醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬試驗在實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究

【摘要】根據(jù)實驗教學(xué)開展的特點，利用PS等軟件制作網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗，實驗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)實驗中要求學(xué)生掌握的操作技術(shù)及學(xué)生易出錯的操作環(huán)節(jié)，設(shè)置學(xué)習(xí)障礙，后臺進(jìn)行自動積分，并反饋相關(guān)意見。將制作完成的虛擬實驗在實驗課程上應(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驗后普遍認(rèn)為這種實驗方式可對實驗全過程進(jìn)行真實展現(xiàn)你，可幫助操作者對實驗操作的要點充分記憶，且趣味性較高。在實驗考核中應(yīng)用與實際操作考核差異不顯著，P>0.05，因此醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬試驗軟件在實驗教學(xué)中應(yīng)用效果較好。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)微生物學(xué)；虛擬實驗；實驗教學(xué)

【中圖分類號】G434；R-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】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。而對高等教育來說，計算機(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。在實驗教學(xué)開展過程中，虛擬實驗是在應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上模擬實驗開展的環(huán)境及過程，讓學(xué)生利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)實驗具體操作，可反復(fù)練習(xí)，使得學(xué)生對實驗操作步驟更加熟悉[1]。一些大型的虛擬實驗甚至可對一些高風(fēng)險高損耗的實驗進(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，引起全社會對生物安全問題的關(guān)注，為對實驗室人員進(jìn)行保護(hù)及防止出現(xiàn)環(huán)境污染，國家針對此項問題制定相應(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)生需熟練掌握實驗的各項操作，但實驗室很難普遍開設(shè)，為防止出現(xiàn)實驗室感染，就應(yīng)該構(gòu)建醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬實驗，應(yīng)用價值突出。

一、材料及方法

（一）設(shè)計虛擬實驗

按照醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗開展大綱的要求，設(shè)計開展兩個具體虛擬實驗。根據(jù)實驗步驟，對實驗操作情景進(jìn)行設(shè)置。并根據(jù)實驗中學(xué)生需要重點掌握的技術(shù)及易出錯的環(huán)節(jié)設(shè)立學(xué)習(xí)掌握，后臺則對學(xué)生的操作進(jìn)行計分，并提供反饋意見。

1.設(shè)置實驗情景

以學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中心病原生物學(xué)與免疫學(xué)實驗室為實驗開展場地，實驗操作利用實驗室中具備的試驗臺，以學(xué)生實驗課所利用到的器材為依據(jù)設(shè)置具體操作情景，使得實驗真實性充分體現(xiàn)。

2.設(shè)置實驗操作步驟

按照實驗教學(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驗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。所制作虛擬實驗系統(tǒng)對實驗操作步驟的全過程系統(tǒng)展現(xiàn)，使得學(xué)生在實驗中有身臨其境之感。

3.設(shè)置障礙及評分

按照實驗教學(xué)要求，學(xué)生需要掌握的操作技術(shù)有實驗室無菌操作技術(shù)，因此應(yīng)在實驗中設(shè)置安全規(guī)則及著裝等學(xué)習(xí)障礙。虛擬實驗通過在實驗步驟中設(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）制定虛擬實驗網(wǎng)絡(luò)軟件

使用者利用手動選擇方式操作。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。后臺管理系統(tǒng)是對數(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)實相近的場景，并利用FLASH技術(shù)制作動畫，編寫程序后對操作過程進(jìn)行體現(xiàn)，并利用ASP動態(tài)網(wǎng)頁將其表現(xiàn)出來。

（三）應(yīng)用虛擬實驗網(wǎng)絡(luò)軟件

將制作的軟件單片在實驗電腦上放置，使得學(xué)生在實驗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)后臺反饋的結(jié)果，對軟件應(yīng)用的效果進(jìn)行分析。

二、結(jié)果

學(xué)生完成實驗后開展第二次實驗課程，將該軟件單片在實驗室電腦中放置，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)為這種虛擬試驗可對實驗的全過程進(jìn)行充分展現(xiàn)，并幫助學(xué)習(xí)者弄清實驗操作的要點，并對要點進(jìn)行記憶，提升了學(xué)生實驗學(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)虛擬實驗室，供學(xué)生參與實驗、復(fù)習(xí)實驗。我國開展網(wǎng)上仿真實驗較晚，但發(fā)展較快?，F(xiàn)今一些高校已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上陸續(xù)設(shè)立了虛擬實驗室，并提供了有限仿真實驗內(nèi)容。有學(xué)者對網(wǎng)上虛擬實驗教學(xué)的優(yōu)點進(jìn)行了充分評價，并論述了網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗作為實驗教學(xué)的新方式其應(yīng)用前景是十分廣泛的。網(wǎng)路虛擬實驗室對訓(xùn)練及培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生及青年醫(yī)生有重要意義，可顯著提高實驗教學(xué)效果，對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及臨床技能效果顯著。利用flash建立互動技術(shù)平臺，并在結(jié)合現(xiàn)今社會上其他先進(jìn)軟件基礎(chǔ)上，聯(lián)合應(yīng)用視頻、動畫、圖片等形式，構(gòu)建了人機(jī)交互的虛擬生物學(xué)實驗系統(tǒng)[5]。近年來，虛擬實驗技術(shù)已經(jīng)在大學(xué)教學(xué)的多個領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，但在病原微生物學(xué)中建立虛擬實驗室鮮少出現(xiàn)在國內(nèi)外報道中。對現(xiàn)代教育而言，實驗是教學(xué)的重要組成部分。但傳統(tǒng)實驗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，將虛擬實驗平臺引入教學(xué)中，對學(xué)生更好地開展實驗有明確的幫助作用。加上微生物學(xué)的實踐性較強(qiáng)，在大規(guī)模教學(xué)中，要想實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，就需要利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建虛擬實驗室，補(bǔ)充傳統(tǒng)實驗難以開展的不足。

參考文獻(xiàn)

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[3]楊致邦，徐晨，王毅，鄧西川，劉佳.醫(yī)學(xué)微生物學(xué)虛擬試驗在實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2014，3310：46-49.

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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