生物化学实验教学模式的探索与实践

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生物化学理论与实验是生物技术专业重要的专业基础课程,教学方法和手段的选择是课堂教学的关键.随着新的教学方法和手段不断涌现,将多种教学方法和教学手段(PBL法、智慧课堂等)有机结合,并引入生物化学理论和实验的教学实践当中,真正建立以学生为中心的教学模式,通过教学模式的改革和优化,激发学生学习兴趣和潜能,充分发挥学生的主观能动性,极大提高了课堂教学效率、学生参与度,全面提升了学生的综合能力.
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为提升学生对工业自动化相关课程知识的综合运用能力,设计了基于流程工业生产工艺的虚拟仿真实验教学资源.依托三维仿真技术、多媒体人机交互、数据库、可编程控制器和网络通讯技术,构建了面向啤酒酿造工艺的虚拟仿真生产线.为学生提供了“新工科”建设背景下的先进实践教学手段,弥补了传统实验教学环境脱离实际生产过程、综合型实验教学设备硬件资源有限等问题,提高了课程的授课质量和实践教学效果.
利用3Dmax、ProE、VRay、Flash等软件完成了LED灯珠的空间分布特性测试虚拟仿真实验的开发.实现了实验教学内容的模块化分解和展示,仪器展示视频的自动绑定和管理,动画效果的底层封装,以及实验操作步骤的分解和实验仪器的拖动旋转,设计了虚拟实验平台的架构,并完成了底层功能模块代码的开发.基于这个虚拟实验平台,将实验教学内容分解为6个展示模块,将理论知识、仪器结构、实验内容和具体操作有机结合在一起,让学生随时随地进行仿真实验,将课前预习、课中操作、课后复习有效的串联起来,对实验教学实践起到很好的辅助
通过对“环境监测实习”课程任务驱动教学法在教学实践过程中出现的困难与不足进行深入分析,提出了以任务为驱动力,以协作学习为策略,结合过程评价作为激励的实践教学改革思路与方案,并在环境监测实习教学中进行了探索性实施.教学实践结果证明,该教学方法可以弥补单纯任务驱动教学法的不足,提高学生学习积极性及教学过程的参与度,学生学习的效果和质量得到了明显提高.
西安交通大学大力推动虚拟仿真技术应用于“金课”建设,促进优质教育资源应用与共享,基于智能制造学科交叉实践平台,自主开发了工业机器人虚拟仿真软件.该软件以HTML、CSS、JavaScript等Web语言进行开发,支持多种操作系统.能够实现工业机器人运动过程的可视化仿真,轴关节控制、直角坐标控制,典型I/O控制以及示教编程的仿真.在该软件基础上,开发出“基于智能制造的工业机器人作业轨迹与过程仿真实验项目”,并应用于现代机器人技术、制造工艺规划与FMS等课程实验教学,拓展了实验教学内容的广度和深度、延伸实验教
利用LTspice软件对高频功率放大器进行可视化仿真分析.通过改变晶体管外电路元件参数,对比分析了不同参数对集电极电流、输出电压和输出功率的影响,通过改变波形坐标系,直接获得了参数与观测量的二维波形,和电路工作状态范围及对应的临界参数.通过仿真实验,可以形象、直观地展示仿真结果,增强对凹陷失真的感性认识和电路性能的参数调试方法,加深对基本原理的理解.
遗传学是生物科学及生物技术等专业的限选课程、核心课程,是一门实验科学.遗传学实验教学是遗传学教学的重要组成部分,基于学科的飞速发展,对遗传学实验教学项目的选择、实验内容及教学安排等方面,进行了改革尝试,在尊重传统实验教学内容、保留部分果蝇实验项目的基础上,增加了分子遗传学、虚拟实验资源和网上录像等教学项目,以期能在不增加实验教学学时的情况下,提高学生的动手能力和创新能力.
在线自动监测技术被广泛应用于空气、水、土壤、噪声、生态等环境监测领域的实时监测和预警系统.然而,目前环境监测本科实验教学仍然以手工取样、实验室分析为主,导致了大学校园教育与实际监测应用之间无法有效衔接.将在线自动监测技术引入本科环境监测实验教学,提出“在线自动监测与实验室分析相结合”的实验教学模式.该教学模式使学生有效掌握相同监测指标的不同测定方法及结果差异,并有效地将理论知识应用于实际环境监测.
为了符合专业认证要求,积极完善理工科实验类课程的教学考核体系显得尤为迫切.首先通过查阅文献资料确定9个实验教学考核指标;然后利用问卷调查、T检验与方差分析优化考核指标;最后基于灰色关联度确定考核指标权重并建立基于“互联网+”的线上线下实验教学考核指标体系.实验教学考核体系符合专业认证要求,为理工科专业实验类课程的考核提供了参考.
为了有效提高学生的创新能力,在实验教学过程中,更新了实验教学形式,实行分层次、多方位的实验教学.因材施教,构建创新性开放式实验教学.改变传统的基础实验教学思路,建立以创新能力培养为目标的新的电工电子技术实验教学模式.通过对实验教学内容的改进,将前沿科研成果植入基础实验教学,实现加强本科生创新能力的培养目标.为高等学校提高电工电子技术实验教学的效果提供了理论支持.
经过不断的实验教学改革与实践,逐渐形成一套与专业培养目标相适应的实验教学体系.在课程的设置上,采用面授实验与线上实验相结合的实验教学模式,形成“验证性实验—综合性实验—设计性实验—研究性实验—虚拟仿真实验”逐步进阶的创新型实验教学体系,将学生的能力培养贯穿于实验教学的全过程.学生在学习实验课程过程中,专业技能、实践应用能力、研究思辨能力、科研创新能力、信息化素养和实践拓展能力等方面都得到了显著提升.