安全工程與消防工程專業(yè)本科生混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探究

蘇曉倩 馬衍坤 彭 偉 張 曦 楊文旺

（安徽理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

0 引言

為大力推進(jìn)新工科建設(shè)，近年來各高校陸續(xù)開啟新教學(xué)模式的探索[1]。 傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)或虛擬教學(xué)均不能完全適用于新形勢(shì)下工程教育改革的目標(biāo)，將線上學(xué)習(xí)、線上探討更好地運(yùn)用在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行的改革和創(chuàng)新。

安徽理工大學(xué)安全工程專業(yè)為國(guó)家級(jí)、省級(jí)一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)， 列入安徽?、耦惛叻鍖W(xué)科建設(shè)名單，并于2010年、2013年、2016年、2019年先后四次通過全國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證。 消防工程專業(yè)依托安全科學(xué)與工程即安徽省一流學(xué)科，是在已有的安全工程專業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性、實(shí)踐性、創(chuàng)新型等特點(diǎn)，是本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)專業(yè)人才動(dòng)手實(shí)踐能力和解決問題能力的必要手段。 在實(shí)際教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生實(shí)操機(jī)會(huì)少，沒有機(jī)會(huì)多次練習(xí)鞏固實(shí)驗(yàn)[2]。

“線上教學(xué)+線下實(shí)操+線上測(cè)評(píng)” 的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生既可以反復(fù)學(xué)習(xí)線上資料，也可以切身參與線下實(shí)操；教師既能全過程參與監(jiān)督管理，也能實(shí)施科學(xué)化的考核方式。 這種混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教育理念，具有豐富教學(xué)手段、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率、改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果等優(yōu)點(diǎn)。

1 安全工程專業(yè)、消防工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)概況

安全工程與消防工程是典型的工科專業(yè)，其應(yīng)用性、實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力要求較高。 我校安全工程專業(yè)和消防工程專業(yè)本科生實(shí)驗(yàn)有驗(yàn)證性、綜合性、演示性實(shí)驗(yàn)三種類型，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及PVT 測(cè)定、導(dǎo)熱系數(shù)和黑度測(cè)定、 礦用傳感器認(rèn)識(shí)與擴(kuò)散硅壓力標(biāo)定等；綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有建材煙密度測(cè)定、開口閃點(diǎn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、建材不燃性實(shí)驗(yàn)、人機(jī)工效綜合實(shí)驗(yàn)等；演示性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有中央空調(diào)系統(tǒng)模擬演示、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)演示、空調(diào)壓縮機(jī)的分類認(rèn)識(shí)及構(gòu)造演示等。

我校安全工程專業(yè)與消防工程專業(yè)本科生現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的是傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，總體上具有教學(xué)體系缺少系統(tǒng)性、 教學(xué)方法缺少多樣性、教學(xué)手段缺少創(chuàng)新性、實(shí)驗(yàn)考核單一等特征。 例如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較獨(dú)立，而且涉及的知識(shí)點(diǎn)偏多，但因課時(shí)限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟和注意事項(xiàng)的介紹，對(duì)涉及的知識(shí)點(diǎn)沒有詳細(xì)講解。 此外，實(shí)驗(yàn)考核缺少過程化，考核方式單一，實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤率僅僅作為實(shí)驗(yàn)考核的判據(jù)。 在實(shí)操環(huán)節(jié)上不能達(dá)到“人人動(dòng)手”做實(shí)驗(yàn)的目的，不利于工科生科學(xué)研究能力和理論學(xué)習(xí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

2 安全工程專業(yè)、消防工程專業(yè)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建

相對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有形象化、教學(xué)投入成本低、時(shí)間和空間不受限制、安全性和可靠性高以及過程可重復(fù)等優(yōu)勢(shì)，是突破現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)滯后于專業(yè)建設(shè)和課程改革的有效方式[3]。然而，學(xué)習(xí)氛圍不足、學(xué)生容易分心、師生溝通不及時(shí)是虛擬教學(xué)面臨的問題[4]，無論是傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，均不能完全適用于新形勢(shì)下工程教育改革的總體要求。 因此，結(jié)合新工科建設(shè)、一流本科專業(yè)建設(shè)，持續(xù)推進(jìn)教學(xué)改革、工程教育認(rèn)證理念[5]，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和虛擬教學(xué)有機(jī)融合，基于學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)的線上線下混合式教學(xué)模式具有顯著優(yōu)勢(shì)[6]，或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)階段高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展方向和新常態(tài)。

2.1 實(shí)驗(yàn)前——線上教學(xué)

“線上教學(xué)”根據(jù)教學(xué)大綱要求安排，為學(xué)生提供了豐富的課件、視頻等實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，集成了管理、信息、課件、視頻、交流和意見反饋等功能，是對(duì)安全工程、消防工程專業(yè)核心理論課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)的補(bǔ)充。

