導(dǎo)語：生物通識實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：生物通識實驗作為生命科學(xué)通識教育的重要組成部分，不僅使學(xué)生了解生物學(xué)理論知識，掌握實驗技能，更有利于學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高分析問題和解決問題的能力。在肺炎疫情期間，為了保障實驗教學(xué)質(zhì)量與進(jìn)度，該文利用多種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式和資源開展了生物通識實驗的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，并輔以線下家庭版實驗操作，論文探討了適應(yīng)當(dāng)下教學(xué)條件的應(yīng)對措施，優(yōu)化了學(xué)生在線實驗課程體驗，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，為后續(xù)推動通識實驗類的教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：肺炎疫情；生物實驗；通識教育；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；教學(xué)研究

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，生命科學(xué)正以前所未有的的速度發(fā)展，并慢慢滲透到現(xiàn)代社會與生活的各個領(lǐng)域[1]。生命科學(xué)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為每個人都應(yīng)該了解和掌握的基礎(chǔ)學(xué)科，并成為高等教育中“通識教育”不可或缺的重要組成部分和本科人才培養(yǎng)的必需環(huán)節(jié)[1]。生命科學(xué)作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，生物實驗課程是該學(xué)科不可分割的一部分，是溝通理論與實踐的橋梁，并對培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力起著課堂理論教學(xué)無法企及的作用，同時有利于學(xué)生形成探究性的科研素養(yǎng)[2]。因此，四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院在已經(jīng)開設(shè)“現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)”“生命科學(xué)與人類健康”和“微生物與人類文明”等多門通識教育理論課程的基礎(chǔ)上，專門開設(shè)了面向全校非生物類專業(yè)學(xué)生的“生命奧秘探索實驗”生物實驗類通識課程，以理論與實踐相結(jié)合的形式帶領(lǐng)非生物類專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行生命科學(xué)奧秘的奇妙探索和生命科學(xué)知識的普及教育。隨著高等教育教學(xué)的不斷改革，生命科學(xué)通識教育更加注重體驗式的實踐性教學(xué)，教學(xué)重心從原來對生命科學(xué)知識的普及，轉(zhuǎn)向引領(lǐng)學(xué)生對生命自然的“探索與思考”。因此，生物通識實驗教學(xué)的開展顯得十分重要。然而，在肺炎疫情的特殊時期，學(xué)生無法返校，不能在實驗室開展體驗式的實踐性教學(xué)。按照國家教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的精神要求，各高校開展線上理論課程教學(xué)成為主流，而實踐類課程相對滯后，會導(dǎo)致實踐教學(xué)部分缺位，進(jìn)而影響整體教學(xué)進(jìn)度與效果。因此，如何在特殊時期開展實踐類課程教學(xué)值得思考和探索。組織好本科學(xué)生開展線上實驗課堂，并引導(dǎo)學(xué)生面對困難、解決實驗教學(xué)等問題，對教師和學(xué)生雙方都是一次生動的教學(xué)體驗。本文針對肺炎疫情防控期間給生物通識實驗教學(xué)帶來的負(fù)面限制問題，利用多種網(wǎng)絡(luò)方式開展生物通識實驗教學(xué)，從科研思維的訓(xùn)練、實驗方案的設(shè)計與改進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)資源的利用、虛擬仿真實驗的學(xué)習(xí)與運用、家庭版實驗操作的教學(xué)探索以及多元化開放性的成績評價等6個方面，對新變化和新挑戰(zhàn)下的生物通識實驗教學(xué)進(jìn)行探索，以期引發(fā)更深層次地討論與思考，為線上生物通識實驗更好地開展提供幫助和參考。

