云教学 | 实验课线上教学有点难？他们这样做！
专 题
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关键词：实验课线上教学
编者按
疫情隔离了你我的相见，却无法隔离知识与情感的传递。开学以来，各大课程采取多种模式有序进行线上授课。远程线上授课的特殊时期，平常在实验室中进行的实验课又是怎么上的？下面就让我们一起来看看“云端”实验课吧！
做好预案，有备无患
特殊时期，实验课程的阵地从实验室转移到了电脑屏幕里。对于需要理论知识与实践相结合的实验课程而言，这一转变带来了不少新挑战。“实验课的教学应当以学生实际操作为主。但非常时期，同学们无法返校，实验课程必须在线开展。我们希望通过老师和同学的共同努力，把疫情对实验教学的影响降到最小。”化学与分子工程学院副院长王颖霞老师说。
化学与分子工程学院（下称化学学院）、生命科学学院等多个学院的实验课程负责老师都对不同年级、不同开学推迟时间的情况制定了合理预案，并对返校后的实验教学拟定可行、可靠的计划，保证同学们的学习效果。以化学学院为例，春季学期的8门实验课均有对应的教学预案，6门实验课目前已利用教学网等线上平台开展线上授课。各门课程的老师们也根据疫情的控制情况，积极调整实验教学方案，合理精简，保证基础。
各学院根据学科特点、课程要求，结合现实情况，采取了不同的实验教学方案。化学学院线上实验课程安排以理论知识学习及实验熟悉为主。王颖霞表示：“实验虽重在实做，但并不是简单的‘照方抓药’，理解实验原理和方法，熟悉实验内容，分解实验步骤并做好安排，是做好实验的前提。强化理论知识学习，熟悉实验内容，多思多想，可以为返校后的实验工作做好充分准备。”
“分子生物学实验”课程每周在教学网发布课件
开课前，实验课的主讲老师就准备了详细的课程指导，采用录播ppt、Word文档等方式，每周将具体的实验要求明确告知同学们，并安排固定时间进行线上讨论答疑。不少课程的主讲老师还提前收集、利用现有的网络资源，为同学们提供基本操作录像等最佳学习资源，保证最佳学习效果。生命科学学院的“分子生物学实验”课程也充分利用北大教学网、北大图书馆在线电子教参平台等工具，每周更新实验课件，使同学们在实操实验之前充分熟悉实验目的、实验原理、实验方法及实验步骤。
生命科学学院的“生物化学实验”课程则在已有的慕课资源基础上进一步完善与加强。该课程的负责老师在开学前两周就开始了准备工作，上传及发布了课程相关资料与通知。为了保证课堂效果与质量，老师们还对各个慕课平台、线上教学配套软件进行调研，选择最佳的教学平台。考虑到同学们在家学习的网络问题，老师还为各位同学提供了课程的PDF版本，便于同学们的学习。
“生物化学实验”课程利用慕课平台进行教学
八仙过海，各显神通
“云端”实验课教学面临的主要问题是大部分实验课程都依赖于设备和场地，老师与同学们无法在家中进行实验。但办法总比困难多，老师们是“八仙过海，各显神通”。化学学院“有机化学实验”课程利用2019年上线的“有机化学实验课程在线学习与测试平台”为学生提供基本原理、基本操作和实验视频等资料，帮助同学们进行实验及相关基础知识的学习、理解和熟悉实验操作技术。同时各个实验课程的老师都在进行虚拟仿真实验的筛选。“有机化学实验已经推荐了一个虚拟仿真实验，其他实验仍在进行筛选。我们希望通过这种模式，开阔大家的眼界，补充无法开展实验的不足。”王颖霞说道。
有机化学实验课程在线学习与测试平台资源布局
同样利用虚拟仿真实验进行教学的还有北京大学基础医学院。这一虚拟仿真实验具有有趣的故事情节和逼真的BSL-2（生物安全第二等级）实验室场景，能够让同学们“身临实验室之境”。实验中还设置了“闯关”、“互动”、“虚拟老师”、“自学园地”等模块，使得同学们的学习更高效、更有趣。
BSL-2实验室中流感病毒分离鉴定虚拟仿真实验
