生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程數(shù)字化教學(xué)探索

摘" 要：生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，是學(xué)生掌握生物學(xué)研究技術(shù)與方法的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的必要手段。在生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程中融入數(shù)字化教學(xué)模式，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的創(chuàng)新，更是對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量的提升。該研究通過(guò)整合課程教學(xué)資源、構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，完善數(shù)字化課堂導(dǎo)入模式，豐富數(shù)字化課堂內(nèi)容，建立數(shù)字化實(shí)驗(yàn)課程考核評(píng)估體系，初步建立了鏈條式數(shù)字化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，有效提升了學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知能力、高階思維能力，是對(duì)實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)發(fā)、優(yōu)質(zhì)課程資源的共建共享以及教學(xué)方式的一次積極探索，對(duì)促進(jìn)生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；數(shù)字化教學(xué)；教學(xué)效果；教學(xué)評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-2419（2024）04-0488-06

基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“以省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托搭建“互聯(lián)網(wǎng)+”大創(chuàng)比賽育人體系（SJGY20210654）”和“基于“互聯(lián)網(wǎng)+”大創(chuàng)比賽的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式構(gòu)建研究（SJGY20210655）”；黑龍江省研究生精品課程高質(zhì)量建設(shè)項(xiàng)目“高級(jí)微生物學(xué)（HLJYJSZLTSGC-YJSJPKC-2022-066）”。

作者簡(jiǎn)介：張爽（1981- ），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人。博士，副教授。主要研究方向：環(huán)境生物學(xué)。E-mail：zhangshuang2545@163.com。

通訊作者：晏磊（1999.1- ），男，漢族，湖北大悟人。博士，教授。主要研究方向：環(huán)境生物學(xué)。E-mail：hekouyanlei@163.com。

生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程是生命科學(xué)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的統(tǒng)稱(chēng)，主要包括植物學(xué)、動(dòng)物生理學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)和分子生物學(xué)等生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。通過(guò)生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)生物學(xué)基本概念、基本理論的理解，幫助學(xué)生掌握生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本理論、基本技能、基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，為以后的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在當(dāng)前的教學(xué)模式下，地方高校生物學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)占據(jù)了主導(dǎo)，從實(shí)驗(yàn)中獲取知識(shí)的能力逐漸被弱化。目前，許多地方高校生物學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)資源的缺乏，導(dǎo)致學(xué)生缺乏完整的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，且普遍存在實(shí)驗(yàn)習(xí)慣不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力差等突出問(wèn)題，這就嚴(yán)重影響了學(xué)生科學(xué)思維的建立。而數(shù)字化教學(xué)則能在極大程度上改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端，可以幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能，提升學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知能力、高階思維能力。

數(shù)字化教學(xué)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等將實(shí)際教學(xué)資源虛擬化的教學(xué)模式。對(duì)于地方高校生物學(xué)大類(lèi)（如生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)、生物科學(xué)專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)）的生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程來(lái)說(shuō)，采用數(shù)字化教學(xué)模式，具有方便快捷、準(zhǔn)確高效的優(yōu)點(diǎn)，能夠不受專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)施水平的影響與限制，且能夠在極大程度上避免硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞、維修保養(yǎng)、材料消耗、高耗能及危險(xiǎn)性等問(wèn)題，還可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的很多問(wèn)題?；诖?，文章以地方高校生物學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例，對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程數(shù)字化教學(xué)加以探索。