1科研思維的訓(xùn)練

科研思維是指個體運用一定的科學(xué)方法進(jìn)行思考的過程，其基本要點是事實與邏輯，即從事實出發(fā)，尊重事實、觀察事實，以事實為依據(jù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)密的邏輯推理，從而提出科學(xué)問題并通過反復(fù)客觀的實踐論證，最后進(jìn)行歸納、提煉和概括的一個過程[3]?？蒲兴季S能力主要分為4個層次：快速學(xué)習(xí)能力、實驗設(shè)計能力、動手操作能力和發(fā)現(xiàn)問題能力[4]?？蒲兴季S能力是新時代對在校大學(xué)生的重要要求，而生物通識實驗的教學(xué)不僅有助于學(xué)生將課堂上的理論知識應(yīng)用于實際生活，提升學(xué)習(xí)興趣以及個人成就感，還有助于學(xué)生科研思維能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。在疫情期間，生物實驗教學(xué)大多只能開展線上實驗理論教學(xué)。學(xué)生通過對實驗理論的學(xué)習(xí)，從而理解整個實驗設(shè)計，有助于科研思維能力中快速學(xué)習(xí)能力和實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)。另外，我們充分利用生物通識實驗與實際生活密切聯(lián)系的特點，通過教師網(wǎng)絡(luò)在線指導(dǎo)和學(xué)生線下自主操作相結(jié)合的方式進(jìn)行家庭版的生物實驗操作，以鍛煉學(xué)生的實踐能力和科研思維能力。與學(xué)校實驗室統(tǒng)一的實驗環(huán)境相比，學(xué)生在各自家中進(jìn)行實驗操作時不僅更需要獨立完成所有的實驗操作，還需要根據(jù)實驗原理和不同條件調(diào)整實驗方案并自己準(zhǔn)備實驗材料和用具。這不僅能大大增強(qiáng)了學(xué)生的動手操作能力，還更有助于理解實驗原理和實驗設(shè)計，同時有利于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題，更有效培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力。同時，教師在授課過程中，有意識地將科研思維的訓(xùn)練與實際生活的方方面面聯(lián)系起來，充分利用好學(xué)生對生命科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和熱情，以實驗、實訓(xùn)為出發(fā)點，結(jié)合專業(yè)特色，引入生物實驗相關(guān)的科學(xué)思維訓(xùn)練內(nèi)容，同時答疑解惑。如在課程上，提出一系列貼近肺炎疫情防控的科學(xué)問題，將生物通識教育與疫情防控有機(jī)結(jié)合，科普相關(guān)知識。這不僅是對理論知識的情景再現(xiàn)，也是對科研思維的綜合訓(xùn)練。

2實驗方案的設(shè)計與改進(jìn)

基于肺炎疫情的影響，學(xué)生無法返校，實驗內(nèi)容不能在實體實驗室中進(jìn)行實際操作，教師結(jié)合實驗教學(xué)需求進(jìn)行在線實驗課程新模式探索勢在必行。我們根據(jù)生物通識實驗的特點，針對一些硬件設(shè)備、試劑藥品和專業(yè)要求不是很高的實驗項目進(jìn)行從新設(shè)計和改進(jìn)，形成家庭版實驗方案，并在線上指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗教學(xué)。而對一些實驗要求較高，無法在家中開展的實驗內(nèi)容，我們采取線上實驗理論教學(xué)方式，利用各種線上教學(xué)資源和平臺進(jìn)行實驗原理和方法的學(xué)習(xí)，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗方案的設(shè)計和討論。如通過線上教學(xué)方式，以PCR檢測ORF1ab基因的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解生物信息學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫和軟件資源，如國家生物信息中心2019病毒信息庫、GISAID數(shù)據(jù)庫、GenBank、Primer3軟件、MFEprimer3.0軟件等。學(xué)生通過學(xué)習(xí)如何在數(shù)據(jù)庫中下載的全基因序列，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行序列分析和設(shè)計qRT-PCR的擴(kuò)增引物等，從而了解整個實驗原理并完成整個實驗方案的設(shè)計，從而也達(dá)到了對科普的目的。

3網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)課程資源的利用

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及其在教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，給教育事業(yè)帶來了蓬勃生機(jī)，建設(shè)了大量豐富的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)的課程資源平臺，保證了線上課程的教學(xué)進(jìn)度和質(zhì)量。教育部根據(jù)疫情防控期間高校在線教學(xué)需求，迅速組織專家遴選出愛課程（中國大學(xué)MOOC）、超星學(xué)習(xí)通、學(xué)堂在線、智慧樹網(wǎng)等37個在線課程資源平臺和技術(shù)平臺來保障教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)質(zhì)量。為了順利開展線上生物通識實驗教學(xué)，我們充分利用上線的慕課和在線課程教學(xué)資源。例如，四川大學(xué)課程中心整合了大量的優(yōu)質(zhì)實驗課程資料，形成了較為完整的實驗教學(xué)課程體系和靈活特色的開課計劃，有利于學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)[5]。另外，除了通過常規(guī)的教學(xué)PPT課件來學(xué)習(xí)具體實驗課程的基本知識、實驗原理、實驗步驟、儀器設(shè)備的操作和實驗室安全等理論知識外，學(xué)生還可觀看生命科學(xué)學(xué)院老師團(tuán)隊拍攝的實驗教學(xué)視頻，視頻清晰具體，簡略得當(dāng)，有助于學(xué)生了解實驗的具體過程，幫助理解相關(guān)的理論基礎(chǔ)。課后，教師針對相關(guān)知識點以及疫情熱點問題，發(fā)放補(bǔ)充資料到騰訊課堂課程群，并進(jìn)行實時反饋討論，同時鼓勵學(xué)生充分利用多種在線資源進(jìn)行課后鞏固，如案例庫、四川大學(xué)圖書館文獻(xiàn)檢索、專題講座庫、試題庫和作業(yè)系統(tǒng)等，加強(qiáng)在線資源的挖掘、建設(shè)和應(yīng)用，為線上實驗教學(xué)提供必要的輔助素材。

