疫情防控下的實驗課程教學與管理探索

吳俊 劉志斌 童英

摘要：為響應教育部“停課不停教，停課不停學”的要求，全國高校開展了大規模的線上教學活動。不同于傳統的實驗教學，在線實驗教學如何保障學生在線學習實驗操作，成為線上教學的難點。本文以遺傳學實驗教學為例，總結了課程在線教學的方法，包括選擇簡單有效的線上教學平臺，充分利用多種教學資源，設計家庭版的實驗課程，教學管理及時跟進線上教學等，以期通過上述方法的探索與實踐，保障實驗教學的順利進行，也為其他實驗課的線上教學提供借鑒。

關鍵詞：疫情防控；線上教學；遺傳學實驗

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1673-7164（2021）03-0077-02

2020年2月，教育部發布《應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組辦公室關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》[1]，各級學校積極落實文件要求，“停課不停教，停課不停學”，紛紛開展線上教學實踐。

對實驗課而言，疫情防控下的實驗教學面臨前所未有的挑戰[2]。實驗課程中涉及的理論知識是比較容易轉換為線上教學內容的，但是實驗教學的重要環節是促進學生理論知識與實踐的融合，主要目的是培養學生運用知識的能力和創新研究意識[3]。疫情防控下的網絡實驗教學，離開了實驗室，就難以達到教學目標。如何指導學生的學習和動手實驗，成了線上實驗課程安排的重點和難點。

四川大學遺傳學實驗課程組（以下簡稱課程組）經過充分的調查和探討，形成了有特色的網絡教學模式，率先開展了學院實驗課程的網絡教學，在學生中獲得較高評價，成為實驗課程網絡教學的良好案例。

根據遺傳學實驗課程的教學要求，課程組設定該課的線上教學主要完成兩項內容，一是要加強實驗相關理論知識的學習和理解，二是最大限度地滿足學生動手實驗的需要。課程組在線上教學平臺、實驗材料、實驗方法等方面進行了調整、改進，形成有特色的線上教學模式。同時，教師還特別設計了家庭版實驗，方便學生從身邊的材料著手掌握實驗的精髓。在此基礎上，教學管理人員積極配合一線教師，參與線上教學的管理，使教學更細致深入，助力線上教學有序開展。

一、網絡資源和教學平臺的綜合利用

線上教學有多種平臺，可選平臺有超星學習通、愛課堂、雨課堂、Zoom，騰訊會議，QQ群等，經過前期調試各種軟件的使用細節之后，本著方便簡潔的原則，課程組最后決定采用QQ群進行教學。課程以群課堂（早期以群視頻）的方式直播，輔以語音通話和文字留言等形式。在課程中教師與學生，進行實時討論、答疑、問卷等互動活動。課程網絡學習資料也可以長期存放于群文件中，方便學生查取。

線上教學過程中，教師還注意充分利用網絡資源。疫情期間，國家開放了許多網絡課程資源，課程組引入了與課程密切相關的內容，包括中國大學MOOC（慕課）中的課程遺傳學實驗（北京大學）和分子生物學實驗（北京師范大學）[4-5]。同時，教師還推薦了四川大學和北京師范大學的虛擬仿真實驗給學生，引導學生通過虛擬學習熟悉實驗的流程和操作細節，加深動手實驗的感官認識。這些網絡資源的利用，豐富了實驗教學的內容，拓寬了學生的視野。

二、家庭版實驗的設計

網絡課程學習過程中，開放和豐富多彩的資源給了學生更多的選擇和自主學習的空間。然而，過多的選擇難免讓人眼花繚亂，容易產生迷惘的情緒。對于如何提升學生的興趣，簡易的家庭版動手實驗是一個很好的方式。結合遺傳學實驗課程的教學大綱，課程組對實驗項目和方法進行了改版，開發出家庭版的實驗內容，引導學生利用身邊的材料進行簡易實驗。

遺傳學實驗的線上教學，課程組設計了三項家庭版實驗：多基因遺傳性狀分析-指紋的遺傳分析、基因組DNA的提取和野外果蠅的采集和觀察。

遺傳學進入分子水平后，以基因為對象研究遺傳規律已成為現代遺傳學研究的重要方法，基因組DNA的提取也成為一項基礎的遺傳學實驗內容，因此課程組重點設計了家庭版的基因組DNA提取。經過對實驗原理、方法和流程的深入思考，課程組將實驗室版實驗進行改版、簡化和擴充，形成了開放式的家庭版實驗。

（一）家庭版實驗試劑的選用

家庭洗滌用品中常常含有一定濃度的SDS或其它去垢劑，因此設計用洗潔精取代SDS進行細胞破碎。

疫情期間，75%乙醇成了家庭必須品，不少家庭還有存留，但如果用于實驗，存在潛在的火災風險。因此，課程組建議用白酒替代乙醇，并且實驗場地不能設置在廚房，不能在有明火的地方進行，要求學生在有安全保障的情況下開展實驗。

純化DNA的苯酚和氯仿難以找到替代試劑，因此，課程組簡化流程，省略DNA純化步驟，讓學生保存粗提的基因組DNA，有條件時可在返校后進一步實驗。

（二）家庭版實驗材料的選擇

家庭版實驗還需考慮實驗材料的選擇。線下課程中，實驗以果蠅為提取對象，學生通過練習果蠅基因組的提取熟悉基本的實驗操作。家庭實驗時，學生身處各地，疫情下快遞果蠅具有一定難度。將實驗品種快遞到各地，若保管不善，可能會對各地野外種群造成一定影響。

