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    生态科研创新实验线上线下混合教学模式探索

    时间：2023-01-23 20:30:15来源：百花范文网本文已影响人

    徐涵湄，卢伟伟，阮宏华

    （南京林业大学 生物与环境学院，南京 210037）

    随着我国社会经济的快速发展，生态环境问题日益突出，生态学逐步肩负起保障资源环境安全与社会经济可持续发展的历史使命。因此，国家和社会对生态学研究及其专业人才培养需求和要求越来越高[1-2]。同时，南京林业大学作为一所“双一流”学科建设高校，如何适应社会发展对创新型人才培养的要求，如何将创新型人才培养贯穿到培养学生的各个环节中去，已成为当前面临并急需解决的问题之一[3]。生态科研创新实验作为南京林业大学生态学专业的一门专业核心课程，在人才创新能力和实践能力培养方面发挥着重要作用。为了更好地激发生态学专业学生的学习兴趣、提高学生分析和解决问题的能力，理论与实践相结合，教师对实验课程教学模式进行探索，不断完善与优化，以期提高学生自主学习和实践创新能力。

    （一）教学方法单一，方式陈旧

    传统实验教学模式主要以教师为主导，多为灌输式教学，缺乏“教”与“学”的互动[4]，课堂气氛不活跃，学生学习不主动，实践教学效果不佳。传统教学模式由教师先讲解实验项目的原理、步骤、需使用的仪器设备、实验过程中注意事项和实验数据处理与分析等，并演示实验操作；
    然后学生进行实验操作，记录实验数据并对数据进行处理分析，形成实验报告。在这种传统实验教学模式中，学生缺乏自主学习的积极性，实验课时通常以观察教师实验步骤为主，之后按照规定步骤即可完成实验操作，不愿意主动发现问题、分析和解决问题，学生多为被动模仿[5-6]，无法达到生态科研创新实验教学目标。

    （二）考核方式简单

    由于学生人数较多，实验采取小组形式进行，一般4～5 人一组，以组为单位提交实验报告，考核方式以实验报告为主，学生不重视课前预习和实验操作过程[7]。

    同时，由于学生人数较多且分散，当老师现场讲解演示实验时，很多学生听不清或看不清，导致自己操作实验时，经常忽略实验细节，而不能规范操作。采取小组为单位进行实验，常常出现一个人动手操作，其他人不动或少动手，最后的考核成绩也不能真实反映学生的实践能力和应用操作能力。

    （三）探索新教学模式的必要性

    2020 年新冠肺炎疫情之后的每个学期，南京林业大学会根据疫情形势，在学期初先开展线上教学，后期根据疫情形势恢复线下教学。这恰好给教师探索改革实验教学模式提供了思路和方向。教师将网络教学平台、网络资源与移动平台结合，探索线上线下混合教学模式，这将有利于激发学生的自主学习兴趣，提高学生的独立思考和分析解决问题及综合应用能力[8-9]。

    相对于传统的以教师全程主导的实验教学模式，这种新型的线上线下混合实验教学模式是以学生为中心，重视学生的自主学习，充分调动学生课前预习、思考的积极性。通过互联网与传统教学模式相结合，学生可以线上网络视频进行预习，使学生提前自主学习了解实验原理、实验内容和操作方法等，同时配合线下实验教学，每一次实验教学内容完整贯穿整个实验的各个环节，有利于帮助学生全面、牢固地掌握知识点，提升师生的有效互动和教学效率。

    在生态科研创新实验的线上线下教学模式中，教师把原来在课堂上讲授的内容（包括实验原理、步骤、需使用的仪器设备、实验过程中注意事项及在实验室演示实验等）录制成视频，并上传到线上教学平台。学生在实验课开始前，可以利用课下碎片化时间反复观看教学视频，预习实验项目，自学相关实验内容，促进学生更好地进行预习。线下实验教学教师先提出问题，引导学生思考、讨论，然后点评，随后再开始实验操作。从而构建一种以学生为主导的线上线下混合教学模式（图1），来代替以教师讲授为主的单一教学模式。

