微生物实验创新型教学体系与实践探索

雒晓芳 王冬梅 王婉莹 周雪雁 蔺国珍 李琼毅

摘要：针对兽医微生物实验存在的问题和弊端，该研究以MOOC教育资源为媒体，尝试虚拟仿真平台的翻转课堂教学理念。研究表明，基于虚拟仿真平台的翻转课堂应用于兽医微生物学实验教学，有效调动了学生学习主动性，提高了自主学习能力，同时也转变了教师的角色，促进了师生交流，提高了实验成功率。

关键词：微生物实验教学;慕课;改革;探讨

MOOC（Massive Open Online Courses）是大规模开放在线课程的简称，是基于互联网技术跨越时空的在线授课模式，其基本理念是“以教师为指导，学生为主体”，将学习的主动权交给学生，注重培养与提升学生的自主学习能力和综合素质。近年来，随着互联网和信息技术的快速发展，基于互联网的新型教学模式MOOC应运而生，它是一种以开放访问和大规模参与为目的的在线课程，具有大规模、免费开放、在线共享等鲜明特点，吸引全世界教育者的目光[1-2]。因此，探索基于MOOC 的创新型教学体系与实践既有一定的理论意义，也具有现实意义。

1. 兽医微生物学实验教学过程中存在的问题

传统的兽医微生物学实验教学只能在显微镜下观察几种细菌、真菌、放线菌的标本片，及利用常规染色和生理生化反应区别少数几种细菌，难以了解更加丰富的微生物世界及相关种质资源;由于无法满足致病性微生物的实验研究，不能满足学生掌握新技术、学习新方法的要求，也难以提高学生实践技能、分析问题和解决问题的能力。另外，实验教学中还存在着学生在课堂上操作时间有限，且实验内容只能有选择地进行授课，实际操作完全按照流程走一遍，没有尝试其他方案的机会。学生同一实验无法在教师指导下重复进行，如果步骤一旦出现错误影响实验结果，无法得到正确的数据。反之，单次完成实验操作获得结果后亦不能通过多次练习强化记忆，以熟练掌握该实验技能。另外，还有一些如厌氧菌的培养、菌种保藏、微生物生长曲线的测定等实用性很强的技术，由于实验室条件所限也不能开设，缺乏重要试验环节体验以致学生对微生物技术的认识失去系统性和全面性。在这种实验教学模式下，各实验相互割离，关联性不大。进行实验时，学生不能将所学知识融会贯通。教学方式上，则以教师为中心。实验课堂上，教师单纯讲解示范，学生只是机械地模仿和验证，不能参与实验设计和实验准备，无法自主思考。这不利于学生科学思维的培养、创新能力的培养及和专业志趣的激发，从而难以造就堪当民族复兴大任的时代新人。因此，高等大专院校迫切需要对兽医微生物学实验课程教学思路进行探索，对教学模式进行创新。

2.  MOOC 鼓励学生自主学习微生物实验

2.1 课前自主预习

上课前，要求学生在“以中国大学MOOC教育资源”进行对应实验项目的学习，需要提前掌握开设实验的目的、原理、所用的耗材及培养基，熟悉关键的操作方法及注意事项，并提出不懂的问题，教师上课随时答疑。

2.2师生互换角色，进行翻转实验教学

上课前，教师给学生提供知识要点和安全注意事项。学生通过观看视频，理解操作步骤和实验程序，理解实验内容和要求，在此基础上根据综合性和创新型实验目的和要求，自主分工，讨论和设计实验方案，能够应用创新，使综合性和创新型实验的效果更好。课中，授课教师则不需要重复讲解理论内容，给予学生更充裕的时间在实验中探索与创新，弥补常规试验教学的不足，更能激发学生的学习兴趣和调动学生自主学习的积极性，提升学生对知识的理解和内化程度，提高学生实验的综合素质与创新实验能力，还可以在很大程度上减少实验教学周期。

