虛擬仿真技術(shù)輔助“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

徐艷陽，李薇茹，王雪松

[摘 要] 食源性疾病是當(dāng)今世界最廣泛的公共衛(wèi)生問題之一。對(duì)食源性致病菌的檢驗(yàn)是“食品微生物學(xué)”課程的重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。鑒于當(dāng)前食源性致病菌檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)難以開展的局限性，將虛擬仿真技術(shù)用于輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在開展生物安全教育、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，這項(xiàng)教學(xué)改革有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，鍛煉學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為促進(jìn)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革提供參考。

[關(guān)鍵詞] 食源性致病菌;微生物檢驗(yàn);虛擬仿真技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2019年度吉林大學(xué)本科“創(chuàng)新示范課程”建設(shè)項(xiàng)目“食品微生物學(xué)”（201944）;2019年度吉林大學(xué)本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目“食源性致病菌檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐”（2019XYB143）

[作者簡(jiǎn)介] 徐艷陽（1972—），女，吉林公主嶺人，博士，吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事食品營(yíng)養(yǎng)與安全研究;李薇茹（1992—），女，山西運(yùn)城人，碩士，吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院工程師，主要從事食品安全研究;王雪松（1978—），女，黑龍江雙鴨山人，碩士，吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院講師，主要從事生物安全研究。

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）46-0125-04? ?[收稿日期] 2021-05-25

“食品微生物學(xué)”是食品科學(xué)和食品安全專業(yè)的必修課程，主要研究對(duì)象為與食品相關(guān)的有益和有害微生物，尤其是導(dǎo)致食物中毒的食源性致病菌形態(tài)結(jié)構(gòu)、代謝活動(dòng)、遺傳變異、致病機(jī)理、實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)及預(yù)防控制措施等。根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)總則》病原微生物的分離鑒定工作應(yīng)在二級(jí)或以上生物安全實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。因此，食品微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)作為食品學(xué)科實(shí)踐類課程，食源性致病菌的檢驗(yàn)須在BSL-2級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室開展。近年來，虛擬仿真技術(shù)以低成本、強(qiáng)交互、超時(shí)空和高安全性等優(yōu)勢(shì)在教學(xué)中獲得了廣泛的應(yīng)用[1]，因此，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)保持不變的情況下，將虛擬仿真技術(shù)用于食源性致病菌檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和平臺(tái)，利用線上線下相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，鞏固食品微生物檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

一、“食品微生物學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱增加虛擬仿真項(xiàng)目

（一）“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容

“食品微生物學(xué)”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是通過具體的實(shí)驗(yàn)操作和訓(xùn)練讓學(xué)生學(xué)習(xí)和理解食品微生物的基本檢驗(yàn)理論、掌握相關(guān)的操作，能夠進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)和探究性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括食源性細(xì)菌、霉菌和病毒的形態(tài)學(xué)觀察、分離培養(yǎng)、純化鑒定、生理生化鑒定、菌種保存、血清分型等的定性和定量實(shí)驗(yàn)，其中食源性致病菌的檢驗(yàn)屬于綜合性實(shí)驗(yàn)，能夠把微生物學(xué)的各知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，既相互聯(lián)系又循序漸進(jìn)地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目[2]，對(duì)于提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)技能、分析問題和解決問題能力具有重要的意義。

（二）虛擬仿真技術(shù)輔助“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系

將虛擬仿真技術(shù)用于“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的首要原則是：針對(duì)現(xiàn)實(shí)條件難以開出的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)行虛擬仿真，訓(xùn)練動(dòng)手能力，彌補(bǔ)部分重要實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，盡量創(chuàng)造所需條件來滿足教學(xué)要求。所以在明晰課程目標(biāo)的前提下，堅(jiān)持“能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合，以虛促實(shí)、以實(shí)補(bǔ)虛”的原則，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，形成線上線下結(jié)合的混合式實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式。

