我们结合教研组多年讲授医学微生物学实验教学的经验，在虚拟仿真技术的助力下对“医学微生物学”实验课程教学方案进行了重新设计。实践证明，相较于传统教学方案，新方案在丰富实验教学内容、培养学生生物安全意识、突破时空限制、提高教学效果等方面具有显著的优势，可为其他微生物学实验教学的教学改革提供借鉴参考。
虚拟仿真技术应用于“医学微生物学”实验课程的首要原则是通过丰富实验内容，更好地实现教学目标。因此，我们在明确教学目标的前提下，补充了虚拟仿真实验，形成了虚拟仿真技术助力下的“医学微生物学”实验课程的总体教学安排。
实验1，实验室生物安全及消毒和灭菌，在进行生物安全培训、细菌培养基配制和灭菌实体实验之后，增设生物安全二级实验室的结构和使用虚拟仿真实验，为学生提供生物安全二级实验室全流程操作的直观体验。
实验2，微生物形态及染色，在完成传统革兰氏染色和使用显微镜观察固定装片后，增设结核分枝杆菌抗酸染色虚拟仿真实验，学习病原菌形态学检测方法。
实验3，细菌的生理特征及理化因子对细菌的影响实验，增设重要病原菌培养检测虚拟仿真实验，学习病原菌分离培养检测方法。
实验4，细菌平板计数中是通过实体实验定量地得到某一样本中细菌的数量。
实验5，病原菌毒力因子检测实验为新设实验项目，包括：肺炎链球菌荚膜的毒力测试、溶血性链球菌透明质酸酶的毒力测试、破伤风痉挛毒素的毒性作用等3个虚拟仿真实验和实际操作的鲎试剂检测内毒素实验，完整地覆盖了细菌毒力的主要知识点。
实验6，病毒的分离培养实验为新设实验项目，包括：禽流感病毒鸡胚分离培养、流感病毒MDCK细胞分离培养、病毒的毒力检测虚拟仿真实验。替代了原有的视频示教的教学模式，再加上可以进行实际操作的“重要病毒包涵体固定装片观察实验”，基本覆盖了病毒分离培养及病毒毒力检测等主要知识点。
实验8，开放性实验中，我们摆脱实验教材的限定，由学生提出假设，草拟实验目的和实验步骤，和教师商讨确定实验整体方案后自主实施实体实验。
实验9，医学微生物学综合应用实验，为新设实验项目，内容为临床样本病原微生物检测虚拟仿真实验。综合训练医学微生物学操作技能。
运用虚拟仿真技术对“医学微生物学”实验课程教学方案进行改革，其意义不仅体现在丰富教学内容、提高教学质量上，还具有更深层次的意义，主要体现在3个方面。
本教学方案的设计基本原则是在虚拟仿真技术的助力下以生物安全教育为前提，同时在“广度”和“深度”两个方面对实验教学内容进行深层次整合和优化。所谓“广度”，即通过虚拟仿真实验填补原有“医学微生物学”实验课程教学中的空白，使实验内容更加丰富，技能训练体系更加完整；所谓“深度”，即将虚拟仿真技术全面融入经典验证性实验及综合探究性实验等不同层次实验内容，并增加综合性实验内容比重，使实验课程整体结构更加合理。学生逐步进行从“基础规范”到“应用开放设计”再到“综合创新”难度递增的实验项目训练。具体设计思路如下。
生物安全教育的意义不仅在于生物安全知识的传授和生物安全意识的培养，更在于提高医学生的岗位胜任能力和职业责任感。“医学微生物学”实验课程教学直接承担培养医学生建立生物安全概念及训练技能的任务，能在源头上提升今后医务工作者的生物安全防范能力，在新形势的人才培养中具有不可替代的作用。因此本教学方案以生物安全教育为前提进行设计。
生物安全知识内容较多，学生不可能通过一次训练就完全掌握；而生物安全意识的养成，更需要不断强化。因此，我们采用循序渐进、逐级推进的模式完成生物安全教育。在实验2“微生物形态及染色”中，以“结核分枝杆菌抗酸染色虚拟仿真实验”为载体，增加生物安全二级实验室实验人员和物品进出流程的教学内容。在实验3“细菌的生理特征及理化因子对细菌的影响”中，以“重要病原菌培养检测虚拟仿真实验”为载体，强化生物安全柜、紫外灯、医学消毒剂的使用知识。在实验6“病原菌毒力因子检测实验”中，以“破伤风痉挛毒素的毒性作用虚拟仿真实验”等为载体，增加涉及动物实验的生物安全二级实验室(ABSL-2)的使用知识。在实验7“病毒的分离培养”中，以“禽流感病毒鸡胚分离培养虚拟仿真实验”等为载体，增加生物安全三级实验室(BSL-3)的结构和使用的知识。
