运用干预映射法开发面向佛罗里达州弱势学生群体的虚拟现实医学解剖课程

《Discover Public Health》：Using intervention mapping to develop a virtual reality medical curriculum for underrepresented students in Florida

本文推荐一项运用干预映射(IM)框架开发虚拟现实(VR)医学解剖课程的研究。该研究旨在解决医疗服务领域种族/族裔代表性差异及弱势学生STEM教育机会不均等问题。研究人员为佛罗里达州棕榈滩县的HCOP项目设计了基于Meta Quest Pro头显的VR解剖教学方案，完成了IM的前四个步骤（需求评估至方案制定）。初步调查显示该课程有望提升学生对医疗职业的兴趣及自我效能感，为利用新兴技术促进STEM教育公平提供了实践范例。

　　

在当今的医疗保健领域，一个持续存在的挑战是医护人员队伍缺乏多样性，来自服务不足社区的医生在种族和族裔方面的代表性不足。这种模式可以归因于多种障碍，例如社会经济因素、自我效能感不足以及缺乏对医疗职业的教育接触。这些障碍通常是初中和高中学生面临的，并可能对他们未来成为医疗保健提供者的职业道路产生持久影响。为了改善学生对医疗相关教育的接触，佛罗里达大西洋大学（FAU）医学院的医疗职业机会路径计划（HCOP）在向棕榈滩县初中和高中学生提供的课程中实施了一项虚拟现实（VR）课程。

这项发表在《Discover Public Health》上的研究，详细描述了如何运用干预映射（Intervention Mapping, IM）这一系统化框架，来规划、设计并初步实施一项创新的VR解剖学课程，旨在为其他教育机构提供可借鉴的指南，以扩大对医疗职业感兴趣的初高中学生的教育机会。

干预映射是一个包含六个步骤的标准化方法，用于解决教育差距并实施解决方案，该方案考虑了影响预期结果达成的人际、行为和环境因素。本研究重点描述了前四个步骤：需求评估（步骤1）、制定计划目标（步骤2）、选择计划设计（步骤3）以及创建计划材料和教育组件（步骤4）。在需求评估阶段，研究团队回顾了现有文献以及HCOP项目过往一年的数据，明确了目标学生群体（主要为非裔和西班牙裔，且多数符合免费或减免午餐标准）面临的核心挑战，包括有限的先进科学课程资源、实验室设施、导师指导以及家庭支持等环境和个人决定因素。

基于需求评估，研究团队设定了总体行为改变目标：“HCOP学生将参与基于虚拟现实的解剖学课程”。随后，他们为不同的参与者（HCOP学生、医学生志愿者、FAU医学院组织）制定了具体的绩效目标（Performance Objectives, POs）和变化目标（Change Objectives, COs），并构建了对应的矩阵。这些目标主要围绕知识、感知障碍和自我效能等关键决定因素展开。

在项目设计阶段，研究团队确定了项目的主题、组成部分、范围和顺序。该VR课程利用Meta Quest Pro头显和Visible Body软件应用程序，由FAU医学院的医学生志愿者带领小班教学。课程通常以医学生通过头显投屏功能进行简短解剖学讲座开始，随后学生们在指导下亲自使用VR头显探索当天学习的特定器官系统（如心脏和肺部），进行“动手”解剖，并讨论其正常功能和病理状态。课程设计融合了多种行为改变理论和方法，如社会认知理论（强调观察学习、榜样示范）、跨理论模型（涉及意识提升、自我重新评估）和自我调节理论（包括目标设定）等，旨在创造一个支持性、无评判的学习环境，提升学生的参与度和自我效能感。

为了预测试该VR课程，研究者在每次试点课程后向参与学生分发调查问卷。问卷采用李克特量表，评估学生对VR课程的一般看法、获得的知识、与传统讲座式课程的比较以及使用VR硬件的舒适度等。虽然初步调查数据仍在分析中，但该评估方法旨在为课程的持续改进提供依据。研究强调课程内容的文化相关性，确保教学语言适合学生的教育水平，并避免使用可能 insensitive 的言论或偏见。

