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摘要：文章主要介绍了VITEKⓇ2 Compact全自动微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真教学软件的设计与开发，以及虚拟仿真融合线上线下混合教学模式在医学微生物检验实验教学中的应用。结果表明，该仿真教学软件的实际应用既有利于培养学生的实践操作能力及思维方式，又能弥补学校实训环境与临床实际不符的缺陷，为微生物检验实验教学质量的提升开辟新的思路。
关键词：VITEKⓇ2 Compact；虚拟仿真；微生物学检验；实验教学
随着教育信息化的飞速发展，虚拟仿真技术（virtual reality，简称VR）作为一种先进的教学手段，已大步迈入医学微生学检验的实验教学领域中。其不仅打破了时空限制，解决了在微生物检验工作中因实验条件不足而出现的“高”“精”“尖”仪器培训难的问题，而且对于实验周期长、生物安全要求高的微生物检验实验项目来说也具有明显的优越性[1-2]。
VITEKⓇ2微生物鉴定及药敏分析系统是目前世界上应用较为广泛的细菌鉴定药敏仪之一，被许多国家设定为细菌最终鉴定设备。该系统具有高度特异性、敏感性和重复性，且具备操作简便、检测速度快等特点，对于感染性疾病的诊断和治疗具有重要意义。考虑到高职学生的就业方向多面向基层，日检测标本量较少，因此本文选择将“VITEKⓇ2 Compact全自动微生物鉴定药敏分析仪”作为虚拟仿真教学软件的开发对象。
1 VITEKⓇ2 Compact微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真软件开发
1.1组建项目团队，明确分工
虚拟仿真软件的开发是一项复杂的工作，需要具备一支由专业教师、行业专家和企业技术人员三方组成且分工明确、优势互补的团队。
专业教师是项目总负责人，需要收集VITEKⓇ2 Compact仪器用户手册、鉴定卡说明书、标准操作规程SOP文件，并实地学习该仪器的操作方法，为后期软件的设计和开发做好充分的准备。行业专家负责提供必要的专业咨询，如介绍仪器的原理、操作方法和注意事项等，同时参与指导仪器操作的微课视频拍摄，并负责审核虚拟仿真软件的交互动画脚本。企业技术人员则需在专业教师和行业专家所描述的“蓝图”的指导下，利用专业的多媒体软件来开发技术，负责虚拟仿真软件的制作与维护。
1.2微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真软件开发
1.2.1虚拟仿真软件的模块设置
通过整合前期收集到的相关资料，确定了VITEKⓇ2 Compact全自动微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真教学软件的模块目录。主要包括仪器设备结构认知、试卡相关结构认知、用户界面认知以及实验操作环节，具体如图1所示。
1.2.2虚拟仿真软件的操作内容简介
虚拟仿真软件通过模拟创建医院检验科微生物室Ⅱ级生物安全实验室的环境，给学生带来了身临其境的感受，消除了校内学习环境与实际临床微生物检验工作场景之间的巨大差异[3]。
虚拟仿真操作从细菌标本的选择开始，如图2所示，打开温箱，里面放置着两块血平板，一块培养的细菌是金黄色葡萄球菌，作为革兰阳性菌的代表菌；另一块培养的是大肠埃希菌，作为革兰阴性菌的代表菌。学生从中任选一块作为虚拟仿真检测的对象，若选择的细菌不同，后续的操作过程也不同。
实验操作环节可以分为学习模式和测试模式。在学习模式下，如果学生对某个操作过程存在困惑，可以获得提示与帮助。在测试模式下，系统会对学生整个操作过程的正确性进行打分，并支持教师将分数从系统中导出。
如图3、4所示，软件中还增设了二维动画，以展现无法看到的仪器设备内部的运作过程。
2在微生物检验实验教学中引入虚拟仿真软件的利弊分析
