严肃游戏在突发事件卫生应急培训中的观察性研究

杨明宁，胡 海

《“健康中国2030”规划纲要》指出，到2030年我国要建立起覆盖全国、较为完善的紧急医学救援网络，要求突发事件卫生应急处置能力和紧急医学救援能力达到发达国家水平。为进一步健全医疗急救体系，提高救治效率和应急能力，加强全民安全意识教育是关键环节，其中在高校普及培训大众卫生应急知识应当受到重视。国家层面需要完善突发事件卫生应急体系，提高早期预防、及时发现、快速反应和有效处置能力。而个人层面，每个人都应了解应急救援知识，具备基本的应急处理能力。

传统形式的突发事件卫生应急培训主要是通过学术讲座或模拟演习进行的[1-2]。虽然讲座需要的资金和培训资源比模拟演习少，但形式上更枯燥，内容更抽象。因此，讲座不是教授应急救援知识的最佳方式[1]。相对来看，模拟演习能有效帮助学生掌握应急救援知识与应急处理能力，但这种培训模式需要大量的资金和培训资源，如更长的培训时间，更多的教师，大量的准备工作以及更多的物资消耗[3]。由此可见，与讲座一样，模拟演习也不是理想的培训模式。

严肃游戏作为一种互动式培训方法越来越受关注。这种方法既能调动游戏使用者的参与兴趣，减轻学习压力，满足好奇心及求知欲，又能让学习者通过游戏过程获取知识技能，潜移默化地进行学习[4]。严肃游戏具有重要的教育价值，但其设计开发是一件非常复杂的事情[5]，需要专业知识与计算机技术。近些年来，严肃游戏已成功地应用于医学教育部分领域[6]。Sliney等人利用交互式3D游戏“初级医生模拟器（JDoc）”，为初级医生提供医患互动的培训[7]。德国亚琛工业大学医学院开发和使用一种计算机辅助严肃游戏“eMedOffice”，旨在让医学生掌握全科医生医疗实践的组织和基础概念[8]。Tsopra R等开发了名为“antibioGame®”的基于案例的游戏，模拟现实就诊情景，教授医学生如何在初诊阶段管理患者和合理使用抗生素[9]。国内，严肃游戏也陆续被应用于专业的灾难医学教育当中。2020年Hu Hai等基于新冠肺炎疫情大环境设计出一款游戏程序，旨在帮助即将毕业的医学生掌握新冠病毒相关知识，辅助常规课程培训，弥补线上培训的不足[10]。严肃游戏在医学专业领域已有较多使用案例，但针对非医学专业学生的突发事件大众卫生应急处置培训课程，依旧存在培训形式单一等问题，通常仍以常规学术讲座为主。

本研究通过比较常规讲座培训与严肃游戏在非医学学生突发事件应急知识培训的效果差异，以探索严肃游戏应用在大众应急救援培训中的可行性。在四川大学《灾难自救互救技术》选修课中，为非医学学生设计了一款游戏程序，教授大众卫生基本指标等内容[11]。另外，研究团队还设计了问卷测试，通过比较课程各阶段的测试成绩，分析该游戏程序的教学效果。

1 研究方法

1.1 课程概况该课程于2020年开设，目前开设了两轮，第一轮采用常规讲座的方式，时长3 h，课程常规进行课前考核，课后考核和后期考核三次考核。2020年下半年教师团队根据学习内容设计制作了针对此课程的严肃游戏。因此在2021年的教学中采用了严肃游戏的方式进行教学，也进行了课前考核，课后考核和后期考核三次考核。

1.2 严肃游戏课前，教师为全体学生提供一份内容为大众卫生（Mass sanitation）基本指标的学习材料，其中包括机构及其他用途的最小用水量规划指引，以及灾害发生后公共场所及各类机构的最低厕所数量指标。课程中大约每5名学生分为一个学习小组，他们以1名玩家的身份参与到游戏之中。该严肃游戏属于分组回合制策略游戏，由教师鼠标操作。游戏场景的设计具有随机性，因此各小组需根据场景、剧情的推进，完成营地的选址与建设，见图1。

图1 游戏界面

每组需要完成的任务包括：（1）营地选址；（2）风险评估（包含山体滑坡、堰塞湖等自然灾害）；（3）营地建设。物资情况与建筑情况是游戏中的重要部分，玩家依据提前设定好的物资置换规则来建设营地。每一回合中，小组成员都需要参与团队讨论，做出最优的策略选择。各小组玩家在游戏中的不同操作，直接影响各营地的收容能力。营地可容纳灾民数量越多，难民越少，该小组的得分越高。

1.3 课堂程序课前，教师向选修本课程的全体学生提供大众卫生基本指标相关参考资料，并要求完成课前预习。学生们在进行游戏前需要完成一次课前测试，以此调查前期知识掌握情况。在课程结束后，教师立即对学生们进行课后测试，并于课程完成一周之后开展后期测试。

讲座组学生通过学术讲座学习课程全部内容；游戏组学生通过教师讲授和游戏模拟相结合的形式完成学习，见图2。

图2 研究程序概述

1.4 课前测试、课后测试和后期测试所有学生分别在3个阶段接受测试：（1）严肃游戏干预前的“课前测试”；（2）严肃游戏干预后的“课后测试”；（3）课程结束后（＞1周）的“后期测试”。

每次测试内容为9道选择题（包含单选、多选）。测试内容与教学目标和教学内容一致，包括营地选址的风险评估、安置点营地建设的公共卫生基本要求、安置点营地建设的用水、食品卫生要求等。每题1分，最高分9分。

