基于KoPa WiFi EDU顯微數碼互動系統在微生物實驗的教學改革

廖潔丹 趙孟孟 劉昊 陳勝鋒 付強

摘?要：獸醫微生物實驗教學將線上慕課網絡學習平臺和KoPa?WiFi?EDU顯微互動系統相結合，讓顯微鏡下的課堂內容呈現得更直觀和生動，促進了獸醫微生物學實驗教學互動和教學效果，提高了實驗課教學質量和提升了整體教學效率，也為實驗考核方式改革提供更廣闊的途徑。顯微數碼互動系統的應用，充分調動學生自主學習微生物的興趣，促進學生創新創業思維、自主學習能力以及分析解決問題的能力，提升了動物醫學專業應用型創新人才培養模式的改革與實踐。

關鍵詞：KoPa?WiFi?EDU顯微互動系統；獸醫微生物學；實驗教學

Teaching?Reform?of?Microbiological?Experiment

Based?on?KoPa?WiFi?EDU?Micrographic?Digital?Interactive?System

Liao?Jiedan??Zhao?Mengmeng??Liu?Hao??Chen?Shengfeng*?Fu?Qiang

School?of?Life?Science?and?Engineering，?Foshan?University?of?Science?and?Technology?GuangdongFoshan?528225

Abstract：The?experimental?teaching?of?veterinary?microbiology?combines?the?online?MOOC?network?learning?platform?with?KoPa?WiFi?EDU?microscopic?interactive?system，which?makes?the?classroom?content?under?the?microscope?more?intuitive?and?vivid，promotes?the?interaction?and?teaching?effect?of?veterinary?microbiology?experimental?teaching，improves?the?teaching?quality?of?experimental?classes?and?improves?the?overall?teaching?efficiency.It?also?provides?a?broader?way?for?the?reform?of?experimental?assessment?methods.The?application?of?the?microdigital?interactive?system?fully?arouses?students'?interest?in?selflearning?microbiology，promotes?students'?innovative?and?entrepreneurial?thinking，selflearning?ability?and?problemsolving?ability，and?improves?the?reform?and?practice?of?the?training?model?of?applied?innovative?talents?in?animal?medicine.

Keywords：KoPa?WiFi?EDU?microscopic?interactive?system;Veterinary?Microbiology;Experimental?teaching

隨著互聯網信息化教學賦能和智能手機的普及，微生物學科的發展也進入信息化微生物時代。微生物學實驗是一門以微生物顯微鏡觀察和結果分析為主要特點的學科，其核心內容之一是通過顯微鏡觀察微生物的形態與染色，掌握微生物的微觀結構和特點。微生物實驗課不僅是理論課的重要支撐和延伸，也是幫助學生從理論層面聯系實踐生產的關鍵橋梁。微生物學實驗是高等院校生命科學專業的實驗教學中非常重要的專業基礎學科，與農、林、牧、漁、醫、工、理等多領域有著密不可分的關系。

為提升微生物實驗課教學效果以及豐富微生物網絡教學資源，我們引進KoPa?WiFi?EDU顯微數碼互動系統的顯微鏡，應用于動物醫學、動物科學、生物工程等專業。課程組構建微生物實驗線上網絡教學平臺、應用KoPa?WiFi?EDU顯微數碼互動系統搭建了全新的網絡教學平臺。通過網絡教學平臺課前預習、課中顯微數碼互動系統相輔助，讓抽象的微生物放大化、具體化和形象化，從而提高學生深度思考和學習參與度。微生物實驗教學平臺建設和應用延伸了學生課中和課后的學習交流空間，也為微生物學實驗課考核提供改革思路。

