疫情防控下的实验课程教学与管理探索

吴俊 刘志斌 童英

摘要：为响应教育部“停课不停教，停课不停学”的要求，全国高校开展了大规模的线上教学活动。不同于传统的实验教学，在线实验教学如何保障学生在线学习实验操作，成为线上教学的难点。本文以遗传学实验教学为例，总结了课程在线教学的方法，包括选择简单有效的线上教学平台，充分利用多种教学资源，设计家庭版的实验课程，教学管理及时跟进线上教学等，以期通过上述方法的探索与实践，保障实验教学的顺利进行，也为其他实验课的线上教学提供借鉴。

关键词：疫情防控；线上教学；遗传学实验

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1673-7164（2021）03-0077-02

2020年2月，教育部发布《应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》[1]，各级学校积极落实文件要求，“停课不停教，停课不停学”，纷纷开展线上教学实践。

对实验课而言，疫情防控下的实验教学面临前所未有的挑战[2]。实验课程中涉及的理论知识是比较容易转换为线上教学内容的，但是实验教学的重要环节是促进学生理论知识与实践的融合，主要目的是培养学生运用知识的能力和创新研究意识[3]。疫情防控下的网络实验教学，离开了实验室，就难以达到教学目标。如何指导学生的学习和动手实验，成了线上实验课程安排的重点和难点。

四川大学遗传学实验课程组（以下简称课程组）经过充分的调查和探讨，形成了有特色的网络教学模式，率先开展了学院实验课程的网络教学，在学生中获得较高评价，成为实验课程网络教学的良好案例。

根据遗传学实验课程的教学要求，课程组设定该课的线上教学主要完成两项内容，一是要加强实验相关理论知识的学习和理解，二是最大限度地满足学生动手实验的需要。课程组在线上教学平台、实验材料、实验方法等方面进行了调整、改进，形成有特色的线上教学模式。同时，教师还特别设计了家庭版实验，方便学生从身边的材料着手掌握实验的精髓。在此基础上，教学管理人员积极配合一线教师，参与线上教学的管理，使教学更细致深入，助力线上教学有序开展。

一、网络资源和教学平台的综合利用

线上教学有多种平台，可选平台有超星学习通、爱课堂、雨课堂、Zoom，腾讯会议，QQ群等，经过前期调试各种软件的使用细节之后，本着方便简洁的原则，课程组最后决定采用QQ群进行教学。课程以群课堂（早期以群视频）的方式直播，辅以语音通话和文字留言等形式。在课程中教师与学生，进行实时讨论、答疑、问卷等互动活动。课程网络学习资料也可以长期存放于群文件中，方便学生查取。

线上教学过程中，教师还注意充分利用网络资源。疫情期间，国家开放了许多网络课程资源，课程组引入了与课程密切相关的内容，包括中国大学MOOC（慕课）中的课程遗传学实验（北京大学）和分子生物学实验（北京师范大学）[4-5]。同时，教师还推荐了四川大学和北京师范大学的虚拟仿真实验给学生，引导学生通过虚拟学习熟悉实验的流程和操作细节，加深动手实验的感官认识。这些网络资源的利用，丰富了实验教学的内容，拓宽了学生的视野。

二、家庭版实验的设计

网络课程学习过程中，开放和丰富多彩的资源给了学生更多的选择和自主学习的空间。然而，过多的选择难免让人眼花缭乱，容易产生迷惘的情绪。对于如何提升学生的兴趣，简易的家庭版动手实验是一个很好的方式。结合遗传学实验课程的教学大纲，课程组对实验项目和方法进行了改版，开发出家庭版的实验内容，引导学生利用身边的材料进行简易实验。

遗传学实验的线上教学，课程组设计了三项家庭版实验：多基因遗传性状分析-指纹的遗传分析、基因组DNA的提取和野外果蝇的采集和观察。

遗传学进入分子水平后，以基因为对象研究遗传规律已成为现代遗传学研究的重要方法，基因组DNA的提取也成为一项基础的遗传学实验内容，因此课程组重点设计了家庭版的基因组DNA提取。经过对实验原理、方法和流程的深入思考，课程组将实验室版实验进行改版、简化和扩充，形成了开放式的家庭版实验。

（一）家庭版实验试剂的选用

家庭洗涤用品中常常含有一定浓度的SDS或其它去垢剂，因此设计用洗洁精取代SDS进行细胞破碎。

疫情期间，75%乙醇成了家庭必须品，不少家庭还有存留，但如果用于实验，存在潜在的火灾风险。因此，课程组建议用白酒替代乙醇，并且实验场地不能设置在厨房，不能在有明火的地方进行，要求学生在有安全保障的情况下开展实验。

纯化DNA的苯酚和氯仿难以找到替代试剂，因此，课程组简化流程，省略DNA纯化步骤，让学生保存粗提的基因组DNA，有条件时可在返校后进一步实验。

（二）家庭版实验材料的选择

家庭版实验还需考虑实验材料的选择。线下课程中，实验以果蝇为提取对象，学生通过练习果蝇基因组的提取熟悉基本的实验操作。家庭实验时，学生身处各地，疫情下快递果蝇具有一定难度。将实验品种快递到各地，若保管不善，可能会对各地野外种群造成一定影响。