往年，城市与环境学院的“植物学（下）”课程都安排了校园植物观察与认知的环节。今年，主讲老师打造了“线上实验直播间”，带来了意想不到的效果。老师特意前往学校，将校园中植物的叶片、枝条等特征用视频的方式录制下来，在课程上边播放视频边进行讲解。讲到蔷薇科时，老师在镜头前为同学们“线上直播”解剖了自己家种的月季花，逐一讲解花部与子房的位置关系等知识点。同学们也在家中自己动手，解剖家中买的蔬菜油菜花与种植的长寿花，并录制了视频，利用课堂知识对花、叶特征进行描述。
“植物学（下）”课程直播展示实验
地球与空间科学学院的“普通地质学”课程也包含现场教学的实践性内容。为保证课程的完整性，主讲老师利用北京大学地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心地学实验教学资源网提供的资源，开展直播研讨教学。通过虚拟仿真实验，同学们可以看到多种矿物岩石标本的360度展示和高清图像，虽不能直接动手操作、分析鉴定，但也能通过观察分析掌握矿物的鉴定特征。
黄铁矿的虚拟仿真展示
特殊时期，上机编程实验无法在计算中心机房进行。地球与空间科学学院的“数据结构与算法（B）上机”课程采用多个平台辅助线上编程实验教学。直播课堂上进行编程练习，教师现场讲评，利用北京大学Canvas教学平台进行学生互评，并通过自主研发的PyLn编程学习系统快速分享实验案例。多平台教学增强了线上实验教学的效果，促进了师生之间的有效交流。
自主研发的PyLn编程教学平台
北京大学Canvas教学平台的同学互评
环境科学与工程学院的“大气气溶胶测量技术与实验”课程在同学们无法进行实验的情况下，增加了利用身边道具自制实验小装置的内容。例如利用家中的玻璃瓶、打气筒等自制模拟霾和雾的形成过程。课程还引入了“神器”——课题组研发的远程控制平台和先进的在线测量大气污染物设备，让同学们在家就可以访问控制平台，学习教学仪器的使用。同学们戏称这是“坐在家里使用高科技操作仪器的特殊经历”。
上图：北京大学大气环境监测数据平台案例；下图：北京大学大气城市空气质量定位观测站实时监控系统案例
“云端”相见，精彩不减
云端实验课，少了试管试剂，少了仪器器械，但却让我们感受到了更多付出与辛劳，体会到了更多课堂的精彩。为了吸引同学们的兴趣，老师们密切结合实际，对线上实验课程的学习内容进行了调整。“大气气溶胶测量技术与实验”课程在理论部分新增了与新型冠状病毒传播途径相关的气溶胶传播知识介绍，鼓励同学们结合气溶胶动力学计算气溶胶扩散速度和在大气中停留时间等，并进一步结合气象模型，从理论上估算携带病毒的气溶胶对他人的传染概率。“生物化学实验”课程结合实际与实验课特点，在经典文献的基础上为同学们提供了新型冠状病毒相关的重要文献。这些内容的加深了同学们对知识的理解，也引导同学们将所学知识与现实生活相联系。
师生互动是实验课教学中的重要一环。为了适应实验课在线教学的新形式，老师们也做出了许多努力。研究生助教是化学学院实验教学的主力，老师们在特殊时期加强了对课程助教的培训，与助教一同完成线上讨论、答疑等工作。“生物化学实验”课程的老师和助教采取学生主动提问和老师发布讨论题相结合的方式，鼓励同学们与老师互动，提出问题与建议。“大气气溶胶测量技术与实验”的一位同学谈到：“老师总是以互动的方式进行讲解，课堂气氛很活跃。老师利用软件的‘小奖励’功能还能激发了大家发言的热情！”
“生物化学实验”的讨论区与答疑区
特殊时期，特殊教学
老师们和同学们都在共同努力
通过网络学习的方式
做好自己的分内之事
也是为抗击疫情献出一份力量
也正是师生的共同努力
保障了教学的顺利进行
我们一起等待
重回实验室的那天
受访者 | 王颖霞
采访 | 三一、沈适
撰稿 | 三一
编辑 | 三一
资料来源于北京大学化学与分子工程学院、生命科学学院、环境科学与工程学院、地球与空间科学学院、基础医学院、城市与环境学院
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