二维码技术与生物实验教学信息化.pdf

ISSN1672-4305CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORATORY SCIENCE第 26 卷 第 3 期 2023 年 6 月Vol.26 No.3 Jun.2023实验室建设与管理 二维码技术与生物实验教学信息化 刘 艳,唐凯临,陈 平,龚璐璐(同济大学 生命科学与技术学院,上海 200092)摘 要:二维码正在成为桥连现实与虚拟的重要载体。随着移动终端在大学中的普及,二维码技术在教育教学领域中也得到越来越广泛的应用。以二维码在生命科学实验教学中心实践教学中应用为例,详细介绍了二维码在实验设备的使用、实验教学内容的更新和管理、生物标本管理中的应用。实践证明二维码技术在生命科学实验教学中的应用可以促进实验室信息化建设,改变传统实验教学,拓宽教育途径,提高实验室管理效率和实验教学的质量。关键词:二维码;实验教学;信息化建设中图分类号:Q-377 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-4305.2023.03.035Quick response code technology and informatization of biological experiment teachingLIU Yan,TANG Kailin,CHEN Ping,GONG Lulu(School of Life Science and Technology,Tongji University,Shanghai 200092,China)Abstract:Quick Response Code is becoming an important carrier of bridging reality and virtual real-ity.With the popularity of mobile terminals in universities,QR code technology is more and more widely used in the field of education and teaching.Taking the application of QR code in life science experimental teaching center as an example,this paper introduces the application of QR code in the use of experimental equipment,the update and management of experimental teaching content,and the management of biological specimens.Practice has proved that the application of QR code technology in life science and technology experimental teaching center can promote the construction of laboratory in-formation,change the traditional experimental teaching,broaden the way of education,and improve the efficiency of laboratory management and the quality of experimental teaching.Key words:QR code;experimental teaching;construction of laboratory information 收稿日期:2021-05-21 修改日期:2021-12-13作者简介:刘艳,硕士,工程师,主要研究方向为生物信息学。E-mail:yanliu 基金项目:同 济 大 学 第 15 期 实 验 教 改 项 目(项 目 编 号:2000104091);同济大学第 16 期实验教改项目(项目编号:2000105098)。二维码又称二维条码(Quick Response Code),常见的二维码为堆叠式二维码、矩阵式二维码,具有全方位识读特点。