摘要：目的：探討虛擬仿真實驗在病原生物學實驗教學中的應用需求及教學效果。方法：以臨床醫(yī)學專業(yè)2021級兩個本科生班為對象，對照班采用傳統(tǒng)實驗教學方式進行教學，實驗班采用傳統(tǒng)實驗教學和虛擬仿真實驗教學相結(jié)合的方式進行教學，通過對兩班學生進行問卷調(diào)查和實驗考核，了解學生對虛擬仿真實驗教學的需求及教學效果。結(jié)果：實驗班實驗操作考試成績高于對照班（Plt;0.05），對虛擬仿真實驗教學方式比較認可。結(jié)論：虛擬仿真實驗能夠為病原生物學實驗教學提供豐富的教學資源，可在保留傳統(tǒng)實驗教學方式基礎(chǔ)上開展虛擬仿真實驗教學，以提高教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;病原生物學;實驗教學;教學效果

隨著教育信息技術(shù)化的快速推進，虛擬仿真實驗項目因具有高效率、低成本、全功能和易實現(xiàn)等優(yōu)勢，在眾多高校教學工作中得到越來越廣泛的關(guān)注和應用，并取得顯著的教學效果［1］。

病原生物學課程具有很強的實踐性，實驗教學在學生科學思維和實踐動手能力的培養(yǎng)過程中發(fā)揮著重要的作用［2］。但是，由于受到生物安全、教學場地以及儀器設(shè)備等條件限制，一些涉及高致病性病原生物和需要特殊儀器設(shè)備的實驗項目無法在教學過程中開展［3］。虛擬仿真實驗能夠有效解決生物安全和實驗資源受限等問題，學生可通過線上實驗平臺進行反復虛擬操作，不僅能夠強化實驗技能，還能夠培養(yǎng)學生的綜合實踐創(chuàng)新能力。本研究在傳統(tǒng)實驗教學方式的基礎(chǔ)上開展虛擬仿真實驗，探索虛擬仿真實驗在病原生物學實驗教學中的可行性，為虛擬仿真實驗項目在相關(guān)課程實驗教學中的應用提供參考依據(jù)。

1課程介紹

“病原生物學”是為本校臨床醫(yī)學專業(yè)本科生開設(shè)的學科基礎(chǔ)課，由“醫(yī)學微生物學”和“人體寄生蟲學”2門課程組成，主要講授與醫(yī)學有關(guān)的病原生物的生物學性狀、致病性、免疫性、生物學檢查方法以及特異性預防和治療等內(nèi)容。實驗課共26學時，每周1次課，每次4學時。實驗項目包括實驗室與生物安全、病原生物的形態(tài)觀察、細菌分布與分離培養(yǎng)、細菌染色標本檢查、外界因素對細菌影響、病原性細菌綜合實驗以及病毒分離培養(yǎng)與檢測7個模塊。

2研究對象與方法

2.1對象

以本校醫(yī)學部臨床醫(yī)學專業(yè)2021級本科生為研究對象。實驗班45人，對照班41人。兩班學生的授課教師、教材和教學學時均相同。

2.2教學方法

2.2.1對照班

采用傳統(tǒng)實驗教學方式。教師首先根據(jù)教學目標對實驗原理、實驗內(nèi)容等進行講解，其次對重點操作步驟進行示教，同時提供實驗操作視頻供學生觀摩，再分組進行實驗。實驗過程中，教師巡回指導。實驗結(jié)束后教師進行總結(jié)和點評。

2.2.2實驗班

從本?；A(chǔ)醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心、智慧樹課程平臺、國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺上精選和實驗內(nèi)容匹配度較高的虛擬仿真實驗項目，要求學生課前預習并至少進行1次虛擬操作。課上，教師結(jié)合虛擬仿真實驗項目對課上內(nèi)容進行講解和示范，學生再分組進行操作，之后教師進行總結(jié)和點評。

2.3效果評價

2.3.1實驗操作考試成績分析

實驗操作測評考查學生對實驗操作要點的掌握情況，分別選取顯微鏡使用、病原體形態(tài)觀察、革蘭染色、病原菌分離培養(yǎng)、細菌生化反應鑒定、藥敏實驗6類操作項目，根據(jù)考核方案對學生實驗操作的正確性和規(guī)范性進行打分。

2.3.2調(diào)查問卷分析

在第1次實驗課開始前，針對傳統(tǒng)實驗教學方法的特點及對虛擬仿真實驗教學方式需求，對兩班學生進行問卷調(diào)查。在實驗課結(jié)束后針對虛擬仿真實驗教學效果，對實驗班學生進行問卷調(diào)查。通過我校“學習通”線上課程平臺在線發(fā)放和收集問卷。

2.4統(tǒng)計學分析

采用Excel處理數(shù)據(jù)，對實驗成績用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析，組間成績采用t檢驗，Plt;0.05具有統(tǒng)計學差異。

3結(jié)果

3.1實驗成績結(jié)果

實驗班操作考試的實驗組成績?yōu)椋?0.3±2.3）分，對照班成績?yōu)椋?1.1±5.2）分，兩組學生成績具有統(tǒng)計學差異（Plt;0.05）。實驗考試成績分析結(jié)果見表1。

