微生物學虛擬仿真實驗平臺建設策略分析

孫紅艷

關鍵詞：微生物學;虛擬仿真實驗平臺;建設策略

微生物學是生物學的重要組成部分，研究微生物學能為我國生物學、醫學、人機交互等領域奠定良好的理論基礎。微生物學實驗是能幫助學生在實際學習過程中明晰相關理論知識的重要教學手段，但是傳統的微生物學實驗教學具有不可逆性、固定操作性等缺點，學生在接受教育的過程中，對實驗教學的興趣不高，實驗教學的質量和教學效果也不能達到培養高質量微生物學人才的要求。因此，在現階段信息技術發展的背景下，需建設微生物學虛擬仿真實驗平臺來提高學生的學習質量和效率。

1構建微生物虛擬實驗模型

虛擬實驗模型是構建微生物虛擬仿真實驗平臺的基礎，也是學生能在虛擬仿真實驗平臺中開展真實化實驗的基礎，因此，一定要構建良好的微生物虛擬實驗模型。在微生物虛擬仿真實驗中，主要涉及的實驗設備及材料有酒精燈、培養皿、接種環、實驗臺、藥品柜、超凈臺以及藥品柜中的各種藥品等，這些都是學生在進行微生物實驗過程中必須使用的，所以相關技術人員在構建虛擬仿真實驗平臺時，應該將其展示出來，并且在系統中明確相關使用方法、注意事項以及具體功能。構建微生物虛擬實驗模型能從兩個角度進行，首先是構建全仿真模擬的實驗流程背景，其次是僅針對實驗步驟構建仿真模擬實驗背景。第一種難度較大，但是相對真實，可在實驗平臺中構建仿真實驗環境以及操作動作，如果學生需要指揮自己的虛擬人物來回取藥或者取用實驗器材，這種虛擬模式能幫助學生切身體會到具體實驗中的各種動作。但是這種虛擬模擬形式和第二種虛擬實驗形式對學生的知識教學效果是接近的，所以現在大多數微生物虛擬仿真實驗平臺采用的都是第二種模式，即只需將實驗過程以及實驗結果進行仿真模擬展示的平臺構建模式。

相關技術人員需要使用計算機編程技術將實驗圖形元素設置內部實驗邏輯，或者技術人員可以使用Flash、3DMax等動畫制作軟件來實現實驗元素的構建。技術人員使用動畫軟件構建相關實驗元素的難度較低，更容易實現，缺點是相關視頻或者音效具有一定的模擬性，所以不能帶給學生更真實的實驗過程。在現階段信息技術和虛擬現實技術的發展背景下，技術人員可以使用3D拍攝設備在真實的實驗室中取材，進而在仿真虛擬實驗平臺中構建1∶1還原的實驗室以及內部實驗元素。同時，技術人員可以應用虛擬現實技術對實驗元素的功能進行設置，如技術人員能針對酒精燈設置點燃、加熱等常見的功能，這樣學生在實際使用時，就能對實驗材料實施點燃操作或者加熱動作，通過設置的時間功能實現接近真實實驗結果的效果。這樣不僅能顯著提高學生的實驗體驗感，而且在虛擬仿真實驗平臺進行實驗時，能有效提高學生的學習質量和效率，培養學生良好的創新能力和實踐能力。

2整合教學資源，構建綜合性和設計性相結合的虛擬實驗平臺

在不同的虛擬仿真實驗平臺構建過程中，技術人員應結合不同的教學內容進行構建。在微生物實驗中，不同的教學內容所涉及的實驗元素不同，所以構建的主要實驗元素應該也不同。同時，在微生物實驗過程中，涉及的各種實驗變化也不同，如果設置統一的虛擬實驗平臺，難度非常大，因此，要整合教學資源，構建綜合性與設計性相結合的虛擬實驗平臺，以此滿足不同教材版本的實驗教學需求[1]。

技術人員應該按照實際的微生物實驗教學大綱、教學目標以及實驗要求，將相關實驗需要用到的部件、反應過程數據、教學視頻和音頻、課件、圖片數據等導入虛擬實驗平臺，幫助學生構建更加真實的實驗場景，幫助教師構建更加完善的教學平臺。通過這種微生物虛擬仿真實驗平臺的學習，能有效提高學生的實踐操作能力，使其在仿真的實驗過程中掌握實驗思路，加強自己對微生物學相關知識的認識和掌握。

