新型教學(xué)模式在微生物檢驗實驗的應(yīng)用

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[摘要]臨床微生物檢驗技術(shù)是檢驗醫(yī)學(xué)的重要課程,實驗教學(xué)是學(xué)生實踐微生物相關(guān)實驗技術(shù)的基本環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式陳舊,實驗內(nèi)容單一,實驗場地和課時嚴重影響了課堂效率和學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。虛擬仿真教學(xué)能夠建立仿真實驗環(huán)節(jié),模擬實驗對象和內(nèi)容,使學(xué)生在虛擬仿真實驗中加深對實踐操作知識的認知。虛實結(jié)合的新型教學(xué)模式既能培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力,又能培養(yǎng)其解決問題和臨床思維能力。

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真實驗;臨床微生物學(xué)檢驗;實驗教學(xué)

臨床微生物檢驗技術(shù)是醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)的主要課程之一,也是一門實踐性、操作性較強的學(xué)科,與臨床醫(yī)學(xué)密切相關(guān)[1]。實驗教學(xué)是本科生實踐微生物相關(guān)實驗技術(shù)的最基本環(huán)節(jié),由于其內(nèi)容龐雜、微生物種類多且知識點連續(xù)性差,成為學(xué)生學(xué)習的一大難點[2]。微生物實驗教學(xué)內(nèi)容包括微生物的分離培養(yǎng)、細菌染色方法及形態(tài)觀察、病原菌鑒定及藥物敏感實驗等,對培養(yǎng)學(xué)生動手能力和臨床思維能力至關(guān)重要。傳統(tǒng)的臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學(xué)采用教師講解實驗原理和方法,學(xué)生按步操作的模式開展教學(xué)[3],課程缺乏生動性,學(xué)生缺乏主動性,課堂效率低,不利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)新能力。目前,實驗教學(xué)正面臨兩大挑戰(zhàn),一是臨床微生物檢驗實驗課程的課時縮減,二是臨床對微生物檢驗人員的要求更高,因此需要教師不斷改進實驗教學(xué)課程形式與內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量,才能培養(yǎng)出動手能力和臨床思維能力俱佳的微生物檢驗人員。新時期下,隨著計算機信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,越來越多的現(xiàn)代化教學(xué)模式與方法應(yīng)用到本科生實驗教學(xué)中[4]。2013年教育部針對建設(shè)國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心做出了相關(guān)部署[5],微生物檢驗實驗教學(xué)面臨新的機遇。虛擬仿真教學(xué)是利用先進的多媒體、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),使學(xué)生能夠在自主開放的平臺下進行虛擬實驗[6]。虛擬仿真實驗平臺技能彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中實驗設(shè)備、場地和經(jīng)費等不足的問題,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)容進行結(jié)合[7-8],可實現(xiàn)操作高傳染性和致病性病原菌,且時間和空間自由,具有良好應(yīng)用效果。

1傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的局限性

1.1實驗教學(xué)模式的固化性

現(xiàn)階段臨床微生物檢驗技術(shù)主要采用教師講解實驗原理與方法為主、學(xué)生按步操作為輔的傳統(tǒng)模式開展教學(xué)[9]。教師提前按照指定教材,設(shè)計實驗內(nèi)容、時間及結(jié)果。學(xué)生被動地按課件步驟操作每個實驗。學(xué)生只是單純的完成實驗操作和實驗報告,很少去關(guān)注實驗的目的及實驗意義。在實驗操作中,學(xué)生因為缺乏主動思考,因而很少能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,出現(xiàn)不同的實驗結(jié)果也很少主動分析,缺乏學(xué)習的積極性與主動性,知識學(xué)習處于單向傳遞狀態(tài)。

1.2實驗教學(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),實驗教學(xué)開展的多為簡單重復(fù)、已知實驗結(jié)果的驗證性細菌生化反應(yīng)實驗和藥敏實驗,缺乏綜合分析型實驗。而現(xiàn)階段臨床以大型精密儀器和現(xiàn)代化技術(shù)為主,實驗教學(xué)內(nèi)容無法滿足臨床需求和學(xué)科發(fā)展,學(xué)生進入臨床實習后會面臨迷茫,需要較長適應(yīng)時間。