一、獸醫微生物學實驗技術課程目標

獸醫微生物學是我院國家特色專業、國家一流本科專業建設點和廣東省重點專業——動物醫學專業的一門核心專業基礎課，該課程2021年經廣東省教育廳認定為廣東省課程思政示范課程。獸醫微生物學實驗技術是一門獨立于獸醫微生物學理論課的實驗課程，面向動物醫學、動物科學等專業，共32學時。通過本實驗課的學習，讓學生能學習細菌、真菌、放線菌、病毒等常見微生物的分離、純化、保藏、形態觀察、細菌病和病毒病實驗室診斷和分子鑒定技術等，為后期學習家畜傳染病學、禽病學、獸醫公共微生物、獸醫衛生檢驗、獸醫臨床診斷學、獸醫外科學等專業課奠定堅實有效的實驗技能基礎。獸醫微生物學實驗是動物疫病防控、動物產品檢疫檢驗的重要技術支撐，在生產中該門課的技能操作廣泛應用于微生物化驗室、獸醫臨床服務、養殖場生物安全以及動物性食品檢驗等不同的生產環節。

根據教育部高等教育對新農科專業思政培養目標，結合獸醫臨床實際案例的課程特色，分別從國家、行業、學校、專業、課程特點凝練“政治認同、家國情懷、科學思維、職業素養、生態文明、創新精神”6個思政點［1］，構建實驗課課程思政案例庫。數字化KoPa?WiFi?EDU顯微數碼互動系統引入獸醫微生物學實驗課，利用顯微數碼互動系統搭建課堂微生物實驗教學平臺建設，將傳統微生物學實驗授課與現代化信息技術的實驗教學模式有機結合，迭代更新教學資源，重構線上線下、課內課外“四課堂兩保障”實驗課的課程思政教學體系。將思想政治教育融入實驗課技能培養的知識目標、能力目標、素養目標及價值塑造全過程。

二、顯微數碼互動系統在微生物學實驗中的優勢

KoPa?WiFi?EDU顯微數碼互動系統結合互聯網技術，由教師端的計算機、數碼攝像頭、多功能數碼顯微鏡以及學生端數碼顯微鏡、圖像處理與分析、互動軟件設備等組成。顯微數碼互動系統的引入是微生物學實驗教學的革新，它采用無線的形式將學生端與教師端相連，不僅實現了顯微教學的實時觀察、記錄與保存，還具有一站式教學的功能［2］。利用顯微數碼互動系統在實驗教學中“取長補短”豐富微生物學實驗教學資源，是提升顯微鏡下觀察微生物的教學質量、拓展教學時空的有效手段。學生通過掃描顯微鏡顯示屏幕上的二維碼完成軟件的下載、安裝，將信息傳輸到學生手機端可實時獲取自己觀察的顯微鏡圖像，我們綜合傳統實驗教學模式的優點發揮其最大的教學效能。

（一）教師示范教學與監控教學雙平行共輔助

獸醫微生物學實驗課采用一人一座一鏡一編號，對實驗課上課顯微鏡觀察的教學體系進行合理優化。無線數碼顯微互動系統把教師端與每一個學生端相連，具有獨立圖像分析和處理功能，并能實現實時動態圖像的共享和交流。教師利用電子點名功能，可快速查看到學生端開機狀態，系統自動檢測刷新顯微鏡在線數量，實現學生登錄情況的電子點名功能。監控顯微鏡功能使所有學生端影像自動同步顯示在教師主機電腦界面，教師一次可瀏覽9個學生端畫面，使用分頁標簽切換瀏覽學生端畫面。按學生相機順序編號，可快速看到每一個學生顯微鏡下的情況，對單個、多個學生端畫面進行拍照、錄像。

教師端可以把自己的顯微鏡下圖像傳送給全體學生達到示教作用，也可同時顯示、控制所有學生端的數碼顯微鏡畫面，對圖像進行調整、捕捉和放大，隨時掌握學生的學習情況。學生對微生物的顯微鏡觀察有疑問的，可通過學生舉手、教師指導的功能對個別學生顯微鏡下的圖像進行獨立輔導。比如，學生在細菌革蘭氏染色后在顯微鏡油鏡下觀察結果，教師示范優秀學生作品在學生端實時將畫面顯示到全班學生的智能顯示屏上，起到示范教學作用。沒有教師的許可，學生端智能機無法安裝任何APP，也無法退出當前教學APP，教師實時監控全體學生智能機桌面，確保全體學生課堂參與學習。

