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动物生物化学实验课程数字化教学改革实践

2024-08-29 86 上传者：管理员

摘要：本文以高校动物医学专业生物化学实验课程教学为研究对象，设计动物生物化学课程实验数字化教学方案，利用数字化手段对实验教学进行改革与实践。通过整合网络教学资源、仿真虚拟实验室及生物信息学数据库，构建动物生物化学数字化实验教学平台，并构建新媒体平台，开发多平台新媒体教学内容，如推送优秀期刊文章，录制实验互动视频并上传；优化数字化考核管理模式，最终对实验数字化教学实践效果进行分析。为培养高素质的动物医学专业人才提供参考。

关键词：
动物医学
动物生物化学
实验室管理
实验设备
数字化教学
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信息化时代，高校学生的学习渠道和知识获取途径更加便捷化、多样化。李言奎等[1]研究认为，实验课教学要基于互联网、大数据、人工智能和云计算等现代数字信息技术进行变革。实验教学数字化可以为学生提供更加真实、直观和易于理解的实验教学体验。彭丽萍等[2]、王忠辉等[3]研究认为，数字化技术可以模拟实验中的常见情况，帮助学生更好地理解实验内容，提高实验操作能力；设计各类实验内容，如基础实验、分析实验和设计性实验等；与调查研究、实际场景等相结合，扩展实验内容。李娅宁等[4]通过信息平台汇聚博物馆、科研机构和高新企业等社会资源单位，为学生提供线上线下相结合的开放型科学实践社会大课堂。牟行军等[5]建成研究型课程自适应学习平台和普通高校学生综合素质评价信息管理系统，推进创新实验室建设和应用。在实验课程数字化教学实践中，已有研究大多聚焦临床医学、食品或生物科学等专业，而对动物医学专业实验课程体系的研究报道不多。本文分析应用型高校学生的学习特点与实践偏好，通过数字化技术，将动物生物化学实验课程教学中的实验过程和结果进行模拟、仿真和演示，用虚拟实验的方式完成实验内容教学，为学生提供更加便捷、高效和可重复的实验教学体验，以进一步增强学生的实验兴趣，提高教学效果，为进一步构建动物医学专业高质量课程群打下基础。

1、动物生物化学实验课程数字化教学方案设计

动物生物化学实验课程数字化教学设计方案如图1所示。在调查统计信息基础上，进行数字化实验平台及数字媒体平台建设，并优化考核教学评价体系。

图1 动物生物化学课程实验数字化教学方案

2、实验课程数字化教学实践

2.1 建立数字化实验教学平台

文洁[6]研究认为，推动教育数字化转型，要加强优质数字资源建设与汇聚。动物医学专业实验教学需要大量实验设备和场地，受资金和场地等影响，部分高校可能无法提供足够的实验设备和场地。建立数字化实验教学平台，利用虚拟实验、模拟实验等方式，共享实验教学资源，有利于缓解动物医学专业实验设备和场地紧张的现状。

动物医学专业实验教学主要在实验室进行。数字化实验课程教学包括实验操作指导、实验原理讲解和实验数据分析等内容，更新动物医学专业实验教学方法，组织数字化实验教学课程，有利于增强教学的互动性和趣味性，激发学生学习兴趣，提高教学效率。

2.2 开发多平台新媒体教学内容

利用网络资源、仿真实验室及生物信息学软件等手段优化动物医学专业实验课程设置，开发数字化实验教学软件，有助于丰富动物医学专业实验课教学内容，优化课程设置体系，增强学生的实验技能和实践能力。

刘珊珊等[7]以动物医学核心期刊为样本，将动物医学优质学术内容科普化，通过公众号等新媒体平台，利用一次生成、多次加工和多平台发布的新媒体内容开展教学。将数字化实践教学与新媒体进行结合，对学生素养信息化、教学内容信息化、教学模式信息化和教学考核信息化进行改革，实现“1+1>2”多项融合形式的专业教育，提高动物医学专业学生的实际动手能力、分析解决问题能力、创新能力以及实验项目设计能力，激发其科研兴趣等。

2.3 优化数字化考核管理模式

加强数字化实验教学管理，包括实验教学资源管理、实验教学平台管理和实验教学课程管理等，促进数字化实验教学的顺利开展。参考刘晓蕾等[8]基于信息化平台的高校实验室安全管理问题的解决对策，对动物医学专业实验考核评价体系进行优化，将实验分析与数据管理、仿真实验、数字化软件及实验报告相结合，进行实验考核评定。