3.2調(diào)查問卷結(jié)果

（1） 學生對以往傳統(tǒng)實驗教學方式的認知及對虛擬仿真教學方式需求分析

第1次病原生物學實驗課上課之前，將調(diào)查問卷發(fā)放給對照班和實驗班學生，共發(fā)放問卷86份，回收有效問卷86份，其中男生42人，占48.8%，女生44人，占51.2%。從表2的結(jié)果可以看出，傳統(tǒng)教學方法得到了調(diào)查對象的充分認可，尤其是有90.7%的學生通過教師的示教，能完全理解操作要點，但受教學場地、教學時長等限制，仍有23.3%的同學認為缺乏足夠的實踐操作機會。虛擬仿真實驗通過創(chuàng)設(shè)虛擬實驗室場景，可彌補傳統(tǒng)教學的不足，調(diào)查結(jié)果顯示有90.7%的同學有開設(shè)虛擬仿真實驗的需求。學生對傳統(tǒng)實驗教學方法評價及對虛擬仿真實驗教學需求的調(diào)查結(jié)果見表2。

（2） 實驗班學生對虛擬仿真實驗教學效果的認知調(diào)查結(jié)果

實驗班學生對虛擬仿真實驗教學認可度高，有93.3%的學生認為有必要開設(shè)虛擬仿真實驗，有91.1%的學生認為虛擬仿真實驗提高了學習積極性，有82.2%的學生認為加深了對實驗原理的理解;有95.6%的學生認為虛擬仿真實驗有助于實驗操作要點的掌握。但有22.2%的學生認為在傳統(tǒng)實驗教學過程中增加虛擬仿真實驗教學環(huán)節(jié)加重了學習負擔，主要原因有2個方面：（1）部分學生首次使用虛擬仿真實驗平臺，對仿真系統(tǒng)的使用不夠熟練;（2）當前選擇的虛擬仿真項目需要進一步精選優(yōu)化。調(diào)查結(jié)果見表3。

4討論

病原生物學實驗課是對理論課的有效延續(xù)和補充，如何在實驗教學過程中激發(fā)學生學習興趣，提高學生實踐動手能力，進而培養(yǎng)學生綜合利用知識去分析和解決問題的能力尤為重要［45］。但是，由于病原生物學實驗教學的特殊性，如受到生物安全和儀器設(shè)備條件的限制，一些涉及高致病性和傳染性的病原體的實驗項目無法在教學實驗室開展，這就導致傳統(tǒng)的病原生物學實驗教學缺乏內(nèi)容的“廣度”和“深度”，從而影響了教學效果的提升。而虛擬仿真實驗能夠創(chuàng)設(shè)仿真的實驗場景，學生可通過網(wǎng)絡反復進行虛擬操作，大大強化實驗技能，從而能夠提高學生綜合實踐創(chuàng)新能力［6］。

對傳統(tǒng)實驗教學效果的調(diào)查結(jié)果表明，雖然有大部分同學認為可以在傳統(tǒng)實驗教學方式下明確教學目標和領(lǐng)會操作要點，但仍舊有23%的同學認為缺乏足夠的實驗操作機會，原因是教學受到實驗材料和課堂學時的限制，不能保證學生進行多次練習掌握操作技能。同時，有16.3%的學生表示不能完全將所學實驗操作和技能進行整合理解和應用，這與傳統(tǒng)實驗教學中實驗項目相對獨立，實驗課時安排零散或間隔過長，并且缺乏綜合性實驗項目的開展有關(guān)。而這些結(jié)果表明，在傳統(tǒng)實驗教學基礎(chǔ)上，有必要開展虛擬仿真實驗教學。調(diào)查結(jié)果也顯示，兩個班級有90%以上的學生表示需要開設(shè)虛擬仿真實驗。本研究將虛擬仿真實驗和傳統(tǒng)實驗教學方式相結(jié)合，提高了教學效果，使用虛擬仿真教學平臺的實驗組操作成績高于使用傳統(tǒng)教學方式的對照組。

在病原生物學實驗教學中，虛擬仿真教學方式可作為傳統(tǒng)教學方式的有益補充，這種“虛實互補”的教學方式不僅能拓展實驗教學內(nèi)容，強化學生的安全意識，加深學生對理論知識的理解，而且還有利于培養(yǎng)學生的臨床思維能力和實踐創(chuàng)新能力。

參考文獻：

［1］胡嘉淼，葉倩文，賴丹寧，等.虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)聯(lián)合問卷星在“食品毒理學”動物實驗教學中的應用［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2022（54）3：76-80.

［2］陳云霞，王金勝，張翠英，等.醫(yī)學微生物學實驗技術(shù)教學體系的建設(shè)與實踐［J］.微生物學雜志，2019，39（6）：124-128.

［3］倪朝輝，于軍，唐婕，等.當今實驗室生物安全背景下的本科醫(yī)學微生物學實驗教學改革初探［J］.臨床醫(yī)藥文獻電子雜志，2019，6（56）：185-186.

［4］邱懷娜，楊權(quán)，黃俊.醫(yī)學微生物學實驗教學改革與實踐的探討［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學教育，2017，19（3）：190-191.

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［6］蔣露芳，熊海燕，朱獻忠，等。醫(yī)學微生物學實驗課虛擬仿真教學應用需求分析［J］.預防醫(yī)學，2021，33（6）：422-433.

項目基金：湖北文理學院教學研究項目（JY2022054）

作者簡介：唐一通，男，副教授，博士，研究方向：病原菌分子分型與耐藥。

通信作者：肖娜，女，高級實驗師，碩士，研究方向：病原菌耐藥。