將虛擬仿真技術(shù)用于本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種新的教學(xué)手段，新教學(xué)內(nèi)容增加4個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)一，食品微生物實(shí)驗(yàn)室的生物安全要求。在實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行生物安全的培訓(xùn)，并講解食品微生物培養(yǎng)基的配制方法及滅菌操作，增加生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)和如何使用的仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)二，觀察食品微生物的形態(tài)和學(xué)習(xí)染色方法。對(duì)細(xì)菌、霉菌和酵母進(jìn)行經(jīng)典的革蘭氏染色及顯微觀察，同時(shí)視頻觀看全自動(dòng)革蘭氏染色過程，學(xué)習(xí)微生物的形態(tài)學(xué)檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)三，微生物的平板計(jì)數(shù)檢驗(yàn)在實(shí)體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。如菌落總數(shù)的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)四，細(xì)菌的生理生化特征鑒定實(shí)驗(yàn)，通過增設(shè)食品中沙門氏菌和金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)完成。實(shí)驗(yàn)五，食品中諾如病毒的檢驗(yàn)項(xiàng)目，通過增設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)病毒的鑒定和分離培養(yǎng)方法。

二、虛擬仿真技術(shù)輔助“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的意義

（一）切實(shí)加強(qiáng)生物安全教育

隨著我國(guó)生物安全法的實(shí)施，實(shí)驗(yàn)室生物安全相關(guān)法規(guī)的出臺(tái)，對(duì)食源性致病菌檢驗(yàn)及相關(guān)的行業(yè)行為的管理將更加嚴(yán)格。食源性致病菌的科學(xué)研究、生物安全的防護(hù)、食物中毒的防控和動(dòng)植物及進(jìn)出口食品的檢驗(yàn)檢疫等都是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要方面，尤其在當(dāng)前新冠肺炎疫情持續(xù)存在的特殊環(huán)境背景下，各類食品的冷鏈運(yùn)輸、食品安全檢驗(yàn)和防控體系的建設(shè)，是涉及國(guó)家安全和公眾健康的重大問題，對(duì)于提高國(guó)家生物安全治理能力是非常重要的方面，這給食品微生物學(xué)和食品安全教育提出了新任務(wù)。生物安全教育與本課程密切相關(guān)，“食品微生物學(xué)”是食品科學(xué)與安全專業(yè)課程中與生物安全最密切相關(guān)的課程，涉及食品安全和人體健康。改革后的“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈亩鄠€(gè)層次來強(qiáng)化學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)，是開展生物安全宣傳和教育的重要實(shí)踐課程載體。

（二）提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)混合式實(shí)踐教學(xué)模式改革

虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)是基于計(jì)算機(jī)虛擬仿真、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互及多媒體等新技術(shù)，構(gòu)建基于現(xiàn)實(shí)的高度模擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和對(duì)象，可有效克服生物安全要求的限制，在安全、無風(fēng)險(xiǎn)的條件下開展實(shí)驗(yàn)，因此食源性致病菌檢驗(yàn)也成為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開發(fā)的重要方向。在新的教學(xué)方案中，通過增設(shè)四個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來填補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的空白，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)版方便在線學(xué)習(xí)，高效地提升實(shí)踐教學(xué)資源的質(zhì)量，促進(jìn)線上與線下相結(jié)合的混合式實(shí)踐教學(xué)模式的改革。

（三）明確“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享

目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)以單獨(dú)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目形式進(jìn)行，各實(shí)驗(yàn)中部分知識(shí)點(diǎn)或步驟可能存在重復(fù)和空白問題，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，按照“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛，以虛促實(shí)、以實(shí)補(bǔ)虛”的原則，根據(jù)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)，避免重復(fù)，充分利用有限的教學(xué)資源提高質(zhì)量，擴(kuò)大其使用范圍，實(shí)現(xiàn)有效共享。

