混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的探討

陳友媛, 辛 佳, 楊世迎, 林國慶, 孟慶生

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

0 前 言

我國工科學(xué)生占全球工科生的38%，占全國在校生的32%。這說明我國已建成了世界最大規(guī)模的高等工程教育體系[1]。近年來，我國采取了各種手段來保證和提高工科教育水平。如開展卓越工程師計(jì)劃、箐英班和特色人才培養(yǎng)計(jì)劃，在工科人才培養(yǎng)方案中增加實(shí)踐課程的學(xué)分占比，2016年6月我國成為國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》正式會(huì)員等[2]。這些都說明我國更加重視工科人才的培養(yǎng)，其中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和實(shí)踐能力的培養(yǎng)尤為重要。實(shí)踐能力的培養(yǎng)具體落實(shí)到教學(xué)上，就是要重視實(shí)驗(yàn)課程并提高其教學(xué)的有效性，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，知識(shí)的生成、獲取和傳播發(fā)生了重大改變，這些改變也影響著人們的學(xué)習(xí)模式。據(jù)了解大多數(shù)的大學(xué)生遇到問題時(shí)會(huì)上網(wǎng)查找學(xué)習(xí)資料，而且有半數(shù)以上的學(xué)生1天上網(wǎng)時(shí)間會(huì)超過5 h[3]。但網(wǎng)上資源冗余繁雜、干擾信息多，影響學(xué)習(xí)效率。如何利用學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效果是新時(shí)代值得每個(gè)教師思考的問題?；旌鲜浇虒W(xué)是一種較新的教育技術(shù)手段，可在保留傳統(tǒng)的面對(duì)面教學(xué)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上與線上學(xué)習(xí)相結(jié)合，從而獲得更佳的學(xué)習(xí)效果[4]。實(shí)驗(yàn)課能充分展現(xiàn)這種混合式教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課有更大的“教”與“學(xué)”的設(shè)計(jì)空間，能夠充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源和教育信息化理念，改變傳統(tǒng)課堂面對(duì)面教學(xué)模式，賦予“教”與“學(xué)”新的內(nèi)涵。本文以實(shí)驗(yàn)課為例，探究如何借助混合式教學(xué)方法，從學(xué)生和教師及師生互動(dòng)的角度研究如何提高大學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)效果。

1 混合式教學(xué)的內(nèi)涵

混合式教學(xué)的概念自本世紀(jì)初提出以來，目前對(duì)其理論的探討以及教育技術(shù)的研究正在逐步深入。Franks[5]認(rèn)為混合式學(xué)習(xí)就是多種教學(xué)方式和教學(xué)技術(shù)的結(jié)合，Colis等[6]則將混合式教學(xué)理解為“傳統(tǒng)面對(duì)面的課堂學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)的結(jié)合”，它靈活多樣的課程設(shè)計(jì)使得課程學(xué)習(xí)不受時(shí)間限制[7]。何克抗[8-9]認(rèn)為,混合式教學(xué)就是既要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)者作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性，即“主導(dǎo)—主體”教學(xué)模式。

混合式教學(xué)側(cè)重為學(xué)而教，強(qiáng)調(diào)師生之間和學(xué)生彼此之間的多元互動(dòng)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)和全面發(fā)展為目標(biāo)。其教學(xué)效果直接體現(xiàn)在學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)造能力、合作和溝通交流能力的達(dá)成度上,有利于學(xué)生擴(kuò)大知識(shí)面、拓展思維空間，提高科學(xué)探索能力[10-11]。授課教師通過新的教育技術(shù)手段，讓學(xué)生能夠提前自學(xué)，提高課堂效率并為學(xué)生提供更多的討論答疑機(jī)會(huì)，相比于單純的網(wǎng)絡(luò)課程，真正實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心的授課方式。

從混合式教學(xué)的發(fā)展來看，不是所有的課程都適合混合式教學(xué)，很多注重演算、公式推導(dǎo)的知識(shí)更適合傳統(tǒng)的課堂教學(xué)[3]，而實(shí)驗(yàn)課程的互動(dòng)性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性非常適合開展混合式教學(xué)，通過面對(duì)面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和在線交流可以極大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)效果。