（二）提升課堂指導成效和學生學習積極性

教師通過教師端系統中的“監控顯微鏡模塊”可隨時監控查看每位學生顯微鏡畫面，及時發現學生在樣本片觀察中的優秀作品以及存在問題，及時對個別或是全班學生進行針對性指導。學生在智能手機或電腦端下載顯微鏡觀察結果，通過手機對微生物結構和形態、染色等進行觀察位置放大或縮小，從整體到局部全方位多維度觀察，提高學生自學能力和學習效率。學生對有疑問的顯微圖像，可以直接下載到手機端與師生一起探討、請教和咨詢。圖片和文字交流功能方便師生交流，使討論內容更明確、溝通更方便。學生端的實驗過程、批注、測量等操作反向推送到教師端，教師可隨時獲得學生實時的學習效果和進度。教師可一次確認多個圖像或用一對多的方式進行師生交流，顯微細節能更細致針對性指導，提高課堂教師一對多的指導效率，也激發學生課堂的求知欲和分享欲，學生在有限的時間內獲取更多的知識提高實踐教學的學習效率。

三、基于KoPa?WiFi?EDU顯微數碼互動系統的實驗教學改革

教育新時代及信息化使高校實驗教學平臺不僅是理論教學在實踐教學延伸的主要陣地，更是數字化技術和現代教學資源的載體。顯微數碼互動系統是近年來應用在多學科進行科學研究和實驗教學的先進現代化教學輔助設備，它在國內高等院校不同課程得到廣泛應用［28］。顯微鏡是學習者從對宏觀世界的觀察跨越到微觀世界觀察的金鑰匙［3］，使顯微教學便捷、易懂，具有共享性、時效性和交互性等特點［9］。如何利用信息化技術和網絡互動教學平臺提高微生物學實驗教學效果是一項新的研究課題。

KoPa?WiFi?EDU顯微數碼互動系統的微生物實驗教學平臺建設目標是形成具有獸醫學科特色、線上線下混合的實踐類省一流課程的建設標準，并將其輻射推廣到其他課程的實踐教學建設，期待具有校內外實踐教學類的引領作用。國內高等院校如黃慶勇等［6］采用云課堂及顯微數碼互動系統相結合，使課堂“一對一群”的教學模式向線上線下混合式教學模式轉變，不僅打破學習者學習的時間和空間限制，大力提升教學資源的高效配置，增加學生對教學重點和難點的掌握能力。司曉麗等［10］將護理專業組織學實驗課的學生分兩組，對比實施傳統教學以及“線上線下＋顯微數碼互動系統混合式教學”，從學習過程、實驗報告及調查問卷等三個方面評價學習效果。教改結果發現，該混合式教學提高了護理專業組織學實驗課程的學習效果，鍛煉了學生自主學習能力［10］。

（一）搭建實驗慕課網絡教學平臺

獸醫微生物學實驗課混合式教學的現代化信息技術基礎，是構建教學內容豐富、運作系統流暢、服務管理到位的網站教學平臺。教學團隊引用中國大學MOOC中的微生物學實驗、微生物學與免疫學實驗等優質慕課作為微生物學實驗課資源進行異步SPOC線上學習。教學視頻包括微生物實驗原理微課、實驗基本操作、實驗設備儀器使用操作規范等。同時，線上教學平臺還搭建章節學習資料的課件、討論區、作業區、課外閱讀文獻等。網絡教學平臺可以針對學生的課前預習、課后鞏固做學習數據跟蹤。教師根據學生在線學習情況對未按教學計劃預習的學生做及時提醒。通過學生線上學習數據可發現學生關注的文獻或是有疑問的知識點，調整課堂教學策略以及課后復習任務，有效輔助實驗課教學，以便提高達成課程教學目標的目的。

