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本文作者：梁亦龍盧利平范歡曾垂省張繼承作者單位：重慶郵電大學(xué)生物信息學(xué)院

驗證性實驗強調(diào)證明科學(xué)事實、概念、理論的活動，通過完整的實驗框架和實驗過程的完成，重新驗證實驗結(jié)果是否達到原理所描述，目的重在使學(xué)生理解和掌握這個實驗，以達到熟悉生物相關(guān)原理的目的。一般常規(guī)是通過介紹相關(guān)原理，回顧重要的概念，再介紹實驗步驟分析實驗結(jié)果，提出注意事項，或針對學(xué)生普遍容易出現(xiàn)錯誤的實驗操作進行示范，最后引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)結(jié)論驗證。

驗證性虛擬實驗教學(xué)過程

(1)驗證性虛擬實驗網(wǎng)頁組成驗證性虛擬生物化學(xué)實驗室的網(wǎng)頁頁面由圖1所示。(2)實驗例證基因體外擴增技術(shù)(PCR實驗)①原理:先圖示或動畫PCR原理、過程和應(yīng)用，并解釋相關(guān)概念，包括引物、DNA聚合酶、核苷酸、模板等基本概念。②樣品、材料準(zhǔn)備:包括相關(guān)試劑、PCR儀、手套、無菌操作臺、槍、槍頭等，并配上相關(guān)圖片。③PCR擴增:包含PCR過程、結(jié)果，用動畫和圖片，充分讓學(xué)生了解其原理和過程。④PCR結(jié)果檢測:對出現(xiàn)的結(jié)果分別進行分析。有單一條帶是表明PCR是特異性擴增，無條帶可能是什么原因，條帶不單一可能是什么原因，每一結(jié)果都用不同的圖片來顯示給實驗者，讓學(xué)生在虛擬情況下就能分析實驗結(jié)果。用虛擬PCR儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器來進行數(shù)據(jù)處理，觀察和分析實驗結(jié)果，結(jié)合實驗圖片或動畫將每個步驟的過程展現(xiàn)給實驗者，把每個步驟中容易出錯的部分給標(biāo)記出來，并對實驗的不同結(jié)果進行分析，這樣能有效地幫助學(xué)生理解問題并對錯誤操作有感性認識。

綜合性虛擬實驗教學(xué)組成

虛擬實驗室也可增加綜合性實驗。在虛擬實驗室中，嘗試用已有的報道的研究資料作為綜合實驗的來源。將生物實驗研究的學(xué)習(xí)置于探究的背景下，將綜合性實驗已有報道看成“問題是什么”，“用何種實驗?zāi)芑卮疬@個問題”，“如何設(shè)計實驗進行驗證”，也就是“What?How?Why?”從而重視在探究過程中獲得綜合素質(zhì)的提高，使科學(xué)知識能在不斷的設(shè)問中得到升華。(1)綜合性虛擬實驗網(wǎng)頁組成本實驗室所作的綜合性實驗網(wǎng)頁如圖2所示。其中研究文獻包括本實驗的研究報告及相關(guān)文獻。綜合性實驗還可通過讓學(xué)生自由選題，設(shè)定實驗方案后，利用虛擬儀器進行實驗，并作出結(jié)果預(yù)測，從而來提高學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。(2)實驗例證研究干旱對植物抗氧化酶的影響［6］。①寫出本實驗的研究背景，研究目的。首先闡明植物受不良外因影響后，會出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。研究干旱地方植物抗旱生理生化狀況，對干旱地方植被恢復(fù)奠定良好的理論基礎(chǔ)。開展植物抗旱的生理抗(耐)性機理能為植物物種栽培提供依據(jù)。②列出實驗的假設(shè)，并據(jù)此設(shè)計實驗過程。植物在不良環(huán)境，會出現(xiàn)相應(yīng)生理生化變化，測定相應(yīng)氣體交換參數(shù)，測定相關(guān)的抗氧化酶的活性變化。各種抗氧化酶在生物體中的作用，并分別寫出相關(guān)酶的測定方法。③結(jié)果分析。對不同狀態(tài)下的結(jié)果進行分析。④后續(xù)實驗的進一步完善。對實驗證明不完善的地方加以分析，并提出完善的方法，運用多種實驗方法加以改進研究。本實驗則可以在測定生理生化變化后，進一步進行基因表達的研究，檢測不同條件下基因表達的變化。再將相關(guān)的文獻附上［7－9］，即可讓學(xué)生明白研究具體課題的一個基本步驟，為其今后的科研打下良好的實驗基礎(chǔ)。本實驗室的綜合性實驗包括植物的抗氧化酶研究、內(nèi)生菌的抗菌物質(zhì)提取、多糖的抗腫瘤研究等8個實驗。這些實驗，通過選取不同的實驗材料，采用不同的實驗方法，讓學(xué)生對科學(xué)研究的過程有一個深入的了解，能彌補簡單的獨立實驗不足，對學(xué)生今后的更進一步的深造打下堅實基礎(chǔ)，效果顯著。學(xué)生普遍反映對其生物化學(xué)知識有了深入的了解，并對科研論文有了基本認識，提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的實驗設(shè)計能力與實際動手能力。

虛擬實驗視頻

實驗視頻是通過現(xiàn)場錄制，展示實驗所需儀器、操作過程、實驗要點。通過視頻，教師進行詳細講解并作出示范，可給學(xué)生直觀認識，并在視頻中詳細指出實驗過程中易錯之處，對出現(xiàn)的不同結(jié)果進行分析實驗。大型精密儀器也可以在虛擬實驗室中全面展現(xiàn)，諸如基因測序儀、細胞流式儀、核磁共振等。學(xué)生還可掌握生物醫(yī)學(xué)中前沿實驗技術(shù)如酵母雙雜交技術(shù)和蛋白質(zhì)雙向電泳。通過虛擬的過程了解其原理、操作條件、操作過程，在無消耗的情況下可節(jié)省資源、節(jié)約時間、節(jié)省場地，并可加深實驗認識，開拓視野，增強學(xué)生的動手能力。

虛擬實驗反饋

反饋系統(tǒng)由在線答疑、討論和測試等組成。以BBS的形式為學(xué)生提供答疑和學(xué)習(xí)討論、學(xué)習(xí)心得交流園地，在線測試可根據(jù)每個實驗設(shè)計不同的試題，通過在線提交，并及時反饋實驗信息，并要求學(xué)生提交后續(xù)實驗的設(shè)想。虛擬生物化學(xué)實驗建立在一個虛擬的實驗環(huán)境中，注重的是實驗操作的交互性和實驗結(jié)果的仿真性。它可以有效緩解很多高校在經(jīng)費、場地、儀器等方面面臨的困難和壓力。而且開展網(wǎng)上虛擬實驗教學(xué)能夠改變傳統(tǒng)實驗對時空要求的限制，在任何地點，只需聯(lián)網(wǎng)，都可以自由、進入虛擬實驗室，操作儀器，進行各種實驗［10］，有助于提高實驗學(xué)生對實驗掌握，提高教學(xué)質(zhì)量，還可以減輕實驗室管理的壓力，方便異地協(xié)作和資源共享。虛擬實驗室這種教學(xué)方式必將受到愈來愈多得重視和青睞，成為改革實驗教學(xué)手段、強化實驗室建設(shè)的一個重要發(fā)展趨勢。