在当前各类公共卫生事件频发的背景下，我国公共卫生体系发挥了重要的作用，但同时也暴露出公共卫生人才数量和质量双重不足的短板[1]。预防医学专业作为公共卫生的一个重要分支学科，具有应用性及实践性强的特点，在2020年国务院颁发的《关于加快医学教育创新发展的指导意见》[2]中也特别指出要“提高公共卫生教育在高等教育体系中的定位”“强化预防医学本科专业学生实践能力培养”。高校是专业人才培养的重要场所，而实验教学是培养学生由理论人才向实用创新型人才转变的关键环节，因此，改革实验教学势在必行。

教育部《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》[3]中指出：各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量。在此背景下，作为国家级“金课”之一的虚拟仿真实验教学，在实验教学中发挥着重要的指导作用[4]。虚拟仿真实验教学是由计算机、多媒体、人机交互、网络和人工智能等先进科学技术构成的高度逼真和实时交互的虚拟实验环境[5]，可将理论知识具体化，学生能随时随地进行操作学习。有研究表明，虚拟仿真技术应用于医学实验教学将是今后教育教学改革发展的趋势[6]。本文旨在提出“金课”建设背景下预防医学实验教学中存在的问题，探讨将虚拟仿真实验引入预防医学实验教学中的优势及实施路径。

1、“金课”建设背景下预防医学专业实验教学存在的问题

“一流课程”就是“金课”，分为五大类型：线上“金课”、线下“金课”、线上线下混合式“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”。课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。“金课”的课程目标应坚持知识、能力、素质有机融合，提升高阶性；教学内容体现前沿性与时代性，教学方法体现先进性与互动性，突出创新性；课程设计增强研究性、创新性、综合性，增加挑战度。

预防医学实验教学主要内容为现场调查、监测及数据分析处理，旨在培养学生理论联系实际的能力[7]。该专业实验必修课程在第四学年开设，实验内容涉及环境卫生学、职业卫生与职业医学、营养与食品卫生学、儿童少年卫生学及毒理学基础，是培养学生专业实践技能及岗位胜任力的重要环节。随着“金课”的提出，如何使预防医学专业实验教学达到“两性一度”即高阶性、创新性和挑战度的标准，将是今后教育教学改革及创新发展的方向。基于此背景，预防医学专业实验教学还存在一些问题亟待解决。

1.1实验内容陈旧，多以验证性为主

“金课”中的“高阶性”要求将课程的知识、能力、素质目标有机融合，培养学生的综合能力和高级思维[8]。然而传统预防医学实验教学内容陈旧，如在环境污染案例讨论中引用的是“日本水俣病事件”，虽说案例非常典型契合主题，但过于陈旧，设置的大部分问题学生可以通过网上搜索获得答案。而操作多以验证性为主，如“尿中δ—氨基乙酰丙酸的测定”“大气中二氧化硫的测定”等，学生只需使用实验教师配置好的试剂及样品，按照实验指导上的步骤操作就可得到结果，导致学生易出现懒惰思想，无法锻炼独立思考、综合运用知识的能力。

1.2实验教学形式、方法单一

目前大多数高校将预防医学专业实验课与理论课合并为一门课程开设，笔者所在的学校也不例外，师生普遍存在“重理论、轻实践”的现象。教师在教学过程中采用传统教学模式，即线下授课“以教师为中心”，教学方法单一，很少采用“线上”或者“线上+线下”的教学形式及CBL、PBL、翻转课堂等教学模式，不能促使学生积极思考、主动发现问题并解决问题，不利于学生学习积极性和学习兴趣的激发，无法达到“金课”要求的“创新性”。

1.3缺乏综合实验及过程性评价

“金课”的“高阶性”是“如何学好”，“创新性”是“如何教好”，“挑战度”则是解决“如何用好”的问题。实验教学的最终目的是培养学生的岗位胜任力。在课程设置上，要求内容需要有一定难度，考核要有一定挑战度。但在实际教学中，预防医学专业实验教学内容相对独立，很少有交叉学科的综合实验，缺乏深度与广度。对学生的考核方式也较为简单，最终实验成绩多以实验报告成绩为主，没有过程性评价及单独设置考核，学生存在浑水摸鱼、抄袭实验报告等现象。这导致学生不主动思考，产生懒惰思想，影响创新能力的培养。

2、虚拟仿真实验应用于预防医学专业实验教学中的优势

2.1弥补了实验资源的不足，使学生“亲临现场”

