互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)混合教學(xué)模式探索與實(shí)踐

李海霞， 劉辰鵬， 韓貴來， 付煜榮， 翟銳銳

(海南醫(yī)學(xué)院 a. 藥學(xué)院; b. 信息技術(shù)部, ?？?571199)

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”在大學(xué)課堂教學(xué)改革中成為研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。美國(guó)教育部公布的“對(duì)在線學(xué)習(xí)的元分析與評(píng)論”報(bào)告顯示：混合學(xué)習(xí)(Blended Learning)是最有效的學(xué)習(xí)方式[1]?；旌蠈W(xué)習(xí)是指“面對(duì)面”教學(xué)與“在線”教學(xué)相結(jié)合，優(yōu)質(zhì)的資源是混合式學(xué)習(xí)模式有效進(jìn)行的保證[2]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，微課悄悄地走進(jìn)了教學(xué)課堂。胡鐵生[3]對(duì)微課的定義為“一種以教學(xué)視頻為主要載體，對(duì)單一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)突破的教學(xué)模式”。在維基百科中，微課的定義為“一種運(yùn)用構(gòu)建主義方法，利用在線學(xué)習(xí)和移動(dòng)學(xué)習(xí)的方式呈現(xiàn)的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容”。無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是醫(yī)學(xué)院校藥學(xué)、檢驗(yàn)學(xué)及生物技術(shù)等專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是聯(lián)系無(wú)機(jī)化學(xué)理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力的紐帶和橋梁。實(shí)驗(yàn)課的目的是鞏固理論知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)操作能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4-5]。但是，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)遇到了“瓶頸”問題，如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限，儀器更新落后于科技的發(fā)展，考核方式缺乏合理性，在培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新和動(dòng)手能力方面比較薄弱。在大學(xué)醫(yī)學(xué)院校，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容跟上時(shí)代步伐，提升學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手及創(chuàng)新能力是教育工作者迫切需要改革和研究的內(nèi)容。為此，將微課、仿真實(shí)驗(yàn)等融入到無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+的混合式教學(xué)模式。

1 微課用于醫(yī)藥無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的可行性

1.1 微課特點(diǎn)

微課即微型視頻課程，通過教學(xué)視頻將具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，短小精悍，時(shí)間通常不超過15 min[6-7]。學(xué)生可以通過手機(jī)、電腦等電子設(shè)備借助于微信或QQ學(xué)習(xí)并進(jìn)行反復(fù)播放，使無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中采用微課教學(xué)成為可能。

1.2 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)特色

無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)零散，是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。學(xué)生需合理梳理知識(shí)點(diǎn)、認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值，才能夠?qū)?shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，才能夠激發(fā)探索和創(chuàng)新的能力[8]。實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)，是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，是學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的前提和保障。將實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值以微課的形式表現(xiàn)給學(xué)生，生動(dòng)形象，具體感強(qiáng)，提供實(shí)驗(yàn)的趣味性；將實(shí)驗(yàn)中的疑難問題以視頻講解的形式提供給學(xué)生，便于學(xué)生理解，掌握實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)；將實(shí)驗(yàn)的基本操作和注意事項(xiàng)以微課形式展現(xiàn)給學(xué)生，可以更好地幫助學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作、掌握實(shí)驗(yàn)方法和技巧[9]。通過問卷調(diào)查，結(jié)果88%的學(xué)生期望實(shí)施混合式教學(xué)方式?；旌鲜浇虒W(xué)模式符合學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)方式的期望，激發(fā)了學(xué)生興趣。

1.3 國(guó)外成功事例

可汗學(xué)院的翻轉(zhuǎn)課堂[10]是互聯(lián)網(wǎng)+的成功案例。對(duì)于微課化混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)習(xí)者在課外時(shí)間完成知識(shí)點(diǎn)和儀器的自主學(xué)習(xí)，課堂是實(shí)驗(yàn)操作和師生互動(dòng)的場(chǎng)所，用于操作規(guī)范聯(lián)系、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察及檢測(cè)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，匯報(bào)和討論，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果[11]。

2 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)混合學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建

針對(duì)醫(yī)藥專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的混合學(xué)習(xí)模式，見圖1。

2.1 教材改革

在多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)改革的需要，編寫了《無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》，適用于醫(yī)學(xué)院校藥學(xué)、檢驗(yàn)學(xué)、生物技術(shù)及環(huán)境科學(xué)等專業(yè)。在內(nèi)容編寫上遵循由基礎(chǔ)、綜合再到設(shè)計(jì)的原則，既注重加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)操作能力，又注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，基礎(chǔ)化學(xué)原理實(shí)驗(yàn)在無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)相對(duì)成熟的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改編，更加有利于提高醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能；在綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的選擇上，結(jié)合無(wú)機(jī)化學(xué)在生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)和檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，注重將無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中有效的和新的實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)技術(shù)介紹給學(xué)生，拓寬學(xué)生的視野，提高學(xué)生獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

