网络环境下海洋生物数字实验教学资源建设

1、网络环境下海洋生物数字实验教学资源建设摘要随着计算机、电子信息、多媒体和网络技术的快速发展，网络化数字教学已成为实验教学的重要方式和手段。海洋生物国家级实 验教学示范中心（海南大学）开展数字化实验教学管理,将现有的传统教学资源数字化并融合创新，逐步地建设基础实验教学资源、仪器 设备使用操作教程、实验操作教程和拓展性实验教学资料的数字化资源，并将这些资源通过中心网站进行应用与共享，提高中心实验教 学质量。关键词 网络化数字实验教学；海洋生物；实验教学质量Construction of Web-based Digital Experiment Teaching Resources of Marin

2、e BiologyAbstract With the rapid development of computer, electronic information, multimedia and network technology, web-based digital teaching has become an important mean of experimental teaching. Experimental Teaching Demonstration Center of Marine Biology( Hainan University) carried out digital

3、experiment teaching management, digitized and integrated the existing traditional teaching resources, gradually developed the digital experiment teaching resources such as basic experiment teaching resources, instrument and equipment operation tutorials, experiment operation tutorials and expansion

4、experiment teaching resources. These resources were applied and shared on the website of the center，so as to improve the quality of experiment teaching.Key words Web-based digital experiment teaching; Marine biology; Quality of experiment teaching随着计算机科学、电子信息技术、互联网技术和多媒体 技术的快速发展，数字化教学在教育领域中的应用逐渐普 及。

5、数字化教学包括数字化教学管理、数字化教学资源 和数字化教学应用帮助系统等3&4。通过数字化教学管理可 以实现智能化教学管理,辅助和提高教学管理效率。数字化 教学资源包括采用文本、图形、图像、2D/3D动画、视频、音频 和虚拟仿真等多形式的教学大纲、教学计划、教学进度、教 案、教材、教学知识点注释、课件、教学视频、讲座、微课、试题 库、答疑、知识点案例库、实验素材库等数字化资料。数字化 教学应用帮助系统则可为师生掌握数字化教学资源提供帮 助。数字化教学为高校实验教学管理、仪器设备管理和实验 教学带来了全新的、方便快捷的管理方法和技术手段，为开 发开放式数字化实验教学平台奠定了基础斤句。数字化实验

6、 教学可使现实中的实验环境与资源在空间与时间上得以延 伸，满足多功能、多方式、多媒体、多层次的教学需求，成为课 堂理论讲授与线下实验的桥梁，丰富教师的教学手段和学生 的学习方法,更好地解决当前实验教学存在的诸多问题，促 进学生主动学习和创新型思维的培养。同时，大规模在 线开放课程（massive open online courses，MOOC）在全球迅速 兴起,对数字化学习的发展起到推波助澜的作用，带来一场 深刻的教育改革国家中长期教育改革和发展规划纲 要（2010-2020年）提出“信息技术对教育的发展具有革命 性的影响，必须予以高度重视”，为此各高校开展了数字化教 学探索颐。海洋生物国家

7、级实验教学示范中心（海南大学）（以下简称“中心”）将现有的传统教学资源进行数字化并融 合创新，突出海南热带、海洋特色,开展数字化实验教学，累 积基础实验教学资料、仪器设备使用操作教程、实验操作教 程和拓展性实验教学资源等数字化实验教学资源，并将这些 资源通过中心网站进行应用与共享，提高中心实验教学水 平，发挥中心的示范辐射作用。1数字化智能实验教学管理1.1实验课堂的数字化管理采用指纹签到系统替代传统 的手写纸签到，不仅避免了学生替签问题，而且可以准确记 录学生签到时间,将师生签到数字化信息导入计算机，可永 久保存，且方便统计学生到课率、迟到率、早退率等数据。1.2教学实验室及其仪器设备的数字