4虛擬仿真實驗的學(xué)習(xí)和應(yīng)用

虛擬仿真實驗課程建設(shè)，是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與實驗教學(xué)項目深度融合、拓展實驗教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實驗教學(xué)時間和空間、提升實驗教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措[6]。開展虛擬仿真實驗教學(xué)能夠強(qiáng)化學(xué)生實驗基本技能、激發(fā)學(xué)生求知欲、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性、提高學(xué)生專業(yè)技能，在生物實驗教學(xué)中具有重要意義。四川大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心（以下簡稱虛擬實驗中心，網(wǎng)址：），依托生命科學(xué)學(xué)院和生物科學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，聯(lián)合生物技術(shù)相關(guān)企業(yè)以及數(shù)字軟件公司共同建設(shè)，為虛擬仿真實驗教學(xué)資源的學(xué)習(xí)和應(yīng)用提供了平臺和基礎(chǔ)，實現(xiàn)了實驗課件、圖像、動畫、虛擬實驗操作、在線測試等多種教學(xué)資源的優(yōu)化整合[7]。經(jīng)過十年的建設(shè)，虛擬實驗中心擁有數(shù)字化數(shù)學(xué)標(biāo)本資源共享平臺、虛擬工廠實踐訓(xùn)練平臺、虛擬實驗課程綜合學(xué)習(xí)平臺等3個課程平臺，自建虛擬仿真實驗項目26個，并實現(xiàn)了校內(nèi)外資源廣泛共享，虛擬實驗教學(xué)資源豐富，如圖1（a）所示。在病毒疫情防控期間，虛擬實驗中心不僅支持了本學(xué)院專業(yè)實驗課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，還支撐了面向全校的生物科學(xué)通識類實驗課程。在虛擬實訓(xùn)平臺上，支持學(xué)生以生產(chǎn)員工角色進(jìn)入虛擬生產(chǎn)車間了解生物用品的生產(chǎn)過程，如疫苗、有機(jī)酸工業(yè)化生產(chǎn)等，具備設(shè)置實驗參數(shù)、互動回答問題、操作生產(chǎn)設(shè)備等功能，答題與“打怪升級”有機(jī)結(jié)合，模擬游戲體驗，邊娛樂邊學(xué)習(xí)，最終掌握工業(yè)化設(shè)備操作，了解系統(tǒng)完整的工業(yè)化生產(chǎn)流程，為學(xué)生打下寬厚扎實的生物工程技能基礎(chǔ)，如圖1（b）所示。同時平臺創(chuàng)編的游戲新穎有趣，契合了學(xué)生好動、愛玩的天性，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動力[8]。

5家庭版實驗操作的教學(xué)探索

百聞不如一見，百見不如一干。實驗教學(xué)是高校培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的主要途徑之一，能有效提高學(xué)生的實驗基本技能、動手能力和創(chuàng)新思維能力[9]。生物實驗課程是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科教學(xué)，應(yīng)突出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力[10]。基于“實踐出真知”和“停課不停教，停課不停學(xué)”的精神要求，在肺炎疫情防控期間，我們生物實驗通識課程針對某些實驗內(nèi)容進(jìn)行實驗方案的改進(jìn)，并采取教師線上指導(dǎo)與學(xué)生線下自主開展家庭版生物實驗操作相結(jié)合的方式進(jìn)行生物實驗網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)探索，創(chuàng)新線上講解、線下實操的實驗教學(xué)和學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生不僅掌握生物實驗基本操作和生命科學(xué)相關(guān)知識，還有助于培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力、動手操作能力和發(fā)現(xiàn)問題能力[9]。通過對生物實驗內(nèi)容的梳理和家庭實驗條件的挖掘，確定開展了家庭版酸奶和醪糟的制作、認(rèn)識身邊的植物、彩色脈絡(luò)−葉脈書簽創(chuàng)意制作等實驗項目的教學(xué)。首先，我們充分利用各種網(wǎng)絡(luò)方式來實驗課程預(yù)習(xí)材料，進(jìn)行在線實驗理論教學(xué)與討論。例如，在開展家庭版酸奶和醪糟的制作實驗教學(xué)時，教師上課前通過課程QQ群來并組織學(xué)生進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，在上課期間通過騰訊會議等網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行線上實驗理論的講解和討論，如圖2所示。然后，學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握了實驗原理和基本操作步驟后，還需要根據(jù)各自家庭已有的條件選擇實驗材料和用品，并適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)實驗方案。最后，根據(jù)各自的實驗方案獨自完成包括實驗準(zhǔn)備在內(nèi)的所有實驗操作步驟和實驗報告。由于學(xué)生實驗場所是家庭環(huán)境，教師無法近旁指導(dǎo)，但是學(xué)生如果有任何疑問可以通過課程QQ群進(jìn)行線上交流、討論，打破了實驗學(xué)時的限制，如圖2（d）所示。與實體實驗相比，這不僅有利于更多學(xué)生之間的廣泛交流，特別是習(xí)慣于鍵盤式交流方式的學(xué)生，教師也可以不受課程學(xué)時限制地進(jìn)行線上指導(dǎo)，極大地加強(qiáng)了師生間的在線互動交流。在肺炎疫情防控的長期居家條件下，家庭版實驗操作極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生課下開動大腦，根據(jù)自行建立和完善的實驗方案，自主挖掘家庭實驗條件，進(jìn)行實驗操作訓(xùn)練的同時，還可享受自主學(xué)習(xí)、自由探索以及生命科學(xué)帶來的生活樂趣。然而，在家做實驗，難免會因為缺少精確的儀器設(shè)備給學(xué)生帶來困擾，但也會帶來對困難解決思路的思考以及感受到“自己創(chuàng)造條件”的自豪感，無論實驗成功和失敗，都是難忘的“生命奧秘探索”體驗，有助于加深對生物實驗更深層次的理解和思考。

