趙 丹

（晉中信息學(xué)院，山西太谷 030800）

信息技術(shù)推動著教育教學(xué)的深刻變革，要在信息化部署下，實現(xiàn)專業(yè)教育教學(xué)向更高水平的發(fā)展[1]。信息化環(huán)境下成長起來的高校學(xué)生，知識獲取途徑豐富多樣，對灌輸式的教學(xué)方式較為排斥，應(yīng)將網(wǎng)絡(luò)資源、仿真實驗室與專業(yè)教育相結(jié)合，從而實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)信息化改革[2-3]。

信息化時代下，科學(xué)研究的各項重大突破都離不開先進的實驗技術(shù)，國內(nèi)教育工作者認為實驗教學(xué)的最優(yōu)成果是構(gòu)建“三層次、三環(huán)節(jié)、三結(jié)合”的教學(xué)體系，形成基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性3 個實踐教學(xué)層次[4-5]。生物化學(xué)實驗是生命科學(xué)類、食品類、醫(yī)學(xué)類以及農(nóng)業(yè)類專業(yè)的重要實驗課，把生物化學(xué)的理論知識與實驗操作技能結(jié)合起來，既是各個專業(yè)學(xué)生考研復(fù)試必備的復(fù)試技能，又能讓學(xué)生將分析解決問題的思維應(yīng)用到工作中，全面培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用實踐能力和創(chuàng)新能力[6]。

針對晉中信息學(xué)院農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，實驗教學(xué)沒有指導(dǎo)書籍，實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法實現(xiàn)對實驗課程教學(xué)質(zhì)量進行監(jiān)控，不能及時對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計進行有效調(diào)整，考核方式單一，僅以實驗報告結(jié)合平時成績考核，不能客觀反映學(xué)生的實際操作技能掌握情況，生物科學(xué)教研室積極推進生物化學(xué)實驗信息化實踐，并取得了階段性成果。

1 信息化實踐總體設(shè)計

信息化實踐首先進行調(diào)查統(tǒng)計，參考華中師范大學(xué)的《自我效能感問卷》，分析實驗類型是否單一、實驗內(nèi)容設(shè)計是否合理、是否有創(chuàng)新授課模式、考核方式是否合理、實驗安排與理論授課是否能結(jié)合、是否與信息化背景結(jié)合以及實驗相關(guān)資源是否具有共享性等問題，并通過t 檢驗比對，分析信息化實踐前后生物化學(xué)實驗教學(xué)效果及學(xué)生效能評價。

在統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，確立研究總體設(shè)計，進行實驗教學(xué)內(nèi)容信息化實踐、實驗教學(xué)模式信息化實踐、實驗教學(xué)多部門聯(lián)動實踐及實驗教學(xué)考核方式實踐4個方面研究（見圖1）。

圖1 實踐設(shè)計

2 信息化實踐實施

2.1 實驗教學(xué)內(nèi)容信息化

通過網(wǎng)絡(luò)資源共享，學(xué)生可以更快地獲取最新的實驗資料和研究成果，在實驗課前通過查找相關(guān)的論文和數(shù)據(jù)庫，了解實驗技術(shù)在現(xiàn)代生命科學(xué)中的重要性，同時，教師在實驗課之前，以信息化方式共享實驗原理、實驗操作視頻等教學(xué)資源，要求學(xué)生搜集實驗方法、試劑種類，分析實驗試劑的功能，探討實驗方法與實驗材料的適應(yīng)性，進而合理設(shè)計基礎(chǔ)性、驗證性、綜合性、創(chuàng)新性的實驗教學(xué)內(nèi)容。

通過中國大學(xué)慕課APP、JOVE 國外視頻網(wǎng)站、學(xué)習(xí)通、微信公眾號等優(yōu)質(zhì)資源共享平臺實現(xiàn)課程知識、操作技能等優(yōu)質(zhì)互聯(lián)網(wǎng)資源的共享應(yīng)用；探索案例教學(xué)法、問題導(dǎo)向型學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式、CDIO模式在不同實驗中的應(yīng)用[7]。為充實學(xué)生對實驗原理、操作等方面的知識儲備，避免學(xué)生按照書本生搬硬套完成實驗操作，鍛煉學(xué)生的動手能力、思考能力，在不影響實際正常授課的前提下，選擇適宜的教學(xué)平臺建立優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源是解決的關(guān)鍵。

2.2 實驗教學(xué)模式信息化

生物化學(xué)實驗中的大量數(shù)據(jù)需要進行存儲和管理，生物化學(xué)數(shù)據(jù)庫的建立可以有效解決這一問題。將生物化學(xué)實驗與生物信息學(xué)相結(jié)合可以提升實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度與應(yīng)用程度。例如，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫PDB、生物序列數(shù)據(jù)庫GenBank 等是生物化學(xué)學(xué)習(xí)和研究過程中必備的資源，利用這些數(shù)據(jù)庫可以讓學(xué)生更好地理解生物分子的結(jié)構(gòu)和功能，熟悉生物化學(xué)領(lǐng)域中常見的實驗手段和方法。分子模擬軟件、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測軟件、生物反應(yīng)動力學(xué)模擬軟件等生物化學(xué)模擬軟件，可以讓學(xué)生更好地理解生物分子的結(jié)構(gòu)和功能，并掌握生物化學(xué)實驗中常見的計算機模擬技術(shù)[8-9]。

在實操教學(xué)前，讓學(xué)生利用虛擬實驗室軟件進行仿真實驗操作，了解實驗原理，掌握實驗操作要點以及結(jié)果分析要點，提高實驗技能和實踐能力。例如，利用虛擬實驗室軟件對DNA 測序、酶催化反應(yīng)等實驗進行模擬，引導(dǎo)學(xué)生探索實驗原理和方法。

