生物技术实验在线教学实践与反思

谢 辉，张慧姝，张丽秋，李 勇，王秀宏

（哈尔滨医科大学，黑龙江 哈尔滨 150086）

在新冠肺炎疫情爆发期间，在教育部“停课不停学，停课不停教”的号召下，各高校应用多种平台开展线上教学，验证了“互联网+”教育理念的前瞻性和先进性。生物技术实验是基础医学重要的实验学科，教授医学科学研究基础及较前沿的实验技术，是医学人才科研能力培养的基础性实践学习。我国基础医学理论教学自成体系，而实验教学对医学人才创新和实践能力的培养作用也不容忽视。实验教学的线上授课不同于理论教学，如何将“实验”与“互联网”有效结合，是大部分高校实验教学面临的一个问题。本文主要针对生物技术实验在线教学模式、教学实施及后疫情时期线上教学的反思展开阐述，为深入开展生物技术实验混合式教学模式提供参考。

1 生物技术实验在线教学模式

本文所论的生物技术实验是依托于哈尔滨医科大学国家级基础医学实验教学中心平台，将医学细胞生物学、生物化学与分子生物学、遗传学、医学免疫学实验实践进行有机整合后形成的一个综合性实验学科，是临床医学、基础医学、医学影像学、口腔医学、预防医学及药学等专业本科学生的必修课。作为医学本科生的基础实践学科，生物技术实验教学既要通过建立线上教室打破师生间的空间差异，也需要虚拟仿真平台解决实验操作的载体问题。

1.1 基于雨课堂构建线上教室

在线教学首要解决的是建立线上课堂，解除师生间的空间差异。线上教学平台有多种，如腾讯会议、腾讯课堂及雨课堂等。各平台在稳定性、方便性等方面存在差异，例如，雨课堂方便教学资料共享与作业提交，且在课前、课中、课后全程与学生保持联系，拥有丰富的慕课资源，是优秀的线上线下混合式教学工具[1]；腾讯课堂支持直播时显示动画，但无法建立课前与课后的联系；腾讯会议在直播连麦上具有显著优势。由于线上教学人数规模庞大，平台和网络的稳定性不能百分之百保证，鉴于前期教学经验，选择雨课堂+快手直播模式构建线上教室，并以腾讯会议作为备用直播平台。

1.2 依托虚拟仿真平台创建线上实验室

实验教学最突出的特色是学生能亲自动手操作，拥有亲眼看到、听到或闻到的感官体验。而线上授课，学生无法进入实验室，所以生物技术实验线上教学要选择合适的“实验室”。虚拟仿真实验是在互联网上模拟实验操作，它是依靠现代网络信息技术、人机交互技术、虚拟现实技术建立起来的教学平台[2]。学生进入虚拟仿真平台，能在“互联网+”环境中感受实验操作，达到在线上“做实验”的目的。通过教育部高等教育司发布《第二批在新冠肺炎疫情防控期间支持高校在线教学的课程资源平台和技术平台名单的通知》，结合实验教学项目，选定梦之路医学魔课 MOEC（Massive Online Experimental Courses）云实验平台作为虚拟实验操作平台。

2 在线教学的实施

2.1 实验课开始前准备

实验开始前，实验中心教学管理人员与梦之路平台联系，开通实验指导教师及学生的使用权限，建立班级QQ群及雨课堂线上教室，邀请实验指导教师及班级学生进入。

2.2 课前预习

实验指导教师进入虚拟仿真平台熟悉虚拟实验操作，并准备与虚拟平台实验相对应的正式授课PPT。通过雨课堂的新建手机课件功能准备简短的预习PPT，并可在其中插入实验原理讲解及操作视频。实验指导教师通过雨课堂将预习课件推送到学生手机，让学生了解教学目标，熟悉实验教学流程及虚拟仿真项目的网址，为实验课做准备。指导教师可通过雨课堂查看学生预习PPT点击数据，了解学生预习情况，并可通过群发公告提醒学生进行预习。

