戴竹青，邵 敏，王明新

(常州大學環(huán)境與安全工程學院，江蘇 常州 213164)

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，教育理念和教育思想發(fā)生了重要改變，環(huán)境工程專業(yè)面臨著新的要求和挑戰(zhàn)。環(huán)境監(jiān)測實驗作為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，在環(huán)境工程及相關專業(yè)人才實踐創(chuàng)新和應用能力培養(yǎng)方面發(fā)揮著至關重要的作用，它不僅有利于學生理解和鞏固理論知識，培養(yǎng)實驗能力，更有利于培養(yǎng)學生科研方法和創(chuàng)新方法的能力。因此有必要對實驗教學模式完善與優(yōu)化不斷進行探索[1-2]。

環(huán)境監(jiān)測實驗是一門應用性和實踐性較強的學科，是環(huán)境監(jiān)測理論教學的補充、持續(xù)和優(yōu)化。通過環(huán)境監(jiān)測實驗，可以使學生鞏固環(huán)境監(jiān)測理論方面的基本知識，培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測基本操作技能、提高分析問題和解決問題的能力，為水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置等后續(xù)專業(yè)主干課程的學習打下良好基礎。

1 引入“線上+線下”相融合實驗教學的必要性

傳統(tǒng)實驗教學，學生通常是課前通過預習提前完成實驗預習報告，然后進入實驗室。教師對各實驗項目的原理、步驟、實驗過程中主要事項、實驗數(shù)據(jù)處理等進行講解，并進行實驗操作演示實驗，學生進行實際操作并完成實驗，實驗結束后學生對數(shù)據(jù)進行處理，完成實驗報告。在這種教學過程中，學生預習只是簡單的謄抄實驗項目，缺乏自主學習分析的積極性，實驗課時通常只是按照教師示范和實驗步驟操作，學生多為被動模仿，體現(xiàn)不出以學生為中心的教育理念[3-4]。學生沒有認真去理解實驗原理、實驗操作和實驗開展的意義，同時很難對預習結果進行有效評價。另外由于實驗室空間較大，學生人數(shù)較多，人員較為分散，當老師講解實驗或儀器使用時，很多學生聽不清或看不清，學生自己動手實驗時經(jīng)常不能進行規(guī)范操作而忽略部分實驗細節(jié)，導致實驗教學質(zhì)量不佳。當實驗采取小組形式進行時，一般2～4人一組，時常出現(xiàn)一個人做，其他小組成員看的情況，其結果是部分學生的實驗能力沒有得到提升，團隊協(xié)作能力也沒有得到鍛煉。

隨著科技和網(wǎng)絡的發(fā)展，移動QQ、微信、微視頻等已廣泛普及于高校師生中，將網(wǎng)絡教學平臺、網(wǎng)絡資源與移動平臺結合，探索線上線下混合教學方法，為環(huán)境監(jiān)測實驗教學改革提供了新的思路，這將有助于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的自學能力、獨立思考能力及綜合應用能力[5-6]。觀看視頻相比于靜態(tài)的文字更加直觀，形式更多樣，也更容易讓信息時代的學生所接受并形成深刻的印象。

以學生為中心，重視學生的學習過程，強調(diào)教師與學生、學生與學生之間的良好互動的一種新型教學模式——線上線下混合實驗教學模式，把互聯(lián)網(wǎng)信息技術與傳統(tǒng)的教學模式結合起來，利用網(wǎng)絡微視頻教學配合實驗教學，將大大提高學生學習的積極性。通過線上資源微視頻進行預習，使學生進入實驗室前對實驗原理、實驗要求、實驗內(nèi)容、實驗操作方法等相關內(nèi)容先有了基本的了解，也給線下實驗教學節(jié)省大量的時間。實驗課中可以改變傳統(tǒng)的教師主導地位，使教師轉變?yōu)橐粋€觀測者。這有利于幫助學生全面、深刻、準確地掌握知識點，充分調(diào)動學生自主學習的積極性，提升師生的有效互動和實驗教學效率等。線上線下混合實驗教學模式極大地拓展課堂的空間與時間，拓寬學生的眼界，增加學習深度。

2 線上線下混合式教學在環(huán)境監(jiān)測實驗教學中的具體實施

通過教師拍攝的實驗視頻等線上資源，學生提前觀看視頻線下儀器實踐操作等，構建線上線下融合教學模式(圖1)。通過該模式對實驗課前、實驗課中和實驗課后進行教學和管理，達到了改善環(huán)境監(jiān)測實驗教學效果目的，實現(xiàn)了學生知識自我建構和能力的發(fā)展，亦為高校環(huán)境監(jiān)測實驗課程的教學改革積累了經(jīng)驗。