8、化管理依托中心网 络平台，将中心所有教学实验室的管理教师和使用计划等信 息以及仪器设备生产厂家、型号、购买日期、性能参数、管理 教师、使用情况、损坏情况和存放地点等详细信息共享，建设 教学实验室和仪器设备网络预约系统,师生可根据发布的教 学实验室及其仪器设备信息，通过预约系统进行预约。1.3开放性实验室的数字化智能管理采用门禁系统、智 能化仪器管理系统和视频监控系统进行开放性实验室管理， 师生需向专任管理教师申请开放性实验室及其仪器设备的 使用权限,审批通过后方可凭指纹进出开放性实验室并使用 其中的仪器设备,系统会自动记录师生进出开放性实验室和 仪器设备使用的详细信息，将这些数字化信息导入计算

9、机， 永久保存,可用于实验事故和仪器设备损坏等事件的追溯， 也可用于开放性实验室及其仪器设备的使用率、损坏率等数 据分析，为实验室的下一步建设、规划提供依据。通过对开 放性实验室的数字化智能管理,可实现开放性实验室全天候 开放，提高其使用效率!1.4 创新实验网络管理平台的建设中心每年资助1020 项院级创新实验项目。依托中心网络平台，建设了创新实验 网络平台,实现创新实验申报公告的在线发布、创新实验的 在线申报、审评、任务书填写、进展汇报、师生讨论交流、总结 报告和成果提交、相关资料的共享等，所有资料均数字化，可 永久保存,优秀创新实验项目的相关资料可为今后学生申报 和开展创新实验提供借鉴。

10、此外，还建立了热带海洋内刊 的线上编辑部。该刊收录海南大学海洋学院本科生的创新 实验成果，激励学生开展创新实验，培养学生的创新能力。2数字化基础实验教学资源建设随着计算机及多媒体在高校的逐渐普及，数字化实验教 学资料的应用越来越广泛。中心收集实验课程的数字化培 养方案、教学大纲、教学计划、教学进度、教材、讲义、课件、教 案、参考资料、试题库、素材与案例库等基础实验教学资料, 征得教师的同意后，共享于中心网络平台。同时，为了维护 教师的知识产权权益，学生需在中心网站进行注册,通过审 核成为中心网站正式会员后，方可通过登录中心网站浏览这 些资料，但不能下载这些资料。学生只要有电脑或手机等设 备，可

11、随时随地浏览预习。在线下实验课前完成预习报告， 要求实验教师课前先检查同学们的预习报告,建议实验教师 通过问答方式来了解学生的课前预习情况，确保学生课前熟 悉实验目的、原理、实验试剂与耗材、仪器设备和操作步骤, 提高实验成功率和完成质量。3数字化仪器设备使用操作教程3.1仪器设备使用操作示教片中心录制常用仪器设备的 使用操作演示片，目前已经完成9台仪器设备操作演示片 （图1）和9台仪器设备的Flash动画演示片（图2）,学生可在 实验课前通过示教片直观地了解各实验步骤的具体操作，增 加学生对实验的理解和实验操作成功率，避免因操作失误导 致仪器设备损坏。图1气相色谱仪使用操作演示片Fig. 1

12、Demonstration film for the use of gas chromatograph3.2仪器设备3D动画仿真操作实验 中心制作常用仪器 设备的3D动画仿真操作实验程序,相对于依赖于VR/CR软 硬件配套的虚拟仿真实验,3D动画仿真操作实验制作成本 低，对软硬件要求低（用IE即可运行），所需内存和存贮空间 小（1个3D动画仿真实验操作程序仅约20 M），在电脑端和 手机端均可运行,便于推广应用，深受师生的喜爱。目前中 心已制作了高效液相色谱仪（图3）和冷冻干燥机2台仪器 设备的3D动画仿真操作实验，并已将其共享于中心网络 平台。图2奥林巴斯显微镜使用操作Flash动画演示片F

13、ig. 2 Flash animation demonstration film for the use of Olympus microscope图3高效液相色谱3D动画仿真操作实验Fig. 3 3D animation simulation operation experiment for high performance liquid chromatography4数字化实验操作教程资源的建设4.1实验操作演示片学生通过教材和课件等基本资料充 分了解实验的基本原理、试剂与耗材、仪器设备，熟悉实验操 作步骤，再经过录制的实验操作演示片进行直观学习，消除 学生因实验前仅通过文字描述想象操作过