在開課之前，授課的實(shí)驗(yàn)教師建立班級(jí)QQ 群，用于線上教學(xué)的課前、課后的通知通告，課中的交流討論等。 通過超星學(xué)習(xí)通創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目課程，主要包括多媒體課件、短視頻、實(shí)操示范和思考題四部分，其中第一部分多媒體課件內(nèi)容有實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)點(diǎn)的解釋、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、操作步驟、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判別依據(jù)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、儀器說明書、參考文獻(xiàn)等輔助資料。第二部分短視頻主要是實(shí)驗(yàn)教師采用EV 錄制的15 分鐘左右的短視頻，是對(duì)課件中重難點(diǎn)模塊的詳細(xì)講解。 此外，也提供了與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的慕課精品課程供學(xué)生觀看學(xué)習(xí)。 第三部分實(shí)操示范是實(shí)驗(yàn)教師系統(tǒng)地把實(shí)驗(yàn)預(yù)做一遍，并把實(shí)驗(yàn)過程錄制成視頻供學(xué)生預(yù)習(xí)與了解實(shí)驗(yàn)。 第四部分思考題是對(duì)前三部分學(xué)習(xí)內(nèi)容的測(cè)評(píng)。 同時(shí)通過超星學(xué)習(xí)通或QQ 群，學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間實(shí)時(shí)交流討論， 實(shí)現(xiàn)了學(xué)生全體全程參與、 教師全程管理的目標(biāo)。 線上教學(xué)主要模塊如圖1所示。

圖1 線上教學(xué)主要模塊

四部分內(nèi)容循序漸進(jìn)，學(xué)生可以通過手機(jī)、電腦等電子設(shè)備反復(fù)播放學(xué)習(xí)，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)課程重、難點(diǎn)的理解與掌握，還能夠?yàn)榫€下實(shí)操奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供理論支撐。 短視頻、實(shí)時(shí)互動(dòng)、 思考題等有效緩解了線上教學(xué)學(xué)習(xí)氛圍淡薄、注意力不集中、師生溝通不便、不能了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)以及影響教學(xué)效果等問題[7]。 此外，超星學(xué)習(xí)通選人、抽人、 搶答等方式突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的單調(diào)枯燥，全方位地調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性[8]，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)中——線下實(shí)操

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中， 實(shí)驗(yàn)教師要完成實(shí)驗(yàn)原理、儀器介紹、實(shí)驗(yàn)操作等多項(xiàng)講解，指導(dǎo)學(xué)生按部就班操作[9]。 這種教學(xué)模式在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)需要完成的內(nèi)容過多，實(shí)驗(yàn)講解不能面面俱到，實(shí)操環(huán)節(jié)只能分大組進(jìn)行，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生只是“觀看”實(shí)驗(yàn)而非動(dòng)手操作，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性。

線上線下混合教學(xué)模式中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的熟悉工作已經(jīng)在“線上教學(xué)”環(huán)節(jié)完成，在實(shí)驗(yàn)課堂中有足夠的時(shí)間去操作儀器完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。 實(shí)驗(yàn)教師不再需要對(duì)線上教學(xué)的內(nèi)容重復(fù)講解，能夠把更多的精力投入到實(shí)操環(huán)節(jié)，因此，實(shí)驗(yàn)教師只需要十分鐘左右的時(shí)間對(duì)學(xué)生在線上環(huán)節(jié)最突出的問題進(jìn)行集中講解，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題做實(shí)驗(yàn)。 以確保每一位學(xué)生參與實(shí)操為原則， 根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)和班組人數(shù)分組實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)教師全過程跟蹤指導(dǎo)，指導(dǎo)落實(shí)到每一個(gè)小組、每一位學(xué)生。 全體學(xué)生參與的實(shí)操環(huán)節(jié)可以提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全面認(rèn)知和深刻理解，同時(shí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.3 實(shí)驗(yàn)后——考核

學(xué)生完成線上教學(xué)、線下實(shí)操后需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成線上的理論測(cè)評(píng)， 理論測(cè)評(píng)是考查學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所涉及知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)總成績(jī)主要包括平時(shí)成績(jī)和理論成績(jī)。 其中理論成績(jī)由線上思考題、 線上實(shí)驗(yàn)報(bào)告和理論測(cè)評(píng)三部分組成，平時(shí)成績(jī)包括線上互動(dòng)、考勤（包括線上教學(xué)簽到和線下實(shí)操簽到）以及線下實(shí)操。其中，學(xué)生線上的學(xué)習(xí)和答題情況將被超星學(xué)習(xí)通記錄，如簽到、討論互動(dòng)、視頻觀看時(shí)長(zhǎng)等作為學(xué)生的線上平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)，可以從超星學(xué)習(xí)通管理功能查看，作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的一部分。

相較于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤兩部分構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)總成績(jī)而言， 該考核體系結(jié)合了全過程監(jiān)督與理論測(cè)評(píng)， 強(qiáng)化了過程性考核， 提高了學(xué)生的參與度和積極性，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生整體學(xué)習(xí)狀況的全面考查，有利于學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

3 結(jié)語

以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的“線上教學(xué)+線下實(shí)操+線上測(cè)評(píng)”的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)汲取了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)和虛擬教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)， 提高了學(xué)生的主觀能動(dòng)性與積極性，改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，為我校培養(yǎng)安全工程專業(yè)與消防工程專業(yè)基礎(chǔ)寬厚、實(shí)踐能力強(qiáng)、富有社會(huì)責(zé)任感、 具有艱苦奮斗和開拓創(chuàng)新精神的工程技術(shù)人才提供了探索方案。 但該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還有諸多方面需要完善， 如何更好地開展混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有待進(jìn)一步探討。