虛實結(jié)合的新型教學模式在微生物檢驗實驗教學中的應(yīng)用*

許雨喬 ，宋為娟

(南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院/南京醫(yī)科大學醫(yī)學檢驗系，江蘇 南京 210029)

臨床微生物檢驗技術(shù)是醫(yī)學檢驗專業(yè)的主要課程之一，也是一門實踐性、操作性較強的學科，與臨床醫(yī)學密切相關(guān)[1]。實驗教學是本科生實踐微生物相關(guān)實驗技術(shù)的最基本環(huán)節(jié)，由于其內(nèi)容龐雜、微生物種類多且知識點連續(xù)性差，成為學生學習的一大難點[2]。微生物實驗教學內(nèi)容包括微生物的分離培養(yǎng)、細菌染色方法及形態(tài)觀察、病原菌鑒定及藥物敏感實驗等，對培養(yǎng)學生動手能力和臨床思維能力至關(guān)重要。傳統(tǒng)的臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學采用教師講解實驗原理和方法，學生按步操作的模式開展教學[3]，課程缺乏生動性，學生缺乏主動性，課堂效率低，不利于培養(yǎng)學生的實驗技能和創(chuàng)新能力。目前，實驗教學正面臨兩大挑戰(zhàn)，一是臨床微生物檢驗實驗課程的課時縮減，二是臨床對微生物檢驗人員的要求更高，因此需要教師不斷改進實驗教學課程形式與內(nèi)容，提高教學質(zhì)量，才能培養(yǎng)出動手能力和臨床思維能力俱佳的微生物檢驗人員。

新時期下，隨著計算機信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代化教學模式與方法應(yīng)用到本科生實驗教學中[4]。2013年教育部針對建設(shè)國家級虛擬仿真實驗教學中心做出了相關(guān)部署[5]，微生物檢驗實驗教學面臨新的機遇。虛擬仿真教學是利用先進的多媒體、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，使學生能夠在自主開放的平臺下進行虛擬實驗[6]。虛擬仿真實驗平臺技能彌補了傳統(tǒng)實驗教學中實驗設(shè)備、場地和經(jīng)費等不足的問題，也能減少生物安全隱患。醫(yī)學虛擬仿真教學是將虛擬仿真技術(shù)和醫(yī)學教學內(nèi)容進行結(jié)合[7-8]，可實現(xiàn)操作高傳染性和致病性病原菌，且時間和空間自由，具有良好應(yīng)用效果。

1 傳統(tǒng)實驗教學模式的局限性

1.1實驗教學模式的固化性 現(xiàn)階段臨床微生物檢驗技術(shù)主要采用教師講解實驗原理與方法為主、學生按步操作為輔的傳統(tǒng)模式開展教學[9]。教師提前按照指定教材，設(shè)計實驗內(nèi)容、時間及結(jié)果。學生被動地按課件步驟操作每個實驗。學生只是單純的完成實驗操作和實驗報告，很少去關(guān)注實驗的目的及實驗意義。在實驗操作中，學生因為缺乏主動思考，因而很少能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，出現(xiàn)不同的實驗結(jié)果也很少主動分析，缺乏學習的積極性與主動性，知識學習處于單向傳遞狀態(tài)。

1.2實驗教學內(nèi)容的單一性 由于學生人數(shù)與師資力量不協(xié)調(diào)，實驗教學開展的多為簡單重復(fù)、已知實驗結(jié)果的驗證性細菌生化反應(yīng)實驗和藥敏實驗，缺乏綜合分析型實驗。而現(xiàn)階段臨床以大型精密儀器和現(xiàn)代化技術(shù)為主，實驗教學內(nèi)容無法滿足臨床需求和學科發(fā)展，學生進入臨床實習后會面臨迷茫，需要較長適應(yīng)時間。