2 混合式教學(xué)的實(shí)施

混合式教學(xué)將學(xué)生放在教學(xué)活動(dòng)的中心，重視學(xué)習(xí)效果的達(dá)成，關(guān)注師生的交流互動(dòng)。不僅充分發(fā)揮出面對(duì)面學(xué)習(xí)中教師的主導(dǎo)作用，也體現(xiàn)出互聯(lián)網(wǎng)教育中有教師和助教指導(dǎo)所具備的優(yōu)勢(shì)[12]。同時(shí)避免了因網(wǎng)絡(luò)信息的繁雜而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果低下的負(fù)面影響。通過讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)和全程參與實(shí)驗(yàn)，破解了高校大學(xué)生隱形逃課率高的難題。也為教師提供了一個(gè)去重新思考教學(xué)方式、優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、增加師生交流互動(dòng)的機(jī)會(huì)。圖1顯示了以學(xué)生為中心的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路。

圖1 以學(xué)生為中心的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)示意圖

2.1 發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用

(1) 課前預(yù)習(xí)。課前預(yù)習(xí)對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果很有幫助，現(xiàn)在的大學(xué)生由于課業(yè)繁多，實(shí)驗(yàn)課程配套教材枯燥單一，實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)往往達(dá)不到預(yù)期的效果。

混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以借助線上教學(xué)平臺(tái)，提前將實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料放到課程網(wǎng)站上，為學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)提供便利。線上實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書可以讓學(xué)生利用碎片時(shí)間用手機(jī)登錄網(wǎng)站進(jìn)行課前預(yù)習(xí)；線上實(shí)驗(yàn)PPT可以讓覺得預(yù)習(xí)枯燥的學(xué)生將實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)盡快掌握；線上錄制的實(shí)驗(yàn)視頻可以讓學(xué)力有余的學(xué)生通過觀看加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。為了改變學(xué)生不重視預(yù)習(xí)的情況，可以采取設(shè)置線上預(yù)習(xí)題的強(qiáng)制措施，將實(shí)驗(yàn)需要掌握的重點(diǎn)知識(shí)編寫成預(yù)習(xí)題目，在實(shí)驗(yàn)課前1周，通過網(wǎng)上課程發(fā)布，讓學(xué)生線上學(xué)習(xí)和測(cè)試，掌握這些知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生瀏覽網(wǎng)站學(xué)習(xí)資源和測(cè)試成績等都與學(xué)生最終課程成績掛鉤，以此督促學(xué)生提前預(yù)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)課前，助教可以通過學(xué)生線上預(yù)習(xí)題的答題效果，收集整理學(xué)生對(duì)于重點(diǎn)知識(shí)的掌握程度以及知識(shí)盲點(diǎn)等有效信息，反饋給授課老師，老師及時(shí)調(diào)整講解重點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效果。對(duì)于一些常規(guī)的知識(shí)點(diǎn)老師可以采取課堂提問的方式，并將提問成績登記[13]。進(jìn)一步督促同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論知識(shí)。

(2) 全程參與。以往的實(shí)驗(yàn)課一般由實(shí)驗(yàn)員或?qū)嶒?yàn)助教進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的試劑配制、測(cè)試樣品的準(zhǔn)備、玻璃器皿的清洗等，學(xué)生只在實(shí)驗(yàn)課程規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)最主要的樣品測(cè)定工作。這樣的實(shí)驗(yàn)過程不是一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)過程，是為了完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)學(xué)生今后完成畢業(yè)論文或本科生研究發(fā)展不利。

混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注重為學(xué)而教。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，可以利用網(wǎng)站提前1周發(fā)布配制試劑、測(cè)試樣品等通知，感興趣的學(xué)生可以報(bào)名參加實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。這樣學(xué)生可以了解更多的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，熟悉更多實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備的使用，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)過程中儀器設(shè)備的清洗和保養(yǎng)方法，掌握各種試劑，溶液的配制、實(shí)驗(yàn)廢棄液的處理和實(shí)驗(yàn)回收等方法。了解完整的實(shí)驗(yàn)過程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有很大的作用。

