基于虛擬環境下的醫學微生物學實驗教學模式研究

李忠玉，趙飛駿，朱翠明，周洲，曾焱華

摘要：實驗教學是醫學微生物學教學的重要組成部分，將虛擬實驗引入醫學微生物學實驗教學，不僅可以拓展實踐教學內容，強化實驗操作技能，而且可以充分調動學生的學習積極性，有效提高學生的科研思維和創新能力。構建醫學微生物學虛擬實驗教學模式，應建立以學生為主體的實驗設計思路，加大醫學微生物學虛擬實驗教學資源建設，加強虛擬教學團隊建設，完善保障和激勵機制，這樣才能不斷推動實驗教學的改革與創新，培養創新性醫學人才。

關鍵詞：虛擬環境；醫學微生物學；實驗教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）45-0279-02

醫學微生物學是一門重要的醫學基礎課程，實驗教學是醫學微生物學重要的組成部分。如何發揮醫學微生物學實踐課程的作用，提高醫學生的臨床綜合和實踐能力，培育出具有崗位勝任力的高素質醫學人才，一直是醫學微生物學教育者共同關注的重要問題。開展基于虛擬環境的醫學微生物學實驗教學模式改革，不僅可以彌補由于實驗室生物安全和場地設施緊張等問題而不能開設的教學內容[1]，而且可以強化學生實驗基本技能和激發學生的求知欲，對于培養學生的科學精神和創造性思維，提高學生的崗位勝任力均具有重要意義。

一、醫學微生物學實驗教學模式改革的必要性

傳統的醫學微生物學實驗教學主要以教師講解和示范的“遵循式”教學方法為主，教師程序性地介紹實驗步驟后，學生在有限的時間內機械地完成實驗項目，該方法容易導致學生思想僵化。同時，由于實驗場地、教學經費和生物安全等相關問題，導致有些實驗無法開展或學生無法操作，學生缺乏鍛煉機會，嚴重削弱了學生實驗學習的積極性和主動性。顯然傳統醫學微生物學的教學模式已經不能適應當前教學發展的需要，構建一種新的實驗教學模式是醫學微生物學實驗改革的必然趨勢。

二、虛擬環境下醫學微生物學實驗教學模式的優勢分析

1.擴展實驗教學內容，有效彌補實驗教學資源的不足。對一些具有危險性的高致病性微生物實驗或者常規條件難以實現的實驗進行虛擬仿真，可以有效解決實驗條件和實驗效果之間的矛盾，彌補教學資源不足的缺陷。同時，虛擬仿真實驗通過真實模擬實驗場景，學生可以隨時隨地開展實驗，進行與實際操作相類似的實踐體驗，并且可以在較短的時間內完成較長時間才能觀察的某些變化過程。如微生物學的分離培養與鑒定，需要1周乃至數周的時間，而利用虛擬仿真技術在一堂課內就可以實現，極大地拓展了實驗教學內容，提高了實驗教學效果。

2.強化實驗操作技能，彌補學生專業技能訓練的不足。虛擬實驗可以全方位的展示實驗細節，學生可以從多角度觀察實驗的每一個步驟。同時在虛擬環境中，學生根據實驗的需求選擇實驗器材、實驗動物和試劑等可反復實踐，不但能使學生掌握正確的操作方法，而且可以更加熟悉實驗操作流程，更加精細的準備實驗，從而提高實驗操作效率，降低真實實驗的實驗損耗，彌補學生專業技能訓練的不足。

3.激發學生的研究興趣，提高學生的科研思維和創新能力。與傳統的實驗教學模式相比，虛擬仿真實驗可以靈活地加入多種設計性和綜合性實驗的教學內容，學生設計符合實驗要求的實驗方案開展實驗，通過完成虛擬仿真實驗可以培養學生的獨立思考能力，激發學生的研究興趣，有利于培養學生的創新精神和科研思維能力，逐步提高學生的科學研究水平。