二维条形码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息,因此能在很小的面积内表达大量的信息。随着 5G 时代的到来了,智能终端通过二维码获得文字、图片、视频等信息越来越普遍,已经在工业、农业产品质量追踪、物流仓储、会议注册等领域得到了广泛的应用,在我们日常和生活领域随处都可以见到二维码的身影,二维码作为万物互联的重要载体,正在成为桥连现实与虚拟的重要的工具之一。二维码在教育教学领域也开始推广起来,在扩宽教育资源获取途径方面起到重要的作用。为解决传统的实验设备管理遇到的费事费力使用率不高的问题,通过结合二维码技术进行实验设备管理系统的设计,轻松追踪到设备的使用轨迹 1-2,还可以基于手机等移动终端开发 APP,实现手机端的设备管理3。除此之外,部分高校也开始尝试在实验教学刘艳,等:二维码技术与生物实验教学信息化 课堂上引入二维码,引入二维码的实验教学在课堂上形式更加多样化,增强了学生互动,在仪器管理方面实现了无纸化管理,极大方便了教师与学生4-5。同济大学生命科学实验教学中心在实验设备、实验教学过程、实验教学资源的数字化管理方面具体的措施和方法,为国内高校在实验教学积累更多的经验。1 实验设备管理数字化生命科学实验教学中心的仪器设备种类繁多,且每年都会一定量地更新。为了保障学生准确规范并快捷地使用仪器设备,传统的实验仪器设备管理模式是将操作流程打印出来粘贴在仪器上,并告知学生去阅读学习,或者实验员整理打印完整的说明书放在仪器旁边。但是这样的仪器管理遇到了很多问题:(1)有的仪器比较小而难以粘贴说明书;(2)张贴的说明书容易遭到损坏;(3)有些说明书附带了简要说明,只能通过打印书的方式放在仪器旁边,打印书容易丢失。在学生实施实验的过程中也遇到了问题,为了简化文字,打印的操作流程说明书往往比较简洁,在使用实验设备过程中遇到疑难问题,他们难以去及时处理,学生对文字的理解程度也不一样,严重拖延了实验进度,影响实验效果。即使有详细的实验仪器操作手册,黑白打印、形式单一、可读性较差,大部分学生为了赶实验进度并没有去翻阅或认真学习,生命科学的实验仪器更新速度也快,如果仪器使用说明书更改变动,就需要重新打印,费时费力费钱。传统实验仪器手册已逐渐不适应新的教学方式,我们必须要与时俱进,引入信息技术改变现状。二维码技术引入生命科学实验教学中心的实验仪器管理后,我们把实验仪器的使用说明文档、实验操作视频上传到我们实验教学资源平台上,然后转换做成二维码粘贴在仪器上,二维码标签粘贴面积小,制作容易,但是包含的内容却不少,实验内容替换也很方便,只需要在后台做替换更新就可以。而且生成的二维码图片不用改变,管理起来就特别容易。对于学生可以通过手机等智能终端设备扫描二维码标签就可以获取实验仪器的操作方法和操作视频等,学生可以通过纸质版、电子版获取实验仪器操作的说明,文档和视频可以保存到手机,课下反复学习和观看,扩宽的途径让学生感受到更好的学习体验,也便于学生在实验过程中规范正确地操作仪器。2 实验教学过程数字化实验教学过程的管理包含实验室安全教育、实验教学计划安排、实验教学课程进度管理。生命科学实验教学中心承担了几十门实验课程,上百个实验项目,每学年要根据学生的数量打印各种表格发给学生,对于学生来说不但容易丢失,一次性纸张也容易造成浪费,无法循环使用,这种管理模式不但费时费力费钱,也不易管理。在实验教学过程管理中引入二维码,实验安全教育对应一个二维码标签,每个实验室的安全教育也对应一个二维码,学生进入实验室之前先了解实验安全守则,增强学生的安全意识。每学年的教学计划安排和教学进度的管理也一一对应做成二维码标签,把所有的二维码汇总成一页,打印塑封后粘贴公告栏,学生上课后就可以随时拿出智能终端设备扫码学习。即使实验教学进度出现变化,无需更换二维码,我们只要在服务器后台进行更改实验教学进度就可以,真正实现无纸化管理实验教学过程,不仅做到了省时省力省钱,还可以不断循环使用,绿色环保,学生不用担心丢失各种表格,只要保存了二维码就可以反复下载。3 实验教学资源数字化3.1 实验教学内容数字化对于理工科的实验教学在大学教学体系占据非常重要的地位,传统的实验教学教案和教材都是以纸质版资料为主,随着信息技术融入教学课堂,纸质版教材的弊端逐渐浮现,出版教材时间长、费用成本较高、不容易增修实验内容、学生购买教材经济负担重等问题。而且实验教材多以验证性为主 6,不能与科学技术前沿问题接轨,无法满足培养学生创新思维的要求。数字化的实验教材可以将前沿科研成果引入课堂,让学生学以致用,激发学生的实验兴趣 7。