(3) 避免隱形逃課。隱性逃課就是指上課時(shí)學(xué)生從事與課堂教學(xué)無關(guān)事情的心理曠課行為，如睡覺、聊天、玩手機(jī)、發(fā)呆、思想開小差等。實(shí)驗(yàn)課不可避免地也存在著隱形逃課的現(xiàn)象[14]。一般由于實(shí)驗(yàn)條件限制，老師會(huì)將學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這為隱形逃課的同學(xué)提供了機(jī)會(huì)。例如有些同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程不思考，不動(dòng)手，依賴其他組員完成，這樣不僅自己學(xué)不到知識(shí)，并且還會(huì)延誤本組實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，甚至使其他組員也對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生怠惰心理[15]。如使用大型儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，并不能讓所有的學(xué)生都上手操作，或老師課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，并不是所有的同學(xué)都能看到，這樣的情況也會(huì)產(chǎn)生學(xué)生被動(dòng)性的隱形逃課[16]。

為了減少隱形逃課現(xiàn)象，將提前錄制好的實(shí)驗(yàn)視頻放到網(wǎng)站上，讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)。在小組實(shí)驗(yàn)的過程中，每個(gè)學(xué)生可以選擇自己感興趣的部分，與小組成員合力完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。這樣就加快了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，增加做實(shí)驗(yàn)的成就感。實(shí)驗(yàn)完成后，有興趣的同學(xué)可以再去操作其他部分的實(shí)驗(yàn)，與其他同學(xué)一起討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，不能解決的問題向老師面對(duì)面的請(qǐng)教。這樣讓學(xué)生充分利用課堂時(shí)間和教學(xué)資源，學(xué)到更多的知識(shí)；全程參與的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生更希望證明實(shí)驗(yàn)的正確性，會(huì)更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極主動(dòng)性。另外，老師在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)隨機(jī)挑選學(xué)生進(jìn)行操作檢查，達(dá)到促使學(xué)生積極動(dòng)手操作的目的。通過這些方式能最大限度地避免學(xué)生隱形逃課，提升整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)效果。

(4) 自主創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書指定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容禁錮了同學(xué)們的思想，讓同學(xué)們對(duì)這門實(shí)驗(yàn)課的了解深度僅限于老師限定的內(nèi)容，可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)械化地完成課程要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的現(xiàn)象。這體現(xiàn)的是“為教而教”的思想，而不是“為學(xué)而教”的理念。

環(huán)境學(xué)科是一門發(fā)展迅速的學(xué)科，具有前沿性、復(fù)雜性和多學(xué)科交叉等特點(diǎn)，許多社會(huì)關(guān)心的實(shí)驗(yàn)科學(xué)問題，還沒有撰寫為成熟的實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容。為了讓學(xué)生了解環(huán)境學(xué)科的最新動(dòng)態(tài)，學(xué)生還可以在網(wǎng)上選擇自己想要?jiǎng)邮植僮鞯膭?chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

2.2 重視教師的教學(xué)主導(dǎo)作用

(1) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)?；旌鲜綄?shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)充分重視教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用，在教師的主導(dǎo)下把傳統(tǒng)課堂面對(duì)面學(xué)習(xí)方式和在線學(xué)習(xí)方式結(jié)合在一起。教師要把課程內(nèi)容分解成不同的知識(shí)單元，梳理該課程知識(shí)點(diǎn)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)可分為不同層次進(jìn)行：①線上自學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，操作技巧簡單的實(shí)驗(yàn)可作為演示或選修實(shí)驗(yàn)，通過網(wǎng)站發(fā)布這些實(shí)驗(yàn)的視頻和PPT，以便學(xué)生自學(xué)。②典型實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貫徹少而精的原則。一般可以把典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為必做實(shí)驗(yàn)，深入細(xì)致講解實(shí)驗(yàn)原理、方法、過程、計(jì)算和誤差分析，要求達(dá)到操作熟練，觸類旁通、靈活應(yīng)用的目的。③創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一定的綜合性，考核學(xué)生的融會(huì)貫通和綜合分析能力。老師只向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)方法由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，可以充分發(fā)揮學(xué)生的自主思考、自主解決問題的能力[17]。通過3個(gè)層次的試驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合分析能力的培養(yǎng)。

