高冬梅，張民生

(中國海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266100)

隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的高速發(fā)展，引發(fā)了教育技術(shù)的深度變革，目前，最具代表性的是在線學(xué)習(xí)(E-Learning)，這類基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)模式已經(jīng)普遍應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域，它利用強大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和媒體功能，使學(xué)生可以不受時間和地點的限制，利用網(wǎng)絡(luò)上豐富的學(xué)習(xí)資源完成學(xué)習(xí)任務(wù)。隨著這種教育模式的廣泛應(yīng)用，其缺點和不足也逐漸顯現(xiàn)出來：單純的在線學(xué)習(xí)缺乏人與人面對面的溝通、交流和情景的營造，影響學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和知識內(nèi)化的效果。而在線學(xué)習(xí)的缺陷卻恰恰是傳統(tǒng)高等教育面授教學(xué)的最大優(yōu)勢。傳統(tǒng)高等教育面授教學(xué)模式的缺點是以教師為中心的灌輸式教學(xué)，學(xué)生只是被動地接受，嚴(yán)重制約了學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1-2]，難以實現(xiàn)高等教育的目標(biāo)。因此，近年來出現(xiàn)了中和兩種主流模式的新模式——混合學(xué)習(xí)(blended learning)，它將在線學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)面授教學(xué)的優(yōu)勢有機整合在一起[3-5]。混合學(xué)習(xí)采用多種教學(xué)和學(xué)習(xí)模式(任務(wù)驅(qū)動式、合作學(xué)習(xí)式、探究式、面授式)，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，教師發(fā)揮教學(xué)的設(shè)計、引導(dǎo)、答疑解惑及監(jiān)督的主導(dǎo)作用，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、激烈討論辯論、各抒己見，最終達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果，促進學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和主觀能動性的發(fā)揮，并為實現(xiàn)個性化教學(xué)提供重要的手段，最大化提升教學(xué)效果[6-8]。清華大學(xué)教育研究院的研究也表明，信息時代教育教學(xué)改革開始邁向了混合教育新階段，這是順應(yīng)信息化、個性化學(xué)習(xí)的需要，適應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的需求[9]。

混合教學(xué)模式已經(jīng)在國內(nèi)外進行了諸多嘗試，積累了許多成功的經(jīng)驗，但主要是針對理論課程的教學(xué)實踐，對于實驗類課程的實踐和經(jīng)驗比較少，而實驗類課程是學(xué)生對理論知識深度認(rèn)知并親自動手檢驗或證實所學(xué)知識的過程，對學(xué)生動手能力、科學(xué)思維的培養(yǎng)具有至關(guān)重要的作用，所以，實驗教學(xué)是實現(xiàn)高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)[10]。而傳統(tǒng)的灌輸式實驗教學(xué)模式難以實現(xiàn)實驗教學(xué)的目標(biāo)[11]，因此，我們在學(xué)校教務(wù)部門的大力支持下，以技術(shù)性和實踐性較強的環(huán)境微生物實驗課程為例，利用清華教育在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，進行了環(huán)境微生物實驗課程的混合式教學(xué)改革的探索和實踐，以期為實驗教學(xué)的混合式教學(xué)模式在實驗教學(xué)中的推廣積累豐富的經(jīng)驗，為大學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)提供全新的教學(xué)方式。

