虛實(shí)結(jié)合的新型教學(xué)模式在微生物檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用*

許雨喬 ，宋為娟

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院/南京醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系，江蘇 南京 210029)

臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)的主要課程之一，也是一門(mén)實(shí)踐性、操作性較強(qiáng)的學(xué)科，與臨床醫(yī)學(xué)密切相關(guān)[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科生實(shí)踐微生物相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的最基本環(huán)節(jié)，由于其內(nèi)容龐雜、微生物種類(lèi)多且知識(shí)點(diǎn)連續(xù)性差，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)[2]。微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括微生物的分離培養(yǎng)、細(xì)菌染色方法及形態(tài)觀察、病原菌鑒定及藥物敏感實(shí)驗(yàn)等，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)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(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用教師講解實(shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)生按步操作的模式開(kāi)展教學(xué)[3]，課程缺乏生動(dòng)性，學(xué)生缺乏主動(dòng)性，課堂效率低，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)正面臨兩大挑戰(zhàn)，一是臨床微生物檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)縮減，二是臨床對(duì)微生物檢驗(yàn)人員的要求更高，因此需要教師不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程形式與內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，才能培養(yǎng)出動(dòng)手能力和臨床思維能力俱佳的微生物檢驗(yàn)人員。

新時(shí)期下，隨著計(jì)算機(jī)信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的現(xiàn)代化教學(xué)模式與方法應(yīng)用到本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[4]。2013年教育部針對(duì)建設(shè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心做出了相關(guān)部署[5]，微生物檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨新的機(jī)遇。虛擬仿真教學(xué)是利用先進(jìn)的多媒體、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，使學(xué)生能夠在自主開(kāi)放的平臺(tái)下進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)[6]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技能彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)等不足的問(wèn)題，也能減少生物安全隱患。醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)是將虛擬仿真技術(shù)和醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合[7-8]，可實(shí)現(xiàn)操作高傳染性和致病性病原菌，且時(shí)間和空間自由，具有良好應(yīng)用效果。

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的局限性

1.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的固化性 現(xiàn)階段臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)主要采用教師講解實(shí)驗(yàn)原理與方法為主、學(xué)生按步操作為輔的傳統(tǒng)模式開(kāi)展教學(xué)[9]。教師提前按照指定教材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間及結(jié)果。學(xué)生被動(dòng)地按課件步驟操作每個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只是單純的完成實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，很少去關(guān)注實(shí)驗(yàn)的目的及實(shí)驗(yàn)意義。在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生因?yàn)槿狈χ鲃?dòng)思考，因而很少能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，出現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很少主動(dòng)分析，缺乏學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，知識(shí)學(xué)習(xí)處于單向傳遞狀態(tài)。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的單一性 由于學(xué)生人數(shù)與師資力量不協(xié)調(diào)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展的多為簡(jiǎn)單重復(fù)、已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證性細(xì)菌生化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)和藥敏實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合分析型實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容無(wú)法滿足臨床需求和學(xué)科發(fā)展，學(xué)生進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)后會(huì)面臨迷茫，需要較長(zhǎng)適應(yīng)時(shí)間。

1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的局限性 實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及實(shí)驗(yàn)室生物安全，而高校微生物實(shí)驗(yàn)室多為一級(jí)或二級(jí)實(shí)驗(yàn)室，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室生物安全管理?xiàng)l例[10]，不能從事高致病性病原微生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。同時(shí)，學(xué)生的生物安全意識(shí)淡薄[11]，例如個(gè)別學(xué)生不戴手套接觸培養(yǎng)基，或者戴著手套看手機(jī)。因此，臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受到局限，學(xué)生無(wú)法實(shí)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(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生需要熟練地掌握細(xì)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(xì)菌因培養(yǎng)條件、培養(yǎng)時(shí)間等可導(dǎo)致細(xì)菌形態(tài)在顯微鏡下呈現(xiàn)多樣性，學(xué)生無(wú)法能清晰觀察到不典型細(xì)菌形態(tài)，或是因?yàn)槿硕喽艞壿喠饔^察示教片的機(jī)會(huì)。

1.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)鑒定實(shí)驗(yàn)及藥物敏感實(shí)驗(yàn)，至少需要3 d，而學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)里無(wú)法參與整個(gè)過(guò)程，因此實(shí)驗(yàn)前部分環(huán)節(jié)均由帶教老師完成，實(shí)驗(yàn)操作部分由帶教老師指導(dǎo)學(xué)生完成，而結(jié)果判讀部分因課時(shí)原因只能由學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生無(wú)法真實(shí)體驗(yàn)臨床微生物鑒定的流程，缺乏參與感，學(xué)習(xí)積極性不高。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在臨床微生物學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用

2.1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在普通病原菌中的應(yīng)用 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生提供預(yù)習(xí)平臺(tái)，使其能提前了解每節(jié)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果判讀，對(duì)于有疑問(wèn)的部分可以線下找教師解答。細(xì)菌形態(tài)存在多樣性，尤其是革蘭陽(yáng)性桿菌因培養(yǎng)基和培養(yǎng)時(shí)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(shí)驗(yàn)室菌株保存液中的形態(tài)也存在差異。利用虛擬仿真平臺(tái)，可為每種細(xì)菌在臨床樣本和常見(jiàn)培養(yǎng)基中不同時(shí)間點(diǎn)的菌落形態(tài)及鏡下形態(tài)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，學(xué)生可以隨時(shí)學(xué)習(xí)。此外，對(duì)于常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)操作，如細(xì)菌分離培養(yǎng)、氧化酶實(shí)驗(yàn)、觸酶實(shí)驗(yàn)和吲哚實(shí)驗(yàn)等可制作成相應(yīng)的視頻，學(xué)生在課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)中均可觀看學(xué)習(xí)。