3.虚拟仿真平台的翻转课堂应用

3.1 对象与方法

3.1.1 对象

本研究以西北民族大学生命科学与工程学院 2020 级动物医学专业1班46名本科生为

对照组，采用常规实验教学模式;2 班 44名学生为实验组，采用基于虚拟仿真平台的翻转课堂教学模式。两组年龄、性别和上学期测评成绩比较差异无显著性，使用的教材及授课教师均相同。

3.1.2 方法

对照组采用常规实验教学模式，课堂上教师先讲解示教，然后学生分组实验，最后教师指导总结。实验组采用基于虚拟仿真平台的翻转课堂教学模式，具体如下：教师提前一周布置学习任务，将学习资源发布到网络教学平台，学生登录平台自主学习，完成操作练习;课堂上学生根据预习内容提出疑点和难点，教师针对学生的问题进行指导，学生分组完成实验并进行总结。

3.3分析与讨论

3.3.1常规教学与虚拟仿真教学的比较（见表 1）

3.3.2 实验组问卷调查结果（见表 2）

3.3.3创设逼真、协作的实验环境

对于兽医微生物教学中存在的问题，如布氏杆菌、禽流感、狂犬病毒的检测和监控等高危险性、高成本消耗的项目现实中难以开展，都需要虚拟仿真系统实验的引入，两者有机结合能够较好地解决兽医微生物专业实践教学环节的共性和个性问题[3]。

3.3.4优化实验教学内容

部分兽医微生物学实验由于耗时较长难以在课堂上开展，而利用虚拟仿真技术可使其直观地呈现在学生面前，如细菌生长曲线的测定，学生可以利用视频资源进行动态观察，有利于理解和掌握相关知识。由于实验条件及生物安全的制约，在实验室无法常规开展的实验项目可以通过虚拟仿真平台来完成，学生操作不受时间和地点限制，在逼真的情景中掌握相关实验技能，拓宽知识面 [4-5]。

4.结语

针对传统教学模式的限制，高危、资源稀缺、高新技术在实验教学中所占比重日益增大，虚拟仿真实验成为重要辅助手段。建设虚拟仿真实验教学平台并推行虚拟仿真实验教学是兽医学教育的趋势，也是现实需求 [6-7]。基于虚拟仿真平台的翻转课堂应用于兽医微生物学实验教学，有效调动了学生学习主动性，提高了自主学习能力，同时也转变了教师的角色，促进了师生交流，提高了实验成功率。当然，虚拟仿真技术和翻转课堂在应用过程中还存在一些问题，如实验素材缺乏、视频质量欠佳、学生进行虚拟实验操作不可控性等，有待在以后的教学实践中不断改进和完善。

参考文献：

[1]姜丽，卫春芳，陈志雄.基于MOOC的三位一体高校实验教学模式的研究[J].实验技术与管理，2017，34（4）：182-184.

[2]杨碧云，曾黎辉.MOOC教学理念在高校实验教学改革中的应用探讨[J].安徽农业科学，2018，46（14）：234-236.

[3]张珂，郑宾国，崔节虎，等 . 基于 OBE 模式的环境工程虚拟仿真实验中心建设探索 [J] .实验技术与管理，2019，36（1）：270-273.

[4]杜鹃，尹艳艳，沈兵.虛拟仿真实验教学系统在机能学实验中的运用[J].基础医学教育，2015，17（2）：155-156.

[5]陈明亮，葛振英，白慧玲，等.基于医学虚拟仿真平台的翻转课堂在基础医学实验教学的应用[J].中国高等医学教育，2016（7）：95-96.

[6]李婷婷，代健民，潘洪志 . 虚拟仿真实验教学的探究与创新人才的培养[J]. 中国继续医学教育， 2019，11（8）：53-55.

[7]孙彦婷，包文奇，邢召，井汇源，王金合，曹素芳，康宇.基于虚拟仿真技术的兽医微生物学实验教学改革[J].畜牧与饲料科学，2019，40（10）：98-101.

基金项目：西北民族大学教育教学改革研究项目（2021XJYBJG-58）;2020年甘肃省教育教学改革研究项目。

作者简介：雒晓芳（1980-），女，副教授，主要研究方向：微生物学研究。