智慧课程案例丨兰州大学《生物化学实验》

Part.01

《生物化学实验》是生命科学各专业的核心课程，课程目标是：培养具备高阶思维、创造思维的“智慧学生”，掌握从分子水平研究生命物质的化学组成、结构与功能，构筑综合运用生物化学专业理论知识和实验技能解决复杂问题的综合能力，拓展认识生命的边界，具备高尚的价值观、人文素养和科学精神，提升学生的全球竞争力。教学团队在课程负责人沈剑敏教授级高级实验师的带领下，秉承“以学生发展为中心、以国家需要为导向、努力培养拔尖创新人才”的教育理念，自2017年起创建慕课，实行数字化转型，充分利用超星泛雅教学、中国大学慕课、好大学在线等平台，向受众传授生物化学实验技能，更加直观地展示实验原理、操作步骤、仪器设备使用，提升视觉展示效果，突破知识传播的时空限制，《生物化学实验》也因此获评国家级线上线下混合式一流本科课程。

《生物化学实验》教学团队

随着国家教育数字化战略的引擎全速启动，智慧教育正为高等学校注入澎湃动力。站在这一创新前沿，沈剑敏带领课程团队进一步优化课程知识体系，迭代升级实验内容，从课程资源的网络化，到教学方法的智能化，最终晋级到教育管理的智慧化，达成了从“技术应用”向“数字重构”转变的精品内涵，提高了教学效率和教学质量，为AI背景下实验课程的建设发展提供借鉴。

《生物化学实验》智慧课程门户与主要运行数据

Part.02

课程紧扣国家在生物制药、生物育种、生物多样性保护等战略需求，进一步加速科教融合，优化教学内容，将一些从科研转化而来的新技术、新方法和新设计实验，对教材进行填补升级，自主开发了免疫共沉淀法检测蛋白质的相互作用、免疫荧光法检测DNA损伤、超高分辨质谱技术鉴定细胞蛋白质组等10个实验项目，持续充实在线教学资源。其中，6个实验项目入选教育部“101计划”《生物化学实验》教材；主编出版的纸质教材和数字教材两部配套教材同时被认定为首批甘肃省省级高等教育“十四五”规划教材，经过升级完善，将于2026年在高等教育出版社出版多模态新型教材——《生物化学实验教程》。为深入贯彻落实“立德树人”的根本任务，将价值塑造、知识传授和能力培养有机融合，沈剑敏精心编著了《生物化学实验课程思政创新案例集》，将于2026年在人民卫生出版社出版。目前线上教学资源已扩容至96个原创视频（总时长805分钟）、一门数字课程、全套教案、课件、题库、思政案例，以及一系列基于国际化培养的配套资料，如前沿文献、生化实验中英文词汇对照表、国外生物化学实验知名虚拟仿真平台网址、生化领域诺贝尔奖获得者励志故事等。

《生物化学实验》智慧课程部分资源

Part.03

本课程系统融合了生成式人工智能、大数据等前沿信息技术，充分运用知识图谱的章节叙事、线性逻辑、个性服务、知识拓展特点，直观呈现课程知识结构及各知识点之间的联系，成功应用“知识图谱+AI”，将844个知识点关联成网络体系，支持随时快速调取34个实验中与知识点关联的视频、文档、题库、思政案例等教学资源；引导学生系统学习离心、分光光度比色、薄层层析、电泳、免疫印迹、酶联免疫吸附、高效液相色谱、液-质联用、蛋白质组学等实验技术；以知识图谱为基础关联资源、链接AI大模型，助力学生按图索骥，满足新时代大学生个性化学习需要；通过对接Deepseek等大模型AI助教、AI资料助手，智能问答和查阅互联网资料，构建成了具有“系统化、模块化、数智化”特色的实验体系。基于在线学习平台、AI工具、教学资源的支持，引导学生开展深度混合式学习。这不仅能提高学习效率和教学质量，拓展知识面，还将为学生提供自主探索“AI+学习”的更多可能性，加强学生AI应用能力的培养，实现知识学习与应用的无缝对接，实行教学智慧化管理。

四大图谱和任务引擎

Part.04

课程采用“四大图谱”协同架构，以知识图谱为基础骨架、以能力图谱为目标导向、以问题图谱为驱动和桥梁、以思政图谱为价值引领，形成了以素质托举价值，问题驱动知识习得，知识转化为能力，能力反馈解决问题的闭环，构建成了四个维度相互依存，又相互支撑的一种结构化、可视化的智慧课程，在实验教学中协同发挥作用。此外，课程创建了任务引擎，根据学习目标动态管理个性化学习路径，突出了目标导向和任务驱动，全面融通线上线下教学场景。课程还创新性融入国际化视野、个性化品牌、艺术化表达、数字化助教、虚拟化展示“五化”特色，显示出该智慧课程卓尔不群的特质。

