醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

【摘要】根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的特點(diǎn)，利用PS等軟件制作網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分別為革蘭染色法觀察細(xì)菌形態(tài)及染色性及分離鑒定腸道病原菌。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生掌握的操作技術(shù)及學(xué)生易出錯(cuò)的操作環(huán)節(jié)，設(shè)置學(xué)習(xí)障礙，后臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)積分，并反饋相關(guān)意見。將制作完成的虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)課程上應(yīng)用，并供學(xué)生復(fù)習(xí)及考核使用。學(xué)生及教師使用該虛擬實(shí)驗(yàn)后普遍認(rèn)為這種實(shí)驗(yàn)方式可對(duì)實(shí)驗(yàn)全過程進(jìn)行真實(shí)展現(xiàn)你，可幫助操作者對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)充分記憶，且趣味性較高。在實(shí)驗(yàn)考核中應(yīng)用與實(shí)際操作考核差異不顯著，P>0.05，因此醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬試驗(yàn)軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用效果較好。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)微生物學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G434；R-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）11-0152-01

醫(yī)學(xué)上，虛擬技術(shù)已經(jīng)在疾病診斷及疾病預(yù)后判斷上得到廣泛應(yīng)用。而對(duì)高等教育來說，計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)已經(jīng)成為教學(xué)有效的輔助手段，豐富了教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展過程中，虛擬實(shí)驗(yàn)是在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上模擬實(shí)驗(yàn)開展的環(huán)境及過程，讓學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)具體操作，可反復(fù)練習(xí)，使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟更加熟悉[1]。一些大型的虛擬實(shí)驗(yàn)甚至可對(duì)一些高風(fēng)險(xiǎn)高損耗的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行替代。醫(yī)學(xué)微生物學(xué)是涉及生物安全的學(xué)科，自SARS流行以來，引起全社會(huì)對(duì)生物安全問題的關(guān)注，為對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行保護(hù)及防止出現(xiàn)環(huán)境污染，國家針對(duì)此項(xiàng)問題制定相應(yīng)法規(guī)[2]。但是在大規(guī)模教學(xué)中，由于教學(xué)條件的限制，一些學(xué)生需熟練掌握實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)操作，但實(shí)驗(yàn)室很難普遍開設(shè)，為防止出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室感染，就應(yīng)該構(gòu)建醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用價(jià)值突出。

一、材料及方法

（一）設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)

按照醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開展大綱的要求，設(shè)計(jì)開展兩個(gè)具體虛擬實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作情景進(jìn)行設(shè)置。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生需要重點(diǎn)掌握的技術(shù)及易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)設(shè)立學(xué)習(xí)掌握，后臺(tái)則對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行計(jì)分，并提供反饋意見。

1.設(shè)置實(shí)驗(yàn)情景

以學(xué)校基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心病原生物學(xué)與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)開展場地，實(shí)驗(yàn)操作利用實(shí)驗(yàn)室中具備的試驗(yàn)臺(tái)，以學(xué)生實(shí)驗(yàn)課所利用到的器材為依據(jù)設(shè)置具體操作情景，使得實(shí)驗(yàn)真實(shí)性充分體現(xiàn)。

2.設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作步驟

按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的內(nèi)容，學(xué)生操作技術(shù)體現(xiàn)在以下方面：（1）無菌操作技術(shù)；（2）革蘭染色法觀察細(xì)菌形態(tài)中制作細(xì)菌標(biāo)本涂片的步驟為涂片-干燥-固定[3]。（3）分離鑒定腸道病原菌實(shí)驗(yàn)的操作步驟為糞便標(biāo)本-利用腸道選擇鑒別培養(yǎng)基接種-培養(yǎng)后挑選可疑病原菌菌落-鑒定生化反應(yīng)-鑒定血清學(xué)-判定分離菌。所制作虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟的全過程系統(tǒng)展現(xiàn)，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中有身臨其境之感。

3.設(shè)置障礙及評(píng)分

按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，學(xué)生需要掌握的操作技術(shù)有實(shí)驗(yàn)室無菌操作技術(shù)，因此應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置安全規(guī)則及著裝等學(xué)習(xí)障礙。虛擬實(shí)驗(yàn)通過在實(shí)驗(yàn)步驟中設(shè)置掌握，若學(xué)生在操作中出現(xiàn)失誤，則根據(jù)環(huán)節(jié)重要性扣取相應(yīng)分?jǐn)?shù)。