研究人员为开展此项研究，主要应用了几个关键技术方法：首先，系统化地应用了干预映射（IM）框架作为项目开发的指导蓝图；其次，选用了Meta Quest Pro虚拟现实头显硬件平台和Visible Body解剖学软件作为核心教学工具；第三，依托佛罗里达大西洋大学医学院的IT部门提供技术支持和设备维护；第四，研究对象明确为参与HCOP项目的棕榈滩县初高中学生，这些学生主要来自低收入家庭和 underrepresented 群体；最后，采用问卷调查作为初步评估工具，以收集学生对课程体验的反馈。

研究结果

1 引言

研究结果部分首先重申了研究背景和目的。文章指出，医疗领域存在的种族和族裔代表性差异问题根源复杂，涉及教育机会不均等多重障碍。HCOP项目引入VR技术，正是为了利用其在STEM教育中展现出的潜力，特别是其沉浸式、互动性的特点，可能有助于提高 underrepresented 学生的学习参与度和动机。本研究旨在详细描述如何应用IM框架来开发这项VR课程干预。

1.1 HCOP项目概述

结果部分详细说明了HCOP项目的整体架构和新融入的VR课程环节。传统的解剖实验室课程包括学生围绕实验室站点轮转，结合病例讨论解剖结构。新增的VR环节则让学生分成小组，在医学生带领下，先通过投屏观看器官系统讲解，然后亲自使用VR头显进行探索性学习。医学生负责引导学习，指出解剖学细节，讨论正常功能和病理变化。这种设计将前沿技术与教育目标相结合，旨在提供一种补充性的、引人入胜的学习体验。

1.2 干预设计

1.2.1 干预映射

本研究严格遵循了IM的前四个步骤。步骤1（需求评估）应用PRECEDE模型，结合文献综述和HCOP项目数据，全面分析了目标学生群体的需求和面临的障碍。步骤2（计划目标）明确了行为和环境目标，并制定了具体的改变目标矩阵。步骤3（计划设计）基于改变目标及其决定因素，选择了理论支持的行为和环境改变方法，并规划了项目的主题、组件和序列。步骤4（计划生产）则侧重于项目材料的组织、预测试和生产，确保其适合目标受众的教育水平和文化背景。

1.3 理论基础

课程设计植根于整合行为模型，该模型融合了理性行动理论、健康信念模型和社会认知理论。此外，还考虑了与VR教学法有效性相关的学习理论，如体验式学习、建构主义和情境学习。这些理论为理解影响教育结果的决定因素以及如何最有效地实施课程方法提供了坚实的 foundation。

1.3.1 IM步骤1：需求评估

通过数据分析，研究明确了HCOP学生的人口统计学特征（例如，前一年调查中42%为非裔，39%为西班牙裔，86%符合免费/减免午餐标准）以及前期项目调查反映出的兴趣提升空间（66%的学生表示对医疗职业兴趣增加，但仍有34%提升空间），这为VR课程干预提供了明确的靶点——即进一步提升学生对医疗职业的兴趣和自我效能感。

1.4 描述性和实验性研究中的个人决定因素和环境因素

研究综述指出，家庭影响、媒体和技术接入、校外体验以及社会经济地位是影响学生自我效能和职业选择的关键环境因素。缺乏这些资源会显著阻碍弱势学生追求医疗职业。这进一步支持了开发像VR课程这样能够弥补资源差距的干预措施的必要性。

1.5 实施载体

研究选择Oculus Meta Quest 2头显（原文同时提及Meta Quest Pro和Quest 2，可能指代更新或不同批次设备）和Visible Body软件作为实施载体。类似的技术应用已在其他教育场景中显示出积极效果。FAU医学院的IT部门负责设备设置和技术支持，确保学习环境顺畅。研究获得了佛罗里达大西洋大学机构审查委员会（IRB）的批准。

