虚拟仿真实验在医学微生物学实验教学中的应用体会

虚拟仿真实验在医学微生物学实验教学中的应用体会

徐立丽

鞍山卫生学校 辽宁 鞍山 114001

摘要：在基础医学课程中，医学微生物学是其主要构成要素，通过此门课程的学习可以让学生全面了解人类病原微生物的基本知识，熟练掌握人类病原微生物的实验操作技能。而现阶段因为医学微生物学实验教学课时相对较少，生物安全限值、教学条件限制等，教学内容只局限于比较简单的基础实验，而一些高致病性、重要的、高危的微生物实验则不能进行。伴随着现代化IT的迅速发展，虚拟仿真教学成为处理上述问题的可靠方案，通过一个虚拟仿真实验过程的创建，学生能在线体验由于各种原因而无法进行的实验项目，这不但能激发学生的学习热情，还能开阔学生的视野，基于此，文章详细分析了虚拟仿真实验在医学微生物学实验教学中的应用，以供参考。

关键词：虚拟仿真实验；医学微生物学；实验教学；应用体会

前言：伴随着网络技术与计算机信息技术的发展，各种新型教学方法与教学手段不断涌现，促进了现代教育模式的变革与发展，大大提升了教学效果与学习效率。虚拟仿真教学符合了现代信息化教学需求，高度融合了传统实验教学与信息化改革，通过网络通讯与数据库等技术，对逼真的实验操作环境进行营造，让学生在自主、开放、交互的虚拟环境中进行实验。在医学微生物学实验教学中，虚拟仿真技术发挥出了巨大作用，不但可以不受时间和空间的限制，而且还可以将高致病性病原的检测实验纳入课程体系，通过真实地体验激发学生的学习兴趣。目前这种新型教育模式得到广泛普及和应用，正持续推广。

1医学微生物虚拟仿真实验的特点

1.1实验操作虚实结合

基础理论和操作技能相融合的医学教学环节，即医学微生物实验，其主要的目的在于培养学生综合实验技能、创新能力以及科学研究思维。以往的实验操作过程培养了学生动手操作能力，但受诸多因素的影响，如实验场地、实验动物伦理限制，学生实验操作能力弱等，使得学生在实际学习中的实验训练效果不佳。通过虚拟仿真实验平台开展仿真实验，能让学生在虚拟环境中反复联系，熟练操作，之后再依据具体操作，将实验教学内容融会贯通。一般情况下，一些不能进行的大型综合实验，能用虚拟实验模式让学生自行操作和设计，对实验结果进行分析从而得出结论。平台能够突破时间限制，学生能时刻登录网络平台，同时依据自身兴趣对实验项目进行自主开展。虚拟仿真实验能辅助实验教学，但以往实验操作也是不容小觑的，在授课过程中，教师要坚持以虚补实、虚实结合的原则，对医学微生物学实验教学质量进行高效提升。

1.2减少风险，降低成本

在以往的医学微生物实验教学中，存在诸多风险，例如被实验动物咬伤、剧毒性药品中毒等等；此外，相关购置费用持续上涨，例如实验动物、试剂等，大型实验仪器设备购置、运行和维护费用等开支引起现阶段学校教学运行经费入不敷出。上述问题在其他基础医学的学科也存在，一直影响着部分医科院校基础医学的实验教学工作。应用虚拟仿真实验技术能全面解决上述问题，为学生创建一个无风险、可调控、低成本的实验技能训练平台，能转变基础医学实验教学模式。

