知识成画“生”临其境做实验丨不停教、不停学㉚
受疫情影响，按照教育部和湖北省统一部署，2020年春季学期所有课程均转为线上教学。经过近一个学期的在线“教与学”，不论是信息化为教学赋能，还是任课教师“独门”的教学心法，让我校不少课程在这场在线教学大考中脱颖而出。即日起，“不停教、不停学”专栏聚焦本次网络授课期间教学质量高、学生评价好的课程，展现学校对在线教学的积极探索。
受新冠肺炎疫情影响，我校2020年春季学期所有课程均转为线上教学。生命科学学院不少课程都遇到了一个教学难题——实体实验全面暂停，《分子生物学实验》便是其中之一。作为一门典型的实验类课程，《分子生物学实验》主要是开展基因克隆、载体构建及基因功能表型观察等教学，如何让学生能够在线上学好这门课，真正学有所获，生科院调动储备多年的虚拟仿真教学资源，助力实现“防疫+教学”双赢。
厚积薄发
实验学习不断档
尽管是网络授课，这个学期的《分子生物学实验》并没有断档，而且在生物学国家级虚拟仿真实验教学中心的有力支持下上的“活色生香”。
进入生物学国家级虚拟仿真实验中心平台，点击“植物DNA提取”，鼠标就是人手，握住鼠标就像“拿起”研磨棒，移动鼠标就像在屏幕中的研钵里轻柔地研碎幼嫩的拟南芥（神奇的模式植物），再用鼠标“拿起”微量移液器，吸取抽提缓冲液加入研钵，一系列操作后，拟南芥的基因组DNA浓度便展现在学生眼前。
实验过程中每一步操作都会有及时反馈提醒，包括在屏幕中点击“吸头”还会即时弹出“请把吸头丢入废液缸”的提示语，画面感十足。流畅的实验操作、精准的知识细节，良好的沉浸感和交互式体验，让不少学生为《分子生物学实验》这门“特色网课”纷纷点赞。
能够把这门实验课开好，生科院并非一蹴而就，而是一场有准备的教学攻坚战。2015年生物学国家级虚拟仿真实验教学中心获批后，从2016年开始，学院用了两年的时间，完成了分子生物学虚拟仿真实验项目建设：以《分子生物学实验教学大纲》为依据，把项目成果转化为育人实效，采用unity3D、计算机仿真等技术，将包括目标基因分析、引物设计、DNA提取、PCR技术、基因功能表型观察等11个项目，与现有实体实验项目一一对应，所有实验内容环环相扣，构建了一个虚实结合的完整的实验教学新体系。
《分子生物学实验》课中虚拟仿真实验的操作步骤之一
疫情发生后，学院第一时间对所有虚拟仿真项目进行清理、测试和公布，并将实验课程资源及时投入到线上实验教学中，其中国家级项目2项，其余项目60余项，在线就能帮助学生系统训练分子生物学实验技能。只要登录虚拟仿真实验平台，身临其境的虚拟仿真实验不仅人人可学、时时能学、处处可学，沉浸式、交互式的体验还让学生找到了学习乐趣、提高了学习效果，让知识变成画面，学生的学习兴趣被激发，实现“防疫+教学”的双赢。
学生居家体验虚拟仿真实验教学项目
“生”临其境
交互体验“一对一”
“没想到我们真的能在线上开《分子生物学实验》课，而且做到了‘一对一’地虚实结合，让我们‘不断档’地了解了本学期的全部实验内容。使用虚拟仿真实验模拟操作，不仅让我们更便捷地掌握每个操作步骤，也让我们提前详细了解了实验‘小诀窍’。”这是生物科学（师范）2018级本科生韩峰成居家完成《分子生物学实验》课时的感受。“师姐说迷你版的掌上瞬时离心机超级可爱，这次通过虚拟实验我也提前看到了，太逼真了！”