2.2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高致病性病原菌中的應(yīng)用 因臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)的研究對(duì)象是病原微生物，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的生物安全級(jí)別及學(xué)生的生物安全意識(shí)提出了較高要求。對(duì)于高致病性、高傳染性病原菌，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，僅能局限于理論教學(xué)。此外，對(duì)于肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌等對(duì)培養(yǎng)要求苛刻的苛養(yǎng)菌，因?qū)嶒?yàn)設(shè)備的要求，在大部分高校實(shí)驗(yàn)室無(wú)法開(kāi)展此類(lèi)細(xì)菌的鑒定及藥物敏感試驗(yàn)。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠有效解決實(shí)驗(yàn)室生物安全、儀器設(shè)備、課時(shí)不足等難題。例如，利用虛擬仿真教學(xué)，可以模擬結(jié)核病患者痰液標(biāo)本，通過(guò)萋尼染色觀察結(jié)核分枝桿菌在顯微鏡下的形態(tài)，同時(shí)動(dòng)態(tài)觀察結(jié)核分枝桿菌在固體培養(yǎng)基上生長(zhǎng)過(guò)程，讓學(xué)生能更全面真實(shí)地認(rèn)識(shí)微生物。鼠疫耶爾森菌、霍亂弧菌等臨床實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醴蛛x不到的病原菌，能夠依靠虛擬仿真教學(xué)將病原菌的形態(tài)、生物特性形象化，學(xué)生能夠更好地理解和掌握理論知識(shí)。

2.3虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在學(xué)生臨床思維能力培養(yǎng)中的應(yīng)用 本科生的教學(xué)以理論教材為主，簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)操作為輔，大部分學(xué)生在實(shí)習(xí)期間才真正接觸臨床，但在將課本的理論知識(shí)運(yùn)用于臨床實(shí)踐時(shí)比較困難，理論與實(shí)踐脫離，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須加強(qiáng)學(xué)生臨床思維能力的培養(yǎng)。但在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生無(wú)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(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，模擬臨床案例，創(chuàng)建一個(gè)具備三維仿真動(dòng)畫(huà)、聲音的真實(shí)學(xué)習(xí)情境，學(xué)生可操作、可互動(dòng)問(wèn)答[12]，身臨其境的體驗(yàn)?zāi)苡行Ъ由顚W(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握。例如，模擬臨床1份下呼吸道標(biāo)本，從標(biāo)本的采集開(kāi)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(yàn)，最終形成1份臨床報(bào)告，學(xué)生全程參與，并且用所學(xué)知識(shí)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(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3 虛實(shí)結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討

臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的醫(yī)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)教學(xué)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，如細(xì)菌的轉(zhuǎn)純接種、細(xì)菌生化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)等，對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力要求較高，只有反復(fù)練習(xí)才能熟練掌握。但由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)成本、課時(shí)和生物安全等原因，部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)展，虛擬仿真教學(xué)則能夠通過(guò)動(dòng)畫(huà)、聲音和圖像等真實(shí)模擬臨床操作，使學(xué)生能夠直觀地參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)所有流程，同時(shí)還可以自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，鞏固和提升理論知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維及科研創(chuàng)造能力。但因?yàn)樘摂M仿真教學(xué)時(shí)學(xué)生無(wú)法實(shí)際操作，因而無(wú)法鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力[13]。傳統(tǒng)教學(xué)模式雖然有一定的局限性，但仍有其優(yōu)勢(shì)。將兩者虛實(shí)結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，既能鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生臨床思維能力。臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括7個(gè)章節(jié)，按新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式將實(shí)驗(yàn)課課程內(nèi)容和方式安排建議設(shè)計(jì)如下，見(jiàn)表1。

表1 臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

4 新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的教學(xué)評(píng)價(jià)

本校臨床微生物檢驗(yàn)技術(shù)自2020年逐步進(jìn)行課程內(nèi)容改革，2016級(jí)36名學(xué)生作為傳統(tǒng)教學(xué)組，2017級(jí)37名學(xué)生作為虛擬教學(xué)組，2018級(jí)37名學(xué)生作為新型教學(xué)模式組。通過(guò)縱向比較2016級(jí)、2017級(jí)和2018級(jí)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程考試成績(jī)發(fā)現(xiàn)，2018級(jí)學(xué)生考試成績(jī)更佳，考試過(guò)程中革蘭染色、生化反應(yīng)試驗(yàn)等操作更為熟練。在臨床實(shí)習(xí)過(guò)程中，2018級(jí)學(xué)生能夠更快地適應(yīng)臨床工作模式，實(shí)驗(yàn)操作能力和臨床思維能力也明顯優(yōu)于往屆學(xué)生。對(duì)3組學(xué)生分別進(jìn)行課堂模式滿意度、實(shí)驗(yàn)參與度、學(xué)習(xí)效率及學(xué)習(xí)成果的問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)于課堂模式滿意度，新型教學(xué)模式組的滿意度最高為91.9%，明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)組(55.6%)和虛擬教學(xué)組(81.1%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=213.162，P=0.001)。在這種模式下,參生與度和學(xué)習(xí)效率得到了較大改善，認(rèn)為自身操作技能得到有效提高的學(xué)生比例明顯提高。虛擬教學(xué)組和新型教學(xué)模式組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度均高于傳統(tǒng)教學(xué)組(F=213.162，P=0.018)。3組學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)成果方面的比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 3組教學(xué)模式的教學(xué)評(píng)價(jià)[n(%)]

5 小 結(jié)

虛實(shí)結(jié)合的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式既充分發(fā)揮了傳統(tǒng)微生物檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，又將虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)生。