三、基于虛擬仿真技術(shù)的“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)及研發(fā)

食源性致病菌檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的原則是以虛擬仿真技術(shù)輔助實(shí)現(xiàn)BSL-2級(jí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，前提是先進(jìn)行生物安全培訓(xùn)，培訓(xùn)合格，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行“橫向、縱向”兩個(gè)維度的優(yōu)化組合?！皺M向”是應(yīng)用現(xiàn)代仿真實(shí)驗(yàn)來填補(bǔ)原實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的空白，使實(shí)訓(xùn)體系更完善;“縱向”是將虛擬仿真技術(shù)用于設(shè)計(jì)型、綜合型和研究型等不同類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)踐技能的難度逐漸遞增，使實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)更合理，努力達(dá)到具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的教學(xué)目標(biāo)。

（一）突出生物安全教育的重要性

生物安全培訓(xùn)的目的一方面是使學(xué)生掌握生物安全知識(shí)、培養(yǎng)生物安全意識(shí)，另一方面是提高學(xué)生對(duì)微生物檢驗(yàn)崗位的職業(yè)勝任力和責(zé)任感。從學(xué)習(xí)的初始階段，強(qiáng)化食品微生物檢驗(yàn)工作者的安全意識(shí)和生物防控能力，這對(duì)培養(yǎng)食品微生物檢驗(yàn)的復(fù)合型人才具有重要的作用。

1.開展生物安全的重要培訓(xùn)，強(qiáng)化生物安全意識(shí)。把生物安全培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整合，即“食品微生物實(shí)驗(yàn)室的生物安全及消毒滅菌”，其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在食品微生物實(shí)驗(yàn)室建立良好的生物安全意識(shí)，培養(yǎng)優(yōu)秀的操作習(xí)慣，并掌握消毒、滅菌的基本操作方法。由于食源性微生物檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的特殊性，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，建立生物安全二級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，介紹實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、主要設(shè)備的原理及使用要求、人員防護(hù)、基本檢驗(yàn)流程等，讓學(xué)生感受沉浸式進(jìn)入BSL-2實(shí)驗(yàn)室，并作為檢驗(yàn)人，進(jìn)行相關(guān)儀器設(shè)備的操作，增加強(qiáng)烈的親身體驗(yàn)感，使學(xué)生增強(qiáng)安全意識(shí)，強(qiáng)化訓(xùn)練生物安全防護(hù)技能，同時(shí)也為進(jìn)入BSL-3、BSL-4實(shí)驗(yàn)室做好心理準(zhǔn)備和技能儲(chǔ)備。首先進(jìn)行生物安全培訓(xùn)，培訓(xùn)后通過菜單選擇在線完成系統(tǒng)，隨機(jī)抽取考核試題來檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者的成效。對(duì)設(shè)備操作時(shí)須經(jīng)過操作考核，先自行查看虛擬設(shè)備配備的操作手冊(cè)，然后根據(jù)檢驗(yàn)要求設(shè)置技術(shù)參數(shù)、啟動(dòng)設(shè)備，觀察結(jié)果，系統(tǒng)自動(dòng)記錄操作者的交互操作記錄，實(shí)時(shí)記錄操作錯(cuò)誤并給出成績(jī)。

2.遵循學(xué)習(xí)規(guī)律，循序漸進(jìn)地反復(fù)強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練。生物安全培訓(xùn)的內(nèi)容也較多，僅通過一次有限的訓(xùn)練是無法全部掌握的。另外，還需要強(qiáng)化良好安全意識(shí)的養(yǎng)成訓(xùn)練。因此，需要循序漸進(jìn)地開展生物安全培訓(xùn)。在食品中沙門氏菌檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，可以增加BSL-2實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)人員和物品進(jìn)出流程的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化生物安全柜、超凈工作臺(tái)、紫外燈、消毒劑的使用知識(shí)。在食品中金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)中，檢驗(yàn)環(huán)境為生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室，可以開展生物安全操作的訓(xùn)練，而且利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中“食品中諾如病毒檢驗(yàn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”等項(xiàng)目來進(jìn)一步強(qiáng)化生物安全理念。