14、程而在实际操作 时产生的紧张感，提高学生实验成功率。同时，将录制的实 验操作演示片共享于中心网络平台，学生随时可通过网络进 行观看，不仅为线下实验预习准备，而且在实验过程中发现 问题时可随时回看，且在实验结束后也可通过回看视频来分 析实验结果并进行讨论。中心目前已录制了 20部实验操作 演示片，如图4所示,丰富了中心的实验教学资源，提高了中 心实验教学水平。4.2 2D/3D动画仿真实验操作2D/3D动画仿真实验具有 形象、生动、趣味性强、运行内存需求小、传输速度快、软件兼 容性好、符合现代学生个性化、多样化学习需求等优点，深受 师生的喜爱。为此，中心制作了鱼类消化系统观察、鱼类测 量实验（图

15、5）和水产动物生理学3个2D/3D动画仿真实验, 并将其共享于中心网络平台。学生可在线下实验课前登陆 中心网站进行模拟实验,加深对实验原理的理解和实验操作的印象，提高实验教学效果!图4胡子鲶胃肠道运动观察实验操作示教片Fig. 4 Experimental operation teaching film for the observation on the movement of the gastrointestinal tract of Clarias fuscus图5鱼类测量动画仿真实验Fig. 5 The animation simulation experiment for the m

16、easurement of fish5数字化拓展性实验教学资源为了丰富中心的数字化实验教学资源、学生的实验学习 方式和教师的教学手段，拓宽学生的知识面和科技视野，中 心充分利用海南热带海洋特色资源，构建多样化、形象生动 的数字化拓展性实验教学资源。5.1 网络数据库的建设中心建设了鱼虾蟹贝藻分类数 据库、水生生物分类图片库、南药分类数据库、海南造礁珊瑚 多样性信息数据库等数据库。其中，鱼虾蟹贝藻分类数据库 收录了 678种鱼类、29种虾类、8种蟹类、26种贝类和26种 藻类的分类地位、形态特征、分布及图片信息。水生生物分 类图片库共收录了 22门500余种水生生物的分类地位、形 态特征、解剖学

17、特征、发育及生活习性、图片等信息。南药分 类数据库共收录了 70余种南药的图片、形态特征、分类地 位、性味、功能主治等信息。海南造礁珊瑚多样性信息数据 库收录了 12科21属61种海南造礁珊瑚的多样性和遗传标 记信息。这些数据库都具有分类查阅和通过收录的生物种 属名称进行检索的功能。学生通过生物学、普通动物学、鱼 类学、海洋鱼类学、海洋底栖生物学、水生生物学、海洋浮游 生物学、藻类生物学、海洋生物学等课程的学习，可通过数据 库检索鉴定生活、生产或研究中遇到的未知生物，不仅加深了 学生对所学知识的理解与掌握，而且可以拓宽学生的知识面。5.2数字化标本馆的建设 中心的海洋标本馆（图6）目前 共有鱼

18、类655种1 200余件标本、虾类50种120余件标本、蟹 类55种100余件标本、贝类600余种1 000余件标本、藻类 116种200余件标本。将这些标本全部用高清数码相机多角 度、全方位拍摄，逐步构建所有标本的三维立体图，配以各标 本生物名称、分类地位、形态特征、分布、生活习性、经济价值 等文字信息，建设数字化海洋标本馆，共享于中心网络平台， 可为中心开设的普通动物学、鱼类学、海洋鱼类学、海洋底栖 生物学、水生生物学、海洋浮游生物学、藻类生物学、海洋生 物学等课程提供丰富的、富有趣味性的、形象生动的教学资 料，有效提高了这些课程的教学效果和教学质量。同时，通 过数字化海洋馆的全面开放，在海洋知识科普方面发挥着重 要作用。通过南海特色标本的展示，使人们充分了解我国丰 富的海洋资源，激发我国民众的爱国情怀，同时也让社会充 分认识到海洋生态环境保护、生物多样性保护和海洋生物资 源的可持续利用的重要性。图6海洋标本馆Fig. 6 Marine Herbarium6结论实验教学是培养学生实践动手能力、创新能力和综合能 力不可或缺的教学环节1