虚拟仿真操作(VSO)在临床微生物学实验教学中的应用：提升BSL-3环境下SARS-CoV-2操作技能与生物安全意识

本研究针对临床微生物学实验教学中高致病性病原体(如SARS-CoV-2)实操训练的生物安全风险问题，开发了基于桌面式虚拟现实(VR)的虚拟仿真操作(VSO)教学平台。研究人员通过对比实验组(VSO+线下教学)与对照组(传统视频+线下教学)的教学效果，发现VSO显著提升了学生的综合实践能力(中位数90.31 vs 86.00)、操作技能(92.00 vs 87.00)和实验室生物安全意识(86.00 vs 78.00)，为BSL-3实验室操作培训提供了创新性数字化解决方案。该成果发表于《BMC Medical Education》，对医学教育数字化转型具有示范意义。

　　

在全球生物安全形势日益严峻的背景下，高致病性病原体如SARS-CoV-2的实验操作培训面临两难困境：既要保证教学效果，又要确保生物安全。传统微生物实验教学难以满足BSL-3实验室的特殊要求，而疫情期间线上视频教学又存在互动性差、实操感弱等缺陷。这种矛盾在医学检验技术等实践性强的专业中尤为突出，如何突破时空限制、安全有效地培养具备规范操作能力和生物安全意识的人才，成为医学教育改革的迫切需求。

杭州医学院检验医学院与生物工程学院的研究团队创新性地将虚拟现实技术引入教学实践，开发了针对SARS-CoV-2分离培养的桌面式虚拟仿真操作(VSO)平台。该研究采用对照试验设计，将174名医学检验技术本科生分为实验组(86人)和对照组(88人)，通过比较VSO与传统视频教学的效果，发现虚拟仿真技术能显著提升学生在高风险病原体操作中的综合能力。相关成果发表在《BMC Medical Education》，为后疫情时代的医学实践教学提供了重要范式。

研究团队运用三大关键技术方法：1) 基于Bloom分类法的分层教学目标设计，覆盖认知、情感和心理运动三大领域；2) 开发包含BSL-3设施要求、标准操作规程、标本处理等5大模块的桌面式VSO系统，支持键盘/鼠标交互；3) 采用WHO生物安全手册标准，通过实操技能(50%)、生物安全意识(25%)和无菌意识(25%)三维度评估教学效果。

研究结果部分显示：

基线特征分析证实两组在性别、年龄、高考成绩等指标上无显著差异(P>0.05)，保证数据可比性。

学习目标评估发现实验组综合实践成绩中位数(90.31)显著高于对照组(86.00)(P<0.001)，其中操作技能(92.00 vs 87.00)和生物安全意识(86.00 vs 78.00)提升尤为显著。

问卷调查显示91.86%学生认可VSO的仿真质量，95.35%认为其显著提升了实操技能，97.67%增强了操作标准化认知。

讨论部分指出，该VSO平台成功解决了三大核心问题：1) 通过虚拟环境突破BSL-3实验室的准入限制；2) 游戏化界面(如图1所示)提升学习参与度；3) 实时反馈机制强化关键操作记忆。尽管在无菌意识培养方面未达显著差异(92.00 vs 92.00，P=0.101)，但高分段学生比例从82.95%增至63.95%，仍显示积极趋势。

这项研究的创新价值在于：首次将桌面式VR系统应用于高致病性病毒实验教学，验证了虚拟仿真在生物安全培训中的有效性；提出的"线上预练-线下实操"混合教学模式，为医学教育数字化改革提供了可复制的技术路径。局限性包括虚拟与现实操作的转化效率有待提升，以及情感交互不足等问题，这为未来开发沉浸式VR教学系统指明了优化方向。