基础医学科学研究技能混合式教学探索

方 瑜，厉旭云，梅汝焕，王梦令，孙岑岑，于晓云，顾一峰

(1浙江大学基础医学实验教学中心机能分中心， 杭州 310058； 2浙江大学医学院附属第一医院； △通讯作者)

近年来各高校线上教学迅速发展，更有许多实验教学类课程引入虚拟仿真实验教学模式[1]，以适应教育发展趋势及智慧化教学常态。2021年冬学期，浙江大学因突发状况而临时暂停线下教学，理论课程全部转为线上，而实验实践类课程全部暂停，实验类课程教学进度受到一定影响。为了让学生既能保质保量地学到实验课的理论知识，又能在后期补课过程中顺利完成实验操作内容，基础医学科学研究技能Ⅰ课程组充分发挥“互联网+”教育的优势，在浙江大学线下教学活动暂停期间开展了线上理论授课，同时也对线上实验操作示教进行了系统探索和实践。

1 现行教学模式主要存在的问题

1.1 目前尚未开发和引进相关的虚拟仿真实验

基础医学科学研究技能Ⅰ开设仅2年，授课学生群体人数也较少，对引入相关虚拟仿真实验等教学措施的需求不够迫切。这导致突发状况之下课程无法快速由线下顺利切换至线上完成实验教学任务。

1.2 场地问题

线下授课场地固定、单一、空间有限，而普通班级上课人数一般在20人以上，无法保证人员的安全距离。因此，为保障师生安全，教师在突发状况期间无法延续传统的线下教学安排，导致实验实践类课程受到较大影响。

2 教学流程

针对当前存在的困难，课程组在停课期间，依托浙江大学的“学在浙大”课程平台和浙大钉软件[2，3]，首次进行了有效的尝试，利用钉钉群直播功能进行了线上理论授课及实验操作示教两个环节。具体教学流程分为课前准备、直播理论知识讲解和实验操作、钉钉群线上讨论实验结果及课后环节几个部分[4]。

2.1 课前准备

正式开课前，授课教师需在“学在浙大”课程平台上进行开课确认，系统会以教学班级为单位自动生成相应的钉钉群。授课教师在课前便可将预习资料、实验相关的操作视频、上课课件等上传至“学在浙大”平台。学生可以提前对课程内容进行预习，也可以随时在钉钉群里提出疑问。授课教师进行在线答疑。

2.2 钉钉群直播理论讲解

开课前，授课教师和学生均需提前调试网络和设备，以保障课程顺利进行。正式上课时，授课教师提前5 min在钉钉电脑端发起直播，学生接收到直播消息后点击进入观看直播。随后，教师按照课表安排的时间开始进行线上理论授课，时长安排与线下授课一致。讲解结束，学生就本次学习内容中仍存在疑问的地方进行提问，教师在线答疑；或教师提问，学生连线回答问题，以保证线上教学效果。

2.3 实验操作直播示教

正式实验操作亦采用钉钉直播方式进行。本次直播示教安排的实验项目为重组蛋白诱导表达及检测，具体实验内容为：绿色荧光蛋白(以下简称GFP)质粒转化与蛋白诱导表达实验及GFP聚丙烯酰胺凝胶(以下简称SDS-PAGE)电泳实验。由于课程目前未开发和引入相关的虚拟仿真实验，所以实验操作示教环节及等待实验结果的过程会占用很大一部分直播时间。为保证课程内容衔接顺利，最大程度地让学生在短暂的直播时间内获取到更多的有效信息，教师提前将实验结果准备好，待实验进行到相应环节，即将事先准备好的结果提供给学生观察。

第一部分内容是完成GFP质粒转化和蛋白诱导表达实验，包括如下步骤：培养基灭菌、制作平板、感受态细胞转化与复苏培养、涂板与过夜培养、凝胶成像仪观察实验结果、撰写实验报告；第二部分内容是完成GFP蛋白的SDS-PAGE电泳，包括如下步骤：配置电泳所需试剂、样品制备、点样进行电泳、凝胶成像仪观察实验结果、考马斯亮蓝染色观察实验结果、撰写实验报告。其中培养基灭菌、制作平板、过夜培养、配置电泳所需试剂、考马斯亮蓝染色这几个环节需提前准备以确保实验材料与实验结果可靠，并在直播实验示教过程中可以无缝衔接相关操作；感受态转化及电泳样品制备、点样进行电泳的具体操作则在直播中示教给学生观看；涉及拍照观察实验结果的步骤，亦需提前准备好实验材料用于直播观察，便于学生在实验结束观察到实验结果，以获得最佳的线上实验课程体验。