预防医学涉及的职业卫生与职业医学、环境卫生学等实验重在培养学生的实践及应急处置能力[9-10]。随着科技发展，实验所使用的仪器设备不断更新换代，但传统实验教学中，各高校可能由于课时、经费投入等多方面原因，致使仪器设备更新频率较低，因此学生接触新型仪器设备的机会比较少。比如职业卫生与职业医学实验教学中开展的“尿汞测定”，临床实际采用大型仪器原子吸收光谱，而教学中仍采用冷原子吸收测汞仪。同时，由于近几年预防医学专业本科扩招，仪器少、学生多，学生动手实操的机会大大减少。另外，由于受场地和时间的限制，以及考虑到安全问题，学校无法开展高风险、高成本、高消耗的实验，如对职业场所噪声测量、生产环境气象条件的测定、饮用水污染调查、食物中毒调查等，不能让学生到现场进行实践操作，只能给学生讲解及演示相关仪器的操作。这会影响学生的学习热情及学习效果。引入虚拟仿真实验，能弥补传统实验教学的不足，如“基于ICP-MS技术的土壤重金属含量测定及健康风险评价虚拟仿真实验”“基于虚拟理化实验室—气质联用仪检测食品中的农药残留”等，能让学生近距离接触大型精密仪器电感耦合等离子体质谱及气质联用仪，直观了解仪器的正确操作过程。“职业中毒处置与防控虚拟仿真实验”“重大自然灾害后饮用水与病媒生物应急处置虚拟仿真实验”等，利用沉浸式虚拟仿真系统，VR（虚拟现实）技术直观展现实验过程，能使学生“亲临现场”，有效调动其学习积极性，培养应变能力。

2.2以学生为中心，提高预防医学人才培养质量

采用虚拟仿真实验项目，可促进传统实验教学由“教”向“学”转变，以学生为主体，如“假冒伪劣食品的鉴别与分析综合实验：肉类掺假鉴别”中，学生不再直接使用实验教师提前处理好的样品及试剂做实验，而是通过虚拟场景，从对食品前处理一步步最终获得实验结果，清晰展现食品安全检测的全部流程，让学生接触真实的实验场景并模拟实际操作，基于情境的沉浸式、体验式以及问题的互动式、探究式教学，增强了实验的趣味性，提高了学生的学习兴趣[11]。在虚拟的环境中，学生可自主选择不同的学习模式，反复进行知识点的学习及演练，主动思考、自主学习，在操作能力得到提升的同时增强学习信心。通过这种“以虚促实、虚实结合”的教学模式，有助于学生进行深度学习，大大提升其应急处置能力。同时，通过这种形式，将一个完整的科研实验呈现在学生面前，使学生提早接触科研全过程，提升对科研的兴趣和认知，培养科研思维、动手能力和创新意识。

2.3丰富教学模式，提升教学效果

虚拟仿真实验可采用多元化的教学模式，如“甲醇爆燃泄露的公共卫生现场及环境污染应急处置虚拟仿真实验”，采用的就是典型真实案例进行事故情景重现，当中包含情景模拟教学：利用虚拟仿真技术与AR（增强现实）技术直观形象、立体生动地呈现事故中的各种场景；自由探索式教学：学生可根据知识掌握程度自主选择不同的学习模式；角色任务驱动式教学：学生可进行多角色体验，完成各项任务和操作。学生课前可在线上提前登录实验平台预习实验，大大缩短了实验周期，线下教师可根据教学内容灵活采用PBL教学、翻转课堂等，提升教学效果。

2.4构建过程性评价考核体系，提高学生综合能力

教师可通过综合课前学习、虚拟仿真实验操作、课堂表现以及实验报告4个方面的成绩对学生进行综合评价。该评价方式强调过程性评价，是对学生知识掌握、各方面能力的客观评价。这种评价体系可减少由于单一考核造成的偏差，为学生提供更全面和多元化的评价方式，辅助学生更好地提升专业知识水平和实验操作能力，树立专业信心。

2.5树立“大公卫”思维，提高学生突发公共卫生事件应急处置能力

培养适应我国卫生事业发展需求，在面对重大突发公共卫生事件时能够及时正确做出应对，并能制订现场卫生防疫计划及组织实施的人才是预防医学专业的培养目标[12]。然而重大公共卫生事件具有突发性、急迫性及危险性等特点，实际教学中难以充分讲解，这就导致学生对于公共卫生现场的实践技能、应急思维、创新能力等难以得到有效训练。虚拟仿真实验则能模拟突发公共卫生事件的现场，如“食源性疾病现场调查与处理虚拟仿真实验”，将营养与食品卫生学调查与检验和现场流行病学调查分析与现场决策及卫生毒理学、环境卫生学、人文社会医学相关知识点深度融合，通过调查、分析、检验与验证等环节的虚拟再现和互动推演，促进预防医学各学科知识的交叉融合，在巩固和应用基础知识的同时，培养学生创新精神、“大公卫”思维，树立“大健康”“大医学”“大卫生”观念。通过虚拟仿真实验，学生综合运用分散于各分支学科的理论知识与实践技能，能快速、准确和专业地解决突发公共卫生现场的实际问题，从而提高对突发公共卫生事件的应急处置能力。

