虚拟仿真实验教学在病原学实验教育中的应用研究

刘良专　罗祎敏　李忠玉

摘 要 在病原生物学实验开展虚拟仿真实验，主要包含实验室设置的虚拟仿真和实验内容的虚拟仿真。实验室设置的虚拟仿真实验可拓展对病原生物学实验中生物安全教育方面的内容，病原生物学实验操作的虚拟仿真不仅可以作为传统实验教学的补充，还有利于对学生综合能力的测试。虚拟仿真实验效果的评价可从教学效果和实验效果方面进行。

关键词 虚拟仿真实验 病原生物学实验

中图分类号：G642.0 文献标识码：A

虚拟仿真实验教学是一种学科专业与信息技术深度结合的现代产物，是我国今后推进高等教育信息化建设的重要内容。具体来讲，虚拟仿真实验教学就是依托虚拟现实、人机交互、多媒体、网络通讯和数据库等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，使学生可以在虚拟环境中开展实验，从而达到教学大纲所要求的效果。那么对于病原生物学的研究对象来讲，其具有一定的特殊性。由于近年来对实验室生物安全的日益重视，目前实验课的设置中一般均为无致病性或灭活的微生物，对人类身体健康或环境无危害，但同时也明显限制了部分实验的开展，学生对课程的兴趣也随之大幅下降。因此，我们完全可以借助虚拟仿真教学的手段，开展一些由于实验室生物安全问题而不能开设的教学内容。也就是说，高校可以把涉及致病性微生物的相关实验通过虚拟仿真的方式展现给学生，从而使学生更安全、更全面和更直观地完成该学科的实验课程，提高医学微生物学实验课的教学质量。

1实验教学过程中存在的问题

1.1学生人数多，师资力量相对薄弱

随着高等院校招生数目的不断攀高，传统实验教学模式的弊端日益彰显。由于师资人数相对过少、实验室房间数量的限制和资金投入不足等原因存在，除去以培养精英为目的的小班授课形式之外，大多数专业仍沿袭以往的模式。带教的老师向学生当场演示实验操作过程时，通常被学生们团团围住，部分学生根本无法正常观看现场示教内容，因此在实际操作过程中经常会出现各种错误。

1.2实验室生物安全意识薄弱，存在隐患

早在1983年世界卫生组织已经出版了第一版的《实验室生物安全手册》，向各国宣传并鼓励接受生物安全的概念。随后，我国也制定并出台《病原微生物实验室生物安全管理条例》等相关政策法规，但生物安全的问题被广泛关注是在2003年北京某实验室感染SARS病毒造成大面积播散之后。尽管现在各相关单位已加强此方面的安全防护措施和安全教育，但本科生实验教学中的生物安全教育工作却显得相对滞后。例如，诸多高等院校的实验课中不涉及生物安全方面的知识，或是简单带过，因此部分医学院微生物学实验课结束后，学生仍不清楚各种病原微生物具有的致病性等级，如何避免操作过程中生物因子的危害，甚至不了解应如何避免生物因子向实验室之外的区域扩散，对学生的自身安全和生命健康是种无形的威胁，对周围环境更是存在污染的极大可能性。

1.3实验教学模式陈旧，缺乏合理性

目前医学微生物学实验教学的课程内容主要为革兰染色法、抗酸染色法和单染色法之类的基础性实验，独立性强、操作简单，但作为与临床联系密切、实用性强的基础性学科，上述单一教学内容编排起来的实验课略显单薄，而且一般采取以教师为中心的灌输式教学模式，听课的学生往往缺少兴趣，很难主动思考问题，只能按照老师的示教被动地、机械地模仿操作过程，最终的实验报告也多出现“千篇一律”的现象，因此最终的实验成绩也很难具有客观性和公平性。总之，传统的实验教学模式无法培养学生分析问题、解决问题的能力，也无法激发学生的协作能力和创新能力，亟需先进教学模式的注入，提高实验教学效果。

2研究价值

2.1医学教学改革的需要

随着教学改革的不断进行，医学的教学形式和手段也随着社会的不同需求而发生改变，现代提倡的“以教师为主导，以学生为主体”的研究性学习模式也逐渐应用于医学教学中，这也是医学教学改革的内容之一。而运用虚拟现实技术创设的虚拟场景，有助于提高教师主导地位、学习者的主体地位，有利于促进医学教学改革的进行。

2.2医学学习者学习的需求

有实验证明，医学生对传统的课堂讲授中的学习兴趣低于自主化学习环境中的学习兴趣。兴趣是学习者最好的老师，而虚拟现实技术应用于医学教育不仅给学习者创设了自主的学习环境，而且避免了不良因素产生于学习过程中。这种教学方式大大提高了学习者的学习兴趣和积极性，也培养了他们的动手实践能力和探究式学习的能力。

2.3现代社会对教学媒体发展的要求

随着社会不断的发展，人们对知识更新的速度越来越快，因此找到一种适合医学学习者进行自主学习的教学媒体显得尤为重要。而虚拟现实技术既能够获得知识，又能够培养实践能力，并在学习中为他们提供必要的帮助和指导，对于培养符合现代社会需要的人才具有重要的意义。

3结语

总之，病原生物学实验是一门重要的、独立的教学课程，主要通过学习基本的医学微生物学实验操作，熟悉病原微生物的生物学性状、致病机理、预防诊断和治疗的方法，增强学生对病原微生物的感性认识，促进学生对医学微生物学的深入理解。但是，随着高等院校招生数目的不断攀高，传统实验教学模式的弊端日益彰显。主要表现在：师资人数相对过少、实验室房间数量的限制和资金投入不足等；实验室生物安全意识薄弱；实验教学模式陈旧，缺乏合理性。因此，传统的实验教学模式无法培养学生分析问题、解决问题的能力，也无法激发学生的协作能力和创新能力，亟需先进教学模式的注入，提高实验教学效果。

资助项目：国家医学虚拟仿真实验教学中心和湖南省医学虚拟仿真实验教学中心建设项目。

参考文献

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