1.5.1 IM步骤2：计划目标

在需求评估基础上，确立了核心行为目标，即HCOP学生参与VR解剖课程。

1.6 绩效目标和变化目标

通过构建矩阵，为HCOP学生、医学生志愿者和FAU医学院组织设定了具体的POs和COs。例如，对HCOP学生，POs包括识别心脏和肺部基本解剖结构、积极参与讨论、有效使用VR技术等；对应的COs则涉及知识掌握（如陈述血流模式）、克服感知障碍（如认识到自己有能力在无先前接触下学习）以及提升自我效能（如表达能独立使用VR识别结构的信心）。

1.6.1 IM步骤3：计划设计

此步骤产出了项目的详细蓝图，包括项目主题（为弱势学生提供由医学生指导的独特解剖学学习体验）、核心组件（VR硬件、软件、课程内容、小班教学）以及实施时间表（分阶段进行设备采购、课程实施、数据收集和评估）。

1.7 项目组成部分

项目组成部分包括提供VR教育机会，由医学生在生物医学教师指导下开发课程，采用小班教学模式，结合讲解、演示和动手操作。

1.8 项目主题

项目主题聚焦于通过接触医学培训、新兴技术和提升自我效能感，激发学生对医疗职业的兴趣。

1.9 项目范围和序列

研究制定了明确的实施时间表，分为初始准备阶段（1-3个月，设备采购、IT协调、课程开发）、主要实施阶段（4-9个月，开展VR课程、收集调查数据）和持续评估改进阶段（9个月以后，分析数据、规划未来迭代）。

1.10 理论方法及实际应用

研究为个体、人际和组织层面选定的改变方法匹配了实际应用策略和参数。例如，为提升自我效能，采用目标设定（理论源自自我调节理论），其实际应用是让学生在小组中讨论职业目标；为促进知识传递，采用观察学习（社会认知理论），其应用是医学生演示后学生进行VR引导学习。

1.10.1 IM步骤4：计划材料和教育组件

此步骤关注最终课程材料的生成。材料与FAU医学院IT人员和解剖学教师合作开发，确保内容准确、文化敏感且适合学生教育水平。课程环节包括VR使用指导视频、医学生投屏讲解和学生VR探索。

1.11 项目组成部分描述

课程针对6-12年级HCOP学生设计，时长约1小时，由医学生志愿者使用标准化教案授课，语言通俗易懂，避免专业术语。

1.12 个体和环境原型组件的预测试和试点测试方法

采用问卷调查（李克特量表）和与合作学校教师的非正式讨论来收集反馈，评估课程效果并为未来改进提供依据。

1.13 文化相关性

项目意识到学生背景多样性，通过明确学习目标、对医学生志愿者进行培训简报等方式，努力确保所有学生获得平等、敏感的学习体验。

2 结论

研究表明，运用干预映射框架成功指导了HCOP项目VR解剖学课程的开发和初步整合。该课程将先进技术与教育目标相结合，通过医学生指导下的沉浸式、互动式学习，为学生提供了独特的解剖学学习体验。课程设计考虑了学生的学习能力，并旨在通过标准化课程和积极的学习环境，最大化学生的学习收获。

2.1 未来方向

文章也指出了面临的挑战，如确保所有学生充分参与、课程时间限制、技术故障风险等。未来工作包括完成IM步骤5（实施）和步骤6（评估），分析初步调查数据，采用混合方法进行深入评估，根据反馈优化课程，并计划在更广泛样本和可能设置对照组的条件下进行更严格的效果验证，以持续改进和推广该VR课程。

综上所述，这项研究展示了干预映射在系统化开发创新型教育干预措施中的强大效用。通过将虚拟现实技术引入面向弱势学生群体的医学启蒙教育，该研究不仅为HCOP项目增添了富有吸引力的教学工具，更重要的是，它为在全球范围内利用技术手段促进STEM教育公平、提升教育质量提供了一个可复制的框架和宝贵的实践经验。随着数据的进一步完善和课程的持续优化，这项干预有望在培养未来多元化医疗 workforce 方面发挥重要作用。