1.5 数据收集从课程得分数据库中，共获取109名培训学员的得分信息，包括游戏组58名，讲座组51名。游戏组中3名学生和讲座组中1名学生缺少课前测试得分而被剔除。因此最终纳入105名培训学员的得分信息（游戏组55名，讲座组50名）。

1.6 统计学方法所有数据均使用SPSS 20.0软件进行统计分析。具有正态分布的测量数据被描述为均值±标准差。非正态分布的测量数据用中位数（25%四分位数，75%四分位数）描述。计数数据使用构成比描述。重复测量和随后的Bonferroni校正的方差分析（Analysis of Variance，ANOVA）用于比较课前、课后和期末考试成绩。采用Mauchly球形度检验计算数据的球形度假设，当数据满足球形度假设时，直接进行重复测量方差分析比较；而不满足时，则使用Greenhouse-Geisser球形度估计值进行校正。在不同时间点为每组指标绘制趋势线。P＜0.05被认为差异具有统计学意义。

2 结 果

在参与研究的105名学生中，女性63名（占60%），平均年龄为（23.95±0.76）岁。表1列出了两组基本情况，两组性别、年龄、年级和专业情况均无显著统计学差异，如表1所示。

表1 两组的基本特征

通过重复测量方差分析三个测试的分数，其中不同教学法的分组作为组间变量，“测量时间”（即测试前、测试后和测试后一周）作为组内变量。Mauchly球形度检验结果，见表2。重复测量方差分析的时间效应、交互效应以及分组效应的分析结果，见表3。

表2 Mauchly球形度检验

表3 重复测量方差分析的时间效应、交互效应 以及分组效应结果

以上结果都显示差异有统计学意义（P＜0.05），具体来说，包括三个方面的意义：（1）时间效应提示三次不同时间点的测试得分的差异具有统计学意义；（2）分组效应具有统计学意义：提示总体上来说，不同学习方式的组别会影响测试分；（3）交互效应具有统计学意义：提示在三次测试得分中，两组的测试分在三次不同时间点的变化幅度在总体上来说有差异。

此外，通过分别测试每组在每次测量时的效应和每组测量时间的效应来研究相互作用。对每组分别进行使用Bonferroni检验和一系列单向重复测量方差分析的成对比较，以分析测量时间的影响。

为了在每个测量时间点分别测试组效应，进行了组间方差分析。两组在课前或课后测试测量得分上均无统计学差异。然而，在后期测试中观察到显著差异，见表1。以此认为游戏组（6.91±1.80）的知识保留高于讲座组（5.65±1.84），见图3。

图3 游戏组和讲座组的课前测试、课后测试和 后期测试得分均值曲线图

在讲座组中，重复测量方差分析揭示了三个检验之间的统计学显著差异（F=103.007，P＜0.001）。使用Bonferroni检验的所有三个成对比较的差异具有统计学意义，见表4。

在游戏组中，重复测量方差分析显示出统计学上的显著差异（F=165.525，P＜0.001）。使用Bonferroni检验的所有三个成对比较的差异具有统计学意义，见表4。

表4 三个测试时间点的成对比较

3 讨 论

本研究的目的是调查严肃游戏在非医学专业学生应急知识普及培训中的有效性。Drummond应用严肃游戏来教授学生哮喘的知识[12]，而Greci的研究设计出一款新的沉浸式3D游戏[13]，训练学生如何在灾难中最好地管理患者。本研究研究设计原理与二者类似，但本研究首次将非医学专业学生作为研究对象，研究严肃游戏在突发事件卫生应急普及培训中的有效性，以期弥补常规讲座的不足。

对比学生在同一课程中的学习体验，游戏组与讲座组在课前和课后的成绩评估差距不大。但在课程一周后，游戏组比讲座组知识保留率明显更高。因此，我们的研究表明，严肃游戏是一种有效的培训方法。Chittaro和Buttussi的研究[14]不仅集中在课后立即评估学生学习情况，也关注学生长期的知识保留效果。其中，学生认为严肃游戏比学术讲座更有吸引力，更令人兴奋。传统学术讲座以教师为中心，学生被动学习；而严肃游戏将学生主动参与和互动讨论作为教学的中心，学生参与程度高。高参与度解释了为什么“游戏组”的学生知识保留率更高[1]。神经科学家在此方面的研究认为[15]严肃的游戏会导致情绪激动，从而导致杏仁核中去甲肾上腺素的增加，从而增强记忆巩固。该假设得到了Cahill的研究[16]支持，该研究揭示了去甲肾上腺素阻滞剂显著损害了对情绪激动故事的记忆，并得出结论，与情绪体验相关的增强记忆涉及β-肾上腺素能系统的激活。因此，与在线讲座相比，这种带有任务失败设计的严肃游戏，更容易引起玩家的情绪激动，从而增加知识保留。

这种严肃游戏非常适合团队间进行反思性实践和学习。在课堂上，学生应用已获得的知识完成问题讨论、操作选择，并以后果、奖励和排名的形式进行结果反馈。学生通过游戏程序参与应急知识的学习，不仅体验性更强，而且能在安全的“虚拟世界”中随时获得更佳的学习体验[17]。

总而言之，严肃游戏具有互动性、竞争性、愉悦性、激励性等特征，能够有效抓住学生的注意，帮助学生更好地获取和保留知识[18]。

4 结 论

数据显示，严肃游戏应用于突发事件卫生应急处置培训是有效的。与学术讲座形式相比，游戏式教学策略能够使学生熟练掌握知识内容，并在较长的时间内保留知识。除此之 外，严肃游戏的过程具有趣味性与合作性，学生能更好地享受学习过程，主动参与，积极思考。