1" 研究背景

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要是教師講授，學(xué)生被動(dòng)接受的“填鴨式”教學(xué)模式，難以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以演示性和驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生自主創(chuàng)新的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)欠缺，限制了學(xué)生主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力的發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)課周期長(zhǎng)、課時(shí)少、涉及生物安全的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在教學(xué)中被規(guī)避、學(xué)生安全意識(shí)薄弱等都是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題?；谝陨蠁?wèn)題，構(gòu)建數(shù)字化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室勢(shì)在必行，融合多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的數(shù)字化教學(xué)的方式廣泛應(yīng)用，能夠彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)材料的不足，突破時(shí)間與空間的束縛，同時(shí)也不受實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)安全等限制。我國(guó)各大高等院校也在積極探索數(shù)字化教育的新模式，并取得很好的教學(xué)效果。我國(guó)已建成超過(guò)200個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)推動(dòng)各學(xué)科本科教學(xué)改革具有重要意義。華東理工大學(xué)的糖化酶催化啤酒發(fā)酵工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，在模擬機(jī)上進(jìn)行操作驗(yàn)證，并與指導(dǎo)老師展開(kāi)討論。揚(yáng)州大學(xué)通過(guò)整合植物切片數(shù)據(jù)，建立了能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)植物切片的數(shù)字切片仿真教學(xué)系統(tǒng)，使學(xué)生以一種便捷、高效的方式觀察到植物標(biāo)本的顯微結(jié)構(gòu)，這一舉措顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。部分高校將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到具體實(shí)驗(yàn)課中，取得明顯效果。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)在利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展動(dòng)物性實(shí)驗(yàn)，虛擬步驟高度契合真實(shí)操作，學(xué)生通過(guò)虛擬操作提高了對(duì)實(shí)驗(yàn)的熟悉程度，實(shí)驗(yàn)效果得到了明顯提升。華中師范大學(xué)建立了一種可以模擬大豆植株生長(zhǎng)發(fā)育的虛擬仿真平臺(tái)，該平臺(tái)能夠進(jìn)行光響應(yīng)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)界面清晰可靠，模擬還原程度較高，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)通過(guò)數(shù)字化整合野外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地的環(huán)境參數(shù)、生物資源等信息，建立一個(gè)供學(xué)生進(jìn)行野外生物學(xué)實(shí)習(xí)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)還是一個(gè)巨大的生物標(biāo)本資源庫(kù)，為野外實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程提供了靈活、便利的條件，改變了以往野外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)受到時(shí)間、空間限制的局面，對(duì)生物學(xué)野外實(shí)習(xí)教學(xué)模式是一次極具意義的改革與創(chuàng)新。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅能夠提升實(shí)驗(yàn)效果，也可以避免安全隱患。安徽醫(yī)科大學(xué)根據(jù)過(guò)往的實(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種能夠模擬破傷風(fēng)梭菌毒素致小鼠肌肉痙攣的數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生既掌握了理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作，又避免了真實(shí)操作帶來(lái)的安全隱患。綜上所述，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，能夠幫助學(xué)生積極地融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中；但是中國(guó)數(shù)字化教學(xué)起步較晚，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)水平也有差異，目前已有的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還有許多需要改進(jìn)和優(yōu)化的地方。鑒于此，該研究將開(kāi)展生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索，推動(dòng)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)程。