（二）豐富“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，填補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)空白

“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的確定依據(jù)：（1）食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于食品微生物檢驗(yàn)需要的必備實(shí)踐知識(shí)有哪些？根據(jù)這種客觀需求確定應(yīng)該開展哪些實(shí)驗(yàn)？（2）實(shí)驗(yàn)需要的實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件是什么？現(xiàn)實(shí)環(huán)境中利用已有條件可以開出哪些實(shí)驗(yàn)？（3）在目前的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)將開展哪些實(shí)驗(yàn)？食品微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必修內(nèi)容中，根據(jù)實(shí)際條件不能開出的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空白。

1.食品中細(xì)菌和真菌檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在原實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，細(xì)菌和真菌實(shí)驗(yàn)所占比例較大，主要集中于形態(tài)和生理生化部分，致病菌檢驗(yàn)基本處于空白。因此，增設(shè)食源性致病菌的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：在綜合性實(shí)驗(yàn)中增加食品中金黃色葡萄球菌虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中了解前增菌、增菌和分離培養(yǎng)等檢測(cè)方法，綜合訓(xùn)練學(xué)生的微生物操作技能。

2.食品中諾如病毒檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。食源性病毒的檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)在原實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都是不能開出的。因此，增設(shè)諾如病毒檢驗(yàn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，增加病毒核酸檢測(cè)、病毒免疫檢測(cè)等知識(shí)點(diǎn)。

（三）基于游戲引擎的虛擬仿真技術(shù)，開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

根據(jù)確定需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開展相應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)。應(yīng)用設(shè)計(jì)融入游戲理念的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)：利用視聽教育學(xué)理論和傳播學(xué)理論，開發(fā)游戲交互式的虛擬教學(xué)資源軟件，通過虛擬仿真與多媒體技術(shù)結(jié)合，形成模擬現(xiàn)實(shí)的視、聽、觸覺感官整體虛擬環(huán)境，使學(xué)生以親身、自然的方式感受虛擬的客體，并與之互動(dòng)，進(jìn)而體驗(yàn)身臨其境，像玩游戲升級(jí)一樣，增加訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的趣味性。

1.食品中沙門氏菌檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)。綜合性實(shí)驗(yàn)采取模塊化設(shè)計(jì)的思路，保持一定的開放性，可以隨時(shí)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過電腦或手機(jī)完成，進(jìn)行交互式操作百余次，回答問題十余次，綜合實(shí)訓(xùn)操作技能。以食品中沙門氏菌檢驗(yàn)為例：確定縱向的實(shí)驗(yàn)步驟和橫向的多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)步驟主要包括培養(yǎng)基配制和殺菌、固液食品的前處理、增菌培養(yǎng)、疑似菌落的挑取、生化鑒定、血清學(xué)分型等，其中每一步又包含多個(gè)實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是根據(jù)學(xué)生操作的選擇情況進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，例如選擇沙門氏菌的疑似菌落時(shí)，選擇的正確或錯(cuò)誤分別會(huì)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)的完整性確定實(shí)驗(yàn)步驟，然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能性獲得多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步形成實(shí)驗(yàn)的流程圖，并撰寫腳本。同時(shí)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)版，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在電腦上登錄系統(tǒng)運(yùn)行。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)版和考核版，其中學(xué)習(xí)版在操作過程中含有操作提示和說明;而考核版沒有，僅記錄操作，完成后導(dǎo)入題庫進(jìn)行綜合考核，給出最終成績(jī)。為了克服枯燥、乏味的情緒，在“游戲”中設(shè)計(jì)比現(xiàn)實(shí)更豐富的積分、成就等級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)來激勵(lì)學(xué)習(xí)者。