1.3實驗教學(xué)內(nèi)容的局限性

實驗教學(xué)涉及實驗室生物安全,而高校微生物實驗室多為一級或二級實驗室,依據(jù)實驗室生物安全管理條例[10],不能從事高致病性病原微生物實驗活動。同時,學(xué)生的生物安全意識淡薄[11],例如個別學(xué)生不戴手套接觸培養(yǎng)基,或者戴著手套看手機。因此,臨床微生物檢驗技術(shù)實驗內(nèi)容受到局限,學(xué)生無法實踐操作如結(jié)核分枝桿菌等致病性高但與臨床密切相關(guān)的病原菌。實驗課程中,學(xué)生需要熟練地掌握細菌的形態(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)。細菌因培養(yǎng)條件、培養(yǎng)時間等可導(dǎo)致細菌形態(tài)在顯微鏡下呈現(xiàn)多樣性,學(xué)生無法能清晰觀察到不典型細菌形態(tài),或是因為人多而放棄輪流觀察示教片的機會。

1.4實驗教學(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)鑒定實驗及藥物敏感實驗,至少需要3d,而學(xué)生在有限的學(xué)時里無法參與整個過程,因此實驗前部分環(huán)節(jié)均由帶教老師完成,實驗操作部分由帶教老師指導(dǎo)學(xué)生完成,而結(jié)果判讀部分因課時原因只能由學(xué)生獨立完成,學(xué)生無法真實體驗臨床微生物鑒定的流程,缺乏參與感,學(xué)習積極性不高。

2虛擬仿真實驗在臨床微生物學(xué)檢驗技術(shù)的應(yīng)用

2.1虛擬仿真實驗在普通病原菌中的應(yīng)用

虛擬仿真實驗可以為學(xué)生提供預(yù)習平臺,使其能提前了解每節(jié)實驗課程的內(nèi)容,包括實驗?zāi)康?、實驗操作和實驗結(jié)果判讀,對于有疑問的部分可以線下找教師解答。細菌形態(tài)存在多樣性,尤其是革蘭陽性桿菌因培養(yǎng)基和培養(yǎng)時間的不同,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驗室菌株保存液中的形態(tài)也存在差異。利用虛擬仿真平臺,可為每種細菌在臨床樣本和常見培養(yǎng)基中不同時間點的菌落形態(tài)及鏡下形態(tài)建立數(shù)據(jù)庫,學(xué)生可以隨時學(xué)習。此外,對于常見實驗操作,如細菌分離培養(yǎng)、氧化酶實驗、觸酶實驗和吲哚實驗等可制作成相應(yīng)的視頻,學(xué)生在課前預(yù)習和課后復(fù)習中均可觀看學(xué)習。

2.2虛擬仿真實驗在高致病性病原菌中的應(yīng)用

因臨床微生物檢驗技術(shù)的研究對象是病原微生物,對實驗室的生物安全級別及學(xué)生的生物安全意識提出了較高要求。對于高致病性、高傳染性病原菌,實驗室開展相關(guān)實驗教學(xué)活動,僅能局限于理論教學(xué)。此外,對于肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌等對培養(yǎng)要求苛刻的苛養(yǎng)菌,因?qū)嶒炘O(shè)備的要求,在大部分高校實驗室無法開展此類細菌的鑒定及藥物敏感試驗。將虛擬仿真實驗教學(xué)應(yīng)用于臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學(xué),能夠有效解決實驗室生物安全、儀器設(shè)備、課時不足等難題。例如,利用虛擬仿真教學(xué),可以模擬結(jié)核病患者痰液標本,通過萋尼染色觀察結(jié)核分枝桿菌在顯微鏡下的形態(tài),同時動態(tài)觀察結(jié)核分枝桿菌在固體培養(yǎng)基上生長過程,讓學(xué)生能更全面真實地認識微生物。鼠疫耶爾森菌、霍亂弧菌等臨床實驗室?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。

