周 霖，王 澜，王 主，周 波，刘旸旸，常 南，王斯瑶，杨巍巍

（沈阳医学院公共卫生学院，辽宁 沈阳 110034）

食品微生物检验作为高等院校食品质量与安全专业的重要专业基础课程，应用性和综合性都很强，在为国家培养食品人才方面发挥了重要作用[1]。实验教学是食品微生物检验课程的重要环节，以理论知识为基础，主要培养学生对食品中的微生物进行检测和分析的实践能力及良好的科研素养[2]。传统食品微生物检验实验教学模式主要依托线下实验室，受实验室空间、实验内容的安全性、实验仪器的数量等因素的限制，学生实验能力得不到充分训练和培养。此外，由于实验经费和实验技术人员有限，新技术和实验内容难以引入本科教学，很难激发学生对食品微生物检验课程的学习兴趣[3-4]。

随着信息技术的发展，线上教学平台如中国大学MOOC[5]、超星学习通[6]、Blackboard教学平台[7]等被应用于高等教育教学，打破了传统教学模式，能有效发挥学生的主观能动性，提升综合能力。虚拟仿真技术以计算机软件和硬件技术为基础，融合了人工智能、虚拟现实等前沿科技，最先被应用于军事和经济领域[8]。将虚拟仿真技术应用于实验教学，不仅可以解决实验条件不足问题，还可以突破学生学习过程的时空限制，对于实验周期长、安全性要求高的食品微生物检验实验项目来说，会让实验更安全、更高效[3，9]。冠卓食品分析App或移动实验室App充分迎合了新时代大学生泛在化移动智能终端应用习惯，使实验课程不再受实验场地和实验仪器等不可控因素限制的同时，还可以利用碎片时间随时开展实验，不仅为本科实验教学提供了有效途径，也培养了学生的自主学习能力，从而提升教学效果[10-12]。

虽然线上教学平台和虚拟仿真技术使教学内容更加丰富，且多元化教学模式激发了学生的学习兴趣，但因学生缺少真正的实践训练，不能牢固掌握实验细节、关键步骤和注意事项等，从而在很大程度上限制了主观能动性的发挥和创造性的培养。基于此，为提高食品微生物检验实验教学效果，培养具有扎实专业能力和创新思维的食品专业人才，本课程团队充分利用虚拟仿真技术，融合线上线下混合式教学方法，探索建立了“线上+线下+虚拟仿真”教学模式，取得了良好的教学效果。

1 食品微生物检验实验教学现状

传统食品微生物检验实验教学模式：课前学生根据教师布置的任务，参考相关实验教材进行预习；课上教师讲解每个实验模块的原理、具体实验步骤及实验操作需要注意的地方等，随后边演示边指导学生进行实验，最后进行实验讨论和总结。教学中发现该模式存在明显的不足之处，具体如下。

1.1 实验教学资源有限

食品微生物检验实验教学所需的无菌实验室、各种设备和装置造价较高，且需要具备相关技术的实验室管理人员专门维护。同时，有限的教学资源无法满足教师一对一指导学生实验的需要，因此学生会分成几个实验小组，致使教师无法对实验过程中的错误操作及时纠正。另外，在基础训练不足的情况下学生进行实验操作，可能会因操作不正确导致实验仪器出现问题或实验材料浪费，增加了实验成本[3]。

1.2 实验教学受时间和空间的制约

食品微生物检验一系列实验耗时较长，如食品中沙门氏菌的检验包括各种培养基的配制与灭菌、沙门氏菌的培养与生理生化鉴定、沙门氏菌的特征检测等项目，完成一个实验流程可能需要4天至一周的时间，这就使得学生无法全程参与操作复杂、耗能耗时的微生物检验实验。此外，实验中涉及致病微生物和有毒有害及易燃易爆试剂，若学生操作不规范就会有很大风险[9]。

1.3 实验教学模式缺乏时代性

传统食品微生物检验实验教学中，学生课前根据教师布置的任务进行预习，并按要求完成预习报告。而实验教师提前准备实验用材料与试剂，并完成部分实验流程，课上讲解实验内容和注意事项等，演示后指导学生开展具体操作。在信息化时代，手机和电脑已经成为大学生学习、生活中必不可少的一部分，传统食品微生物检验实验教学方式必然不能激发学生的学习兴趣，也制约了其主观能动性的发挥[2]。

1.4 实验教学评价方式单一

传统食品微生物检验实验教学中学生分成几个实验小组，教师基于小组的整体表现和实验报告进行评价。这种相对片面的评价方式对实验结果的关注度较高，而忽视了对每个学生的全过程和全方位评价。而且由于实验所需仪器相对有限，可能导致小组内部分成员在实验过程中出现“划水”现象，抄袭他人的实验数据，导致动手操作能力较差[13]。