在實際的微生物實驗項目中，有一些實驗需要耗費的時間較長、實驗步驟復雜、實驗反應速度慢，也有一些實驗礙于具體的實驗場地、技術、設備等條件的限制，不能開展真實的實驗學習活動[2]。鑒于這種限制，往往個人是難以完成這種實驗的，而技術人員能根據不同類型的綜合實驗的限制，設置不同的虛擬仿真模擬條件，比如對于“土壤中淀粉酶產生菌”的篩選實驗，就能使用這種技術方式幫助學生實現個人獨立完成實驗的目標。技術人員能將該實驗的整體內容分解成不同的實驗單元模塊，這樣學生在虛擬平臺中就能看見整個實驗過程以及實驗結果，進而掌握更多的理論知識。此外，教師能在平臺中發布虛擬實驗任務，通過這種方式，讓學生積極參與教師的課題研究，幫助學生了解微生物學的前沿知識，進而激發學生的學習興趣。

3構建學習效果反饋以及師生交流平臺

對學生的學習效果進行檢核，是教師檢核自己教學質量的重要組成部分，所以技術人員能結合具體的教學內容構建學習效果反饋以及師生交流平臺。隨著我國信息技術在教育中的廣泛使用，很多教師可以通過虛擬仿真實驗平臺實現線上教學的目標，幫助學生充分利用自己的課余時間提高自己的專業能力，夯實理論基礎。如微生物學專業教師能將相關教學數據以及教學視頻上傳至虛擬仿真實驗平臺，同時，教師能在后臺數據管理中心查看學生對哪些知識感興趣、學生做了哪些虛擬實驗，進而對學生在學習過程中遇到的重難點問題進行充分了解，最終實現教學目標;技術人員能優化平臺內部的教學模式，能在平臺內部設置預習、操作、復習等課堂教學流程，這樣既能提高教師的教學質量，還能充分激發學生的學習興趣，最終提高學生的學習質量和效率。技術人員應該重視學習效果反饋功能以及考核功能的構建。教師能通過虛擬仿真實驗平臺中學生的實踐操作對學生的學習效果進行客觀評價;技術人員可以結合教師的教學重點，充分檢核學生的實驗操作，將平時的實驗得分作為學生期末學習成績的一部分，然后教師通過實驗教學平臺，在最后期末檢核時設置大型微生物實驗任務，這樣既能保證學生平時的學習效果，還能完成對學生微生物實驗任務完成情況的考核工作。如教師可以提前在虛擬仿真實驗平臺中設置期末問卷，并針對學生的回答進行自動批改，對平時的實驗操作準備、過程以及結果進行賦分[3]。在最后的期末試卷中設置實驗基本原理、技能掌握以及過程相關問題，幫助教師充分了解學生的學習效果，為學生下一階段的學習提供一定的指導。學生在利用實驗平臺的過程中，可以根據自己所學知識咨詢教師，而教師的答案可以用關鍵詞的形式展示在疑問解答中，這樣下一批學生在學習時，就能在數據庫中搜索。這種方式可以提高學生的學習質量和效率，減少教師的工作量，幫助教師將精力放在更有意義的教學工作中。

4構建教學評價以及學生評價平臺

技術人員應該構建教學評價以及學生評價功能。如技術人員構建教師評價、學生互評以及學生自我評價3個功能板塊，通過這3個板塊的功能落實，幫助學生清晰地認識到自我學習效果以及實驗水平。此外，還能充分發揮教師評價的積極作用，激發學生的學習興趣，提高學生學習專業知識的質量和效率[4]。這3個評價功能可以設置4個評價維度，分別為學習興趣、自主學習能力、實踐操作能力以及創新性。這4個維度的設置基本體現了教師使用仿真虛擬實驗平臺的教學目標，所以在功能落實過程中，學生能通過教師的評價了解自己的知識掌握程度，能通過同學的評價發現自己在實驗過程中能否進一步提高質量和效率，通過自我評價對自我學習過程進行充分的反思和總結。通過以上方式，學生能進一步提高自己對微生物學相關知識的學習效率，進而提高綜合能力。

5結語

虛擬仿真實驗平臺的出現大大提高了微生物教師的教學質量和效率，同時也降低了珍貴實驗資源被浪費的概率。需要注意的是，技術人員在構建虛擬仿真微生物實驗平臺時，應該結合教師具體的教學目標以及教學內容進行設計，以切實提高學生的綜合能力。