虛擬仿真在動(dòng)物微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用

王 娟，熊增宏，劉曉霞，賴麗虹，顧紅霞，吳輝生，甘賢禾

（1.贛州農(nóng)業(yè)學(xué)校，江西 贛州341000；2.贛州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 贛州341000）

1 背景

《動(dòng)物微生物及其檢驗(yàn)》 是一門理論和實(shí)踐很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是我校畜牧獸醫(yī)專業(yè)的核心課程。[1]其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容“動(dòng)物微生物的檢疫技術(shù)”是專業(yè)課程的核心技能之一，掌握此技能可為學(xué)生后續(xù)取得執(zhí)業(yè)（助理）獸醫(yī)師、動(dòng)物疫病防治員、動(dòng)物疫病檢驗(yàn)員職業(yè)技能證書打下良好的基礎(chǔ)。[2]

在新型冠狀肺炎的疫情影響下，學(xué)生獲取知識(shí)的途徑已經(jīng)不再局限于課堂上教師的講授和自己查閱紙質(zhì)資料，虛擬仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)是教育信息化的發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)需要。[3]根據(jù)《動(dòng)物微生物及其檢驗(yàn)》 課程的實(shí)踐內(nèi)容的教學(xué)要求，選擇《虛擬P2 實(shí)驗(yàn)室分離培養(yǎng)和鑒定O157：H7血清型出血性大腸桿菌》項(xiàng)目用于輔助課程的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，解決學(xué)生在家由于實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)工具、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的缺乏，不能很好的完成課程實(shí)踐操作的問(wèn)題，保障學(xué)生“停課不停學(xué)”。

本研究在本校2019 級(jí)畜牧獸醫(yī)專業(yè)中利用國(guó)家開放的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)改革探索與實(shí)踐，以期為后續(xù)教學(xué)方法的改進(jìn)提供參考，同時(shí)為“線上線下混合實(shí)踐教學(xué)模式”的開展提供科學(xué)的依據(jù)。

2 對(duì)象和方法

2.1 研究對(duì)象

學(xué)習(xí)通問(wèn)卷以調(diào)查畜牧獸醫(yī)及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生為調(diào)查對(duì)象，利用學(xué)習(xí)通問(wèn)卷平臺(tái)開展“關(guān)于如何學(xué)習(xí)動(dòng)物微生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)調(diào)查問(wèn)卷”。以贛州農(nóng)業(yè)學(xué)校畜牧獸醫(yī)專業(yè)2019 級(jí)畜牧獸醫(yī)專業(yè)學(xué)生作為研究對(duì)象，分析了這兩個(gè)班學(xué)生前1 個(gè)學(xué)期的平均成績(jī)，二者無(wú)顯著差異，按照自然班級(jí)分為試驗(yàn)組（應(yīng)用虛擬仿軟件教學(xué)，53 人）和對(duì)照組（未使用虛擬仿真軟件教學(xué)，53 人）。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用

《虛擬P2 實(shí)驗(yàn)室分離培養(yǎng)和鑒定O157：H7血清型出血性大腸桿菌》是江西省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享服務(wù)平臺(tái)面向社會(huì)開放的虛擬仿真項(xiàng)目，該系統(tǒng)生動(dòng)仿真2P 實(shí)驗(yàn)室的生物安全系統(tǒng)，人員進(jìn)出的流程、病原菌分離鑒定的操作流程。學(xué)生通過(guò)注冊(cè)、登錄后可獲得相應(yīng)的使用權(quán)限，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)的操作人員、病原微生物病料、診斷儀器等仿真模型的建立、病料分離的操作項(xiàng)目的設(shè)置，能夠使學(xué)生融入到虛擬的環(huán)境中去，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉浸感和逼真性，有助于學(xué)生自主探究和實(shí)踐操作，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。[4]實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、操作仿真、反饋試題等內(nèi)容。學(xué)生可以隨時(shí)隨地自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、也可以按照教師布置的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目操作，按照操作指南完成虛擬實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告。老師可以隨時(shí)查閱學(xué)生操作完成的進(jìn)度及在線測(cè)評(píng)的結(jié)果。后臺(tái)系統(tǒng)有助于教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和評(píng)估。[3]