1.3實驗教學內(nèi)容的局限性 實驗教學涉及實驗室生物安全，而高校微生物實驗室多為一級或二級實驗室，依據(jù)實驗室生物安全管理條例[10]，不能從事高致病性病原微生物實驗活動。同時，學生的生物安全意識淡薄[11]，例如個別學生不戴手套接觸培養(yǎng)基，或者戴著手套看手機。因此，臨床微生物檢驗技術(shù)實驗內(nèi)容受到局限，學生無法實踐操作如結(jié)核分枝桿菌等致病性高但與臨床密切相關(guān)的病原菌。實驗課程中，學生需要熟練地掌握細菌的形態(tài)及特殊結(jié)構(gòu)，但理論課和示教片展示的均為典型形態(tài)。細菌因培養(yǎng)條件、培養(yǎng)時間等可導致細菌形態(tài)在顯微鏡下呈現(xiàn)多樣性，學生無法能清晰觀察到不典型細菌形態(tài)，或是因為人多而放棄輪流觀察示教片的機會。

1.4實驗教學內(nèi)容的局促性 病原菌的培養(yǎng)及鑒定包括病原菌的接種、分離培養(yǎng)、生物化學鑒定實驗及藥物敏感實驗，至少需要3 d，而學生在有限的學時里無法參與整個過程，因此實驗前部分環(huán)節(jié)均由帶教老師完成，實驗操作部分由帶教老師指導學生完成，而結(jié)果判讀部分因課時原因只能由學生獨立完成，學生無法真實體驗臨床微生物鑒定的流程，缺乏參與感，學習積極性不高。

2 虛擬仿真實驗在臨床微生物學檢驗技術(shù)的應(yīng)用

2.1虛擬仿真實驗在普通病原菌中的應(yīng)用 虛擬仿真實驗可以為學生提供預(yù)習平臺，使其能提前了解每節(jié)實驗課程的內(nèi)容，包括實驗?zāi)康摹嶒灢僮骱蛯嶒灲Y(jié)果判讀，對于有疑問的部分可以線下找教師解答。細菌形態(tài)存在多樣性，尤其是革蘭陽性桿菌因培養(yǎng)基和培養(yǎng)時間的不同，染色后可呈現(xiàn)不同結(jié)果。同一菌株在患者臨床樣本和實驗室菌株保存液中的形態(tài)也存在差異。利用虛擬仿真平臺，可為每種細菌在臨床樣本和常見培養(yǎng)基中不同時間點的菌落形態(tài)及鏡下形態(tài)建立數(shù)據(jù)庫，學生可以隨時學習。此外，對于常見實驗操作，如細菌分離培養(yǎng)、氧化酶實驗、觸酶實驗和吲哚實驗等可制作成相應(yīng)的視頻，學生在課前預(yù)習和課后復(fù)習中均可觀看學習。

2.2虛擬仿真實驗在高致病性病原菌中的應(yīng)用 因臨床微生物檢驗技術(shù)的研究對象是病原微生物，對實驗室的生物安全級別及學生的生物安全意識提出了較高要求。對于高致病性、高傳染性病原菌，實驗室開展相關(guān)實驗教學活動，僅能局限于理論教學。此外，對于肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌等對培養(yǎng)要求苛刻的苛養(yǎng)菌，因?qū)嶒炘O(shè)備的要求，在大部分高校實驗室無法開展此類細菌的鑒定及藥物敏感試驗。將虛擬仿真實驗教學應(yīng)用于臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學，能夠有效解決實驗室生物安全、儀器設(shè)備、課時不足等難題。例如，利用虛擬仿真教學，可以模擬結(jié)核病患者痰液標本，通過萋尼染色觀察結(jié)核分枝桿菌在顯微鏡下的形態(tài)，同時動態(tài)觀察結(jié)核分枝桿菌在固體培養(yǎng)基上生長過程，讓學生能更全面真實地認識微生物。鼠疫耶爾森菌、霍亂弧菌等臨床實驗室?guī)缀醴蛛x不到的病原菌，能夠依靠虛擬仿真教學將病原菌的形態(tài)、生物特性形象化，學生能夠更好地理解和掌握理論知識。