3、实验课数字化教学实践效果分析

参考赵丹[9]研究成果，采用结构方程模型对动物生物化学实验课程数字化教学进行评价，分析数字化实践过程中数字平台、教学软件、仿真实验、数据管理、新媒体以及考核方式等实践形式对学生实验效果以及实验成绩的影响。结果显示，数字化教学软件、仿真实验、数据管理以及数字化考核方式对实验教学有明显的促进作用，教学评定因素如表1所示。

表1 动物生物化学实验数字化教学评定因素

注：**表示教学评定因素对实验教学的影响有统计学意义。

数字化实验教学通过模拟实验、虚拟实验等方式，减少实验设备和实验室的使用时间，使学生更加深刻地理解动物医学专业知识及实验原理、操作流程，更加熟练地掌握动物医学专业相关实践技能，提高其实践能力和创新能力，节约了教学资源，提高了教学质量。在成绩多样性组合中，50%以上学生在实验分析与数据管理部分的成绩在90分以上；仿真操作部分，由网站评价操作得分，成绩均分在85分以上；数字化软件使用部分，80%以上学生的成绩在80分以上；实验报告成绩均分在80分左右。通过数字化改革，实验总成绩考核结果呈正态分布，峰值在92分附近，与常规授课模式下均分80分相比有较为明显的提高，这说明动物生物化学实验数字化教学提高了实验教学效果。

4、结语

本文分析了应用型高校现有的动物医学专业实验设备、场地及动物材料等现状，利用实验数字化教学，将实验教学内容数字化，实现教学资源共享，构建动物医学专业实验教学的通用信息化平台，以提高学生应用操作能力为基础，培养学生发现和分析问题、独立设计实验、创新指标测定方法、独立完成操作以及对数据进行分析等能力，提高了教学效果和质量，并取得了一定的教学成果，为培养高素质的动物医学专业人才提供参考。

当前，人工智能在学习推理与决策、图像图形、语音视频和自然语言识别处理等领域不断创新。科学智能、智能化科研和技术智能等的发展推动了高校实验教学的创新和进步，尤其体现在高校实验管理平台的更新和优化上。在接下来的实验数字化教学实践中，教研团队计划参考王忠良等[10]对高校人工智能第二课堂建设的研究成果，引入人工智能技术，结合信息工程、大数据、计算机以及动画等专业的师资力量，实现实验数据的自动采集和处理、实验原理可视化以及自主仿真实验平台的研发，进一步提高实验教学效率和质量。

参考文献:

[1]李言奎,张雪梅.高品质追求下的中职智慧课堂构建实践研究[J].教育科学论坛,2019(24):36-38.

[2]彭丽萍,熊宏齐.基于信息化平台的高校实验耗材管理与实践[J].实验室研究与探索,2022,41(4):262-266.

[3]王忠辉,王春华,周建飞,等.新工科背景下信息化开放实验平台管理模式的探讨[J].中国皮革,2022,51(7):15-19.

[4]李娅宁,刘云松,董美丽,等.中国本科口腔医学院校使用虚拟仿真教学技术情况的调查研究[J].口腔疾病防治,2023,31(7):506-512.

[5]牟行军,蒲春燕.云计算在高校计算机实验室建设管理中的应用[J].品牌研究,2023(15):121-124.

[6]文洁.以教育数字化转型提高教育质量的策略探究[J].数字教育,2023,9(2):33-38.

[7]刘珊珊,王彬,王浩然,等.打造我国畜牧､动物医学核心期刊数字化品牌[J].编辑学报,2022,34(1):84-87.

[8]刘晓蕾,刘友,卢晓军,等.基于信息化平台的高校实验室安全管理存在的问题及解决对策[J].医学信息,2022,35(20):12-14.

[9]赵丹.应用型高校农学专业生物化学实验信息化教学实践研究[J].安徽农学通报,2023,29(15):161-164.

[10]王忠良,何密,粘永健.高校“人工智能”第二课堂建设探讨[J].潍坊学院学报,2020,20(2):84-86.

基金资助:山西省教育科学“十四五”规划课题“高质量教育体系下高校动医专业基础课程实验数字化教学探索与实践”(SZH-230078);