞狀態(tài)下人體生理反應(yīng)、職業(yè)性突發(fā)化學(xué)中毒事件應(yīng)急處理等。這些實(shí)驗(yàn)很難采取傳統(tǒng)方式進(jìn)行，不僅實(shí)驗(yàn)場所受到限制，對學(xué)生安全也會(huì)造成威脅[7-8]。虛擬仿真技術(shù)可以解決上述問題，本次引入4個(gè)和職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)真實(shí)實(shí)驗(yàn)相近或互補(bǔ)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在場所和條件方面的限制，還能讓學(xué)生在安全的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，對職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高具有重要的意義。

3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠提高職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教師為主體，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只是被動(dòng)、機(jī)械地模仿教師的操作，并按照既定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生僅僅掌握了一些基本的儀器操作和樣品采集處理方法，缺乏獨(dú)立思考的過程，限制了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題能力，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和參與度下降，很難保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[9]。本次我們引入的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其內(nèi)容具有較強(qiáng)的代入感和互動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升了教學(xué)效果。在實(shí)驗(yàn)課程考核中，大部分學(xué)生的考核成績優(yōu)良。同時(shí)，通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果持正向和積極的評價(jià)。但是，我們通過問卷調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)剛剛興起，還有很多需要完善的地方，后期應(yīng)著力加強(qiáng)建設(shè)線上數(shù)字資源庫、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、優(yōu)化操作界面、提高軟件與各類移動(dòng)設(shè)備的兼容性。