微生物检验是一门实践性非常强的学科，如果缺少微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真软件，受限于校内的教学条件，就只能开展一些简单的单项实验，如革兰染色、分区划线、细菌培养与接种等。同时，由于缺乏临床常用的自动化仪器设备，也会导致校内教学内容与实际工作严重脱节。
同时，研究观察到，单纯使用虚拟仿真软件存在着许多不足。例如，高职学生普遍存在学习内驱力不足的问题，且不少学生还存在厌学现象。当要求学生用电子设备在指定平台上完成虚拟仿真软件操作时，常常有不少学生应付了事。由此可见，虚拟仿真教学软件与真实的实验操作之间仍存在体验感上的巨大差异，并不能完全替代医学实训环境下的动手实操。
因此，教师需要坚持“能实不虚、以虚补实、虚实结合”的原则，在注重培养学生实操能力的基础上，充分利用虚拟仿真教学软件的优势，并将两者有机结合，形成优势互补。综上所述，本文提出虚拟仿真融合线上线下混合式教学模式，并将其应用于在微生物学检验实验教学中。具体实施过程为课前预习、课中实践和课后反馈[3]。
3虚拟仿真融合线上线下混合式教学方法在微生物学检验实验教学中的实施
3.1课前预习
首先，教师在超星学习通平台上发布自主学习任务，即掌握对VITEK®2 Compact微生物鉴定药敏分析仪的使用；其次，教师推送实验教学资料，包括实验任务、实验报告、电子讲义、微课视频和参考资料等；最后，要求学生课前在超星学习通平台上完成相应的预习任务。学生在预习环节中有任何疑问都可以随时与教师、同学在学习通平台上的讨论区内进行交流互动。
3.2课中实践
课中实践环节可以同时使用传统的微生物实验室和虚拟仿真实验室。以总课时2节为例，第1节课教师首先在课前播放案例导入：病人王某某，女，30岁，因持续发热5 d入院，5 d来无明显诱因而出现寒颤、发热的现象，体温高达40℃,最低为38℃,下午及夜间发热明显，伴有头晕、乏力等症状，否认结核病史。查体表现为体温38℃,脉搏85次/min，病容属急性发热症状，意识清醒，能够对检查进行自主配合，为自动体位。医嘱：抽血，送检验科培养，进行细菌鉴定。
然后向学生介绍经过分离培养，且在血平板上长出了的待检测细菌，并按组发放预先准备的长有待检测细菌的血平板。让学生观察并描述平板上的菌落形态，并在传统微生物实验室中进行革兰染色镜检、触酶、氧化酶实验等操作，根据实验结果的不同来推测待检细菌的鉴定方向。
例如，可以引导学生观察金黄色葡萄球菌在血平板上35℃培养18~24 h后的菌落形态，发现其直径为1～2 mm的圆形、光滑、湿润、边缘整齐、不透明菌落。常产生金黄色脂溶性色素，可形成β-溶血环。该菌的镜检结果为革兰阳性球菌，葡萄串状排列。触酶实验阳性，氧化酶实验阴性，这样就可以排除其是链球菌和肠球菌的可能，因为后两种细菌虽然也是革兰阳性球菌，但其触酶实验的结果都是阴性的。这一过程有利于培养学生的基本操作技能和正确的微生物检验思维，为学生今后从事临床微生物检验工作提供重要的知识与技能支撑。
待基本操作完成后，第二节课上可以在虚拟仿真实验室内进行VITEK®2 Compact微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真教学软件的操作。此环节计划用时为1节课。教学过程中使用此软件的优点如下。
该软件可超高精度地展示真实的设备的内部结构，深入、直观地展现设备的工作原理。同时，学生可以通过动画、声音和图像身临其境地参与到微生物鉴定和药敏实验的整个流程中，立即就能获得实验结果。研究预设了两类实验对象，即革兰阴性菌与革兰阳性菌。根据操作者的不同选择，软件可自动进入对应的操作流程，从而实现实验对象、操作流程与实验结果的有机结合。此外，在VITEK®2 Compact微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真教学软件的使用过程中还设置了一系列问题，可考查学生对整个实验操作流程的掌握情况。
3.3课后反馈
在本项目的课堂教学活动结束后，学生还需在超星学习通上完成实验小测，并由系统自动打分，同时需要完成实验报告的撰写并将其拍照上传。教师可通过提取虚拟仿真平台的测试数据、结合超星学习通平台上的实验小测成绩，以及实验报告完成情况，全面了解学生的学习情况。