2.4 直播结束后讨论

线上示教直播结束，授课教师将实验结果以图片形式发送至钉钉群中，供学生观察并撰写实验报告，并就本次实验结果与学生进行线上交流和讨论。理论上，GFP质粒在左旋阿拉伯糖(L-ara)的诱导下，在细菌中会表达GFP蛋白，而GFP蛋白遇到紫外光的激发会呈现绿色荧光。因此，在含有氨苄青霉素(Amp)及L-ara的LB固体培养基中，GFP蛋白在细菌菌体中会表达并在凝胶成像仪的紫外灯激发下发出绿色荧光，而在只含有Amp的LB固体培养基中生长的细菌则不会表达GFP蛋白，亦不会被激发出绿色荧光。同理，未加热处理的GFP蛋白经SDS-PAGE电泳后因未完全变性，在紫外光激发下仍能呈现绿色荧光；而经热变性处理的GFP蛋白电泳后则完全变性，故不会呈现绿色荧光，需经过考马斯亮蓝染色液染色后才能观察到细菌体内过表达的GFP蛋白条带。

经由教师详细的理论分析，并辅以实验结果进行观察对比，学生加深了对本次课程知识点的理解，教学效果也得到了保证。同时，教师讲解完毕后，学生针对实验结果进行线上提问、互动交流，教师再进行相应解答和总结。深入的师生互动、生生互动模式既能调动学生的学习积极性，又能确保线上示教达到预期的教学效果。

2.5 课后环节

实验课结束后，学生按时完成并上交实验报告。授课教师对学生的报告进行批改，并在钉钉群中及时给予反馈和答疑。在收到学生对课程内容、教师授课方式、实验场所、仪器设备等方面的相关意见和建议后，课程组充分讨论并根据课程实际情况，在今后的课程实施过程中对相应的课程内容、教师授课方式、实验室环境、仪器等进行调整或更新，以达到更好的教学效果。

3 改进措施

在智慧化教学发展大趋势下，我们需要针对基础医学科学研究技能Ⅰ线下实验课程的不足，努力设计出可以应对各种突发状况的教学新模式[5-7]。

首先，我们要对实验室的网络和教学硬件设施进行升级改造，为线上教学提供坚实的基础；还可以有针对性地引进其他高等院校较为成熟的分子生物学、生物化学、细胞生物学等学科的虚拟仿真实验和较为前沿的虚拟现实技术[8]，充分利用国家虚拟仿真实验学习平台，为线上教学内容提供有效补充；同时，也可以向学校学院寻求支持，自主研发相关虚拟仿真实验。

其次，偶遇突发状况的紧急情况下，为保护师生安全，我们可以采取线上集中、线下分散的方式，线上完成实验课的理论教学部分，随后根据实际情况开展线下小班化实验教学。此部分可以参考浙江大学医学院大型仪器共享平台的预约制度[9]，实行线下实验操作预约形式，避免人员过于集中带来的安全隐患，确保环境及人员安全。

再次，开展小班化实验教学会增加实验教学人员的工作强度、提升实验仪器的使用频率及试剂和耗材损耗率。因此，学校学院一方面需加强对实验教学人员的业务培训，提高人员的专业素养；另一方面，课程安排上亦需考虑实验教学人员合理的工作和休息时间。同时，学院适当提高教学实验室的经费投入，以维护仪器的正常运行及确保试剂耗材的正常采购等。

最后，课题组应尝试改革课程考核方式，将考核重点从侧重于考试转变为多元化全方位的考核模式，可以将线上虚拟仿真实验平台的学习时长、“学在浙大”课程平台预习题正确率、视频观看时长与次数、师生互动讨论、课后实验报告撰写、线下实验操作等多元化指标按比例融入考核，全方位、多角度地考查学生对课程知识的掌握程度。

“互联网+”教育发展趋势下，高校纷纷将线下课程转为线上线下结合课程，实验实践类课程亟须加强线上教学。基础医学科学研究技能Ⅰ课程需要藉此契机，大力发展并积极推进线上线下混合教学的新模式，加大虚拟仿真实验和虚拟现实技术的引进力度，努力提高授课教师及实验教学人员的专业素养，创新实验教学新模式，提质增效，实现课程教学工作的高质量开展。