6多元化開放性的成績評定方式

傳統(tǒng)的實驗成績評定方法，大多基于考勤、實驗過程表現(xiàn)、實驗報告的質(zhì)量等方面來實施，而在肺炎疫情期間開展的生物實驗類通識課程由于實驗場所在學(xué)生家中，實驗條件和環(huán)境各不相同，學(xué)生完成的實驗任務(wù)在內(nèi)容、過程等方面都無法簡單地進(jìn)行比較，采取傳統(tǒng)的實驗成績評定方法不能準(zhǔn)確、合理地量化評定學(xué)生的成績[11]。另外，生物實驗類通識課程作為面向非生物類學(xué)生的生命科學(xué)通識課程，不再以全面的知識傳授為主要教學(xué)目的，而應(yīng)注重提高學(xué)生在思想層次認(rèn)識分析事物的能力，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生對生命奧秘的感悟和思考[12]。因此，在對學(xué)生的成績評定上我們也應(yīng)采取多元化開放性的評定方式，多在實驗操作后給出一些讓學(xué)生引發(fā)思考與感悟的開放性題目，如“有沒有必要進(jìn)行全民針對的抗體篩查？請列出支持或否定全民篩查的理由”等。由于課程是通過網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)與線下操作相結(jié)合的方式實施，學(xué)生的實驗成績分為平時成績（20%）、實驗操作成績（20%）、實驗結(jié)果分析成績（30%）、測試題或思考題成績（20%）和實驗心得體會（10%）等部分。在形式上，學(xué)生既可以提交傳統(tǒng)電子版實驗報告形式，也提交自己錄制的實驗視頻報告形式。教師通過虛擬實驗中心平臺，組織班級管理、設(shè)置實驗預(yù)習(xí)資料和在線測試等，學(xué)生可以在平臺提前預(yù)習(xí)并參與測試，平臺會記錄每個學(xué)生的學(xué)習(xí)時長和考試結(jié)果，可記錄學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和教學(xué)效果，形成評價報告，豐富成績評定與分析的方式，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)意識，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。

7結(jié)束語

實驗教學(xué)作為高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和基本操作技能的重任[12]。肺炎疫情期間，特殊時期特殊對待，它更要求高校教師具備更新變化的能力，為特殊時期實驗課程的有序進(jìn)行出謀劃策、貢獻(xiàn)力量；同時生物通識實驗也是針對肺炎疫情的一場大型科普教學(xué)。本文就科研思維的訓(xùn)練、實驗方案的設(shè)計與改進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資料的利用、虛擬實驗、家庭實驗操作訓(xùn)練以及多元化成績評定分析6個方面做了實驗課程教學(xué)嘗試，探討適應(yīng)當(dāng)下教學(xué)條件的應(yīng)對措施，優(yōu)化學(xué)生在線實驗課程體驗，保障教學(xué)質(zhì)量與進(jìn)度，旨在新挑戰(zhàn)下為生物通識實驗教學(xué)的實施提供參考。同時，在線教學(xué)工作不僅是應(yīng)對疫情的短期行為，更是一場長期的教學(xué)探索，對后續(xù)推動實踐類通識教育教學(xué)方式改革具有重要的指導(dǎo)和現(xiàn)實意義。

作者:李佛生 熊莉 王甜 周潔 晏仕英 汪紅 趙建 單位:四川大學(xué)生物科學(xué)實驗教學(xué)中心