1 混合教學(xué)課程網(wǎng)站設(shè)計

環(huán)境微生物實驗課程具有很強的專業(yè)性、技術(shù)性和實踐性，而且需要廣博的專業(yè)基礎(chǔ)知識和扎實的操作技能，因此，必須緊緊圍繞課程特點進行混合教學(xué)設(shè)計(如圖1所示)，具體專欄包括課程信息、實驗教學(xué)、操作技術(shù)、拓展資源及實訓(xùn)案例。每個專欄下設(shè)子欄目，課程信息專欄包括課程介紹(教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等)、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、考核說明等子欄目，使學(xué)生對環(huán)境微生物實驗課程有整體認(rèn)識；實驗教學(xué)專欄下以實驗項目作為子欄目，每個實驗項目欄目中包含該實驗的詳細(xì)內(nèi)容，包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、實驗導(dǎo)學(xué)、實驗原理、實驗操作、預(yù)期結(jié)果及常見問題等內(nèi)容，是教與學(xué)的重點；操作技術(shù)專欄包括微生物的所有基本操作技術(shù)，主要以微視頻形式呈現(xiàn)，便于學(xué)生直觀形象地學(xué)習(xí)和掌握微生物操作技能，操作技能的掌握程度直接關(guān)系到實驗的成??；拓展資源專欄包括實驗相關(guān)的理論知識、相關(guān)儀器的操作技術(shù)、環(huán)境污染的微生物修復(fù)技術(shù)等內(nèi)容，拓展教學(xué)的廣度和深度，便于學(xué)生對實驗內(nèi)容的深度理解和知識的建構(gòu)；實訓(xùn)案例專欄以具體的環(huán)境問題為依托，設(shè)計綜合性實驗項目，利用環(huán)境微生物實驗技術(shù)解決具體環(huán)境問題，提升學(xué)生的實踐技能。

圖1 環(huán)境微生物實驗混合教學(xué)網(wǎng)站欄目設(shè)計

2 混合教學(xué)過程

混合教學(xué)的基本過程是由“線上—線下—線上”過程的有機結(jié)合(如圖2所示)。學(xué)生需要在開課前通過網(wǎng)站的課程信息欄目了解課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程進展計劃及考核要求等信息，以便在日后的學(xué)習(xí)中做到心中有數(shù)。每個實驗/實訓(xùn)項目的學(xué)習(xí)需要在實驗教學(xué)或?qū)嵱?xùn)案例專欄下各個子欄目中進行，結(jié)合每個實驗/實訓(xùn)項目的學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)完成“線上”學(xué)習(xí)任務(wù)，必要時需參考操作技術(shù)和拓展資源欄目的相關(guān)內(nèi)容，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)；教師要及時進行“線上”學(xué)習(xí)的指導(dǎo)、引導(dǎo)和監(jiān)督，使學(xué)生在進入實驗室之前對實驗相關(guān)知識、實驗原理及實驗操作過程有深刻清晰的認(rèn)識；學(xué)生進入實驗室后的“線下”面授過程以實驗動手操作為主，教師進行個性化指導(dǎo)及相關(guān)實驗問題的分析；最后，學(xué)生要在“線上”通過深層次的討論和自測完成實驗反思和問題的深度剖析，教師進行引導(dǎo)、評價和總結(jié)，促使學(xué)生完成知識的內(nèi)化和建構(gòu)過程。

2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)是課程教學(xué)的導(dǎo)航[12]，教師要針對每個實驗/實訓(xùn)項目建立清晰、明確的具體目標(biāo)，引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向。學(xué)生要圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，最終達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求。如培養(yǎng)基的制備實驗，教師需要制定與培養(yǎng)基制備相關(guān)的3個具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)：1)明確培養(yǎng)基的成分、作用及類型；2)以牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的制備為例，完成培養(yǎng)基的配制、滅菌及試管斜面和平板培養(yǎng)基的制備；3)了解常用的微生物滅菌方法、基本原理、適用范圍、操作過程和注意事項。學(xué)生要根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)的具體要求，自主學(xué)習(xí)培養(yǎng)基基礎(chǔ)知識、種類、特點、用途、常用培養(yǎng)基配方、配制程序、斜面和平板的制作過程、微生物的滅菌方法、原理及適用范圍等相關(guān)知識。所以，學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定尤為重要，直接關(guān)系到教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)程度。