1.5 实验教学效果欠佳

（1）食品微生物检验实验教学教材内容单一，缺乏新技术手段的运用，对学生的吸引力不足，致使多数学生不能按要求认真预习，在实验过程中存在“依葫芦画瓢”现象，缺乏深入学习和自我反思。（2）对于耗时较长或具有危险性的操作，学生无法全程参与实验过程，难以掌握实验内容及注意事项。（3）因受客观条件限制，学生需要在规定时间到实验室完成实验内容，这在一定程度上影响了学生实验探索和创新的积极性，导致育人效果不理想[11]。

2 “线上+线下+虚拟仿真”教学模式的设计与实施

2.1 “线上+线下+虚拟仿真”教学模式的设计

根据食品微生物检验实验课程教学大纲和本学科实情，采用“线上+线下+虚拟仿真”系统化、多元化教学模式，涵盖课前、课上和课后3个阶段，具体见图1。课前学生在线上通过超星平台和冠卓食品分析App或移动实验室App进行预习和虚拟实验练习；在线下课堂上，首先进行虚拟仿真实验测评和分析，接着教师归纳总结学生线上预习情况，由表及里地引导学生理解每个实验原理和步骤，同时加强学生对实验操作注意事项的认知，然后指导学生在实验室开展线下实验环节；课后完成实验报告的撰写，并基于超星平台完成自主评测和课后知识的拓展与延伸。

2.2 “线上+线下+虚拟仿真”实验教学模式的实施

2.2.1 课前自主学习（1）基于超星平台的自主学习：教师发布食品微生物检验实验教学资料（包含电子教材、课程教学大纲、教案、课件、视频和实验预习内容等），学生根据自己的安排在超星平台开展课前自主预习。预习过程中遇到任何问题，可以在讨论区留言或在微信群与教师、同学讨论。总之，基于线上平台的学习可以充分利用碎片时间，不受地点限制，随时随地完成学习内容。

（2）基于虚拟仿真实验App的实验练习：通过课前线上预习，学生已基本清楚实验教学内容和具体要求，带着任务进入移动虚拟仿真实验室开启练习模式，身临其境体验实验室全景和配置以及完整的实验操作流程。以食品中沙门氏菌的检验为例，探索冠卓食品分析App在食品微生物检验实验中的使用。

冠卓食品分析App有两种模式：练习模式和考试模式。学生首先打开软件，点击练习模式，再选择GB 4789.4-2016食品微生物学检验—沙门氏菌检验，点击载入即可在虚拟实验室开展实验操作。在实验过程中每个实验步骤是一个关卡，只有完成此操作才能进行下一项实验内容。在练习模式下遇到任何问题，点击“T”即可得到提示。整个实验包括无菌操作、配制1∶10的样品溶液、增菌、分离、生化试验、血清学鉴定—自凝集检测和血清学鉴定—多价菌抗原O鉴定7个环节，每个环节又包括若干步骤。学生在冠卓食品分析App上完成整个沙门氏菌检验的操作流程，在对实验原理理解更加透彻的同时更好地掌握实验技能和操作注意事项。

2.2.2 课堂教学活动 通过课前在超星平台的自主学习和在虚拟仿真实验室的实验练习，学生已基本了解食品中沙门氏菌检验的实验原理和步骤。在线下课堂，学生进入冠卓食品分析App考试模式进行测试，因考试模式中无提示菜单“T”，学生可以检测自己对实验所有环节的熟练程度和理解情况，系统会根据学生实验完成情况进行智能评分。

教师根据超星平台线上导学测评和虚拟实验评分报告，对学生的预习效果进行全方位评估，在线下实验室先与学生讨论互动，解决预习过程中遇到的各种问题，接着讲授实验重难点并涵盖所有注意事项。学生完全理解实验内容后，在教师的指导下开展线下实验室操作，在操作过程中可随时记录重要步骤、有趣现象、出现的问题以及与虚拟仿真实验不同的地方，待实验结束后进行小组汇报。最后，教师引导学生对本次实验展开讨论，同时总结实验中出现的普遍问题，全面探讨实验注意事项和操作要点，并引入食品微生物检验新技术的原理和应用，不仅培养学生发现和解决问题能力，还开阔学生的眼界。

2.2.3 课后反馈与跟进 学生在课堂上完成实验后，可在超星平台完成自主测试，评估自己对本实验的掌握情况，同时基于线下实验数据完成实验分析、总结并形成报告。教师审阅实验报告和线上测评结果，了解学生对本次实验的掌握程度。通过课前预习、课上练习和课后反馈，在学生已经掌握了沙门氏菌检验理论知识和技能操作的基础上，教师对沙门氏菌检验实验进一步拓展，以弥补实验内容滞后的不足。