为促进实验教学内容的更新,部分高校研究采用二维码为载体的实验项目,比如中药学教学中的应用 8、分析化学中的实验 9等,他们通过实验对比发现学生对以二维码为载体管理实验资源的自主学习认可度很高,成绩显著提高,教学效果也明显提升。借鉴其他高校的经验,我们以“计算机辅助药物设计”课程为例探讨二维码技术在实验教学中的应用。本课程除了理论教学,上机实践更具有直观性和验证性的特点,是培养学生的主观能动性和科学创新的重要手段。但是由于上课时间的限制,我们不能对药物设计软件的说明做到一一讲解,如果学生不能做到提前预习和自主学习药物设计软件,就不能快速掌握软件的使用方法,也不能高效地完成实验。二维码技术引入实验教学后,就可将传统的纸质版的实验项目做成电子档或录制视频,然后上传至网络服务器,931转化成二维码图片。同样把软件操作方法录制视频转化为二维码标签,纸质版的实验教材也就变为一本“动态”的数字化实验教材,每一个实验项目都对应一个二维码,所有的实验项目也可以汇聚一个总码。如图 1 所示。以二维码为载体的实验教材不再受控于出版时间、出版成本和经费,只需要服务器的后台进行更新操作,轻松上线实验教材,在教学方面做到真正的绿色环保,学生也无需拿着厚厚的教材上课,只有拥有一部手机或 ipad 就可以轻松上阵,完成实验教学的内容,使得我们实验的教材“活”起来,做到实验教学内容与时俱进。图 1 二维码在实验教材的应用采用二维码为载体的实验教学的主旨在于将教学从课堂扩展到课下,采用线上线下相结合的模式。线上资源是学生自主学习的理论基础,线下实验是学生自主学习的检验,二维码技术引入实验教学课堂的教学模式为学生提供个性化学习的硬条件。此外,这种模式教师也比较容易掌握学生学习的效果,多出的课堂时间增加师生的交流机会,有助于个性化教学,增强教学效果。3.2 生物标本数字化生命科学实验教学中心拥有上百种不同的生物标本,生物标本形式多样,对教学来说起到直观的作用,引起学生的兴趣,同时也培养了学生的观察能力和思考能力,它也是实验教学中不可或缺的一部分 10。但若读取标本更多的信息,比如物种分子鉴定、遗传信息等,生物标签就不可能全部打印上去,根据往年的实验教学环节反馈中,学生有说看不清标本或者听不清指导教师的讲解,开放实验时间在缺乏指导教师的时候也无法学习到更多的标本知识。这种教学方式确实存在很多弊端,以二维码为载体详细描述生物标本更多的生物信息就更加方便和准确。不管是课堂教学还是开放实验时间学生都可以自行观察生物标本,通过扫描二维码获取相关信息,不需要再跟着指导教师的讲解而一一理解。通过这个管理方式,提高了通过生物标本获取生物信息的效率,在生物标本的使用上也更加的高效和准确。4 二维码的制作方法市面上存在很多二维码的制作方法,二维码标签的制定可以利用“二维码在线生成器”在线完成,或者下载“二维码生成器”,我们采用比较成熟的草料二维码制作。制作方法如下:首先构建生命科学实验教学中心网站做后台管理资源,里面放了实验教学资源,如实验教学视频、图片、文档等,通过网址转换为二维码图片,做成标签进行实验教学。5 结语科学进步和信息发展促进高校教学模式的改变和革新,二维码技术引入实验教学受到学生的一致好评,特别针对小班化传统教学更加显著,促进了线上与线下相结合、翻转课堂的混合教育模式应用于实验教学,鼓励学生自主学习,增强学生的创新思维发展。二维码技术引入课堂不仅是改变了教学手段,提高实验教学管理的效率,也是教育理念的重大改革。当然这给实验教学也带来了压力和挑战,我们还需要进一步丰富电子实验资源,开发前沿学科知识融入实验教学中,拓宽学生的知识面,提高学生的学习兴趣。参考文献(References):1 张东艳.高校实验室设备管理系统的设计与开发J.信息技术与信息化,2021(1):86-90.2 高原.基于二维码技术的高校实验室设备管理系统的设计与实现J.信息与电脑(理论版),2020,32(14):16-18.3 周凌霄.二维码+App 在监测设备管理中的应用J.中国无线电,2020(12):64-65.4 王娟,买莉,景丽,等.二维码与翻转课堂结合在病理学大体标本教学中的应用J.教育教学论坛,2020(41):136-137.5 吕银云,翁玉华,潘蕊,等.二维码在实验教学和实验仪器管理以及学术报告中的灵活应用J.大学化学,2021,36(2):76-81.6 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