2" 生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程數(shù)字化教學(xué)實(shí)踐

2.1" 構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室

以教學(xué)內(nèi)容為根基構(gòu)建了能夠滿(mǎn)足日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)框架，作為一個(gè)大型的遠(yuǎn)程開(kāi)放教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，虛擬實(shí)驗(yàn)室主要包括用戶(hù)模塊、教學(xué)資源模塊、課堂導(dǎo)入模塊、課堂活動(dòng)模塊、考核評(píng)價(jià)模塊等功能模塊，包含關(guān)鍵操作步驟解析、實(shí)驗(yàn)流程演示、虛擬操作、文字資源、圖片資源、視頻資源、知識(shí)闖關(guān)等。學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，在線學(xué)習(xí)效率不斷提高。虛擬仿真平臺(tái)用戶(hù)模塊分為教師端和學(xué)生端，操作方法以生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系中的微生物學(xué)課程實(shí)驗(yàn)為例，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)包括瓊脂糖凝膠電泳、土壤微生物分離等實(shí)驗(yàn)，如學(xué)生登錄學(xué)生入口，在“課程學(xué)習(xí)”中選擇“土壤微生物分離”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仿真軟件，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中展示用于實(shí)驗(yàn)的相關(guān)儀器耗材等，頁(yè)面上展示“培養(yǎng)基配制”“消毒與滅菌”“土壤微生物分離”等實(shí)驗(yàn)步驟選項(xiàng)，每個(gè)選項(xiàng)中包含“實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理”“實(shí)驗(yàn)操作方法”“器材與試劑”“實(shí)驗(yàn)結(jié)果及思考”模塊。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都有獨(dú)立操作頁(yè)面，讓學(xué)生切實(shí)參與到一個(gè)完整實(shí)驗(yàn)的所有流程，每一環(huán)節(jié)配備相應(yīng)的真實(shí)操作視頻，讓學(xué)生在沒(méi)有指導(dǎo)教師的情況下，隨時(shí)隨地獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)或者根據(jù)自身需要選擇獨(dú)立章節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。這種數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，不僅可以提升教師教學(xué)質(zhì)量，還可以促進(jìn)教育信息化的發(fā)展，為學(xué)生提供更加便捷和有效的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。但虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)操作還是具有一定差異，虛擬實(shí)驗(yàn)更加偏重學(xué)生對(duì)概念和原理的理解，對(duì)學(xué)生操作技能的規(guī)范性還是需要現(xiàn)實(shí)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此平臺(tái)的構(gòu)建更加側(cè)重內(nèi)容的系統(tǒng)性和全面性，平臺(tái)也需要教師定時(shí)維護(hù)更新，對(duì)學(xué)生的主動(dòng)參與能力要求更高。我們期待通過(guò)這些努力，為學(xué)生打造一個(gè)更加富有成效和創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)環(huán)境。

2.2" 整合教學(xué)資源

虛擬實(shí)驗(yàn)室框架搭建完成后，教學(xué)資源的豐富充實(shí)很有必要。全方位規(guī)范實(shí)踐教學(xué)運(yùn)行管理制度和收集實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料是提高教學(xué)質(zhì)量和效果的重要舉措，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)，如實(shí)驗(yàn)考試題庫(kù)、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和實(shí)驗(yàn)總成績(jī)。整合教學(xué)大綱、PPT課件、電子教案、教學(xué)音頻和視頻等校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，以及分享“好大學(xué)在線”“智慧樹(shù)”“愛(ài)課程網(wǎng)”等優(yōu)質(zhì)慕課教學(xué)資源，建立一個(gè)多模塊的微課程資源庫(kù)。

目前已制定實(shí)踐教學(xué)運(yùn)行管理規(guī)范及管理制度5項(xiàng)；收集整合了實(shí)驗(yàn)課程資源，包括教學(xué)大綱20個(gè)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)15本，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目卡80個(gè)，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備記錄8項(xiàng)；建立視頻資源10個(gè)，錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻分享在學(xué)習(xí)通、人衛(wèi)慕課和智慧樹(shù)網(wǎng)等平臺(tái)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享，為學(xué)生提供更加豐富多樣的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源，同時(shí)，保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的提升。

