生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)多模式融合課程教學(xué)改革與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.17.011

Reform and Practice of Multimodal Integration in Biochemistry Experiment Teaching

ZHANG Xiuli'， LIN Qingqiang2， LIN Yao'

College of Integrative Medicine，F(xiàn)ujian Universityof Traditional Chinese Medicine，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350022;

2. College ofLife Sciences，F(xiàn)ujianNormal University， Fuzhou，F(xiàn)ujian350117）

AbstractAsone of the cornerstone disciplinesof medical biology，the biochemistry course has experiments as an important component and supplement to the theoretical teaching of the course.The article proposes and practices a multimodal integrated teaching model that combines online learning，virtual simulation project leaming，and offline clasroom experiments toaddress the shortcomings of traditional biochemistry experimental teaching.Significant results have been achieved， providing reference for the reform of similar experimental courses.

Keywordsbiochemistry experiments; multimodal integration; experimental teaching; educational reform

生物化學(xué)是一門(mén)研究生物體分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與功能以及生命活動(dòng)中化學(xué)變化的學(xué)科，旨在從微觀層面闡釋生命現(xiàn)象的本質(zhì)，揭示生命活動(dòng)中化學(xué)變化的規(guī)律。作為化學(xué)與生物學(xué)等多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，生物化學(xué)在生物、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等理工科專業(yè)中占據(jù)重要地位。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為生物化學(xué)教學(xué)中不可或缺的一部分，是將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐技能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維具有重要意義，與理論教學(xué)相輔相成。

1傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

近年來(lái)，盡管教育技術(shù)的快速發(fā)展為教學(xué)體系帶來(lái)了新的理念和手段，但傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在諸多問(wèn)題亟待解決[。如大型精密儀器數(shù)量有限，學(xué)生操作練習(xí)的時(shí)間不足，操作不熟練；部分實(shí)驗(yàn)材料價(jià)格昂貴且保存條件苛刻，增加了教學(xué)成本；實(shí)驗(yàn)課程安排固定，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)，探索的主動(dòng)性也不夠。此外，課程體系中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多，綜合性實(shí)驗(yàn)較少，難以激發(fā)學(xué)生興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排過(guò)多且耗時(shí)長(zhǎng)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和背景理解不深，難以獨(dú)立完成

實(shí)驗(yàn)。

2多模式融合課程教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1采用線上、虛擬仿真、線下課程三位一體教學(xué)模式

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，線上線下混合教學(xué)在高校中得到廣泛應(yīng)用，成為實(shí)驗(yàn)課程改革的有效途徑之一。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也逐漸成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，許多高校建立了生物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為改變傳統(tǒng)單一的線下教學(xué)模式，本文探索了采用多種教學(xué)模式融合的教學(xué)模式，即線上線下混合教學(xué)，并結(jié)合虛擬仿真項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)形成線上、虛擬仿真、線下課程多模式融合的教學(xué)模式。生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程涵蓋線上預(yù)習(xí)階段、線下實(shí)驗(yàn)操作階段以及線上復(fù)習(xí)與拓展階段，是現(xiàn)代教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合，具體流程如下。

線上預(yù)習(xí)階段，教師提前在線上教學(xué)平臺(tái)發(fā)布實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握?shí)驗(yàn)原理、熟悉操作步驟和明確注意事項(xiàng)等內(nèi)容，并要求學(xué)生在觀看教學(xué)視頻的基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)。學(xué)生通過(guò)線上學(xué)習(xí)完成預(yù)習(xí)任務(wù)，并在平臺(tái)上提交預(yù)習(xí)報(bào)告，同時(shí)完成

|科教導(dǎo)刊

在線測(cè)試題，教師根據(jù)學(xué)生的完成情況給予點(diǎn)評(píng)，并及時(shí)反饋給學(xué)生個(gè)人。

線下實(shí)驗(yàn)操作階段，學(xué)生帶著線上學(xué)習(xí)的知識(shí)和疑問(wèn)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意現(xiàn)場(chǎng)操作的規(guī)范性指導(dǎo)，及時(shí)糾正學(xué)生的操作錯(cuò)誤，解答學(xué)生的問(wèn)題。學(xué)生需將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到的操作，熟練應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，提高實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。例如，在進(jìn)行“血糖測(cè)定\"實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生可以對(duì)比虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)中試劑的添加量、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。在“維生素C的提取和含量測(cè)定\"中，不同組之間通過(guò)多種水果的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，了解不同水果的維生素C含量不同，不同成熟期的含量也不同，實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生有了具體的生活體驗(yàn)。