2.3 實驗教學(xué)多部門聯(lián)動

為鍛煉學(xué)生實際分析和解決問題的能力，同時提升溝通能力、創(chuàng)新能力、實踐操作能力，與“完滿教育”有機結(jié)合并借助“書院制”平臺對信息化教學(xué)模式進行探索十分重要；借助“完滿教育”、社團及書院平臺，探索普及性、趣味性、專業(yè)性的實驗，提高學(xué)生的實驗興趣，并錄制科普小視頻，提高學(xué)生對科研實驗的興趣。

通過與“完滿教育”和“書院制”的有機結(jié)合，要求學(xué)生對趣味性實驗進行調(diào)研，并完成視頻錄制和剪輯，通過書院或完滿教育平臺進行共享；查閱文獻以創(chuàng)新指標測定方法等課外作業(yè)布置考核學(xué)生研讀文獻資料的能力。

2.4 實驗教學(xué)考核方式改革

實驗報告是應(yīng)用型傳統(tǒng)實驗課程教學(xué)中成績評定的主要依據(jù)，通過將網(wǎng)絡(luò)資源共享及生物信息學(xué)結(jié)合的實驗分析與設(shè)計環(huán)節(jié)引入實驗考核，結(jié)合在網(wǎng)絡(luò)進行的仿真實驗進行平時成績評定，形成實驗設(shè)計、仿真操作與實驗報告三者結(jié)合的考核方式，進行實驗成績的最終評定。

3 信息化實踐教學(xué)評價

3.1 提升了學(xué)生的主動性

采用相同《自我效能感問卷》[10]對信息化教改前后學(xué)生進行自我效能感評價，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示，信息化實踐提高了農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)能效感，進而增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高了學(xué)習(xí)效率。

表1 效能評價

3.2 增強了學(xué)生的科研積極性

生物化學(xué)實驗信息化可讓學(xué)生對生物化學(xué)相關(guān)科研產(chǎn)生濃厚興趣，積極參與科研，并基于實驗課程的實驗設(shè)計與優(yōu)化，進行科研創(chuàng)新。生物技術(shù)專業(yè)部分學(xué)生通過生物化學(xué)實驗內(nèi)容，成功申報了國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（20221607），山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（20211262），并發(fā)表了研究論文[11]。

3.3 豐富了成績評價體系

生物化學(xué)實驗信息化實驗成績統(tǒng)計表明，多樣化評價權(quán)重增加了實驗成績的科學(xué)性和可靠性?；诰W(wǎng)絡(luò)資源共享及生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫的實驗設(shè)計部分，大部分同學(xué)能發(fā)揮主觀能動性，積極主動完成，30%以上的學(xué)生成績在90分以上；基于虛擬實驗室的仿真操作，學(xué)生充分體會了信息化實驗教學(xué)的豐富資源，成績直接由仿真操作網(wǎng)站評出，成績均在80分以上；傳統(tǒng)的實驗報告并沒有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，大分布學(xué)生停留在完成的程度上，沒有進一步分析實驗中遇到的問題，成績集中在80 分附近；總成績評定表明，信息化改革后學(xué)生的成績呈現(xiàn)正態(tài)分布，且集中在90分附近，比傳統(tǒng)授課時均分76分，有了顯著提高，體現(xiàn)出了信息化改革的教學(xué)效果，如圖2所示。

圖2 成績統(tǒng)計

3.4 提高了學(xué)生對課程的滿意度

生物化學(xué)實驗的成績分布表明學(xué)生對實驗改革的興趣所在，為了分析學(xué)生對實驗教學(xué)信息化實踐的滿意程度，采用了結(jié)構(gòu)方程模型參數(shù)估算，進一步構(gòu)建了課程滿意度驗證模型，見表2。分析表明，仿真實驗操作對實際教學(xué)的滿意度有顯著正向作用，仿真實驗操作越充分，網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)查找越充分，學(xué)生對實驗課程滿意度越高，體現(xiàn)了信息化實踐對于實驗課程的促進作用。

表2 課程滿意度因素分析

4 結(jié)語

實驗教學(xué)信息化不僅僅是技術(shù)手段的應(yīng)用，更是一種教育改革的嘗試。晉中信息學(xué)院生物化學(xué)實驗信息化教學(xué)實踐，為應(yīng)用型高校農(nóng)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的應(yīng)用型人才提供了實踐經(jīng)驗。

信息化實踐使得實驗設(shè)計更加靈活和多樣化，信息化技術(shù)可使實驗操作進一步精簡和自動化，提高了學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力，突破了實驗室資源和時間的限制，加強了學(xué)生對實驗原理和方法的深入理解；信息化實踐使得教師可以根據(jù)學(xué)生需要，設(shè)計出具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的實驗方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，同時也可以提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；信息化實踐使得實驗數(shù)據(jù)處理更加精確、高效和準確，通過使用統(tǒng)計軟件、數(shù)據(jù)庫等工具，可以更好地分析實驗結(jié)果和結(jié)論，為后續(xù)科研工作提供支持，同時也能夠培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析思維和科學(xué)精神。

晉中信息學(xué)院生物科學(xué)教研室對該學(xué)院生物化學(xué)實驗教學(xué)的諸多環(huán)節(jié)進行信息化改革，注重結(jié)構(gòu)優(yōu)化、模式創(chuàng)新、質(zhì)量監(jiān)管及多元考核，融合了信息化教學(xué)方法，同時實施過程與“完滿教育”“書院制”等有機結(jié)合，既達到了產(chǎn)教融合專業(yè)的發(fā)展要求，又提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力及實驗操作能力，達到農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)目標。