2.3" 優(yōu)化生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課堂導(dǎo)入

為使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體有更加全面的認(rèn)知，每周授課前教師通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)向?qū)W生發(fā)布實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源落實(shí)在“植物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)”“微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”等傳統(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中。教師可以采用事例導(dǎo)入、情境導(dǎo)入、溫故知新導(dǎo)入、提問(wèn)導(dǎo)入等方法進(jìn)行“微視頻＋虛擬實(shí)驗(yàn)＋預(yù)習(xí)測(cè)試”的課前導(dǎo)入，優(yōu)化學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果，例如生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系中的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容“滲透壓對(duì)異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)的影響”，教師可采用糖或鹽腌制食品方式導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)生活實(shí)例引起學(xué)生關(guān)注，然后通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在授課前一周向?qū)W生發(fā)布實(shí)驗(yàn)課程導(dǎo)入任務(wù)，學(xué)生登錄虛擬仿真平臺(tái)，觀看相應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作視頻，視頻結(jié)束后，通過(guò)虛擬平臺(tái)練習(xí)完成實(shí)驗(yàn)，并回答相應(yīng)的測(cè)試題。再以生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系中的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中“還原糖含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，學(xué)生在完成課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)后，會(huì)收到3～5個(gè)相關(guān)測(cè)驗(yàn)問(wèn)題，分別為“DNS法測(cè)定還原糖含量的原理是什么”“葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制注意事項(xiàng)”“分光光度計(jì)測(cè)定吸光度的原理”等問(wèn)題，讓學(xué)生帶著疑問(wèn)進(jìn)入課程學(xué)習(xí)，深化課程導(dǎo)入效果。針對(duì)本章節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可在虛擬平臺(tái)中提出自己的疑問(wèn)，問(wèn)題不局限于對(duì)專(zhuān)有名詞、實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的疑問(wèn)，也可以是自己認(rèn)為其他同學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中可能會(huì)遇到的問(wèn)題等。通過(guò)課前導(dǎo)入，學(xué)生有充足的時(shí)間引發(fā)更多思考，切實(shí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，豐富的教學(xué)導(dǎo)入改變了以往學(xué)生課前茫然的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生在課前對(duì)本堂實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容有充分的了解，能夠較為快速地融入課堂。

2.4" 開(kāi)展多元化課堂活動(dòng)

知識(shí)內(nèi)化是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一個(gè)重要過(guò)程。通過(guò)課前的自主學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法的掌握，教師在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中可從傳統(tǒng)的講臺(tái)上走下來(lái)，深入到學(xué)生中間，時(shí)刻檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，組織學(xué)生進(jìn)行協(xié)作探究、小組討論、實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，準(zhǔn)確真實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告等活動(dòng)，深化學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的深度理解，為學(xué)生提供有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)相關(guān)指導(dǎo)。

課堂上結(jié)合虛擬資源開(kāi)展實(shí)體實(shí)驗(yàn)，2～3人一組，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目每位同學(xué)均動(dòng)手操作，探究性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需自行分工并完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每組派出一名代表組成評(píng)審小組，對(duì)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)分，得分最高小組可參加下一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的準(zhǔn)備工作并適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課成績(jī)，課后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和虛擬實(shí)驗(yàn)使用體會(huì)。教學(xué)過(guò)程中將實(shí)驗(yàn)以游戲的形式呈現(xiàn)，增加實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的趣味性，同時(shí)學(xué)生也可以在實(shí)驗(yàn)課實(shí)操中引入?yún)f(xié)作探究、小組討論、成果展示等活動(dòng)，將實(shí)操過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題延續(xù)到虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)上導(dǎo)入豐富、有趣的課堂活動(dòng)，將實(shí)驗(yàn)中涉及的原理、知識(shí)以游戲闖關(guān)的形式傳遞給學(xué)生，把整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程作為“劇本”。例如，學(xué)生在完成生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系微生物學(xué)課程實(shí)驗(yàn)“土壤微生物分離”中，通過(guò)稀釋不同梯度的土壤樣品得到細(xì)菌、放線菌和霉菌，過(guò)程中將一個(gè)或幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)包裝成一個(gè)關(guān)卡，使實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，把綜合性實(shí)驗(yàn)最終目的與教學(xué)游戲的任務(wù)目標(biāo)統(tǒng)一，通過(guò)線上的虛擬“劇情”加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。虛實(shí)結(jié)合的多元化課堂活動(dòng)獲得了學(xué)生的好評(píng)，增加了學(xué)生的課堂參與感與體驗(yàn)感，實(shí)驗(yàn)效率也大大提高。

2.5" 創(chuàng)新考核方式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)課程教師分別從課前預(yù)習(xí)、模擬實(shí)驗(yàn)操作技能、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題探討等方面對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行考評(píng)。師生之間采用雙向互評(píng)方法，由教務(wù)處組織參加實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生從課前預(yù)習(xí)內(nèi)容匹配度、教師教學(xué)活躍度、實(shí)驗(yàn)安排合理性、實(shí)驗(yàn)效果等方面為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用試卷測(cè)試法、問(wèn)卷調(diào)查法、訪談交流法、教師互評(píng)法建立學(xué)生與教師雙向考核體系，收集學(xué)生對(duì)數(shù)字化虛擬實(shí)驗(yàn)課的體驗(yàn)和感受，并在教師之間展開(kāi)探討，對(duì)教學(xué)過(guò)程和成果進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，不斷調(diào)整數(shù)字化生物學(xué)虛擬教學(xué)的實(shí)施方法。