（二）制定虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)軟件

使用者利用手動(dòng)選擇方式操作。網(wǎng)絡(luò)軟件有消息處理系統(tǒng)、進(jìn)程控制系統(tǒng)及場景系統(tǒng)、后臺(tái)管理系統(tǒng)等4部分。消息處理系統(tǒng)是軟件中最為核心的部分，它對(duì)操作中需要處理的消息進(jìn)行不斷檢測，并依據(jù)信息類型做出反應(yīng)。進(jìn)程控制系統(tǒng)對(duì)初始化操作進(jìn)程進(jìn)行負(fù)責(zé)，如設(shè)置窗口圖標(biāo)、標(biāo)題及風(fēng)格等[4]。場景系統(tǒng)則對(duì)各種要素容器進(jìn)行充當(dāng)，當(dāng)各類角色及劇本按照一定順序在場景中添加，還充當(dāng)了各種操作及要素的管理者，承擔(dān)控制軟件場景狀態(tài)的角色功能。后臺(tái)管理系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)處理及信息反饋等工作進(jìn)行負(fù)責(zé)，利用PS等軟件選取與現(xiàn)實(shí)相近的場景，并利用FLASH技術(shù)制作動(dòng)畫，編寫程序后對(duì)操作過程進(jìn)行體現(xiàn)，并利用ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁將其表現(xiàn)出來。

（三）應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)軟件

將制作的軟件單片在實(shí)驗(yàn)電腦上放置，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程開展后可隨意操作，供學(xué)生預(yù)習(xí)及復(fù)習(xí)。并根據(jù)系統(tǒng)后臺(tái)反饋的結(jié)果，對(duì)軟件應(yīng)用的效果進(jìn)行分析。

二、結(jié)果

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后開展第二次實(shí)驗(yàn)課程，將該軟件單片在實(shí)驗(yàn)室電腦中放置，使得學(xué)生可更好地利用軟件進(jìn)行復(fù)習(xí)及預(yù)習(xí)，學(xué)生使用后普遍認(rèn)為這種虛擬試驗(yàn)可對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過程進(jìn)行充分展現(xiàn)，并幫助學(xué)習(xí)者弄清實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，并對(duì)要點(diǎn)進(jìn)行記憶，提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣。

三、討論

十幾年前，國外就開始應(yīng)用教育軟件在軍事訓(xùn)練及對(duì)醫(yī)護(hù)人員的培訓(xùn)工作中。國外一些著名高校也都建立了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，供學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)、復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。我國開展網(wǎng)上仿真實(shí)驗(yàn)較晚，但發(fā)展較快。現(xiàn)今一些高校已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上陸續(xù)設(shè)立了虛擬實(shí)驗(yàn)室，并提供了有限仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。有學(xué)者對(duì)網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了充分評(píng)價(jià)，并論述了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新方式其應(yīng)用前景是十分廣泛的。網(wǎng)路虛擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)訓(xùn)練及培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生及青年醫(yī)生有重要意義，可顯著提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及臨床技能效果顯著。利用flash建立互動(dòng)技術(shù)平臺(tái)，并在結(jié)合現(xiàn)今社會(huì)上其他先進(jìn)軟件基礎(chǔ)上，聯(lián)合應(yīng)用視頻、動(dòng)畫、圖片等形式，構(gòu)建了人機(jī)交互的虛擬生物學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[5]。近年來，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)在大學(xué)教學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，但在病原微生物學(xué)中建立虛擬實(shí)驗(yàn)室鮮少出現(xiàn)在國內(nèi)外報(bào)道中。對(duì)現(xiàn)代教育而言，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要組成部分。但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室需要購入的儀器設(shè)備較多，導(dǎo)致學(xué)校負(fù)擔(dān)過大。隨著科技發(fā)展，將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)引入教學(xué)中，對(duì)學(xué)生更好地開展實(shí)驗(yàn)有明確的幫助作用。加上微生物學(xué)的實(shí)踐性較強(qiáng)，在大規(guī)模教學(xué)中，要想實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，就需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，補(bǔ)充傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以開展的不足。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：余志剛，1975年7月出生，男，漢族，湖北隨州人，大學(xué)學(xué)士，教師，講師，微生物學(xué)與免疫學(xué)，隨州職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)護(hù)學(xué)院。endprint