“分子生物学所有实验项目是相互关联的实验体系，前一部分实验结果是后一部分的实验材料，虚实资源对接实现‘一对一’操作，突破教学时间和空间限制，可以反复操作，提高学生实验技能和巩固相关知识。”生物学国家级虚拟仿真实验教学中心主任李兵介绍到。例如第八次实验课上所用的蓝白斑是第五次实验课实验结果，如果在最后环节显示失败，不用再跟老师预约实验室时间，也不用再担心借不到可用的实验材料，通过在虚拟仿真实验平台，移动鼠标，点击紫外灯开始“超净工作台杀菌”，就能迅速重新再操作一遍重新制备。
为保障课堂流畅性和高还原度，任课老师与实验技术人员预先模拟上课，检查虚拟仿真实验资源的呈现效果，任课老师课上通过画“彩色板书”、聊“评论”、“上台”讲授理论知识，再“切”到虚拟仿真实验平台“演示”实验步骤，“演练”操作的同时讲解实验细节和注意事项，在线得到实验结果后与学生细化分析，把知识变成画面。学生独立“动手操作”中，积极开展“同学来找茬”游戏活动，给出不少宝贵的虚拟资源升级建议。
以虚促实
学习兴趣被激发
除了《分子生物学实验》课程，生科院本学期共开设了39个生物学实验课堂，两万余人次参加了实验操作与学习。虚拟仿真实验的“嵌入”让不少同学对网课有了期待。
“模拟昆虫访花的互动过程是非常有趣的游戏体验，就像置身云南兰花生境中，我们化身为传粉昆虫，随机选择不同路径进行传粉。在模拟路径操作中也发现了实现正常传粉的难度，好像看到了兰科濒危的一个原因，也更懂得保护兰科植物的必要性，保护我们赖以生存的大自然。”生命科学学院生态学2018级研究生徐琪根据学院制作的《兰花传粉》引导视频，下载项目软件安装包后，利用电脑鼠标和键盘控制方向，就能居家体验《兰科植物传粉与保护虚拟仿真实验项目》。
生物科学（师范）专业2018级本科生都雪晴在家中体验国家级虚拟仿真实验项目《放射性同位素标记核酸分子杂交虚拟仿真实验项目》说到：“虚拟仿真实验给了我们试错的机会，增强了事故防范和处理技能，可以直观地在虚拟仿真中展现危险，强化实验安全教育。而且也不用担心同位素辐射的安全问题了，在电脑前我就能‘自己动手’做同位素标记核酸的完整实验，体现了绿色实验的理念。”
蝴蝶翅膀在2000倍下显微镜的样子
采集自桂子山，将投入虚拟仿真实验平台教学资源
将投入虚拟仿真实验教学中的野外昆虫素材
采集自云南迪庆
学院不仅把“停课不停学”看作是对虚拟仿真实验教学的一次大考，也是推动虚拟仿真实验发展的良机。2019年，生科院实验中心就已经启动对现有虚拟仿真实验资源的优化升级，疫情期间，实验技术团队全程跟进每一节课堂，及时解决师生反馈的插件下载、电脑系统设置、网络堵塞、操作卡顿、成绩不能提交等信息技术问题，推进现有网络平台的升级、对现有软件资源的优化、进一步加强虚拟仿真项目的设计性、沉浸感和交互性建设，未来还将通过视觉、听觉和触觉等多通道融合技术，提升虚拟仿真实验的真实感，将人工智能、大数据与虚拟仿真有机结合，提升虚拟仿真实验的智能化水平，努力建设“智慧实验室”。
生物科学（师范）专业2018级本科生曾英龙在学院互动室体验国家级虚拟仿真项目《珍稀动物金丝猴生物学习性观察研究虚拟仿真项目》
“以虚拟仿真实验为支撑，推进现代信息技术融入实验教学项目，进一步固化网课教学经验和教学成果，以‘虚’促‘实’，推进高校一流本科课程与一流专业建设，实现‘让学生更快乐地学习’的育人目标，生科院会坚定不移地努力下去。”
——生物学国家级虚拟仿真实验教学中心主任李兵
华中师大宣传部舆情与新媒体中心
责任编辑：李亭豫
文字：邓淑文
图片来源：生物学国家级虚拟仿真实验教学中心
审校：郝日虹
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