(2) 混合式教學(xué)平臺(tái)建設(shè)。充分利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，完善實(shí)驗(yàn)課網(wǎng)站的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源和課堂教學(xué)的互補(bǔ)學(xué)習(xí)模式。教師可在平臺(tái)上豐富教學(xué)資料，包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、演示視頻、PPT、實(shí)驗(yàn)小知識(shí)、學(xué)科動(dòng)態(tài)等；教師設(shè)計(jì)在線測(cè)試及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況；在交流平臺(tái)解答學(xué)生的疑惑，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；教師可以在平臺(tái)上設(shè)置創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科動(dòng)態(tài)、關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題、拓展學(xué)習(xí)視野，培養(yǎng)學(xué)生并使其能力從掌握理論知識(shí)向解決實(shí)際問題轉(zhuǎn)化。

通過混合式教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以自己掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，對(duì)于難以理解的知識(shí)，可以重復(fù)觀看視頻和學(xué)習(xí)PPT，完成在線測(cè)試遇到困難時(shí)，可以在線上或線下向老師或助教咨詢答疑。在混合式教學(xué)平臺(tái)中，教師的主要任務(wù)不僅僅是講授知識(shí)，更重要的是梳理知識(shí)點(diǎn)，通過交流、答疑的方式，讓學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，解決學(xué)習(xí)過程中的疑難問題，大幅增加學(xué)生課外的學(xué)習(xí)時(shí)間。

2.3 客觀公正地考評(píng)學(xué)業(yè)

混合式教學(xué)平臺(tái)上的自動(dòng)評(píng)分、監(jiān)測(cè)功能和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，能客觀、公正、及時(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，對(duì)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)、學(xué)生對(duì)知識(shí)的困惑并據(jù)此及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案等方面有傳統(tǒng)課堂無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)課面對(duì)面的教學(xué)過程中，老師是很難觀察到每一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，更無法了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困惑，學(xué)生學(xué)習(xí)效果往往以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績作為評(píng)價(jià)依據(jù)，不能全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

混合式教學(xué)的效果評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，是一種動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式不但要考查學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，課中的學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)掌握情況，還要考查學(xué)生的創(chuàng)新能力、解決問題能力等多方面能力[18]。課前預(yù)習(xí)可通過在線測(cè)試進(jìn)行評(píng)價(jià)，課中學(xué)習(xí)可以通過交流互動(dòng)體現(xiàn)，關(guān)于創(chuàng)新能力可通過創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)。學(xué)生在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中可以得到多方面的訓(xùn)練，甚至包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤后及時(shí)修正和發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)故障后及時(shí)排除等的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)完成后，老師一定要進(jìn)行評(píng)閱打分，并上傳至網(wǎng)站上供同學(xué)們學(xué)習(xí)參考，特別優(yōu)秀或有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)將署名上傳至網(wǎng)站上，供以后選修此課程的學(xué)生們學(xué)習(xí)，并給予加分獎(jiǎng)勵(lì)。學(xué)生通過這種形式的學(xué)習(xí)和操作，各方面能力都會(huì)有所提高，尤其是學(xué)習(xí)效果的提高最為顯著。

混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)更關(guān)注學(xué)生學(xué)得怎樣，這就需要從學(xué)生學(xué)習(xí)過程、教師的教學(xué)設(shè)計(jì)和師生交流互動(dòng)的方面形成一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)反饋、調(diào)整教學(xué)方案、跟蹤評(píng)價(jià)的閉環(huán)，持續(xù)改進(jìn)，達(dá)到為社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量人才的目的。

3 結(jié) 語

混合式教學(xué)是互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)理念產(chǎn)生很大的影響。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以多方位提高大學(xué)生實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量，比較合適大學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不會(huì)引起學(xué)生過度抵觸心理，能較好地引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。