圖1 線上線下混合實驗教學模式Fig.1 Online and offline mixed experimental teaching mode

環(huán)境監(jiān)測實驗課程重要環(huán)節(jié)之一是實驗演示。實驗教師的指導和引領作用通過實驗演示得以發(fā)揮。實驗演示保證了學生掌握的實驗技能具有規(guī)范性和準確性。當學生接觸新的實驗內(nèi)容時，教師詳細的演示實驗，使學生能夠規(guī)范、正確地開展實驗操作步驟的練習，教師的實驗演示對培養(yǎng)學生操作技能的正確性和嚴謹性非常重要。

根據(jù)實驗教學大綱的要求，目前開設的實驗項目，既涉及滴定分析最基本的化學基本操作技能，也涵蓋環(huán)境監(jiān)測實驗基礎分析儀器。拍攝的微視頻根據(jù)實驗內(nèi)容以及涉及的分析儀器，將微視頻分為實驗項目測定、環(huán)境監(jiān)測常規(guī)儀器操作技能2個部分。見表1和表2。以知識點為單元錄制視頻，形成既相對獨立又成體系的線上實驗課程教學體系[7]。實驗項目拍攝按照實驗要求分部分拍攝視頻。在具體實驗項目中演示實驗操作過程，強調(diào)實驗操作步驟的規(guī)范性以及實驗關鍵點。

表1 實驗項目以及涉及操作技能Table 1 Experimental items and operation skills

表2 技能操作模塊視頻內(nèi)容Table 2 Video content of skill operation module

對于不同的實驗項目，要求掌握的技術要點不同，學生很難在一次實驗中掌握全部技術內(nèi)容。但不同實驗項目，又有許多技術要點是相同的，將所有實驗的技術要點分類，提取核心技術，將規(guī)范的實驗操作過程錄制成微視頻。將每個實驗項目中的技術要點分成幾個技術模塊(表2)，利用視頻資料可視化和生動化的特點，能夠極大的吸引學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生自主學習，學生反復練習，直到熟練為止。通過微視頻的學習，也可以擬補臺套數(shù)較少的大型貴重精密儀器設備如氣相色譜儀等儀器，學生親自參與實際操作機會較少而帶來的不足，從而實現(xiàn)較為理想的教學效果。

以采用水楊酸-次氯酸鹽比色法測定校園湖水中氨氮含量為例，該實驗涉及分析天平、分光光度計使用和實驗分析方法測定3個模塊，預習時要求學生觀看氨氮測定方法和分析天平、分光光度計使用這3個模塊，在測定工業(yè)廢水中化學需氧量時，要求學生預習時觀看COD消解儀使用、化學滴定基本操作、實驗分析方法測定3個模塊。通過實驗前觀看微視頻，學生對實驗內(nèi)容和相關儀器操作有了較為全面的了解，從而課堂氣氛活躍，實驗教學效率得以提高。視頻播放的可重復性，可以降低學生實驗過程犯錯的幾率，在學生動手實驗時，有效的節(jié)省實驗操作時間。同時，視頻資料在制作的過程中，可以對實驗細節(jié)以及實驗安全等著重進行強調(diào)，對一些易錯或重要的實驗環(huán)節(jié)進行特殊制作或著重的展示，加深學生的記憶和關注。

線上線下混合式教學實現(xiàn)了傳統(tǒng)課堂的翻轉，實現(xiàn)了師生角色的轉變。提高了學生自主進行科學研究的潛能，增強了學生的創(chuàng)新理念，使學生能夠樹立正確的工程觀點。教師將精力用于對學生融合知識運用的啟發(fā)和指導上，根據(jù)學生實驗過程及完成情況對學生實施有針對性的、個性化的指導，實驗課時利用率得到充分保證。在提升學生學習積極性的同時也提高了學生學習實驗操作技能和相關數(shù)據(jù)處理知識的效率。

3 結 語

通過微視頻有效融入到環(huán)境監(jiān)測實驗課堂教學中，構建了線上線下混合實驗教學模式，豐富了實驗教學資源，優(yōu)化了教學方式，激發(fā)了學生的學習興趣，開闊了學生的視野，提高學生自主學習能力和實驗動手能力，提升了實驗課教學質(zhì)量。實踐結果證明，線上線下混合實驗教學模式更容易被學生所接受和認可，促進了學生對實驗和理論知識的掌握和理解，培養(yǎng)了學生的科研興趣與積極性，微視頻在環(huán)境監(jiān)測實驗教學改革和發(fā)展起著重要作用，值得推廣和應用。