（二）建立數字化微生物標準片及實驗教學材料庫

根據動物科學、動物醫學、生物工程不同專業的教學目標編寫微生物實驗教學資源上傳到平臺，編寫腳本對標準片使用錄屏軟件錄制微生物實驗教學微視頻，視頻引用的圖片均來自標準片或是學生對臨床病例革蘭氏染色結果等數字微生物圖譜庫。我們挑選微生物總論和各論中臨床常見的典型標準片以及細菌莢膜、纖毛、菌毛、芽孢等特殊結構進行圖像處理、編輯、標注、存儲于顯微鏡數碼互動教學平臺，拓展了課后線下微生物形態與染色復習的時間和空間。同時，學生還可以根據需要自行對標準片或是自己制作觀察片進行標注，加深課后微生物顯微結構知識識別和理解，提高學習興趣和效率，促進自學能力的培養。

（三）建立基于數字化的實驗考核方式

傳統的微生物學實驗技能考核之一是革蘭氏染色結果以及顯微鏡下對不同類型微生物的辨認和分析。實驗技能考前教師需準備大量工作外，有時受出現圖像顯示局限、學生操作時間延長和考核點有限等諸多原因導致實驗考核單一、效率低下、可行性不強等缺點。建立數字化微生物圖片庫，考前學生可反復辨認和練習，選取學生優秀作品作為實驗考核題目的來源之一。建立基于數字微生物庫的實驗考核方式，為學習者提供了公平、公正的實驗考核環境。

顯微數碼互動系統在微生物實驗教學改革與實踐中，使學習者不僅能夠掌握實驗課的內容體系、實驗基本原理以及實驗室研究手段的運用，同時也培養學生主動獲取微生物顯微知識和“線上線下、課內課外”四課堂的自主學習能力，有助于提升學生綜合素質。教師可以針對不同的教授對象和課程教學目標，利用微生物實驗在線開放教學平臺，靈活組織教學內容、輔助教學實施，實現學習者的不同教學目標。

參考文獻：

［1］趙孟孟，廖潔丹，黃良宗，等.獸醫微生物學與免疫學實驗混合式教學探討與實踐［J］.科技風，2022（36）：6163.

［2］張寧，黃翔鵠，李長玲.提高“水生生物學”實驗教學有效性的探索——以5G?WiFi顯微數碼互動系統的應用為例［J］.教育教學論壇，2021（36）：1316.

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［7］王敏君，朱海英，陳費.顯微數碼互動系統在醫學細胞生物學實驗教學中的應用［J］.中國繼續醫學教育，2021，13（4）：14.

［8］張平，張以順.無線智能顯微互動系統在高校動物學實驗教學中的應用［J］.特種經濟動植物，2023，26（3）：192194.

［9］李潤美，杜勤，彭光天，等.顯微互動系統在藥用植物學實驗教學中的應用成效［J］.實驗室研究與探索，2020，39（09）：232234.

［10］司曉麗，陳彥文，王琳欣，等.線上線下與顯微數碼互動混合式教學在護理專業組織學實驗教學的應用［J］.護理學雜志，2020，35（16）：7174.

基金項目：2023年佛山科學技術學院實驗室開放創新基金項目（KFCX2023-A3）;2022年廣東省研究生教育創新計劃項目（項目編號：2022JGXM129、2022JGXM128）;2022年度廣東省本科高校在線開放課程指導委員會研究課題項目（項目編號：2022ZXKC462）；2021年廣東省課程思政示范課程；2023年粵港澳大灣區高校在線開放課程聯盟教育教學研究和改革項目；2023年廣東省研究生教育創新計劃項（2023ANLK080）；2023年佛山科學技術學院課程思政教學改革與實踐示范項目；2021年佛山科學技術學院第二批校級質量工程項目；2021年度佛山科學技術學院課程思政建設改革示范項目；2023年佛山科學技術學院黨的二十大精神研究課題項目；2022年佛山科學技術學院師德師風建設課題項目

作者簡介：廖潔丹（1979—?），女，漢族，廣東潮州人，博士，副教授，碩士生導師，研究方向為動物疫病防控和獸藥殘留檢測。

*通訊作者：陳勝鋒（1977—?），男，漢族，湖北孝感人，博士，教授，研究方向為基礎獸醫學。