2.3虛擬仿真實驗在學(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,簡單實驗操作為輔,大部分學(xué)生在實習期間才真正接觸臨床,但在將課本的理論知識運用于臨床實踐時比較困難,理論與實踐脫離,因此實驗教學(xué)必須加強學(xué)生臨床思維能力的培養(yǎng)。但在傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式下,學(xué)生無法系統(tǒng)、完整地參與病原菌的分離培養(yǎng)及鑒定。因此,通過虛擬仿真實驗,模擬臨床案例,創(chuàng)建一個具備三維仿真動畫、聲音的真實學(xué)習情境,學(xué)生可操作、可互動問答[12],身臨其境的體驗?zāi)苡行Ъ由顚W(xué)生對理論知識的理解與掌握。例如,模擬臨床1份下呼吸道標本,從標本的采集開始,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,最終形成1份臨床報告,學(xué)生全程參與,并且用所學(xué)知識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)生綜合分析問題和解決問題的能力。

3虛實結(jié)合的新型實驗教學(xué)模式探討

臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學(xué)是理論與實踐相結(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)生的動手操作能力,如細菌的轉(zhuǎn)純接種、細菌生化反應(yīng)實驗等,對學(xué)生動手能力要求較高,只有反復(fù)練習才能熟練掌握。但由于實驗場地、教學(xué)成本、課時和生物安全等原因,部分實驗無法開展,虛擬仿真教學(xué)則能夠通過動畫、聲音和圖像等真實模擬臨床操作,使學(xué)生能夠直觀地參與整個實驗所有流程,同時還可以自己設(shè)計實驗,模擬實驗過程,分析實驗結(jié)果,鞏固和提升理論知識,培養(yǎng)邏輯思維及科研創(chuàng)造能力。但因為虛擬仿真教學(xué)時學(xué)生無法實際操作,因而無法鍛煉學(xué)生的實際操作能力[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。將兩者虛實結(jié)合的新型實驗教學(xué)模式,既能鍛煉學(xué)生動手能力,又能培養(yǎng)學(xué)生臨床思維能力。臨床微生物檢驗技術(shù)實驗教學(xué)內(nèi)容包括7個章節(jié),按新型實驗教學(xué)模式將實驗課課程內(nèi)容和方式安排建議設(shè)計如下,見表1.

4新型實驗教學(xué)模式的教學(xué)評價

本校臨床微生物檢驗技術(shù)自2020年逐步進行課程內(nèi)容改革,2016級36名學(xué)生作為傳統(tǒng)教學(xué)組,2017級37名學(xué)生作為虛擬教學(xué)組,2018級37名學(xué)生作為新型教學(xué)模式組。通過縱向比較2016級、2017級和2018級醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)學(xué)生實驗課程考試成績發(fā)現(xiàn),2018級學(xué)生考試成績更佳,考試過程中革蘭染色、生化反應(yīng)試驗等操作更為熟練。在臨床實習過程中,2018級學(xué)生能夠更快地適應(yīng)臨床工作模式,實驗操作能力和臨床思維能力也明顯優(yōu)于往屆學(xué)生。對3組學(xué)生分別進行課堂模式滿意度、實驗參與度、學(xué)習效率及學(xué)習成果的問卷調(diào)查,調(diào)查結(jié)果見表2。對于課堂模式滿意度,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)計學(xué)意義(F=213.162,P=0.001)。在這種模式下,參生與度和學(xué)習效率得到了較大改善,認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)生的實驗參與度均高于傳統(tǒng)教學(xué)組(F=213.162,P=0.018)。3組學(xué)生對學(xué)習成果方面的比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

5小結(jié)

虛實結(jié)合的新型實驗教學(xué)模式既充分發(fā)揮了傳統(tǒng)微生物檢驗技術(shù)實驗教學(xué)的優(yōu)勢,鍛煉了學(xué)生的動手能力,又將虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用于教學(xué)活動,讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境進行創(chuàng)新性學(xué)習,使實驗教學(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。

作者：許雨喬 宋為娟 單位：南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院