虚拟仿真在动物微生物学实验教学的应用

王 娟，熊增宏，刘晓霞，赖丽虹，顾红霞，吴辉生，甘贤禾

（1.赣州农业学校，江西 赣州341000；2.赣州职业技术学院，江西 赣州341000）

1 背景

《动物微生物及其检验》 是一门理论和实践很强的专业基础课，是我校畜牧兽医专业的核心课程。[1]其中实验教学内容“动物微生物的检疫技术”是专业课程的核心技能之一，掌握此技能可为学生后续取得执业（助理）兽医师、动物疫病防治员、动物疫病检验员职业技能证书打下良好的基础。[2]

在新型冠状肺炎的疫情影响下，学生获取知识的途径已经不再局限于课堂上教师的讲授和自己查阅纸质资料，虚拟仿真软件应用于教学是教育信息化的发展趋势和现实需要。[3]根据《动物微生物及其检验》 课程的实践内容的教学要求，选择《虚拟P2 实验室分离培养和鉴定O157：H7血清型出血性大肠杆菌》项目用于辅助课程的线上实验教学，解决学生在家由于实验材料、实验工具、实验环境的缺乏，不能很好的完成课程实践操作的问题，保障学生“停课不停学”。

本研究在本校2019 级畜牧兽医专业中利用国家开放的虚拟仿真实验教学平台进行教学改革探索与实践，以期为后续教学方法的改进提供参考，同时为“线上线下混合实践教学模式”的开展提供科学的依据。

2 对象和方法

2.1 研究对象

学习通问卷以调查畜牧兽医及相关专业的学生为调查对象，利用学习通问卷平台开展“关于如何学习动物微生物学的实验调查问卷”。以赣州农业学校畜牧兽医专业2019 级畜牧兽医专业学生作为研究对象，分析了这两个班学生前1 个学期的平均成绩，二者无显著差异，按照自然班级分为试验组（应用虚拟仿软件教学，53 人）和对照组（未使用虚拟仿真软件教学，53 人）。

2.2 虚拟仿真实验平台的应用

《虚拟P2 实验室分离培养和鉴定O157：H7血清型出血性大肠杆菌》是江西省虚拟仿真实验教学共享服务平台面向社会开放的虚拟仿真项目，该系统生动仿真2P 实验室的生物安全系统，人员进出的流程、病原菌分离鉴定的操作流程。学生通过注册、登录后可获得相应的使用权限，可通过网络进入虚拟实验室。实验教学中，通过的操作人员、病原微生物病料、诊断仪器等仿真模型的建立、病料分离的操作项目的设置，能够使学生融入到虚拟的环境中去，并产生强烈的沉浸感和逼真性，有助于学生自主探究和实践操作，培养学生发现、分析和解决问题的能力。[4]实验项目主要包括实验目的、实验原理、操作仿真、反馈试题等内容。学生可以随时随地自主选择实验项目、也可以按照教师布置的实训项目操作，按照操作指南完成虚拟实验并提交实训报告。老师可以随时查阅学生操作完成的进度及在线测评的结果。后台系统有助于教师对学生进行实验教学管理和评估。[3]

2.3 效果评定

为了客观评价两种教学模式，我们采用期末实践考试和教学效果问卷调查两种途径进行教学评价。学期末，对两组学生均进行统一的实操考试，采用统一的评分标准。采用无记名方式对试验组和对照组学生进行教学模式的满意度问卷调查，发放106 份，收回有效问卷106 份，有效问卷回收率100%。

表1 各组实操考试成绩分析

表2 各组对教学效果满意度比较

2.4 统计学分析

利用SPSS18 软件，对学生的实操成绩平均分用均值±标准差（x±s）表示，采用t 检验统计学分析，分数段分布采用Mann-Whitney 检验进行统计学分析，教学效果问卷调查采用X2 检验进行统计学分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 各组考试成绩比较

期末实践考试成绩分析见表1，结果表明，与对照组（未应用虚拟仿真组）相比，试验组（应用虚拟仿真组） 实践考试成绩较高，在53 人中10人达到优秀（分数≥90），并且优秀率（18.87%）和良好率（45.28%）较高，具有统计学意义的显著差异（P＜0.05）。这说明虚拟仿真软件在动物微生物的实验教学中能显著提高学生实践操作的成绩，教学效果明显好于传统教学模式。

3.2 各组学生对教学模式的满意比较

通过学习通调查问卷对学生进行教学模式满意度调查，结果如表2，从表2中看出，试验组对教学效果各项指标的满意度在66.04%-94.34%之间，其中认为能够提高学生的操作规范性占比最高（占94.34%），其次提高学习的参与度（占88.68%），其他依次为提高学习兴趣、提高学习效率、提高学习效果、提高无菌操作意识、提高生物安全意识、提高学习的主动性。而在对照组中，各项指标满意度仅为43.40.00%-60.38%，试验组均高于对照组，两组之间的差异具有统计学意义（P＜0.05）。

4 讨论与小结

动物微生物学是一门理论和实践性很强的课程，是畜牧兽医专业课程的核心课程之一。在新冠疫情防控期间线上教学实施过程中，由于实训室（或基地）条件缺乏，学生在家上课受制于实验环境、实验材料、实验工具等因素，课程实验项目无法开展，不利于学生“微生物检验技术”核心岗位能力的培养。教学中应用国家虚拟仿真实验平台在课程实践教学，线上仿真操作，后期线下补充实践，可有效解决解决线上教学实验实训课程开展的难题。

本研究在新冠肺炎背景下，结合学生学习的需求，课程教学的特点，运用虚拟仿真实验平台，探索构建适用于动物微生物学的实验教学模式。结果显示，试验班的实践成绩取得了明显的提高，调查问卷结果也显示学生的学习的兴趣、主动性、参与度、学习的效率、生物安全意识、操作规范性、无菌操作意识均得到了显著提升，学生对教学效果的满意度显著升高，这与国内外同类教学改革结果相一致，[5]表明虚拟仿真软件实验教学平台的应用，能够有效提高动物微生物学实验课程的教学效果，提升人才培养的质量。

虚拟仿真实验平台还具有成本低、可重复操作、实验周期短、操作安全等方面的优点，已经逐渐成为信息化时代下教学的趋势。构建适用于动物微生物学实验教学平台能够对传统教学模式和实验操作起到很好的补充和拓展作用。但是，平台资源的开发、维护和更新和完善和推广是一个长期性的任务，需要不断的完善，打造更加全面、优质、实用、可移动的虚拟仿真软件平台是今后发展的方向。