2.3虛擬仿真實驗在學生臨床思維能力培養(yǎng)中的應(yīng)用 本科生的教學以理論教材為主，簡單實驗操作為輔，大部分學生在實習期間才真正接觸臨床，但在將課本的理論知識運用于臨床實踐時比較困難，理論與實踐脫離，因此實驗教學必須加強學生臨床思維能力的培養(yǎng)。但在傳統(tǒng)實驗教學模式下，學生無法系統(tǒng)、完整地參與病原菌的分離培養(yǎng)及鑒定。因此，通過虛擬仿真實驗，模擬臨床案例，創(chuàng)建一個具備三維仿真動畫、聲音的真實學習情境，學生可操作、可互動問答[12]，身臨其境的體驗?zāi)苡行Ъ由顚W生對理論知識的理解與掌握。例如，模擬臨床1份下呼吸道標本，從標本的采集開始，到接種至培養(yǎng)基、病原菌的分離轉(zhuǎn)純、病原菌的鑒定及藥物敏感試驗，最終形成1份臨床報告，學生全程參與，并且用所學知識分析病原菌與定植菌、病原菌鑒定方法、抗菌藥物的選擇，可提升學生綜合分析問題和解決問題的能力。

3 虛實結(jié)合的新型實驗教學模式探討

臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學是理論與實踐相結(jié)合的醫(yī)學教學環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)教學模式能夠培養(yǎng)學生的動手操作能力，如細菌的轉(zhuǎn)純接種、細菌生化反應(yīng)實驗等，對學生動手能力要求較高，只有反復(fù)練習才能熟練掌握。但由于實驗場地、教學成本、課時和生物安全等原因，部分實驗無法開展，虛擬仿真教學則能夠通過動畫、聲音和圖像等真實模擬臨床操作，使學生能夠直觀地參與整個實驗所有流程，同時還可以自己設(shè)計實驗，模擬實驗過程，分析實驗結(jié)果，鞏固和提升理論知識，培養(yǎng)邏輯思維及科研創(chuàng)造能力。但因為虛擬仿真教學時學生無法實際操作，因而無法鍛煉學生的實際操作能力[13]。傳統(tǒng)教學模式雖然有一定的局限性，但仍有其優(yōu)勢。將兩者虛實結(jié)合的新型實驗教學模式，既能鍛煉學生動手能力，又能培養(yǎng)學生臨床思維能力。臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學內(nèi)容包括7個章節(jié)，按新型實驗教學模式將實驗課課程內(nèi)容和方式安排建議設(shè)計如下，見表1。

表1 臨床微生物檢驗技術(shù)實驗課程設(shè)計

4 新型實驗教學模式的教學評價

本校臨床微生物檢驗技術(shù)自2020年逐步進行課程內(nèi)容改革，2016級36名學生作為傳統(tǒng)教學組，2017級37名學生作為虛擬教學組，2018級37名學生作為新型教學模式組。通過縱向比較2016級、2017級和2018級醫(yī)學檢驗技術(shù)學生實驗課程考試成績發(fā)現(xiàn)，2018級學生考試成績更佳，考試過程中革蘭染色、生化反應(yīng)試驗等操作更為熟練。在臨床實習過程中，2018級學生能夠更快地適應(yīng)臨床工作模式，實驗操作能力和臨床思維能力也明顯優(yōu)于往屆學生。對3組學生分別進行課堂模式滿意度、實驗參與度、學習效率及學習成果的問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見表2。對于課堂模式滿意度，新型教學模式組的滿意度最高為91.9%，明顯高于傳統(tǒng)教學組(55.6%)和虛擬教學組(81.1%)，差異有統(tǒng)計學意義(F=213.162，P=0.001)。在這種模式下,參生與度和學習效率得到了較大改善，認為自身操作技能得到有效提高的學生比例明顯提高。虛擬教學組和新型教學模式組學生的實驗參與度均高于傳統(tǒng)教學組(F=213.162，P=0.018)。3組學生對學習成果方面的比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表2 3組教學模式的教學評價[n(%)]

5 小 結(jié)

虛實結(jié)合的新型實驗教學模式既充分發(fā)揮了傳統(tǒng)微生物檢驗技術(shù)實驗教學的優(yōu)勢，鍛煉了學生的動手能力，又將虛擬仿真教學應(yīng)用于教學活動，讓學生在虛擬的環(huán)境進行創(chuàng)新性學習，使實驗教學更具靈活性與趣味性，能夠有效培養(yǎng)符合臨床需求的操作與臨床思維俱佳的學生。