生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也設(shè)置互動(dòng)反饋模塊，“器材與試劑”模塊頁(yè)面會(huì)出現(xiàn)恒溫水浴鍋、PCR儀、超凈工作臺(tái)、微量移液器、酸度計(jì)、均質(zhì)機(jī)、紫外分光光度計(jì)、電熱恒溫干燥箱、恒溫培養(yǎng)箱等，學(xué)生根據(jù)掌握情況選擇與特定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所匹配的實(shí)驗(yàn)器材，系統(tǒng)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并上傳至教師端，教師通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的反饋系統(tǒng)，更加清楚了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生也可以將遇到的問(wèn)題填到“我的問(wèn)題”中提交給教師，得到及時(shí)解答，互動(dòng)反饋極大地拉近了師生之間的距離。針對(duì)虛擬仿真平臺(tái)和資源使用的滿(mǎn)意度，采用問(wèn)卷調(diào)查法和師生互評(píng)法在生命學(xué)院大二年級(jí)生物技術(shù)、生物科學(xué)等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)參與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生與教師進(jìn)行雙向問(wèn)卷調(diào)查，同時(shí)對(duì)使用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的感受進(jìn)行客觀調(diào)研和評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，參與調(diào)查的500名學(xué)生中，近70%的學(xué)生對(duì)虛擬仿真平臺(tái)用于實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的學(xué)習(xí)感受表示滿(mǎn)意，其中對(duì)虛擬平臺(tái)的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置、視頻講解模式等方面滿(mǎn)意程度較高。參與調(diào)研的教師也表現(xiàn)出良性反饋，使用數(shù)字化虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)后，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課成績(jī)也顯著提高。但平臺(tái)穩(wěn)定性易受到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、硬件等的影響，部分設(shè)施還需要進(jìn)一步完善。

3" 生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程數(shù)字化教學(xué)成效

3.1" 數(shù)字化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效

實(shí)施數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以來(lái)，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院先后承擔(dān)并完成黑龍江省教育廳、黑龍江省規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組教研項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)教研文章30余篇，獲省級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，參與編寫(xiě)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革專(zhuān)著1部，成立了教育部生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程虛擬教研室——黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院分室；指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表論文近20篇，獲批實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練人數(shù)超200人次、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目立項(xiàng)50余項(xiàng)，獲全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類(lèi)）一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國(guó)家級(jí)銅獎(jiǎng)3項(xiàng)，省級(jí)金獎(jiǎng)6項(xiàng)、銀獎(jiǎng)10項(xiàng)、銅獎(jiǎng)6項(xiàng)，孵育全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會(huì)最佳創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目1項(xiàng)，榮獲中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)1項(xiàng)，教育教學(xué)成果豐碩。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革切實(shí)提高了黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，使得黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教育教學(xué)改革有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展；圍繞數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型、實(shí)踐型高校人才的核心任務(wù)收效顯著，帶動(dòng)了黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

3.2" 數(shù)字化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)推廣應(yīng)用

數(shù)字化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分的研究成果已經(jīng)在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物學(xué)碩士學(xué)位點(diǎn)，生物技術(shù)、生物工程、制藥工程、生物科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)，以及動(dòng)物科技學(xué)院動(dòng)物醫(yī)學(xué)、動(dòng)物藥學(xué)專(zhuān)業(yè)和食品學(xué)院、農(nóng)學(xué)院各專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了實(shí)踐。這些實(shí)踐包括數(shù)字化生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的整合、生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程虛擬教研室的構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)課程課堂導(dǎo)入模式的形成、多元化及互動(dòng)化課堂活動(dòng)的組織、鏈條式數(shù)字化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立，以及學(xué)生與教師的雙向評(píng)價(jià)考核體系的建立。通過(guò)這種教學(xué)模式的推廣，學(xué)校傳統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)向現(xiàn)代化、數(shù)字化教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，這標(biāo)志著地方農(nóng)業(yè)院校實(shí)驗(yàn)課程改革邁出了一大步。這一新模式有效提升了學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知能力、高階思維能力，以及探究、合作和自主建構(gòu)知識(shí)框架的能力。