2.3 效果評(píng)定

為了客觀評(píng)價(jià)兩種教學(xué)模式，我們采用期末實(shí)踐考試和教學(xué)效果問(wèn)卷調(diào)查兩種途徑進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。學(xué)期末，對(duì)兩組學(xué)生均進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)操考試，采用統(tǒng)一的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。采用無(wú)記名方式對(duì)試驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生進(jìn)行教學(xué)模式的滿意度問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)放106 份，收回有效問(wèn)卷106 份，有效問(wèn)卷回收率100%。

表1 各組實(shí)操考試成績(jī)分析

表2 各組對(duì)教學(xué)效果滿意度比較

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用SPSS18 軟件，對(duì)學(xué)生的實(shí)操成績(jī)平均分用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，采用t 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，分?jǐn)?shù)段分布采用Mann-Whitney 檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，教學(xué)效果問(wèn)卷調(diào)查采用X2 檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1 各組考試成績(jī)比較

期末實(shí)踐考試成績(jī)分析見表1，結(jié)果表明，與對(duì)照組（未應(yīng)用虛擬仿真組）相比，試驗(yàn)組（應(yīng)用虛擬仿真組） 實(shí)踐考試成績(jī)較高，在53 人中10人達(dá)到優(yōu)秀（分?jǐn)?shù)≥90），并且優(yōu)秀率（18.87%）和良好率（45.28%）較高，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的顯著差異（P＜0.05）。這說(shuō)明虛擬仿真軟件在動(dòng)物微生物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能顯著提高學(xué)生實(shí)踐操作的成績(jī)，教學(xué)效果明顯好于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

3.2 各組學(xué)生對(duì)教學(xué)模式的滿意比較

通過(guò)學(xué)習(xí)通調(diào)查問(wèn)卷對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)模式滿意度調(diào)查，結(jié)果如表2，從表2中看出，試驗(yàn)組對(duì)教學(xué)效果各項(xiàng)指標(biāo)的滿意度在66.04%-94.34%之間，其中認(rèn)為能夠提高學(xué)生的操作規(guī)范性占比最高（占94.34%），其次提高學(xué)習(xí)的參與度（占88.68%），其他依次為提高學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、提高學(xué)習(xí)效果、提高無(wú)菌操作意識(shí)、提高生物安全意識(shí)、提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。而在對(duì)照組中，各項(xiàng)指標(biāo)滿意度僅為43.40.00%-60.38%，試驗(yàn)組均高于對(duì)照組，兩組之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

4 討論與小結(jié)

動(dòng)物微生物學(xué)是一門理論和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是畜牧獸醫(yī)專業(yè)課程的核心課程之一。在新冠疫情防控期間線上教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，由于實(shí)訓(xùn)室（或基地）條件缺乏，學(xué)生在家上課受制于實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)工具等因素，課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法開展，不利于學(xué)生“微生物檢驗(yàn)技術(shù)”核心崗位能力的培養(yǎng)。教學(xué)中應(yīng)用國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在課程實(shí)踐教學(xué)，線上仿真操作，后期線下補(bǔ)充實(shí)踐，可有效解決解決線上教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程開展的難題。

本研究在新冠肺炎背景下，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，課程教學(xué)的特點(diǎn)，運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，探索構(gòu)建適用于動(dòng)物微生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。結(jié)果顯示，試驗(yàn)班的實(shí)踐成績(jī)?nèi)〉昧嗣黠@的提高，調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果也顯示學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣、主動(dòng)性、參與度、學(xué)習(xí)的效率、生物安全意識(shí)、操作規(guī)范性、無(wú)菌操作意識(shí)均得到了顯著提升，學(xué)生對(duì)教學(xué)效果的滿意度顯著升高，這與國(guó)內(nèi)外同類教學(xué)改革結(jié)果相一致，[5]表明虛擬仿真軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用，能夠有效提高動(dòng)物微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還具有成本低、可重復(fù)操作、實(shí)驗(yàn)周期短、操作安全等方面的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為信息化時(shí)代下教學(xué)的趨勢(shì)。構(gòu)建適用于動(dòng)物微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)能夠?qū)鹘y(tǒng)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)操作起到很好的補(bǔ)充和拓展作用。但是，平臺(tái)資源的開發(fā)、維護(hù)和更新和完善和推廣是一個(gè)長(zhǎng)期性的任務(wù)，需要不斷的完善，打造更加全面、優(yōu)質(zhì)、實(shí)用、可移動(dòng)的虛擬仿真軟件平臺(tái)是今后發(fā)展的方向。