圖2 環(huán)境微生物實驗混合教學(xué)過程設(shè)計

2.2 教學(xué)資源

教學(xué)資源可分為基本資源和擴展資源兩種類型：基本資源是學(xué)生需要通過課程學(xué)習(xí)所應(yīng)掌握的基本信息，具體包括實驗教學(xué)下設(shè)子欄目中的具體實驗內(nèi)容及操作技術(shù)專欄下的基本操作技能；擴展資源是進行深度學(xué)習(xí)的需求，具體包括拓展資源和實訓(xùn)案例，它是基本資源的橫向延伸和縱向深入，增強相關(guān)知識的系統(tǒng)性和完整性，便于學(xué)生更好地完成知識的建構(gòu)和內(nèi)化。如環(huán)境樣品中微生物總數(shù)的測定實驗，既可以采用傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)法，也可以采用熒光顯微鏡計數(shù)法，由于傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)法屬于基本操作技術(shù)的范疇和基本的教學(xué)內(nèi)容，而熒光顯微鏡計數(shù)法屬于現(xiàn)代環(huán)境微生物實驗技術(shù)，需要大型儀器設(shè)備的輔助才能完成，所以，將傳統(tǒng)的平板培養(yǎng)法的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計在基本資源中，熒光顯微鏡計數(shù)法的相關(guān)實驗原理、操作過程、注意事項及預(yù)期實驗結(jié)果等內(nèi)容設(shè)計在拓展資源專欄下，學(xué)生通過自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，從而掌握環(huán)境樣品中微生物計數(shù)的兩種常用方法、適用范圍和優(yōu)缺點，完善學(xué)生對微生物計數(shù)方法的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

教學(xué)資源的設(shè)計應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知特點和信息加工規(guī)律，將豐富的教學(xué)資源進行優(yōu)化、設(shè)計和編排，形成具有層次性、內(nèi)在邏輯性的片段式學(xué)習(xí)資源[13]，并創(chuàng)設(shè)實驗情景。如從平板向試管斜面的接種操作過程，包含許多操作細(xì)節(jié)，不能單純以文字的形式一步一步地表述，否則難以理解和掌握，需要將操作過程分解為兩個階段，從平板取種過程和試管斜面的接種過程，再從中提煉出每個過程的操作細(xì)節(jié)，并配以實驗操作錄像和講解，每個操作細(xì)節(jié)要慢速播放或反復(fù)播放，激發(fā)學(xué)生的情感體驗，有利于學(xué)生對實驗相關(guān)內(nèi)容的理解、掌握和知識體系的形成。

2.3 “線上”教和學(xué)

線上的教和學(xué)的目的是使學(xué)生在進入實驗室之前對實驗相關(guān)內(nèi)容有系統(tǒng)、完整的認(rèn)識和理解。學(xué)生的主要任務(wù)是通過自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等方式完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師的主要任務(wù)是引導(dǎo)、指導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生的在線學(xué)習(xí)情況。

在“線上”的自學(xué)階段，學(xué)生可以自由選擇時間和地點來完成教學(xué)資源的學(xué)習(xí)，通過自學(xué)，沒有理解或有疑問的知識點可以利用平臺的教學(xué)互動功能，展開同學(xué)與同學(xué)之間或同學(xué)與教師之間的討論和交流，學(xué)生可以集思廣益，大膽發(fā)表自己的創(chuàng)新觀點，最后進行預(yù)習(xí)情況自測及同學(xué)間的互評。在學(xué)生的自學(xué)階段，教師要指導(dǎo)學(xué)生如何完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，并利用平臺的教學(xué)互動功能，恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)同學(xué)對于疑難問題的討論、分析或答疑解惑，或發(fā)布適當(dāng)?shù)挠懻撝黝}，引導(dǎo)同學(xué)展開對實驗重點、難點或操作細(xì)節(jié)問題的討論或辯論，實現(xiàn)學(xué)生由低級思維向高級思維的轉(zhuǎn)化。如在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理實驗中，需要向處理系統(tǒng)中添加一種微生物，在微生物分泌的一系列酶的作用下，實現(xiàn)氮污染物的去除。教師可以根據(jù)學(xué)生的自學(xué)情況，適時發(fā)布討論話題——“分析各種氮污染物在微生物作用下的轉(zhuǎn)化過程”，引導(dǎo)同學(xué)對實驗原理的深度理解。最后，教師要匯總學(xué)生的“線上”學(xué)習(xí)情況，總結(jié)出共性問題及個別問題，為“線下”面授教學(xué)做好準(zhǔn)備。