4" 結(jié)語(yǔ)

地方農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的工作，生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課是農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)類(lèi)的核心課程，也是生物類(lèi)大學(xué)生掌握生物學(xué)領(lǐng)域技術(shù)和方法的有效途徑，更是培養(yǎng)生物類(lèi)大學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的重要手段。數(shù)字化教學(xué)有效改善了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)易受時(shí)間、空間影響等弊端，降低了設(shè)備損壞、材料消耗等問(wèn)題，弱化了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性大、體驗(yàn)性差、靈活度低等難題。該研究以生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，借助教學(xué)音頻、短視頻等網(wǎng)絡(luò)數(shù)字教學(xué)資源，將生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與數(shù)字化教學(xué)模式深度融合，通過(guò)合理整合課程資源，搭建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)建師生學(xué)習(xí)共同體，建立鏈條式數(shù)字實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，完善實(shí)驗(yàn)課程導(dǎo)入模式，豐富課程輔助線上資源，強(qiáng)化師生互評(píng)交流等途徑，有效提升了學(xué)生的認(rèn)知能力和高階思維能力，促進(jìn)了教育信息化發(fā)展，為學(xué)生創(chuàng)造了更加便捷和有效的學(xué)習(xí)環(huán)境。但是在數(shù)字化虛擬情景中，學(xué)生的每一步操作由鼠標(biāo)點(diǎn)擊順利完成，在實(shí)體操作中是不可能如此完美，真實(shí)的操作也并非點(diǎn)擊一下那樣簡(jiǎn)單，例如高壓蒸汽滅菌鍋、微量移液器以及微量滴定管的使用，實(shí)際操作的手感是無(wú)法通過(guò)虛擬仿真模擬的，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是作為實(shí)體教學(xué)的一種補(bǔ)充，學(xué)生不能過(guò)分依賴(lài)平臺(tái)來(lái)評(píng)估自己對(duì)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)掌握情況。不可否認(rèn)數(shù)字化教學(xué)模式的形成對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的認(rèn)識(shí)和改革具有重要意義，因此，只要我們堅(jiān)持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛實(shí)相結(jié)合，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果即可得到全面提升。

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Exploration on digital teaching of biology basic experiment course

——Taking biology majors in local universities as an example

ZHANG Shuang， LIU Quan， AN Hongbo， YANG Yuqing， YAN Lei

（College of Life Science and Technology， Heilongjiang Bayi Agricultural and Reclamation University， Daqing 163319， Heilongjiang China）

Abstract：The basic biology experimental course has strong practicability and applicability， which is an important practical link for students to master biology research techniques and methods， and a necessary means to cultivate students’ innovation and practical ability. The integration of digital teaching mode in the basic biology experimental course is not only an innovation of the traditional experimental course， but also an improvement of the teaching level and quality of the basic biology experimental course. This study has initially established a chained digital biology experimental teaching system by integrating course teaching resources， constructing virtual laboratories， perfecting the digital classroom introduction mode， enriching the digital classroom content， and establishing the assessment and evaluation system of the digital experimental course， which effectively improves students’ cognitive ability and higher-order thinking ability of the basic biology experiments， and is a positive exploration of the development of experimental courses， the sharing of high-quality curricular resources It is a positive exploration of the development of the experimental curriculum， the sharing of quality curriculum resources， and the teaching method， which is of great significance in promoting the sustainable development of the digital transformation of basic biology experimental teaching.

Keywords：biology experiment; digital teaching; teaching effect; teaching evaluation