基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究技能混合式教學(xué)探索

方 瑜，厲旭云，梅汝煥，王夢令，孫岑岑，于曉云，顧一峰

(1浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中心機能分中心， 杭州 310058； 2浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院； △通訊作者)

近年來各高校線上教學(xué)迅速發(fā)展，更有許多實驗教學(xué)類課程引入虛擬仿真實驗教學(xué)模式[1]，以適應(yīng)教育發(fā)展趨勢及智慧化教學(xué)常態(tài)。2021年冬學(xué)期，浙江大學(xué)因突發(fā)狀況而臨時暫停線下教學(xué)，理論課程全部轉(zhuǎn)為線上，而實驗實踐類課程全部暫停，實驗類課程教學(xué)進度受到一定影響。為了讓學(xué)生既能保質(zhì)保量地學(xué)到實驗課的理論知識，又能在后期補課過程中順利完成實驗操作內(nèi)容，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究技能Ⅰ課程組充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的優(yōu)勢，在浙江大學(xué)線下教學(xué)活動暫停期間開展了線上理論授課，同時也對線上實驗操作示教進行了系統(tǒng)探索和實踐。

1 現(xiàn)行教學(xué)模式主要存在的問題

1.1 目前尚未開發(fā)和引進相關(guān)的虛擬仿真實驗

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究技能Ⅰ開設(shè)僅2年，授課學(xué)生群體人數(shù)也較少，對引入相關(guān)虛擬仿真實驗等教學(xué)措施的需求不夠迫切。這導(dǎo)致突發(fā)狀況之下課程無法快速由線下順利切換至線上完成實驗教學(xué)任務(wù)。

1.2 場地問題

線下授課場地固定、單一、空間有限，而普通班級上課人數(shù)一般在20人以上，無法保證人員的安全距離。因此，為保障師生安全，教師在突發(fā)狀況期間無法延續(xù)傳統(tǒng)的線下教學(xué)安排，導(dǎo)致實驗實踐類課程受到較大影響。

2 教學(xué)流程

針對當前存在的困難，課程組在停課期間，依托浙江大學(xué)的“學(xué)在浙大”課程平臺和浙大釘軟件[2，3]，首次進行了有效的嘗試，利用釘釘群直播功能進行了線上理論授課及實驗操作示教兩個環(huán)節(jié)。具體教學(xué)流程分為課前準備、直播理論知識講解和實驗操作、釘釘群線上討論實驗結(jié)果及課后環(huán)節(jié)幾個部分[4]。

2.1 課前準備

正式開課前，授課教師需在“學(xué)在浙大”課程平臺上進行開課確認，系統(tǒng)會以教學(xué)班級為單位自動生成相應(yīng)的釘釘群。授課教師在課前便可將預(yù)習資料、實驗相關(guān)的操作視頻、上課課件等上傳至“學(xué)在浙大”平臺。學(xué)生可以提前對課程內(nèi)容進行預(yù)習，也可以隨時在釘釘群里提出疑問。授課教師進行在線答疑。

2.2 釘釘群直播理論講解

開課前，授課教師和學(xué)生均需提前調(diào)試網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，以保障課程順利進行。正式上課時，授課教師提前5 min在釘釘電腦端發(fā)起直播，學(xué)生接收到直播消息后點擊進入觀看直播。隨后，教師按照課表安排的時間開始進行線上理論授課，時長安排與線下授課一致。講解結(jié)束，學(xué)生就本次學(xué)習內(nèi)容中仍存在疑問的地方進行提問，教師在線答疑；或教師提問，學(xué)生連線回答問題，以保證線上教學(xué)效果。

2.3 實驗操作直播示教

正式實驗操作亦采用釘釘直播方式進行。本次直播示教安排的實驗項目為重組蛋白誘導(dǎo)表達及檢測，具體實驗內(nèi)容為：綠色熒光蛋白(以下簡稱GFP)質(zhì)粒轉(zhuǎn)化與蛋白誘導(dǎo)表達實驗及GFP聚丙烯酰胺凝膠(以下簡稱SDS-PAGE)電泳實驗。由于課程目前未開發(fā)和引入相關(guān)的虛擬仿真實驗，所以實驗操作示教環(huán)節(jié)及等待實驗結(jié)果的過程會占用很大一部分直播時間。為保證課程內(nèi)容銜接順利，最大程度地讓學(xué)生在短暫的直播時間內(nèi)獲取到更多的有效信息，教師提前將實驗結(jié)果準備好，待實驗進行到相應(yīng)環(huán)節(jié)，即將事先準備好的結(jié)果提供給學(xué)生觀察。

第一部分內(nèi)容是完成GFP質(zhì)粒轉(zhuǎn)化和蛋白誘導(dǎo)表達實驗，包括如下步驟：培養(yǎng)基滅菌、制作平板、感受態(tài)細胞轉(zhuǎn)化與復(fù)蘇培養(yǎng)、涂板與過夜培養(yǎng)、凝膠成像儀觀察實驗結(jié)果、撰寫實驗報告；第二部分內(nèi)容是完成GFP蛋白的SDS-PAGE電泳，包括如下步驟：配置電泳所需試劑、樣品制備、點樣進行電泳、凝膠成像儀觀察實驗結(jié)果、考馬斯亮藍染色觀察實驗結(jié)果、撰寫實驗報告。其中培養(yǎng)基滅菌、制作平板、過夜培養(yǎng)、配置電泳所需試劑、考馬斯亮藍染色這幾個環(huán)節(jié)需提前準備以確保實驗材料與實驗結(jié)果可靠，并在直播實驗示教過程中可以無縫銜接相關(guān)操作；感受態(tài)轉(zhuǎn)化及電泳樣品制備、點樣進行電泳的具體操作則在直播中示教給學(xué)生觀看；涉及拍照觀察實驗結(jié)果的步驟，亦需提前準備好實驗材料用于直播觀察，便于學(xué)生在實驗結(jié)束觀察到實驗結(jié)果，以獲得最佳的線上實驗課程體驗。