線上復(fù)習(xí)與拓展階段，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生及時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并在線上教學(xué)平臺(tái)提交，以便于教師進(jìn)行批改和評(píng)價(jià)。同時(shí)，教師可以在平臺(tái)上發(fā)布相關(guān)的拓展學(xué)習(xí)資料，如實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用案例、前沿研究進(jìn)展等，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和思考。此外，教師還可組織學(xué)生開(kāi)展線上討論活動(dòng)，讓學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題和解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.2加強(qiáng)教學(xué)資源建設(shè)

① 搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和建設(shè)虛擬仿真項(xiàng)目。教師可選擇合適的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件和平臺(tái)，根據(jù)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，開(kāi)發(fā)或引入涵蓋生物分子分離與純化、酶活性測(cè)定、物質(zhì)代謝等多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。例如，建設(shè)蛋白質(zhì)電泳實(shí)驗(yàn)虛擬仿真項(xiàng)目，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中模擬樣品制備、加樣、電泳過(guò)程，觀察電泳結(jié)果并進(jìn)行分析。教師應(yīng)定期對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化和更新，確保其操作流程符合實(shí)際實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

② 整合和新建線上教學(xué)資源。學(xué)校可建設(shè)線上教學(xué)平臺(tái)，上傳生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻、課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、在線測(cè)試題等教學(xué)資源。教學(xué)視頻可以包括實(shí)驗(yàn)原理的講解、演示實(shí)驗(yàn)操作等內(nèi)容，方便學(xué)生在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。例如，制作“核酸提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻，詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)原理、了解各種試劑的作用、每個(gè)操作步驟和注意事項(xiàng)。教師可積極利用線上教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展在線討論、答疑等活動(dòng)，增強(qiáng)師生互動(dòng)與交流。

③ 引入工廠參觀和見(jiàn)習(xí)單元。教師可根據(jù)生化實(shí)驗(yàn)中的具體實(shí)驗(yàn)操作單元，選取合適的工廠生產(chǎn)線，組織學(xué)生到車間進(jìn)行參觀，了解詳細(xì)生產(chǎn)步驟，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。如帶領(lǐng)學(xué)生到啤酒廠的檢驗(yàn)室，詳細(xì)了解抽樣過(guò)程，酒精度測(cè)定和微生物鑒定等。在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的同時(shí)，也讓他們有機(jī)會(huì)了解生產(chǎn)實(shí)踐。

2.3建立全過(guò)程多元化評(píng)價(jià)體系，過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)采用線上學(xué)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)室課堂實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)和課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)相結(jié)合的多元化考核方式，關(guān)注對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，合理調(diào)整平時(shí)成績(jī)的比重。具體的考核內(nèi)容如下（表1）。

該考核評(píng)價(jià)體系評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多元，能夠多維度考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更加全面客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)技能掌握程度，不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和能動(dòng)性，同時(shí)強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。在課程期末，組織學(xué)生進(jìn)行教學(xué)反饋，對(duì)課程學(xué)習(xí)中的具體情況進(jìn)行匯報(bào)，教師也可根據(jù)學(xué)生反映的問(wèn)題進(jìn)行解釋和反思，促進(jìn)今后的課程改進(jìn)。

2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和重構(gòu)