遗传学研究的对象并不局限于果蝇。因此，课程组将实验材料进行扩展，鼓励学生寻找身边的材料，例如桌上的水果、厨房的蔬菜、冰箱的肉类等，动物、植物、昆虫皆可尝试。

（三）家庭版实验过程的改进

家庭版实验中，教师鼓励学生选择不同的材料和试剂进行实验，并比较不同材料DNA提取的方法和收率，加深学生对基因组DNA提取原理的理解，并掌握提取技巧。教師可以设计一系列问题引导学生注意实验的具体步骤：不同材料中提取的DNA含量为什么会有差别？从植物和动物中提取DNA有什么区别？草莓和猕猴桃中哪个可能提取出更多的DNA？甜味橘子和酸橘子提取出的DNA量会有差别吗？不同品牌的洗洁精提取DNA的收率一样吗？怎样用简单的方法估计提取物中DNA和蛋白质的含量？这些问题的设置，让学生理解了DNA抽提所需的条件，了解了提取过程的注意点，并养成对比和思考的习惯。

实验材料选择的多样性和实验过程中的比较，拓展了学生实验的思路，使家庭版实验有别于一般的科普实验，并让学生在自主创新的角度对实验形成多方向的探索，从简单的实验中发掘深刻而丰富的实验原理。随后的实验中，学生们摸索了各种材料的提取条件，包括草莓、火龙果、橘子、芒果、芦荟、香蕉、蒜、豌豆，虾和猪肉等，总结了各具特色的提取方法，形成了丰富多彩的实验报告。

三、线下动手实验充实线上教学

2020年5月，疫情防控形势逐渐明朗，按照学校的部署，部分学生陆续申请返校。为满足学生动手实验的需求，遗传学实验课程组开放了实验室，在保证防疫安全的情况下，允许学生进入实验室动手实验。课程组先期统计了返校参与课程的学生人数，并根据学生返校情况，适度调整了课程内容。例如，网络实验中鼓励学生在各自家乡采集的果蝇品种，可以带入实验室里进行观察和基因组DNA的提取。这样线上和线下内容就能够有机整合，学生的实验兴趣也更浓厚。以往实验课程都是在成都某地进行野外果蝇的采集，这种线上线下实验的结合，给予了这次课程远超以往的丰富内容。同时，在满足疫情防控要求的前提下，部分学生进入实验室完成部分实验操作，从纸上谈兵进入实际操作，让学生对动手实验有了真正的感觉和体会，弥补了线上教学的不足。

四、教学管理人员与教师通力协作，助力线上教学

教学管理人员协助任课教师选择线上教学平台，并组织线上教学平台使用的培训、交流，让教师快速掌握方便的线上教学手段。教师建立QQ群、微信群等线上教学平台后，教学管理人员将平台信息及时传达给学生，并督促该门课程的全体学生及时加入；对未及时加入学习平台学生，则单独再次通知，直至其顺利加入。

五、结语

2020年是不平凡的一年，教师开展线上教学，学生主动自主学习，教学管理部门细致进行线上管理，保障了本科教学的有序进行。

遗传学实验线上教学的设计，抓住了课程特点，让学生利用手边的材料创造条件，进行替代实验室实验的家庭版实验，同时引导学生对实验技术相关理论进行讨论，锻炼学生发现问题和解决问题的能力，全方位地从实验设计、问题的提出和解决以及实验过程等多方面养成学生自主實验的习惯。从课堂反馈来看，通过家庭版实验的设计和网络教学方法的实践，学生对课程表现出了浓厚的兴趣，不仅在课堂上积极发言讨论，而且开发了更多的实验流程并获得了丰富的实验结果。新冠肺炎疫情下遗传学实验线上教学的探索和改革，是一种大胆的尝试，其设计思路和方法为其他实验课开展线上教学提供了参考与借鉴。

参考文献：

[1]教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室.关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见[EB/OL].（2020-02-04）[2020-11-20]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/ t20200205_ 418138.html.

[2]邵冰莓，刘展.“新冠肺炎”疫情环境下实验教学形式多样化的运用[J].力学与实践，2020，42（01）：80-84.

[3]衷明华，严赞开，蔡龙飞，等.综合化学实验课程改革与实践[J].实验科学与技术，2016，14（04）：121-124.

[4]张文霞，辛广伟.遗传学实验[DB/OL].（2020-09-01）[2020-11-20]. https：//www.icourse163.org/course/PKU-1003368010.

[5]尹燕霞，骆静，杨冬，等.分子生物学实验[DB/OL].（2020-02-19）[2020-11-20]. https：//www.icourse163.org/course/ BNU-1003617002？tid=1450378459.

（责任编辑：邹宇铭）