2.BSL-2生物安全實(shí)驗(yàn)室虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)。為了強(qiáng)化生物安全教育和食品微生物學(xué)重要實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，將BSL-2實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)和使用進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

四、建立虛擬仿真技術(shù)輔助“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的新模式

（一）與網(wǎng)絡(luò)視頻結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂

每個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)根據(jù)內(nèi)容發(fā)一組標(biāo)準(zhǔn)示范視頻，在課前提供給學(xué)生。另外，學(xué)生可以利用軟件操作指南，熟練掌握軟件內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課前使用;使用視頻，能夠節(jié)省課堂教學(xué)時(shí)間，把節(jié)約的時(shí)間用于實(shí)驗(yàn)操作，強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練。既能解決實(shí)驗(yàn)課時(shí)的短缺，又能提升教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的效果。

（二）“以實(shí)補(bǔ)虛”，支撐虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開展

由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不能完全替代實(shí)際操作對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，因此，在以下方面補(bǔ)充實(shí)際操作，達(dá)到“以實(shí)補(bǔ)虛”：（1）利用設(shè)備操作。例如在進(jìn)行生物安全柜虛擬仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以讓學(xué)生有序的進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，保證每個(gè)學(xué)生能熟練使用設(shè)備。（2）應(yīng)用常規(guī)的食品替代陽性樣品進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練。例如用固體或液體食品替代陽性樣品，讓學(xué)生根據(jù)在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的內(nèi)容，利用仿真樣品進(jìn)行反復(fù)模擬操作，既強(qiáng)化生物安全意識(shí)又同時(shí)訓(xùn)練操作技能。

五、結(jié)語

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課堂比傳統(tǒng)課堂更輕松愉悅，但也存在一定的不足，需要進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。如對(duì)學(xué)生的要求提高，需要提前預(yù)習(xí)，積極參與課堂活動(dòng)，通過自主思考來解決問題。虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)硬件和軟件環(huán)境的要求較高，尤其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和移動(dòng)端的使用效果需要改進(jìn)，在現(xiàn)有PC平臺(tái)中需進(jìn)一步建設(shè)VR、AR平臺(tái)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目水平的提升。盡管虛擬仿真技術(shù)用于輔助“食品微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)還存在一些問題，但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是非常重要的補(bǔ)充，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和實(shí)驗(yàn)技能，為其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源仍需進(jìn)一步拓展和完善，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，探索培養(yǎng)人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷鳳，趙國(guó)星，劉暢，等.虛擬仿真技術(shù)助力下的“醫(yī)學(xué)微生物學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方案設(shè)計(jì)和實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報(bào)，2021，48（1）：295-305.

[2]錢猛，崔瑾，成丹，等.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索[J].微生物學(xué)通報(bào)，2016，43（4）：861-866.

Experimental Teaching Research of Food Microbiology Course Assisted by Virtual Simulation Technology

XU Yan-yanga， LI Wei-rua， WANG Xue-songb

（a. College of Food Science and Engineering， b. School of Life Sciences， Jilin University， Changchun， Jilin 130062， China）

Abstract： Food-borne disease is one of the most widespread public health problems in the world today. The inspection of food-borne pathogenic bacteria is an important experimental project of Food Microbiology course. In view of the limitations of food-borne pathogenic bacteria testing experiment， virtual simulation technology is used to assist experimental teaching， and the reforms are carried out in the aspects of developing bio-safety education， enriching experimental teaching content， and updating experimental teaching methods. Compared with traditional experimental teaching， this teaching reform is conducive to improving students’ learning interest， enriching experimental teaching content， training students’ comprehensive experimental ability， and provides a reference for promoting the construction of virtual simulation experimental teaching system and the reform of experimental teaching model in universities.

Key words： food-borne pathogenic bacteria; determination of microorganisms; virtual simulation technology; experimental teaching