圖1 無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的混合學(xué)習(xí)模式

梳理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建適于網(wǎng)絡(luò)課堂的知識(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，集體備課與討論，劃分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，制定詳細(xì)教學(xué)計(jì)劃。對(duì)需要傳統(tǒng)授課模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容實(shí)施“點(diǎn)播式”教學(xué)模式，如化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、氧化還原和配合物等基本原理實(shí)驗(yàn)中的玻璃儀器的操作，設(shè)計(jì)為視頻占主體的微課模式，教師錄制規(guī)范的玻璃儀器的操作，插入到微課課程中；而對(duì)于需要使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行授課的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施“點(diǎn)播式+交互式”相結(jié)合的教學(xué)模式，如藥用氯化鈉的提純、醋酸電離度與電離常數(shù)的測(cè)定等綜合性實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)，設(shè)計(jì)為以交互式實(shí)驗(yàn)為主，提高學(xué)生的探索能力。在微課制作過程中，設(shè)計(jì)PBL討論問題，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行“面對(duì)面”授課時(shí)準(zhǔn)備得更加充分，如在元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)PBL教學(xué)[12]，在微課中設(shè)計(jì)并公布案例，可以提高實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、思維和技能優(yōu)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。

2.2 多媒體課件的制作

多媒體課件的制作可以將實(shí)驗(yàn)知識(shí)完整地呈現(xiàn)給學(xué)生，但是在制作的過程中需要注意重點(diǎn)和難點(diǎn)的突出，將實(shí)驗(yàn)的基本操作內(nèi)容及注意事項(xiàng)總結(jié)為圖片和文字的形式，便于與后期的多媒體視頻采集提供基礎(chǔ)材料。比如“去離子水的制備及水質(zhì)分析”實(shí)驗(yàn)中裝柱和控制水流速度是制備去離子水的關(guān)鍵，制成了15min左右的微課，學(xué)生可以在課前預(yù)習(xí)時(shí)，結(jié)合教師在微課中提出的問題思考，在微課中，將裝柱注意事項(xiàng)和控制水流速度以視頻和問題的形式提出來，促使學(xué)生思考。如“裝柱時(shí)如果有氣泡對(duì)實(shí)驗(yàn)影響”“水流速度太快或太慢對(duì)離子交換有什么影響”，學(xué)生結(jié)合著這些問題去查閱資料找答案，相信印象會(huì)比較深刻。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，結(jié)合教師的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，相信學(xué)生在動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)之前對(duì)實(shí)驗(yàn)心中有數(shù)，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)大大提高。

2.3 視頻素材的制作

先針對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行思路設(shè)計(jì)，再利用數(shù)碼照相機(jī)拍攝、利用Flash、photoshop、chemdraw等進(jìn)行處理，制作視頻素材。例如，F(xiàn)e3+的鑒別常利用過渡金屬陽(yáng)離子和配體結(jié)合會(huì)生成有色的配離子進(jìn)行鑒別，反應(yīng)方程式如下：

Fe3+(aq)+6SCN-(aq)[Fe(SCN)6]3-紅色

4Fe3+(aq)+3[Fe(CN)6]4-(aq)

Fe4[Fe(CN)6]3深藍(lán)色

3Fe2+(aq)+2[Fe(CN)6]3-(aq)

Fe3[Fe(CN)6]2深藍(lán)色

為了讓學(xué)生更直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)效果，設(shè)計(jì)了“隱形天書”實(shí)驗(yàn)，配制隱形墨水，制作成視頻，展現(xiàn)給學(xué)生一張白紙經(jīng)過處理后出現(xiàn)文字的現(xiàn)象，形象生動(dòng)。

2.4 交互式素材的制作

交互內(nèi)容及方式包括：師生在線討論區(qū)(見圖2)、留言板、在線測(cè)試專區(qū)(見圖3)、仿真實(shí)驗(yàn)室，依托Blackboard平臺(tái)或QQ等傳播。本教學(xué)組開發(fā)設(shè)計(jì)了無(wú)機(jī)化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室，主要步驟包括：預(yù)作實(shí)驗(yàn)、收集素材、元件制作、動(dòng)畫制作。元件主要包括圖形、按鈕、影片剪輯3種類型，可以在Flash中重復(fù)使用，并可以獨(dú)立修改。動(dòng)畫制作過程中采用了遮罩動(dòng)畫、引導(dǎo)層動(dòng)畫、補(bǔ)間形狀動(dòng)畫等制作(見圖4)，導(dǎo)出為*.swf格式，可以在不同平臺(tái)上廣泛傳播和使用[13]。