遺傳學研究的對象并不局限于果蠅。因此，課程組將實驗材料進行擴展，鼓勵學生尋找身邊的材料，例如桌上的水果、廚房的蔬菜、冰箱的肉類等，動物、植物、昆蟲皆可嘗試。

（三）家庭版實驗過程的改進

家庭版實驗中，教師鼓勵學生選擇不同的材料和試劑進行實驗，并比較不同材料DNA提取的方法和收率，加深學生對基因組DNA提取原理的理解，并掌握提取技巧。教師可以設計一系列問題引導學生注意實驗的具體步驟：不同材料中提取的DNA含量為什么會有差別？從植物和動物中提取DNA有什么區別？草莓和獼猴桃中哪個可能提取出更多的DNA？甜味橘子和酸橘子提取出的DNA量會有差別嗎？不同品牌的洗潔精提取DNA的收率一樣嗎？怎樣用簡單的方法估計提取物中DNA和蛋白質的含量？這些問題的設置，讓學生理解了DNA抽提所需的條件，了解了提取過程的注意點，并養成對比和思考的習慣。

實驗材料選擇的多樣性和實驗過程中的比較，拓展了學生實驗的思路，使家庭版實驗有別于一般的科普實驗，并讓學生在自主創新的角度對實驗形成多方向的探索，從簡單的實驗中發掘深刻而豐富的實驗原理。隨后的實驗中，學生們摸索了各種材料的提取條件，包括草莓、火龍果、橘子、芒果、蘆薈、香蕉、蒜、豌豆，蝦和豬肉等，總結了各具特色的提取方法，形成了豐富多彩的實驗報告。

三、線下動手實驗充實線上教學

2020年5月，疫情防控形勢逐漸明朗，按照學校的部署，部分學生陸續申請返校。為滿足學生動手實驗的需求，遺傳學實驗課程組開放了實驗室，在保證防疫安全的情況下，允許學生進入實驗室動手實驗。課程組先期統計了返校參與課程的學生人數，并根據學生返校情況，適度調整了課程內容。例如，網絡實驗中鼓勵學生在各自家鄉采集的果蠅品種，可以帶入實驗室里進行觀察和基因組DNA的提取。這樣線上和線下內容就能夠有機整合，學生的實驗興趣也更濃厚。以往實驗課程都是在成都某地進行野外果蠅的采集，這種線上線下實驗的結合，給予了這次課程遠超以往的豐富內容。同時，在滿足疫情防控要求的前提下，部分學生進入實驗室完成部分實驗操作，從紙上談兵進入實際操作，讓學生對動手實驗有了真正的感覺和體會，彌補了線上教學的不足。

四、教學管理人員與教師通力協作，助力線上教學

教學管理人員協助任課教師選擇線上教學平臺，并組織線上教學平臺使用的培訓、交流，讓教師快速掌握方便的線上教學手段。教師建立QQ群、微信群等線上教學平臺后，教學管理人員將平臺信息及時傳達給學生，并督促該門課程的全體學生及時加入；對未及時加入學習平臺學生，則單獨再次通知，直至其順利加入。

五、結語

2020年是不平凡的一年，教師開展線上教學，學生主動自主學習，教學管理部門細致進行線上管理，保障了本科教學的有序進行。

遺傳學實驗線上教學的設計，抓住了課程特點，讓學生利用手邊的材料創造條件，進行替代實驗室實驗的家庭版實驗，同時引導學生對實驗技術相關理論進行討論，鍛煉學生發現問題和解決問題的能力，全方位地從實驗設計、問題的提出和解決以及實驗過程等多方面養成學生自主實驗的習慣。從課堂反饋來看，通過家庭版實驗的設計和網絡教學方法的實踐，學生對課程表現出了濃厚的興趣，不僅在課堂上積極發言討論，而且開發了更多的實驗流程并獲得了豐富的實驗結果。新冠肺炎疫情下遺傳學實驗線上教學的探索和改革，是一種大膽的嘗試，其設計思路和方法為其他實驗課開展線上教學提供了參考與借鑒。

參考文獻：

[1]教育部應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組辦公室.關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見[EB/OL].（2020-02-04）[2020-11-20]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/ t20200205_ 418138.html.

[2]邵冰莓，劉展.“新冠肺炎”疫情環境下實驗教學形式多樣化的運用[J].力學與實踐，2020，42（01）：80-84.

[3]衷明華，嚴贊開，蔡龍飛，等.綜合化學實驗課程改革與實踐[J].實驗科學與技術，2016，14（04）：121-124.

[4]張文霞，辛廣偉.遺傳學實驗[DB/OL].（2020-09-01）[2020-11-20]. https：//www.icourse163.org/course/PKU-1003368010.

[5]尹燕霞，駱靜，楊冬，等.分子生物學實驗[DB/OL].（2020-02-19）[2020-11-20]. https：//www.icourse163.org/course/ BNU-1003617002？tid=1450378459.

（責任編輯：鄒宇銘）