病毒学实验在传统的“医学微生物学”实验课程教学中基本处于空白状态，多采用示教实验或者录像的形式完成。为此，我们在以下两个方面补充了虚拟仿真实验：(1)集中增加病毒学实验内容，增加“禽流感病毒鸡胚分离培养虚拟仿真实验”和“流感病毒MDCK细胞分离培养虚拟仿真实验”及“病毒的毒力检测虚拟仿真实验”，加上可以进行实际操作的“重要病毒包涵体固定装片观察实验”，基本覆盖了病毒学的主要知识点。(2)在综合应用实验“临床样本病原微生物检测虚拟仿真实验”中增加了病毒核酸检测、病毒免疫检测虚拟仿真实验内容，培养学生的综合实验能力及探究能力。为后继医学免疫学、实验室诊断学、传染病学、医学统计学等学科进行知识和技能的储备。
在确定好需要补充的10个实验内容后，我们进行了虚拟仿真实验项目软件的开发，并将其部署于教学网络平台上，便于课堂教学和学生自学使用。针对不同的实验我们开发了不同的版本，并提出了不同的教学要求。
为了强化生物安全教育和重要医学微生物学实验技能的训练，我们将生物安全二级实验室的结构和使用、肺炎链球菌荚膜的毒力测试、溶血性链球菌透明质酸酶的毒力测试、破伤风痉挛毒素的毒性作用(细菌毒力及ABSL-2实验室使用)和禽流感病毒鸡胚分离培养、流感病毒MDCK细胞分离培养、病毒的毒力检测(病毒实验及BSL-3实验室使用)等几个实验作为重点实验进行开发。除按照基础实验开发的流程设计脚本开发基于个人电脑的学习版和考核版之外，还进行了VR版开发。学生除了进行类似于基础实验的学习和考核外，还可以在虚拟仿真实验室使用专用的VR设备进行沉浸式体验，进一步加深对实验的理解。
“临床样本病原微生物检测虚拟仿真实验”是整个教学方案中的综合性实验，该实验采取了模块化设计的思路，具有一定的开放性。该实验的环境采用生物安全二级实验室的结构和使用虚拟仿真实验的环境，将多个基础实验模块(抗酸染色、分离培养鉴定)和补充的实验内容(病毒核酸检测、病毒免疫检测)整合成为综合实验。由于模块化设计的特点，该实验保持了开放性，可以根据情况随时补充实验内容。学生完成该实验需要在电脑上进行数百次操作互动，回答15次问题，综合训练医学微生物学操作技能。
本教学方案以“形成性评价”为指导思想，以获得实验能力为导向制定多维度科学考核评价体系。对实验项目每一阶段关键操作步骤和知识点进行赋分，从而做到对实验过程每个基本点进行客观评价，体现在对实验目的把握度、实验步骤的有效性、实验过程的规范度以及归纳分析实验结果的正确度等，全方位评价学生在实验过程中获得的实验能力，辅助学生提升实践能力。
虚拟仿真实验极大地丰富了“医学微生物学”实验课程的教学内容，保障了实验教学活动的生物安全，教师明显地感觉到学生主动学习的积极性显著提高，虚拟仿真课堂也比传统课堂更轻松愉悦。虽然得到医学生的普遍认可，但通过教学反思也存在一些不足，需要进行补充和完善。
虚拟仿真实验解决了既往在教学过程中学生对于生物安全知识和技能训练无法亲身实践、缺乏感性认知的问题，培养了学生的生物安全意识，强化其生物安全防护技能。学生在实验室的行为更加规范，注意头发的长度和约束、指甲的长度、白大衣是否纽扣齐全并扣紧、实验过程中是否正确佩戴手套和口罩。以往带零食和饮料进入实验室、穿拖鞋以及不穿实验服的现象不再出现，实验废弃物不再随意丢弃，令实验教学氛围更加严谨和谐。
在教学内容上，增加综合性实验内容比重；在教学形式上，积极运用PBL教学方法将理论知识与临床实际问题密切联系起来，增强综合性实验教学效果。问卷调查表明，92%的学生认为能够锻炼在生物安全条件下独立思考的能力及综合实验能力，对提高岗位胜任力和职业责任感也有帮助。
就学习效果而言，经过两轮教学实践，我们以1617级临床及口腔班为实验组，15级临床和口腔班为对照组，发现在理论考试中，实验组涉及实验教学内容的得分率明显高于对照组，各次评教成绩均接近满分。更为重要的是，绝大多数学生对本实验方案表示满意(94.0%)，并希望将虚拟仿真技术推广到其他基础医学实验教学项目中(90.5%)。