虚拟仿真融合线上线下混合式教学模式充分体现了以学生为中心、以综合能力培养为目标的宗旨。实验总成绩的计算由3部分组成，课前预习成绩占20%，课中实践成绩占60%，课后反馈成绩占20%。
4虚拟仿真软件结合实验教学模式的评价与反馈
VITEK®2 Compact微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真软件于2021年底验收并逐步投入使用。本项目选取2020级的60名学生作为传统教学组，用细菌编码微量生化鉴定管来代替临床细菌自动化仪器鉴定方法。同时，选取2021级的60名学生为虚拟教学组，使用VITEK®2 Compact微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真软件来模拟临床细菌鉴定。此外，选取2022级的60名学生为新型教学组，采用虚拟仿真融合线上线下混合式教学模式。通过发放问卷调查的方式，对三种教学模式的满意度和学习成效进行对比调查，结果如表1、图5所示。
5虚拟仿真融合线上线下混合式教学模式的优势
5.1可减少教学设备投入，降低器材损耗，节约实验经费
使用虚拟仿真软件不仅不需要购买价格高昂的仪器设备，而且后期维护成本低、实验器材的损耗和废弃物的产生较少，既有助于节约实验经费，又经济环保[4]。
5.2可大力弥补学校微生物学检验实验教学的短板
传统的校内实训课程受场地、设备、预算不足等因素的限制，许多专业性很强的实训项目无法开展，导致学生感觉学校教学与临床工作出现了脱节。虚拟仿真实验能够立足于计算机载体创建虚拟环境，大力弥补此短板。
5.3规范实验技术的标准化操作
虚拟仿真软件的设计过程参考了VITEKⓇ2 Compact仪器用户手册、标准操作规程SOP等文件，设置了许多问题以便随时考查学生对操作细节的把握程度。通过模拟操作过程、学习操作技术和标准程序，不仅提升了学生利用自动化仪器进行临床微生物检验的实践能力，还消除了学生进入临床工作的陌生感，缩短了学生对工作的适应期。
5.4虚拟仿真融合线上线下混合式教学模式能做到“虚实结合”，优势互补
虚拟仿真融合线上线下混合式教学模式体现了“能实不虚、以虚补实、虚实结合”的原则，不仅推动了传统微生物检验技术对学生细菌鉴定思维的培养，强化了学生的动手能力，还充分借助校内虚拟仿真教学软件的优势，推动了院校医学检验教学资源库的建设，实现了学生动手操作能力与临床适应能力的全面发展，促进了微生物检验实验教学的改革与创新[5]。
参考文献
［1］李媛媛,吴洪娟,刘雨清.医学虚拟仿真实验室的定位及应用前景［J］.基础医学教育,2015,17(4):362-364.
［2］邹莉萍,黄从新,董卫国,等.虚拟实验室在临床诊断学教学中的应用与体会［J］.中国高等医学教育,2014(1):70-71.
［3］周茜,黄卫平,宋广忠,等.梅毒快速血浆反应素试验虚拟实验的构建与应用［J］.浙江医学教育,2016,15(1):9-11.
［4］刘家秀,许国莹,李靖,等.医学检验虚拟仿真实训教学平台的构建与应用［J］.中国医学教育技术,2019,33(1):83-86.
［5］王艳凤,赵国星,刘畅,等.虚拟仿真技术助力下的“医学微生物学”实验课程教学方案设计和实践［J］.微生物学通报,2021,48(1):295-305.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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VITEKⓇ2 Compact全自动微生物鉴定药敏分析仪虚拟仿真教学软件的开发与应用论文
人参与 2024-09-20 10:02:03 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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