混合實驗教學模式在《分子生物學綜合實驗》課程中的教學探究

趙靜 賀雷雨 王賀成 李文利

【摘要】 ? ?《分子生物學綜合實驗》是一門系統性的應用技術課程。為了構建一種專業技術與信息發展深度吻合的課堂模式，本文在了解傳統教學模式現狀的基礎上，提出了以虛擬仿真技術為支撐，輔以線上微視頻實驗教學及線下開放式實操為一體的新型混合教學模式。本文介紹了這種新型混合教學模式存在的必要性、具體實施的過程、取得的教學效果及考核評價等。實踐表明，混合實驗教學模式可行和有效，將作為傳統實驗教學模式的重要補充，并助力高校創新型人才的培養。

【關鍵詞】 ? ?分子生物學綜合實驗 ? ?混合教學模式 ? ?虛擬仿真 ? ?教學改革

《分子生物學綜合實驗》具有很強的綜合性、實用性和系統性，是與科研緊密銜接的重要實驗課程.根據目的蛋白的基因序列， 設計引物， 利用PCR 技術獲得該蛋白的結構基因， 插入高效表達載體pET-28a （+）， 并轉化大腸桿菌菌株BL-21 （DE3）， 獲得高效表達目標蛋白的基因工程菌株，然后通過體外異丙基硫代半乳糖苷誘導表達目的蛋白， 結合離子交換層析獲得目的蛋白的純品，并進一步檢測其酶學活性。該課程涵蓋了分子生物學、微生物學及生物化學等相關領域的理論知識及專業技術。學生除了要全面掌握相應的理論知識，還需具備實際操作能力，以確保學習者可以將所學知識應用到實際操作中，實現理論與實踐的結合。然而，現有的傳統實驗教學因教學模式單一、時空有限，靈活度差等因素，在類似新冠疫情這種突發事件前，顯得頗具挑戰性。

虛擬仿真技術是近些年興起的一種網絡教學手段，是信息化技術助推創新人才培養的產物，已在生物學實驗教學中廣泛使用，并得到了良好的反饋[1-3]。本文根據分子生物學綜合實驗課程特點，采用專業的虛擬仿真實驗平臺，輔之以線上微視頻和線下開放式教學實操，建立了分子生物學綜合實驗教學的新模式。該模式經過近兩個學期的實踐，證明具有一定的實用性，也收到了良好的效果。

一、混合教學新模式在《分子生物學綜合實驗》中應用的必要性

《分子生物學綜合實驗》所涉及的實驗原理復雜，技術難度高，想在48學時里掌握必要的操作，對師生來說都是一個極大的挑戰。因此，教師如何有效提高課堂效率，將是本課程教學的主要突破點。

混合式教學模式是應運而生的一種新型教學模式，是對傳統實驗教學的補充和優化。在傳統實驗教學中，由于空間有限，實驗人數多，實操難度大，單向輸入式的演示教學無法確保每個學習者都能全方位無死角的浸入式學習[4-5]。但通過微視頻平臺所提供的規范操作及原理解讀等，可針對性的幫助學生解決傳統實驗教學中因無法實現一對一教學而造成的不規范操作等問題。因此，將微視頻平臺與傳統教學相結合，為提高實驗技能操作提供了可能性。

此外，自2017年以來，在高校實驗教學改革和實驗教學項目信息化建設的基礎上，全國高校積極開展虛擬仿真實驗教學課程建設[6-7]。在新冠疫情爆發期間，為響應“停課不停學”，這些虛擬仿真實驗教學課程在實際教學應用中發揮了重要的作用[8]。本文中，結合生命科學專業綜合實驗課程的特點，采用虛擬仿真技術引導學生強化專業實驗技能，拓展實驗內容的廣度和深度、增加實驗教學時間和空間靈活度、提升實驗教學的質量，推進現代網絡信息技術與本科實驗教學的深度融合。

綜上所述，在教學改革過程中導入虛擬仿真實驗平臺和微視頻教學平臺，不僅符合學習者的要求，更滿足當代教育教學發展的迫切需要。

二、實施過程

混合教學模式共涵蓋三個模塊，傳統的課堂主要完成線下操作這一步。而混合教學模式在該教學過程之前首先加入了線上虛擬仿真環節。而且，在線下實操環節輔以線上視頻進行360度全方位操作演示，真正的實現了無時空限制的自由學習模式。具體操作流程如圖1所示。

實驗項目開始前，學生可在移動虛擬仿真平臺上注冊登錄，經任課教師審核身份后，便可閱讀整個實驗的原理、目的，并通過練習模式詳細了解實驗流程及注意事項。待實驗項目結束后，教師可通過教師端對學生的預習及操作記錄進行評定。實驗項目開始后，學生可在微視頻指導下，結合實驗講義，開展具體實驗。此過程中，教師主要負責答疑和課堂秩序的維護。待實驗結束后，各小組同學整理實驗數據，提交實驗報告。為了更好的提高課堂教學質量，教師需要把握好各個教學環節，并做好不同環節間的有效過渡，才能取得切實的成效。

三、混合實驗教學模式的教學效果

混合實驗教學模式自2019年投入實踐以來，共開展約11904人時數，教學效果較以往傳統課堂明顯提升。表1總結了混合實驗教學模式與傳統教學模式的對比情況。

混合實驗教學新模式是新時代和新形勢背景下產生的一種“以學生為中心，以突出學生主體性為方向，以激發學生探究力”為最終目標的新型教學模式。為了客觀了解學生真正的學習效果，我們對生物科學和藥學兩個專業的同學進行了問卷調查。結果表明（表2），混合實驗教學新模式在學生參與度、教學方式、反饋評價及最終取得的教學效果方面明顯優于傳統實驗教學模式。而且，約有90%以上的同學認為，混合教學模式不但規范了他們的實驗操作，而且對實驗原理等也有更深的理解。

四、考核評價方式改革

在以往傳統實驗教學模式中，分子生物學綜合實驗教學評價體系主要包含預實驗報告、平時成績（出勤率、實驗記錄情況、規范操作情況等）和最終的實驗報告三部分。而在混合式實驗教學模式下，考核評價貫穿整個教學過程，具體考察內容和分值比例如表3所示。

五、結束語

隨著高等教育實驗教學理念的改革與發展，傳統單一的實驗教學方式在培養復合型人才方面已無法達到良好的效果。為了將現代信息技術融入到人才培養中，很多高校在實際教學中已經開始漸漸引入網絡教學形式，如虛擬仿真、慕課、微視頻課堂等，并且取得了很好的教學效果[9-10]。本文在分子生物學綜合實驗中，采用了線上虛擬仿真實驗教學+線上微視頻教學+線下開放式實驗教學的混合式教學方法，以虛擴實、虛實結合，從而實現了認知與實踐教學的深度吻合。引入混合教學模式后，學生的參與度明顯提高，更重要的是提高了學生的實驗技能及對理論知識的掌握，符合該課程的教學目標。

參 ?考 ?文 ?獻

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