三、基于虛擬環境下的醫學微生物學實驗教學模式改革的建議

1.開展醫學微生物學虛擬實驗，應構建以學生為主體的實驗設計思路。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中明確指出，教育要以學生為主體，充分發揮學生的主動性，把促進學生成長成才作為學校一切工作的出發點和落腳點。因此，在開展醫學微生物學虛擬實驗時，首先要確立以學生為主體，在實驗教學目標的制定、內容的選擇、教學活動的組織以及評價中都要貫徹“以學生為主體”的教學設計思路。例如在“化膿性葡萄球菌的分離培養與鑒定”實驗中，學生需要根據所學的知識自行設計實驗方案，在設計實驗方案的過程中，學生必須理順葡萄球菌相關的知識結構，包括葡萄球菌的培養特性、致病性與非致病性葡萄球菌的區別等，這一過程也是學生對課堂知識的主動強化過程，促進了學生對所學章節理論知識的把握，最大限度地調動學生主動參與、自主學習的積極性。

2.加強醫學微生物學虛擬實驗教學資源建設。虛擬仿真實驗的目的是促進知識更好的內化和遷移，學生借助虛擬設備在虛擬環境中進行自由探索和自主學習，從而達到既定的學習目標，因此虛擬實驗教學資源要根據學校的辦學定位、辦學特色和專業發展統籌安排，將虛擬仿真資源與現有的學科專業資源有機整合，構建功能集約、資源優化、充分開放、運作高效的虛擬仿真實驗教學資源庫[2]。由于虛擬實驗是通過多媒體信息技術在計算機上建立虛擬實驗教學環境，使學生利用互聯網通過接近真實的人機交互界面完成實驗，因此虛擬實驗教學資源應建立豐富的表現形態，包含音頻、視頻、病例素材等多種形式，打造貼近實際的模擬、虛擬、仿真實驗環境，同時根據虛擬實驗的互動性特性，應該設計多元化的互動和交流過程。

3.加強虛擬教學團隊建設，完善保障和激勵機制。虛擬實踐教學是一種開放式的實踐教學模式，虛擬實驗教學的開展既需要豐富的網絡實驗教學資源庫，也需要專業指導教師。虛擬仿真實驗尤其是設計性實驗，增加了實驗教學的難度，對教師的知識結構水平提出了更高層次的要求，教師不僅要有深厚的知識功底和學術積累，還需要掌握多種教學方法并能靈活運用，因此要不斷加強實驗教師隊伍的建設，提高教師隊伍的整體素質，建立健全的制度保障，為團隊建設和發展提供充足的資金支持，保障團隊專業建設、實驗課程建設、師資培訓等各項工作順利開展。同時，應制定科學、合理的績效考核和評價體系，建立有利于高水平教學團隊建設和發展的激勵機制，以促進虛擬團隊健康、和諧的發展[3]。

四、結語

虛擬實驗教學是一種學科專業與信息技術深度結合的現代產物，它克服了傳統實驗教學的諸多局限，具有傳統實驗不可比擬的優越性。然而，醫學微生物學虛擬實驗課程建設是一項長期的系統工程。隨著學科的發展以及社會對醫學人才需求標準的提高，應不斷完善醫學微生物學虛擬實驗，促使教學水平和教學質量的不斷提高，培養更多的高水平醫學專業創新性人才。

參考文獻：

[1]李忠玉，唐雙陽，周洲，等.虛擬仿真實驗在醫學微生物學實驗教學中的應用體會[J].基礎醫學教育，2016，18（2）：52-53.

[2]祖強，魏永軍.國家級虛擬仿真實驗教學中心建設現狀探析[J].實驗技術與管理，2015，32（11）：156-158.

[3]王愛君.基于“卓越計劃”的農林高校虛擬實踐教學團隊建設研究[J].高校實驗室工作研究，2014，（4）：126-128.endprint