医学微生物学虚拟试验在实验教学中的应用研究

【摘要】根据实验教学开展的特点，利用PS等软件制作网络虚拟实验，实验分别为革兰染色法观察细菌形态及染色性及分离鉴定肠道病原菌。根据实验中要求学生掌握的操作技术及学生易出错的操作环节，设置学习障碍，后台进行自动积分，并反馈相关意见。将制作完成的虚拟实验在实验课程上应用，并供学生复习及考核使用。学生及教师使用该虚拟实验后普遍认为这种实验方式可对实验全过程进行真实展现你，可帮助操作者对实验操作的要点充分记忆，且趣味性较高。在实验考核中应用与实际操作考核差异不显著，P>0.05，因此医学微生物学虚拟试验软件在实验教学中应用效果较好。

【关键词】医学微生物学；虚拟实验；实验教学

【中图分类号】G434；R-4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）11-0152-01

医学上，虚拟技术已经在疾病诊断及疾病预后判断上得到广泛应用。而对高等教育来说，计算机技术及网络虚拟技术已经成为教学有效的辅助手段，丰富了教学模式。在实验教学开展过程中，虚拟实验是在应用计算机技术基础上模拟实验开展的环境及过程，让学生利用计算机技术实现实验具体操作，可反复练习，使得学生对实验操作步骤更加熟悉[1]。一些大型的虚拟实验甚至可对一些高风险高损耗的实验进行替代。医学微生物学是涉及生物安全的学科，自SARS流行以来，引起全社会对生物安全问题的关注，为对实验室人员进行保护及防止出现环境污染，国家针对此项问题制定相应法规[2]。但是在大规模教学中，由于教学条件的限制，一些学生需熟练掌握实验的各项操作，但实验室很难普遍开设，为防止出现实验室感染，就应该构建医学微生物学虚拟实验，应用价值突出。

一、材料及方法

（一）设计虚拟实验

按照医学微生物学实验开展大纲的要求，设计开展两个具体虚拟实验。根据实验步骤，对实验操作情景进行设置。并根据实验中学生需要重点掌握的技术及易出错的环节设立学习掌握，后台则对学生的操作进行计分，并提供反馈意见。

1.设置实验情景

以学校基础医学实验教学中心病原生物学与免疫学实验室为实验开展场地，实验操作利用实验室中具备的试验台，以学生实验课所利用到的器材为依据设置具体操作情景，使得实验真实性充分体现。

2.设置实验操作步骤

按照实验教学开展的内容，学生操作技术体现在以下方面：（1）无菌操作技术；（2）革兰染色法观察细菌形态中制作细菌标本涂片的步骤为涂片-干燥-固定[3]。（3）分离鉴定肠道病原菌实验的操作步骤为粪便标本-利用肠道选择鉴别培养基接种-培养后挑选可疑病原菌菌落-鉴定生化反应-鉴定血清学-判定分离菌。所制作虚拟实验系统对实验操作步骤的全过程系统展现，使得学生在实验中有身临其境之感。

3.设置障碍及评分

按照实验教学要求，学生需要掌握的操作技术有实验室无菌操作技术，因此应在实验中设置安全规则及着装等学习障碍。虚拟实验通过在实验步骤中设置掌握，若学生在操作中出现失误，则根据环节重要性扣取相应分数。

（二）制定虚拟实验网络软件

使用者利用手动选择方式操作。网络软件有消息处理系统、进程控制系统及场景系统、后台管理系统等4部分。消息处理系统是软件中最为核心的部分，它对操作中需要处理的消息进行不断检测，并依据信息类型做出反应。进程控制系统对初始化操作进程进行负责，如设置窗口图标、标题及风格等[4]。场景系统则对各种要素容器进行充当，当各类角色及剧本按照一定顺序在场景中添加，还充当了各种操作及要素的管理者，承担控制软件场景状态的角色功能。后台管理系统是对数据处理及信息反馈等工作进行负责，利用PS等软件选取与现实相近的场景，并利用FLASH技术制作动画，编写程序后对操作过程进行体现，并利用ASP动态网页将其表现出来。

（三）应用虚拟实验网络软件

将制作的软件单片在实验电脑上放置，使得学生在实验课程开展后可随意操作，供学生预习及复习。并根据系统后台反馈的结果，对软件应用的效果进行分析。

二、结果

学生完成实验后开展第二次实验课程，将该软件单片在实验室电脑中放置，使得学生可更好地利用软件进行复习及预习，学生使用后普遍认为这种虚拟试验可对实验的全过程进行充分展现，并帮助学习者弄清实验操作的要点，并对要点进行记忆，提升了学生实验学习的兴趣。

三、讨论

十几年前，国外就开始应用教育软件在军事训练及对医护人员的培训工作中。国外一些著名高校也都建立了网络虚拟实验室，供学生参与实验、复习实验。我国开展网上仿真实验较晚，但发展较快。现今一些高校已经在网络上陆续设立了虚拟实验室，并提供了有限仿真实验内容。有学者对网上虚拟实验教学的优点进行了充分评价，并论述了网络虚拟实验作为实验教学的新方式其应用前景是十分广泛的。网路虚拟实验室对训练及培养医学生及青年医生有重要意义，可显著提高实验教学效果，对培养学生的思维能力及临床技能效果显著。利用flash建立互动技术平台，并在结合现今社会上其他先进软件基础上，联合应用视频、动画、图片等形式，构建了人机交互的虚拟生物学实验系统[5]。近年来，虚拟实验技术已经在大学教学的多个领域内得到应用，但在病原微生物学中建立虚拟实验室鲜少出现在国内外报道中。对现代教育而言，实验是教学的重要组成部分。但传统实验室需要购入的仪器设备较多，导致学校负担过大。随着科技发展，将虚拟实验平台引入教学中，对学生更好地开展实验有明确的帮助作用。加上微生物学的实践性较强，在大规模教学中，要想实现教学目标，就需要利用虚拟现实技术，构建虚拟实验室，补充传统实验难以开展的不足。

参考文献

[1]袁新华，殷茂荣，王勤，刘军，王延东，吴莹.黄原胶微生物学检验方法确认试验研究[J].中国卫生检验杂志，2012，2211：2661-2663+2660.

[2]李娇娜.微生物学试验中无菌观念培养的尝试[J].生物技术世界，2012，1012：91+93.

[3]杨致邦，徐晨，王毅，邓西川，刘佳.医学微生物学虚拟试验在实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2014，3310：46-49.

[4]张记霞.生物制药专业微生物学试验教学改革的探索与实践[J].生物技术世界，2013，05：135.

[5]李辉鸿，潘美慧，陈如圣，张祥华，熊加明，黎纯林，何后军，陈瑞光，邬向东.5株江西源猪丹毒杆菌微生物学性状及药敏试验分析[J].江西畜牧兽医杂志，2015，03：14-15.

作者简介：余志刚，1975年7月出生，男，漢族，湖北随州人，大学学士，教师，讲师，微生物学与免疫学，随州职业技术学院医护学院。endprint