生物技術實驗在線教學實踐與反思

謝 輝，張慧姝，張麗秋，李 勇，王秀宏

（哈爾濱醫科大學，黑龍江 哈爾濱 150086）

在新冠肺炎疫情爆發期間，在教育部“停課不停學，停課不停教”的號召下，各高校應用多種平臺開展線上教學，驗證了“互聯網+”教育理念的前瞻性和先進性。生物技術實驗是基礎醫學重要的實驗學科，教授醫學科學研究基礎及較前沿的實驗技術，是醫學人才科研能力培養的基礎性實踐學習。我國基礎醫學理論教學自成體系，而實驗教學對醫學人才創新和實踐能力的培養作用也不容忽視。實驗教學的線上授課不同于理論教學，如何將“實驗”與“互聯網”有效結合，是大部分高校實驗教學面臨的一個問題。本文主要針對生物技術實驗在線教學模式、教學實施及后疫情時期線上教學的反思展開闡述，為深入開展生物技術實驗混合式教學模式提供參考。

1 生物技術實驗在線教學模式

本文所論的生物技術實驗是依托于哈爾濱醫科大學國家級基礎醫學實驗教學中心平臺，將醫學細胞生物學、生物化學與分子生物學、遺傳學、醫學免疫學實驗實踐進行有機整合后形成的一個綜合性實驗學科，是臨床醫學、基礎醫學、醫學影像學、口腔醫學、預防醫學及藥學等專業本科學生的必修課。作為醫學本科生的基礎實踐學科，生物技術實驗教學既要通過建立線上教室打破師生間的空間差異，也需要虛擬仿真平臺解決實驗操作的載體問題。

1.1 基于雨課堂構建線上教室

在線教學首要解決的是建立線上課堂，解除師生間的空間差異。線上教學平臺有多種，如騰訊會議、騰訊課堂及雨課堂等。各平臺在穩定性、方便性等方面存在差異，例如，雨課堂方便教學資料共享與作業提交，且在課前、課中、課后全程與學生保持聯系，擁有豐富的慕課資源，是優秀的線上線下混合式教學工具[1]；騰訊課堂支持直播時顯示動畫，但無法建立課前與課后的聯系；騰訊會議在直播連麥上具有顯著優勢。由于線上教學人數規模龐大，平臺和網絡的穩定性不能百分之百保證，鑒于前期教學經驗，選擇雨課堂+快手直播模式構建線上教室，并以騰訊會議作為備用直播平臺。

1.2 依托虛擬仿真平臺創建線上實驗室

實驗教學最突出的特色是學生能親自動手操作，擁有親眼看到、聽到或聞到的感官體驗。而線上授課，學生無法進入實驗室，所以生物技術實驗線上教學要選擇合適的“實驗室”。虛擬仿真實驗是在互聯網上模擬實驗操作，它是依靠現代網絡信息技術、人機交互技術、虛擬現實技術建立起來的教學平臺[2]。學生進入虛擬仿真平臺，能在“互聯網+”環境中感受實驗操作，達到在線上“做實驗”的目的。通過教育部高等教育司發布《第二批在新冠肺炎疫情防控期間支持高校在線教學的課程資源平臺和技術平臺名單的通知》，結合實驗教學項目，選定夢之路醫學魔課 MOEC（Massive Online Experimental Courses）云實驗平臺作為虛擬實驗操作平臺。

2 在線教學的實施

2.1 實驗課開始前準備

實驗開始前，實驗中心教學管理人員與夢之路平臺聯系，開通實驗指導教師及學生的使用權限，建立班級QQ群及雨課堂線上教室，邀請實驗指導教師及班級學生進入。

2.2 課前預習

實驗指導教師進入虛擬仿真平臺熟悉虛擬實驗操作，并準備與虛擬平臺實驗相對應的正式授課PPT。通過雨課堂的新建手機課件功能準備簡短的預習PPT，并可在其中插入實驗原理講解及操作視頻。實驗指導教師通過雨課堂將預習課件推送到學生手機，讓學生了解教學目標，熟悉實驗教學流程及虛擬仿真項目的網址，為實驗課做準備。指導教師可通過雨課堂查看學生預習PPT點擊數據，了解學生預習情況，并可通過群發公告提醒學生進行預習。