（1）可利用超星平台向学生推送食品微生物检验实验相关专栏文章、视频和时事热点事件，如科普动画《不可忽视的沙门氏菌》，学生可随时随地利用课余碎片时间扩充自己的知识。（2）学习实验文献是培养学生创新能力的有效途径，因此教师在超星平台引入近期相关研究热点文献和科研动态，鼓励学生充分利用Google Scholar、PubMed、中国知网等查阅最新的食品微生物检验相关研究进展，使科研与教学相辅相成。如在食品中的沙门氏菌检验实验中，通过分享Critical Reviews in Microbiology期刊发表的减少鸡蛋中沙门氏菌的文章，引导学生设计合理的实验方案，减少鸡蛋受沙门氏菌污染的可能性[14]。同时，引用Lin等[15]发表在食品领域期刊European Food Research and Technology的论文，将最新科学成果融入教学，引导学生研讨食品微生物检验中的新技术和机理，激发科研兴趣。

3 “线上+线下+虚拟仿真”实验教学考核评价体系的构建

“线上+线下+虚拟仿真”实验教学考核评价体系的设计基于成果导向教育理念，以学生产出为核心，以综合能力培养为目标，强调创造性和实践素质，最终促成学习成果的达成[16]。实验总成绩由3部分组成，其中课前成绩占30%，课上成绩占50%，课后成绩占20%。系统评价体系包括两部分内容，即过程性评价和终结性评价，两者相结合使教学评价体系更加系统全面（见图2）。

过程性评价主要依托超星平台、虚拟仿真实验App和线下实验室，包括课前预习任务、线上测评、虚拟仿真练习和课堂表现、虚拟仿真测评、实验室操作、小组讨论与汇报。基于超星平台的课前预习和测评，由教师借助平台进行综合评价；依托Moolsnet智慧平台的虚拟仿真训练和考核是关卡式设计，平台会根据学生的实验操作进行智能打分，等学生结束虚拟实验后，教师导出虚拟实验成绩进行考核评价；课堂上教师根据学生对所学知识的掌握程度和综合实验能力展开客观评价。终结性评价主要是教师根据学生线下实验操作，对学生的实验总结报告、线上测试和延伸拓展学习等情况给予评价。

4 “线上+线下+虚拟仿真”实验教学效果的反馈

为使课程建设对接培养目标，培养与食品行业需求相契合的食品微生物检验专业人才，我们从学生、督导与同行、用人单位反馈3方面对教学效果进行评价与分析，以期形成“教—学—评—教”的反馈模式，有利于深化食品微生物检验课程教学改革。

4.1 学生反馈

教学团队利用问卷星平台收集了2018级、2019级食品质量与安全专业学生对食品微生物检验“线上+线下+虚拟仿真”实验教学模式的反馈与评价，结果见表1。总体来看，大多数学生对“线上+线下+虚拟仿真”实验教学模式较为满意，且经过不断改进后学生评价持续提高，2019级学生对教学模式的评价高于2018级学生。

表1 学生对“线上+线下+虚拟仿真”实验教学模式的评价（%）

4.2 督导与同行反馈

学校教学督导、学院教学督导与同行在听课和教学检查后对“线上+线下+虚拟仿真”实验教学效果给予了较高评价，普遍认为该实验教学模式以学生发展为中心，富有吸引力，开阔了学生视野，提升了理论知识水平和实操能力，有利于培养学生的综合素质。在此教学模式基础上，食品微生物检验课程于2020年被评为校级一流本科课程，2021年被推荐参评辽宁省一流本科课程。

4.3 用人单位反馈

目前，“线上+线下+虚拟仿真”实验教学模式先后应用于2018级和2019级食品质量与安全专业食品微生物检验实验教学中，其中2018级学生已在食品企业和食品检测机构展开实习，部分实习内容涉及食品微生物检验。通过调查发现用人单位普遍认为我校2018级食品质量与安全专业学生较往届学生具有更扎实的理论功底和更强的实践能力，且科研思维和创新意识也较好。

5 总结与展望

本研究基于超星平台、虚拟仿真实验App和线下实验室，构建了多元化、立体化食品微生物检验实验教学模式。学生可以随时随地利用碎片时间进行线上预习和考评，突破了学习的时空限制，优化了食品微生物检验实践教学体系，弥补了传统实验教学的缺陷，取得了较好的效果。“线上+线下+虚拟仿真”实验教学模式彰显了以学生为中心的教育理念，充分发挥了学生的主观能动性，有效激发了求知欲，不仅对培养学生综合素养和科研思维具有重要意义，也为食品领域创新型、复合型、应用型人才培养提供了新思路。