2.3 实验课在线教学

实验指导教师通过雨课堂+快手直播授课。实验开始前导课，选择与临床或科研相关的案例，引导学生互动讨论。由于线上教学不能实际看到学生的学习状态，指导教师可适时增加连麦作答环节，调动学生参与积极性，同时通过雨课堂发布思考题，让学生在虚拟实验操作时进行思考或查阅资料。实验操作环节，指导教师引导学生进入梦之路医学魔课MOEC云实验平台，讲解关键操作要点后，鼓励学生自主安排实验过程。在进行虚拟实验操作时，雨课堂同时在线，学生可通过“投稿”“发送弹幕”等功能，将实验操作中遇到的问题，以图片、文字或录制小视频的方式，实时与指导教师交流。而指导教师也可通过医学魔课MOEC云实验平台的后台数据随时查看班级学生实验进度及完成情况。在虚拟实验操作结束后，学生回到雨课堂，进行实验结果总结及分析讨论，并对预留的思考题进行分析。同时，在讨论与总结环节，注意课程思政的有机渗透。疫情当前，医学工作者的无畏付出，才带来疫情的有效控制。结合抗疫一线医务工作者（如钟南山院士）和幕后科研工作人员（如陈薇院士）的感人事迹，让医学生感受仁心仁术，增强荣誉感和自豪感。同时，让学生了解我国医学基础科研的短板，增强其奋发进取、为中华民族伟大复兴努力奋斗的使命感。

2.4 课后实验报告总结与点评

实验结束后，指导教师通过QQ群或雨课堂收取学生实验报告并审阅。通过查看学生“不懂”的幻灯片，总结“弹幕”和“投稿”中未解答的问题及时反馈，真正做到实验教学全程互动。

3 生物技术实验在线教学效果评价

全部实验授课结束后，通过雨课堂的投票功能，向本学期授课的2018级医学影像学、口腔医学及预防医学共10个班级227名学生发送生物技术实验在线教学效果评价问卷，回收214份有效问卷。从调查结果看（见表1），学生对生物技术实验在线教学方式总体满意（92%），认可虚拟仿真平台能帮助对真实实验操作过程的理解（91.2%），但对于虚拟仿真平台取代线下实际操作支持度不高（81.3%不支持），而对虚拟仿真平台与实际操作配合使用，大部分学生支持（93%）。

表1 生物技术实验在线教学效果评价[n（%）]

4 在线实验教学反思

4.1 雨课堂的应用为后疫情时期线上线下混合式教学奠定基础

新冠肺炎疫情突然来袭，高校不能按期开学，倒逼高等教育方式改革。疫情使“教”与“学”时空分离，就需要教学方式变革去解除隔离。雨课堂是清华大学开发的智慧教学工具，它致力于打造“课前—课中—课后”联系的混合式教学方式[3]。通过雨课堂线上实验教学，使师生对这个教学工具的使用更加得心应手，为后疫情时期线上线下混合式教学奠定基础。

4.2 虚拟仿真平台的合理应用能提高实验教学效率

虚拟仿真实验项目在疫情防控期间的线上授课中具有重要作用，它能解决学生无法进入实验室的问题[4]。雨课堂与虚拟仿真软件结合使用，能实现线上实验过程师生交流不断线，在互联网环境体验到实验室内的氛围与实验操作。虚拟仿真实验作为一个较新鲜的事物，能提高学生的实验学习兴趣，丰富实验教学内容[5]。但也应意识到，虚拟仿真操作不能取代实际的实验操作，实验教学的核心是学生动手能力的培养。虚拟仿真操作虽能让学生了解实验流程，但对感官刺激较弱，不能将不可见的理论通过实验形成直观的认识。而且科学研究时的重大发现很多是在实验操作时通过观察讨论而形成。单独的虚拟仿真实验操作不利于对学生科研思维和能力的培养。虚拟与实际合理结合应用，才能有效提高实验教学效果。

4.3 生物技术实验教学创新改革助力高层次综合医学人才培养

在新冠肺炎疫情防控常态化阶段的后疫情时期，国家印发《关于加快医学教育创新发展的指导意见》，全力推进医学教育创新发展，为“健康中国”提供人才保障。医学教育创新发展，要提高医学本科生培养质量。而提高医学本科生的培养质量，应首先提高课程质量。打造医学教育“金课”，需要推进“互联网+”模式的医学教育改革，以现代信息技术促进医学教育质量提升。医学人才培养的主体是本科生教育，生物技术实验教学改革创新对医学本科教学质量的提高具有重要作用。生物技术实验根据不同的实验类型，能力培养目标不同，因而改革方向也应有差异。基础验证性实验是为夯实理论基础，可适当减少实际操作，辅助虚拟仿真平台操作。实践性实验是培养实验技能，应强调动手操作的重要性。而综合创新实验是培养科研创新能力，实验内容较多、实验成本较高，这时虚拟仿真实验辅助实验操作练习就十分必要。而实验教学的改革创新，还需要从根本将以往“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，这就需要增强师生间的交流。以雨课堂为基础构建线上线下混合实验教学模式，是实验教学改革可以探索的一个方向。