2.4 直播結(jié)束后討論

線上示教直播結(jié)束，授課教師將實驗結(jié)果以圖片形式發(fā)送至釘釘群中，供學(xué)生觀察并撰寫實驗報告，并就本次實驗結(jié)果與學(xué)生進行線上交流和討論。理論上，GFP質(zhì)粒在左旋阿拉伯糖(L-ara)的誘導(dǎo)下，在細菌中會表達GFP蛋白，而GFP蛋白遇到紫外光的激發(fā)會呈現(xiàn)綠色熒光。因此，在含有氨芐青霉素(Amp)及L-ara的LB固體培養(yǎng)基中，GFP蛋白在細菌菌體中會表達并在凝膠成像儀的紫外燈激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，而在只含有Amp的LB固體培養(yǎng)基中生長的細菌則不會表達GFP蛋白，亦不會被激發(fā)出綠色熒光。同理，未加熱處理的GFP蛋白經(jīng)SDS-PAGE電泳后因未完全變性，在紫外光激發(fā)下仍能呈現(xiàn)綠色熒光；而經(jīng)熱變性處理的GFP蛋白電泳后則完全變性，故不會呈現(xiàn)綠色熒光，需經(jīng)過考馬斯亮藍染色液染色后才能觀察到細菌體內(nèi)過表達的GFP蛋白條帶。

經(jīng)由教師詳細的理論分析，并輔以實驗結(jié)果進行觀察對比，學(xué)生加深了對本次課程知識點的理解，教學(xué)效果也得到了保證。同時，教師講解完畢后，學(xué)生針對實驗結(jié)果進行線上提問、互動交流，教師再進行相應(yīng)解答和總結(jié)。深入的師生互動、生生互動模式既能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性，又能確保線上示教達到預(yù)期的教學(xué)效果。

2.5 課后環(huán)節(jié)

實驗課結(jié)束后，學(xué)生按時完成并上交實驗報告。授課教師對學(xué)生的報告進行批改，并在釘釘群中及時給予反饋和答疑。在收到學(xué)生對課程內(nèi)容、教師授課方式、實驗場所、儀器設(shè)備等方面的相關(guān)意見和建議后，課程組充分討論并根據(jù)課程實際情況，在今后的課程實施過程中對相應(yīng)的課程內(nèi)容、教師授課方式、實驗室環(huán)境、儀器等進行調(diào)整或更新，以達到更好的教學(xué)效果。

3 改進措施

在智慧化教學(xué)發(fā)展大趨勢下，我們需要針對基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究技能Ⅰ線下實驗課程的不足，努力設(shè)計出可以應(yīng)對各種突發(fā)狀況的教學(xué)新模式[5-7]。

首先，我們要對實驗室的網(wǎng)絡(luò)和教學(xué)硬件設(shè)施進行升級改造，為線上教學(xué)提供堅實的基礎(chǔ)；還可以有針對性地引進其他高等院校較為成熟的分子生物學(xué)、生物化學(xué)、細胞生物學(xué)等學(xué)科的虛擬仿真實驗和較為前沿的虛擬現(xiàn)實技術(shù)[8]，充分利用國家虛擬仿真實驗學(xué)習平臺，為線上教學(xué)內(nèi)容提供有效補充；同時，也可以向?qū)W校學(xué)院尋求支持，自主研發(fā)相關(guān)虛擬仿真實驗。

其次，偶遇突發(fā)狀況的緊急情況下，為保護師生安全，我們可以采取線上集中、線下分散的方式，線上完成實驗課的理論教學(xué)部分，隨后根據(jù)實際情況開展線下小班化實驗教學(xué)。此部分可以參考浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院大型儀器共享平臺的預(yù)約制度[9]，實行線下實驗操作預(yù)約形式，避免人員過于集中帶來的安全隱患，確保環(huán)境及人員安全。

再次，開展小班化實驗教學(xué)會增加實驗教學(xué)人員的工作強度、提升實驗儀器的使用頻率及試劑和耗材損耗率。因此，學(xué)校學(xué)院一方面需加強對實驗教學(xué)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高人員的專業(yè)素養(yǎng)；另一方面，課程安排上亦需考慮實驗教學(xué)人員合理的工作和休息時間。同時，學(xué)院適當提高教學(xué)實驗室的經(jīng)費投入，以維護儀器的正常運行及確保試劑耗材的正常采購等。

最后，課題組應(yīng)嘗試改革課程考核方式，將考核重點從側(cè)重于考試轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣轿坏目己四Ｊ?，可以將線上虛擬仿真實驗平臺的學(xué)習時長、“學(xué)在浙大”課程平臺預(yù)習題正確率、視頻觀看時長與次數(shù)、師生互動討論、課后實驗報告撰寫、線下實驗操作等多元化指標按比例融入考核，全方位、多角度地考查學(xué)生對課程知識的掌握程度。

“互聯(lián)網(wǎng)+”教育發(fā)展趨勢下，高校紛紛將線下課程轉(zhuǎn)為線上線下結(jié)合課程，實驗實踐類課程亟須加強線上教學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究技能Ⅰ課程需要藉此契機，大力發(fā)展并積極推進線上線下混合教學(xué)的新模式，加大虛擬仿真實驗和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引進力度，努力提高授課教師及實驗教學(xué)人員的專業(yè)素養(yǎng)，創(chuàng)新實驗教學(xué)新模式，提質(zhì)增效，實現(xiàn)課程教學(xué)工作的高質(zhì)量開展。