2.3 實驗課在線教學

實驗指導教師通過雨課堂+快手直播授課。實驗開始前導課，選擇與臨床或科研相關的案例，引導學生互動討論。由于線上教學不能實際看到學生的學習狀態，指導教師可適時增加連麥作答環節，調動學生參與積極性，同時通過雨課堂發布思考題，讓學生在虛擬實驗操作時進行思考或查閱資料。實驗操作環節，指導教師引導學生進入夢之路醫學魔課MOEC云實驗平臺，講解關鍵操作要點后，鼓勵學生自主安排實驗過程。在進行虛擬實驗操作時，雨課堂同時在線，學生可通過“投稿”“發送彈幕”等功能，將實驗操作中遇到的問題，以圖片、文字或錄制小視頻的方式，實時與指導教師交流。而指導教師也可通過醫學魔課MOEC云實驗平臺的后臺數據隨時查看班級學生實驗進度及完成情況。在虛擬實驗操作結束后，學生回到雨課堂，進行實驗結果總結及分析討論，并對預留的思考題進行分析。同時，在討論與總結環節，注意課程思政的有機滲透。疫情當前，醫學工作者的無畏付出，才帶來疫情的有效控制。結合抗疫一線醫務工作者（如鐘南山院士）和幕后科研工作人員（如陳薇院士）的感人事跡，讓醫學生感受仁心仁術，增強榮譽感和自豪感。同時，讓學生了解我國醫學基礎科研的短板，增強其奮發進取、為中華民族偉大復興努力奮斗的使命感。

2.4 課后實驗報告總結與點評

實驗結束后，指導教師通過QQ群或雨課堂收取學生實驗報告并審閱。通過查看學生“不懂”的幻燈片，總結“彈幕”和“投稿”中未解答的問題及時反饋，真正做到實驗教學全程互動。

3 生物技術實驗在線教學效果評價

全部實驗授課結束后，通過雨課堂的投票功能，向本學期授課的2018級醫學影像學、口腔醫學及預防醫學共10個班級227名學生發送生物技術實驗在線教學效果評價問卷，回收214份有效問卷。從調查結果看（見表1），學生對生物技術實驗在線教學方式總體滿意（92%），認可虛擬仿真平臺能幫助對真實實驗操作過程的理解（91.2%），但對于虛擬仿真平臺取代線下實際操作支持度不高（81.3%不支持），而對虛擬仿真平臺與實際操作配合使用，大部分學生支持（93%）。

表1 生物技術實驗在線教學效果評價[n（%）]

4 在線實驗教學反思

4.1 雨課堂的應用為后疫情時期線上線下混合式教學奠定基礎

新冠肺炎疫情突然來襲，高校不能按期開學，倒逼高等教育方式改革。疫情使“教”與“學”時空分離，就需要教學方式變革去解除隔離。雨課堂是清華大學開發的智慧教學工具，它致力于打造“課前—課中—課后”聯系的混合式教學方式[3]。通過雨課堂線上實驗教學，使師生對這個教學工具的使用更加得心應手，為后疫情時期線上線下混合式教學奠定基礎。

4.2 虛擬仿真平臺的合理應用能提高實驗教學效率

虛擬仿真實驗項目在疫情防控期間的線上授課中具有重要作用，它能解決學生無法進入實驗室的問題[4]。雨課堂與虛擬仿真軟件結合使用，能實現線上實驗過程師生交流不斷線，在互聯網環境體驗到實驗室內的氛圍與實驗操作。虛擬仿真實驗作為一個較新鮮的事物，能提高學生的實驗學習興趣，豐富實驗教學內容[5]。但也應意識到，虛擬仿真操作不能取代實際的實驗操作，實驗教學的核心是學生動手能力的培養。虛擬仿真操作雖能讓學生了解實驗流程，但對感官刺激較弱，不能將不可見的理論通過實驗形成直觀的認識。而且科學研究時的重大發現很多是在實驗操作時通過觀察討論而形成。單獨的虛擬仿真實驗操作不利于對學生科研思維和能力的培養。虛擬與實際合理結合應用，才能有效提高實驗教學效果。

4.3 生物技術實驗教學創新改革助力高層次綜合醫學人才培養

在新冠肺炎疫情防控常態化階段的后疫情時期，國家印發《關于加快醫學教育創新發展的指導意見》，全力推進醫學教育創新發展，為“健康中國”提供人才保障。醫學教育創新發展，要提高醫學本科生培養質量。而提高醫學本科生的培養質量，應首先提高課程質量。打造醫學教育“金課”，需要推進“互聯網+”模式的醫學教育改革，以現代信息技術促進醫學教育質量提升。醫學人才培養的主體是本科生教育，生物技術實驗教學改革創新對醫學本科教學質量的提高具有重要作用。生物技術實驗根據不同的實驗類型，能力培養目標不同，因而改革方向也應有差異?；A驗證性實驗是為夯實理論基礎，可適當減少實際操作，輔助虛擬仿真平臺操作。實踐性實驗是培養實驗技能，應強調動手操作的重要性。而綜合創新實驗是培養科研創新能力，實驗內容較多、實驗成本較高，這時虛擬仿真實驗輔助實驗操作練習就十分必要。而實驗教學的改革創新，還需要從根本將以往“以教師為中心”轉變為“以學生為中心”，這就需要增強師生間的交流。以雨課堂為基礎構建線上線下混合實驗教學模式，是實驗教學改革可以探索的一個方向。