2虚拟仿真技术在医学微生物学实验教学中的应用

医学微生物主要研究的即是病原微生物的生物学特性与其致病性，尤其是部分病原菌致病性高，危害大，传染性强。现阶段，医学微生物对这种高消耗性、高危性实验教学只局限于理论教学，未设置基于安全性的实验教学。在医学微生物学实验教学中应用虚拟仿真技术，可拓展因为实验室生物安全、场地设施紧张以及经费紧张等问题而不能开设的实验项目，强化学生技能，尤其是高危传染病的实验学习，对过去实验教学的不足能够有效弥补。与此同时，应用虚拟仿真技术，能拓宽课程内容，开阔知识领域，还能激发学生求知欲，强化学生实验基本技能，对培养学生的创新思维以及科学精神，提升学生的专业技能具有十分关键的作用。应用虚拟仿真技术能对真实地操作过程进行模拟，能将图像、声音与动画融合在一起，使抽象的知识变得详细而容易接受，学生像玩游戏一样参与到实验中，全面激发学生学习的积极性，提升知识的吸收效率。

举个简单例子，可通过虚拟仿真技术，将艾滋病检测实验纳入到医学微生物学实验教学中。艾滋病是人类免疫缺陷病毒(HIV)引发的一种传染病，其病死率非常高，属于恶性疾病，是一项全世界都非常重视的公共卫生问题，迄今为止易造成千万人死亡。据不完全统计，中国艾滋病感染人数越来越多，截止到2020年约125万现存活的感染者，由于具体统计登记在案的人数约为85万，大概有30%的感染者实际仍未被发现，即感染者自己不清楚被感染，因此实际人数大概为125万，即每1万人约有9个人是感染者。HIV的检测对实验室条件、仪器设备以及检测人员均提出了更加严格的要求，所以无法进行实验教学，而在HIV的检测中融入虚拟仿真技术能对这一空白进行很好地弥补，学生可利用自己的虚拟操作对HIV的检测方法进行学习，不用担心生物安全问题。真实的HIV检测操作方法是HIV检测方法虚拟仿真实验的主要来源，逼真度高，为学生营造一个身临其境的学习环境。此种虚拟仿真教学逐一分解了HIV检测的具体步骤，并融会贯通，利用3D仿真动画将抽象内容呈现，同时辅以声音讲解。学生不但能利用声音、感官来学习，而且还能利用电脑对操作实验步骤进行模拟，使其得到来源于视、触、听各通道切实体验。对模拟仿真技术进行应用，能再现现实中HIV的ELISA初筛，Westernblot确认实验，同时将其和医学微生物的理论课、实验课相融合。不管从样本采集、所采取的检测方式还是到实际实验步骤，学生都能依据现有知识进行筛选，唯有选取科学的方式才能将试验过程完成。

在医学微生物学中，应用虚拟仿真技术，能让学生通过体验式学习对相关试验操作进行实施，而不受场地和时间限制。学生能在课前通过体验式学习进行预习，课堂上依据教师讲解深化对理论知识及实验的理解，有疑问可在第一时间找教师沟通解决。课后能再次学习，帮助学生复习和巩固。此外，应用虚拟仿真技术，可将一些耗时间的实验（细菌、真菌的培养过程）在短时间内展现在学生眼前，学生可进行动态观察，有益于学生对相关知识进行了解和掌握。通过虚拟操作，学生可积极参与到实验中来，在对实验方法进行学习的基础上，能对理论知识进行巩固，还能对其他实验方法进行复习，起到融会贯通的作用。在医学微生物实验教学中，通过虚拟仿真技术，将高致病性传染病纳入其中，不但能使学生进一步掌握和了解理论知识，还能使学生更深入的学生相关检测方法和实验技能，从而在实际的工作中更好地应用所学的知识。

结束语：

综上所述，现如今虚拟仿真实验教学属于一种对现实实验过程可以快速、方便地进行模拟的教学方法。在医学微生物实验教学，利用虚拟仿真技术，可以使学生学到一些因为时间、地点等条件限制不能在现实实验室进行的实验课程知识，能激发学生的学习兴趣。然而，虚拟仿真实验教学并不能全权代表现实教学，也具有一定的局限性。所以，必须将虚拟仿真实验教学与现实实验教学相融合，让其相互补充，实现提升教学质量的目标。

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