2.4 “線下”面授

線下面授教學(xué)過程中，學(xué)生的主要任務(wù)是動手完成整個實驗操作過程，教師的主要任務(wù)是完成個性化指導(dǎo)及實驗操作問題分析及總結(jié)。

學(xué)生進入實驗室后，教師首先要對同學(xué)自學(xué)中的共性問題進行統(tǒng)一講解、分析或操作演示，然后同學(xué)分組完成整個實驗操作過程。期間，教師要針對同學(xué)“線上”學(xué)習(xí)情況進行個性化指導(dǎo)，并巡視所有同學(xué)的操作過程，發(fā)現(xiàn)問題，立即糾正解決。最后，教師組織同學(xué)進行實驗結(jié)果的展示和結(jié)果互評，并對操作中存在的問題進行講解和分析。

2.5 “線上”反饋

實驗操作完成后，學(xué)生對整個實驗內(nèi)容的認(rèn)識將更為直觀和深入，教師要及時提出相應(yīng)的話題或設(shè)計相應(yīng)試題，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)實驗問題進行深度剖析，并完成在線自測，檢驗學(xué)習(xí)效果。如在地表水的微生物狀況分析及評價實驗結(jié)束后，讓學(xué)生繪制出腸桿菌科、總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌的關(guān)系圖，加深對實驗內(nèi)容的深度認(rèn)知。教師要根據(jù)同學(xué)對討論話題發(fā)言的質(zhì)量及在線自測情況，總結(jié)同學(xué)對實驗內(nèi)容掌握的程度，并及時進行信息反饋，引導(dǎo)同學(xué)完成實驗反思及知識內(nèi)化過程。

3 混合教學(xué)實踐及問題分析

采用混合教學(xué)模式，利用清華教育在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，針對中國海洋大學(xué)14級環(huán)境科學(xué)專業(yè)(52人)開展了一個學(xué)期的環(huán)境微生物實驗課程的教學(xué)實踐，而同時開課的14級環(huán)境工程專業(yè)(49人)仍然采用傳統(tǒng)教學(xué)方式進行對照教學(xué)，每個專業(yè)8個實驗項目。在期末，對參與混合教學(xué)的52位同學(xué)的學(xué)習(xí)情況進行了統(tǒng)計，平均每個同學(xué)的課程網(wǎng)站登錄次數(shù)為47次，發(fā)帖次數(shù)為33次，回帖次數(shù)為29次，在線時長為1108分鐘。此外，為了與傳統(tǒng)教學(xué)的效果進行對比，以多媒體試卷形式進行了期末考查，考查試題主要強調(diào)實驗操作技能和問題分析能力。因為這是第一次采用多媒體試卷形式的考核，試題難度不大，但考核結(jié)果出乎意料。從教學(xué)效果的對比圖(如圖3所示)可以明顯看出，采用混合教學(xué)模式的環(huán)境科學(xué)專業(yè)成績明顯優(yōu)于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的環(huán)境工程專業(yè)，平均成績高出大約20分，充分體現(xiàn)了混合教學(xué)方式對學(xué)生實驗技能和問題分析能力的促進作用。總之，經(jīng)過一學(xué)期的混合教學(xué)實踐，結(jié)果表明，同學(xué)對于新教學(xué)模式的接受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，所有同學(xué)都能夠積極參與，他們樂于通過網(wǎng)絡(luò)與同學(xué)交流，具備較強的網(wǎng)絡(luò)使用能力，對提高學(xué)生思維的活躍程度產(chǎn)生了積極的影響，實驗技能明顯提高。

圖3 教學(xué)效果對比圖

但是，初期的教學(xué)實踐仍然存在諸多問題，總結(jié)如下。

3.1 學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和自主學(xué)習(xí)能力較差

由于受傳統(tǒng)教學(xué)模式和學(xué)習(xí)習(xí)慣的影響，學(xué)生對教師的依賴程度較高，目前，主要是在教師引領(lǐng)下的自主學(xué)習(xí)和思考，學(xué)生難以能動地學(xué)習(xí)，也缺乏獨立思考和協(xié)作學(xué)習(xí)的主動性。因此，在初期的教學(xué)實踐中，教師必須采取有效的引導(dǎo)和激勵措施，如加強教師與學(xué)生的溝通和交流，及時解決學(xué)生自學(xué)中存在的問題；將“線上”學(xué)習(xí)情況納入課程考核，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的動機，逐漸轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教和學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