智慧课程赋能教学具体体现：第一，课程实现智能任务驱动的线上线下教学全场景。每个任务包括任务描述，课前预习自测（观看视频、完成测试题），学习原理，熟悉流程，明确任务；课中结合AI助教问答和课堂提问，对难点进行重点讲解，通过实验操作，团队协作，解决问题；课后总结内化（完成简答题、撰写实验报告、归纳重点难点等知识点），形成一个有任务驱动的“知”“行”“思”完整的学习过程。第二，实行教学全过程学情统计，有学习动态监测、作业平均完成率、平均得分、章节任务点和测验数据等组成。第三，基于学生在智慧课程学习过程中产生的多维度数据，构建学生画像，精准反馈学情，促进学生自我认知，提示教师调整教学策略，并给予不同的指导、提醒、预警，实现“规模化因材施教”，极大提高了教学效率和教学质量。第四，利用AI助教或数字人实现7×24小时个性化答疑，即时化解学生的疑难问题，为教师减负。智慧课程创建了丰富完整的课程资源，大大降低了AI助教的答疑幻觉。第五，增强了师生互动、生生互动。主要体现在讨论互动和教学督促预警，教师或同学发起一个议题，师生从多维度讨论，培养了学生的发散性思维，极大激发了学生的学习兴趣。第六，知识点自动与AI智能体链接，点开某个知识点，就可以看到其定义、意义、公式推导等深度分析的知识，也可以查阅相关图书、期刊等拓展资料，及优质课件等。第七，大大提高了教学效率和教学质量。2018年54学时只能完成13个生化实验，现在可以完成20个实验。第八，支撑智慧评价和反馈改进，实现了线上线下“教学评改”一体化，形成了“师-生-机”三元交互新范式。

智慧课程精准反馈学情和学生画像

Part.05

自2025年春季学期该智慧课程运行以来，赋能成效明显，目前浏览量已逾97万次，辐射全国9所高校。沈剑敏在校内外做了6场关于智慧课程建设的报告，听课教师近千人，反响强烈。在2025年暑期“教在兰大”人才自主培养能力提升十大专题培训中作首场报告“智慧课程建设逻辑与关键路径的探索”，2025年高等学校国家级实验教学示范中心联席会生物与食品学科组研讨会上做了题为“数智赋能 四维协同 创建实验教学新生态”的报告，2025年全国中医学教指委的《中药学》课程联盟会议上做了题为“高校课程教学的数智化形态创新与教学模式变革”的报告，兰州大学生命科学学院首场“匠心筑课・笃行致远”教学创新与能力提升报告会上做了题为“从‘混合’到‘智慧’教学模式的演进与重塑”，此外，应邀为甘肃中医药大学护理学院做了题为“智慧课程体系的构建逻辑与建设路径”的报告，并且对本院生化教学团队进行“智慧课程创建的关键要素与实施路径”的辅导报告。相关教学成果以题为“生物化学实验智慧课程的创建与应用”的教学研究论文近期在《高校生物学教学研究（电子版）》上发表（2025，15（2））。

关于智慧课程创建与赋能的专题报告

这一系列面向生物、食品、中医、药学、护理等不同学科的专题报告，首先，精准阐释了“数智赋能”的核心价值，是智慧课程从理念倡导走向广泛实践的生动展现，对推广应用与深度辐射产生了多维度的积极影响，促进了跨学科、跨院校对智慧教学必要性与路径的共识。其次，提供了可借鉴的实践范式与路径。从“四维协同”生态构建，到课程形态创新、教学模式演进，再到具体课程体系的构建逻辑与实施路径，提供了从顶层设计到落地操作的多层次方法论，为不同院校、不同课程提供了可迁移、可适配的实践蓝图，降低了探索门槛。再者，强化了示范辐射与共同体建设。通过在国家级、省级平台及兄弟院校分享，智慧课程建设的经验与思考得以打破空间壁垒，更快捷更广泛地激发校内外教师的教学创新热情。特别是对本院团队的针对性辅导，体现了“内外联动、以内促外”的辐射策略，有助于打造核心示范团队，构建“学习、实践、分享”的卓越教学生态网络。

Part.06

为了营造“AI+高等教育人才培养”新生态，生命科学学院充分激励“领头雁”，激发一线教学人员创新智慧教学的积极性和创造性。《生物化学实验》课程负责人沈剑敏发扬主人翁精神和时不我待的责任感，发挥“传帮带”作用，立足AI赋能教学的制高点，引领团队沉浸式学习智慧课程的创建与应用，实现教育教学的可持续发展，为人工智能辅助实验教学构建了一套创新模型和一条实施路径。课程实行了知识图谱化，教学智能化，管理智慧化的新“三化”，实现了精准分析学生AI学习行为，明确个性化需求；深化AI技术与生物化学实验教学的融合与应用；综合评估教学效果与效率，助力教育决策的三大目标。标志着生命科学学院提前对标兰州大学“十五五”规划，在实现实验教学数字化、智能化转型方面迈出了重要一步，这是开辟生物学拔尖创新人才培养新赛道的重要实践，也为我校建设生物学一流学科发挥了积极作用。