加大學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)，合理降低驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)今生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的重要組成部分。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占據(jù)較大比例，而綜合性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少[。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是學(xué)生根據(jù)已設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或規(guī)律，其作用是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)理論的認(rèn)識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)處理方法。然而，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)踐中暴露了弊端[。為改進(jìn)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系，滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求，提高綜合性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)體系中的比例十分必要。綜合性實(shí)驗(yàn)涵蓋多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，關(guān)聯(lián)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，考查學(xué)生對(duì)整個(gè)模塊的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)和融會(huì)貫通能力，其教學(xué)目標(biāo)更能體現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和科研能力的培養(yǎng)。

提高教學(xué)效率，調(diào)整實(shí)驗(yàn)個(gè)別步驟順序。在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)多或中間等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法在一節(jié)實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟的現(xiàn)象。為提高實(shí)驗(yàn)的完成度和成功率，以“聚丙烯酰胺凝膠電泳實(shí)驗(yàn)”為例，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的前后步驟調(diào)整。該實(shí)驗(yàn)是本科生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于本科生學(xué)習(xí)基本的電泳操作技術(shù)十分重要。其實(shí)驗(yàn)步驟主要包括制備凝膠、加樣、電泳、固定、染色、脫色，操作難度大、步驟煩瑣、耗時(shí)長(zhǎng)，且起始步驟凝膠的制備耗時(shí)長(zhǎng)、在本科生中的成功率不高，常常影響最后實(shí)驗(yàn)的完成度[。為解決這一難題，教師對(duì)該實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行了調(diào)整，即由學(xué)生組成的興趣小組在課前完成凝膠的制備，制備成功的凝膠被用于課堂教學(xué)，學(xué)生在課堂上從點(diǎn)樣操作開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，逐步完成之后的實(shí)驗(yàn)流程后，再著手凝膠的制備，這其中制備成功的凝膠被用于下一個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣循環(huán)進(jìn)行，既節(jié)省了凝膠制備后學(xué)生的等待時(shí)間，又提高了實(shí)驗(yàn)的成功率和學(xué)生的完成度，讓每個(gè)學(xué)生都能完整地進(jìn)行一遍實(shí)驗(yàn)流程，真正學(xué)到實(shí)驗(yàn)操作技能。聚丙烯酰胺凝膠電泳實(shí)驗(yàn)課程教改前后教學(xué)效果評(píng)估指標(biāo)如下（表2）：

3教學(xué)改革實(shí)踐效果與反思

多種模式的生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革取得了顯著的成效。教學(xué)資源利用效率提高，通過(guò)虛擬仿真項(xiàng)目的練習(xí)，學(xué)生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作減少，不但降低了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞率，也減少了實(shí)驗(yàn)材料浪費(fèi)。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生在虛擬環(huán)境中可以進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)，保證了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料的利用率。學(xué)生學(xué)習(xí)效果也有了大幅度提升，通過(guò)線上預(yù)習(xí)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的操作練習(xí)，學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟已有了更深入的理解，能夠更好地掌握實(shí)驗(yàn)技能。在期末考試中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的掌握程度明顯提高，成績(jī)分布更加合理。

然而，實(shí)驗(yàn)課程中仍存在一些問(wèn)題，如部分學(xué)生參與度不高，有些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的銜接不夠緊密，部分教師的信息化教學(xué)能力有待提高。今后需加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)引導(dǎo)和監(jiān)督，優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)的銜接，加強(qiáng)培訓(xùn)教師的信息化教學(xué)能力，采取老帶新和傳幫帶的模式，促進(jìn)年輕教師的成長(zhǎng)。

4結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系，難以滿足新時(shí)代對(duì)創(chuàng)新人才的需求。本文通過(guò)總結(jié)既往研究經(jīng)驗(yàn)、革新教學(xué)方法，從多維度重構(gòu)了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系，旨在為實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革和新時(shí)代人才培養(yǎng)提供新思路，也為相關(guān)教師開(kāi)展生化實(shí)驗(yàn)課程授課提供借鑒。

★基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“產(chǎn)教融合下的生物學(xué)實(shí)踐基地條件建設(shè)\"（230804643215642）。

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