3.2 教學(xué)評價體系不合理

目前的教學(xué)評價主要包括實驗報告、實驗考核及討論交流3部分內(nèi)容，但是，在教學(xué)評價過程中出現(xiàn)了拷貝、抄襲現(xiàn)象。環(huán)境微生物實驗課程是以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境微生物實驗技能為目的，因此，需要建立與能力培養(yǎng)目標(biāo)相配套的評價體系。如在實驗考核的試題設(shè)置方面，借鑒初期考核實踐的經(jīng)驗，利用多媒體技術(shù)制作能夠體現(xiàn)操作技能和問題分析能力的試題，增強對實驗技能的評價力度。

3.3 沒有充分發(fā)揮在線討論區(qū)的功能

在線討論是混合式教學(xué)過程中協(xié)作學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的重要方式，但目前來看，學(xué)生僅僅是討論一些自學(xué)中遇到的常規(guī)問題，對于教師提出的討論話題，同學(xué)們的討論也不夠深入。分析發(fā)現(xiàn)問題的根源在于學(xué)生的知識面狹窄，不能對問題進行深度思考和分析。因為環(huán)境微生物實驗知識的理解需要大量相關(guān)理論知識的積累，因此，應(yīng)該豐富教學(xué)資源，特別是拓展資源，便于學(xué)生建立系統(tǒng)完整的知識體系。另外，教師也應(yīng)該加強引導(dǎo)和監(jiān)督，并制定適當(dāng)?shù)募顧C制，促使學(xué)生積極主動地參與討論，暢所欲言，并在討論過程中擴展知識面，提高對問題理解的深度。

3.4 自主學(xué)習(xí)時間受到限制

混合式教學(xué)需要大量的在線學(xué)習(xí)時間，完成教學(xué)資源的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)及自測、互評等，以便更好地進行知識的內(nèi)化和知識體系的建構(gòu)。但是，目前學(xué)生的課程繁忙，少有的空閑時間還要忙于其他課程的課后作業(yè)，因此，難以使學(xué)生安心進行在線學(xué)習(xí)。目前，很多同學(xué)都是采用推遲晚上睡覺時間來進行在線學(xué)習(xí)，致使有些學(xué)生產(chǎn)生厭倦情緒。這些問題已經(jīng)受到學(xué)校教務(wù)部門的關(guān)注，目前正在進行新的教學(xué)計劃調(diào)整，以便為混合式教學(xué)模式的推廣和應(yīng)用創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，相信在學(xué)校教務(wù)部門及師生的共同努力下，混合教學(xué)模式必將促進實驗教學(xué)的深度改革。

4 結(jié)束語

經(jīng)過環(huán)境微生物實驗課程的混合式教學(xué)改革的探索和實踐，初步體現(xiàn)了混合式教學(xué)方式對實驗教學(xué)的促進作用：1)系統(tǒng)的實驗知識的建構(gòu)和實驗技能的掌握需要復(fù)雜的拓展知識的支持，利用混合教學(xué)方式能夠更好地促使學(xué)生完成知識的內(nèi)化和建構(gòu)過程，并培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力；2)這是目前高等教育大班教學(xué)背景下個性化教學(xué)的一種有效的實現(xiàn)方式，也是實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科研思維和創(chuàng)新意識的有效途徑；3)可以充分拓展實驗教學(xué)的廣度和深度，是實現(xiàn)深度教學(xué)的有效途徑。但是，目前的教學(xué)實踐還存在諸多亟待解決的問題，需要認(rèn)真思考過渡階段的每個實踐細(xì)節(jié)，實現(xiàn)從傳統(tǒng)教學(xué)向混合式教學(xué)的平穩(wěn)過渡。