    图1 线上线下混合教学模式设计

    （一）线上实验教学视频录制

    实验教学视频包括实验原理、步骤、需使用的仪器设备、实验过程中注意事项及演示与操作实验。为了最大程度还原教师课堂讲授效果，所以视频在实验室录制，教师面对实验课程中需要使用的实验仪器进行讲解。对于实验过程中特别需要注意的步骤和细节，教师在录制教学视频时添加特写镜头，进行着重展示，加深学生的记忆和关注。例如，用紫外分光光度法测定酶活性实验，其中显色反应步骤中的滴定终点学生往往不能准确把握，在录制教学视频时，教师准确把握滴定终点，学生从视频中能更直观理解和掌握滴定终点，大大降低了学生在实验操作中的滴定操作失误。

    生态科研创新实验课程重要环节之一是实验演示。在用气相色谱法测定土壤呼吸实验中，由于气相色谱仪属于高价、精密仪器，实验室只有一台，在课堂讲授演示如何使用该仪器时，学生们往往围成一圈，外围的同学听不清或看不到教师的操作演示，在实际操作中存在不规范现象。教师在录制使用操作气相色谱仪视频时，可以向学生全方位展示仪器，详细介绍仪器原理及使用步骤，学生从视频中可以更清晰观察并学习，保证学生掌握的实验操作具有规范性和准确性。

    （二）混合教学模式中线上教学

    在线下实验课堂教学之前，学生先仔细预习实验，了解实验原理和步骤，熟悉实验内容；
    通过观看视频，掌握实验仪器设备的正确操作方法；
    在此基础上，要求学生准备预习报告（PPT），并提出实验中可能遇到的问题和解决方案，增强学生自主学习的动力。同时，学生在预习时，可以对自己的实验方案进行设计。例如，在主要生态环境因子测定分析实验当中，要求学生在校园中自主选择有代表性的样地，并以裸地为对照，分时间点测定样地环境的生态因子进行比较分析。学生在预习该实验时，有充足的时间可以提前思考选择样地，查阅文献，并进行实验方案设计，将提高学生创新实践能力和线下课堂效率。

    在线上教学过程中，教师要求学生上传预习报告，与学生互动答疑，将预习报告作为评价学生预习效果的依据之一，同时对学生预习的不足之处做出补充。

    （三）混合教学模式中线下教学

    线下课堂教学，在开始实验之前，以小组为单位，教师从每个小组随机抽取1 名学生汇报预习报告（3～5 分钟）。在学生汇报之后，教师针对汇报提出问题，引导学生进行思考和讨论。例如在气相色谱法测定土壤呼吸实验中，教师引导学生比较不同土壤呼吸测定方法的优缺点。

    学生根据教师演示和教学视频进行实验操作，小组内部进行交流讨论，合作完成实验。培养学生团队合作、沟通交流的能力，教师巡回答疑。

    教师要求生态科研创新实验课程完成整个线上线下混合教学之后，学生除了以小组为单位交实验报告外，每位学生均需交一份课程小结，从教学效果、课堂氛围、学习兴趣和能力提高（创新能力，实践能力，思考能力和解决问题能力等）等方面进行总结，以此来评价线上线下混合教学模式的教学效果。

    从学生的课程小结来看，学生对线上线下混合教学满意度比较高，一致认为通过线上教学视频的自主预习和线下实验课堂结合达到良好的教学效果。相较以往的传统教学模式，学生认为线上线下混合教学模式下课堂效率更高，课堂氛围也更为活跃，学习更主动，学习兴趣更浓。同时也提高了学生的创新能力和动手能力，以及解决问题的能力（图2）。

    图2 选取部分学生课程总结教学效果评价

    从学生的课堂实验操作和提交的实验报告来看，相较以往的传统教学模式，由于提前线上观看视频进行了预习，每位学生对实验内容更熟悉，课堂里氛围活跃，都积极主动参与实验过程，一改往常小组中一人操作其余人旁观的状态。同时由于实验教学视频中对于实验过程中特别需要注意的步骤和细节添加特写镜头，进行了着重展示，学生操作过程中也更为规范和严谨。由于前期预习和课堂教学效果良好，实验报告撰写非常科学详实，可以看出学生进行了独立的思考，有自己初步的科学思路，学生的创新能力和应用能力得到提高。

    线上线下混合式教学模式以学生为中心，实现了传统教学模式的翻转，激发了学生的自主学习兴趣，增强了学生的创新理念，提高了学生分析问题和解决问题的能力。生态科研创新实验线上线下混合式教学实践结果表明，混合教学模式被学生所接受和认可，达到了改善生态科研创新实验教学效果的目的，提高了课堂效率，培养了学生的科研兴趣与积极性，为高校生态实验课程的教学模式探索积累了经验。

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