圖2 師生在線討論區(qū)

圖3 在線測(cè)試專區(qū)

2.5 探索適合微課化混合課堂教學(xué)模式的教學(xué)軟件和平臺(tái)

首先研究了國(guó)內(nèi)外知名院校的MOOC平臺(tái)，學(xué)習(xí)已有的用于在線教學(xué)的免費(fèi)及商業(yè)軟件，包括微信、QQ軟件、Blackboard平臺(tái)、Web2等，提高教師的信息化素質(zhì)，尋找適合微課化混合課堂模式的教學(xué)平臺(tái)和軟件。本實(shí)驗(yàn)在實(shí)施時(shí)借助于QQ軟件發(fā)布教學(xué)視頻，使學(xué)生隨時(shí)隨地可以學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，穿插Blackboard平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后測(cè)驗(yàn)和討論，鞏固實(shí)驗(yàn)知識(shí)。

3 混合教學(xué)模式實(shí)施案例

以“茶葉中某些無(wú)機(jī)離子的分離和鑒定”實(shí)驗(yàn)為例說明混合教學(xué)模式的實(shí)施。茶葉中某些離子的分離與鑒定實(shí)驗(yàn)，是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要的分離鑒定實(shí)驗(yàn)，是無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容之一。茶葉中某些無(wú)機(jī)離子的分離和鑒定實(shí)驗(yàn)流程見圖5。

該實(shí)驗(yàn)的目的是掌握茶葉中某些無(wú)機(jī)離子的分離和鑒定的思路方法，應(yīng)用化學(xué)理論知識(shí)，選擇合適的化學(xué)分析方法，分離和鑒別相應(yīng)的金屬離子；掌握電子天平、離心機(jī)及灰化的操作。在教學(xué)中，設(shè)計(jì)了仿真實(shí)驗(yàn)室，以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境為藍(lán)本構(gòu)建背景，見圖6。

圖5 茶葉中某些無(wú)機(jī)離子的分離和鑒定實(shí)驗(yàn)流程圖

實(shí)驗(yàn)授課過程設(shè)計(jì)如下：

課前活動(dòng)→學(xué)習(xí)資料準(zhǔn)備→學(xué)生觀看單機(jī)式微課(科普視頻)了解茶葉中微量金屬元素的作用與超標(biāo)引起的危害以及茶葉中微量金屬元素的檢測(cè)方法；PPT課件形式采用先制作PPT，再進(jìn)行視頻制作，時(shí)長(zhǎng)10～15 min；操作交互式實(shí)驗(yàn)視頻內(nèi)容主要包括滴定的規(guī)范操作，電子天平稱量5.0 g茶葉(見圖7[13])以及離心機(jī)的使用。相應(yīng)的設(shè)計(jì)制作好的微課視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)課程或QQ群，課前及時(shí)發(fā)布，通過微課資料幫助學(xué)生完成預(yù)習(xí)。

圖6 仿真實(shí)驗(yàn)室的建立

圖7 電子天平稱量操作錯(cuò)誤反饋

課堂上重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，目的是提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，學(xué)生動(dòng)手操作各種實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，師生之間互相探討實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題。課堂上也需要微課輔助教學(xué)，實(shí)驗(yàn)中不理解的問題，可以查閱微課視頻，培養(yǎng)學(xué)生的自主自學(xué)能力。

課后討論、問題交流、能力檢測(cè)。利用信息技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)課評(píng)價(jià)，通過考試方式進(jìn)行，考試分為階段操作考核、期末操作考核、期末網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)理論考核[14]。通過視頻資料告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理范圍，通過網(wǎng)上測(cè)試評(píng)價(jià)方式，檢驗(yàn)學(xué)生的掌握情況，保證學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)，并能對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，提升學(xué)生的自主和創(chuàng)新能力。

混合教學(xué)模式對(duì)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的效果如圖8所示。

圖8 學(xué)生對(duì)混合學(xué)習(xí)認(rèn)可度統(tǒng)計(jì)圖

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”引發(fā)了高校教育實(shí)踐以及教育科學(xué)研究發(fā)生著翻天覆地的變化，混合式教學(xué)方式必然成為高校一種新興的教與學(xué)方式[15]。無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門醫(yī)學(xué)院校的基礎(chǔ)課程，知識(shí)點(diǎn)混合學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鞏固實(shí)驗(yàn)知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)操作水平，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探索精神，但是采用混合學(xué)習(xí)，面臨著一些問題需要解決，如學(xué)生需提高計(jì)算機(jī)的操作技能，提高自主性，克服依賴性學(xué)習(xí)習(xí)慣等；另外，如何利用微信、QQ等公眾平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式混合學(xué)習(xí)，將要進(jìn)一步改進(jìn)與完善。