2.6融入学科前沿，提升教师信息化教学能力

中共中央办公厅、国务院办公厅在2019年2月发布的《加快推进教育现代化实施方案（2018—2022年）》[13]强调，大力推进教育信息化是推进教育现代化的重点任务之一，而公共卫生教学不断面临着新的挑战，这就需要对教学内容、方式及方法进行更新及创新，以满足教学的需求。虚拟仿真实验能将专业理论知识与信息技术深度结合并融入学科前沿知识，丰富教学内容。如“人感染高致病性禽流感突发公共卫生事件应急处置虚拟仿真实验”为近年来公共卫生事件的热点，可模拟呼吸道新发传染病疫情处置全过程，包含疫情的发现与上报、疑似病例的隔离与采样、现场流行病学调查及环境采样、疫情核实与上报、疫情现场处置等环节，激发学生的学习热情，使其今后在工作岗位上若遇到此类公共卫生事件，能运用学到的知识、技能解决实际问题，提升应急处置能力。虚拟仿真实验平台的建设目前已成为各高校实验室发展的重要方向，这也督促教师提升信息化教学能力，教师可开发适用于本学科教学的虚拟仿真实验项目，以弥补传统实验教学的不足。

3、预防医学专业虚拟仿真实验项目建设路径

3.1明确人才培养目标，避免重复建设

据统计，截至2024年2月，我国“公共卫生与预防医学类”虚拟仿真实验教学项目共有71个。其中，国家一流课程20个，省级一流课程25个，其他实验课程26个，其中有2个既是国家一流课程，也是省级一流课程。从类别看，国家一流课程中有50%的实验项目为突发公共卫生事件应急处理，其余项目围绕食物中毒、职业病、环境采样等内容。省级一流课程和其他实验课程中除有上述相关项目之外，还有大鼠致畸、婴幼儿营养缺乏分析、学校教室环境监测等，涉及预防医学各门专业课的知识点，但相对来说项目个数较少。梳理发现，目前项目存在重复的问题。在后期预防医学专业虚拟仿真实验项目建设中，应与人才培养目标紧密结合，根据本专业实验特点，开发与现实相呼应、线上与线下相结合的高质量实验项目。

3.2强化师资队伍建设，加大激励力度

虚拟仿真实验项目建设对教师的专业能力和信息化技术能力提出了较高要求，学校可采取“引进来、走出去”的原则，校内请专家举办讲座及培训，提升教师信息化技能水平，并定期组织教师走访虚拟仿真实验项目及教学做得好的学校“取经”，提高教师开发及应用虚拟仿真教学软件的水平，打造一支理论及专业实践技能过硬的虚拟仿真实验教学团队。虚拟仿真实验项目建设需要教师投入大量的精力和时间，难免会出现畏难心理。学校及学院层面可进一步加大激励力度，如通过成果奖励、经费支持、职称评聘等，充分调动教师的积极性及主动性，促使其主动投入虚拟仿真实验项目建设中。

3.3增加经费投入，促进校企合作

虚拟仿真实验项目建设需要充足的经费支持，学校可对立项的项目增加经费支持，对于优秀项目，学院可给予配套经费以支持其可持续发展。虚拟仿真实验项目建设的重要途径是专业的教学设计与优秀企业的现实技术有机结合，高校为企业提供必要的专业知识，企业为高校提供实用性强的技能指导[14]，因此，可制定相关政策，吸引优秀企业，促进校企合作，互惠互利、资源共享，建设高水平的虚拟仿真实验项目。

4、结语

在信息技术高速发展的时代，引入虚拟仿真实验，将教师给学生灌输知识转变为引导学生自主学习，同时解决预防医学专业传统实验课中应急现场难度大、风险高的教学难题，弥补实验教学条件的不足。学生通过在线人机交互式操作，采取“以虚代实、虚实互补”的方式，有效调动了学习的积极性，加强了对理论和实践的双重学习体验，培养了综合能力，达到“金课”所要求的“两性一度”的标准。今后可加大支持力度、组建专业师资队伍、增强校企合作等，建设一系列高质量虚拟仿真实验项目，助力高素质预防医学专业人才培养。

参考文献:

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[3]教育部.关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知[A].教高函[2018]8号.

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基金资助:2022年度石河子大学校级教育教学改革研究项目“‘金课’背景下虚拟仿真实验教学模式在预防医学中的应用”(JGY-2022-030);

文章来源:李毓,牛强,王海霞,等.“金课”建设背景下预防医学专业虚拟仿真实验教学的改革探究[J].卫生职业教育,2024,42(24):53-56.