“線上+線下”教學(xué)模式在環(huán)境土壤學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

周瑋 胡榮平 龍明忠 陶秀珍 張明意 王藝

摘 要：環(huán)境土壤學(xué)是環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)一門實踐性較強的專業(yè)課程，其實驗教學(xué)在課程教學(xué)中具有重要的作用。由于環(huán)境土壤學(xué)實驗課程的特殊性，某些實驗不能開展或開展后效果不佳，而采用“線上+線下”的教學(xué)模式，則彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，更有利于提高學(xué)生的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。該文以環(huán)境土壤學(xué)為例，探討了“線上+線下”教學(xué)模式在課程實驗教學(xué)中的應(yīng)用，為“新工科”背景下環(huán)境生態(tài)工程人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“線上線下”教學(xué)模式;環(huán)境土壤學(xué);實驗教學(xué);應(yīng)用

中圖分類號 G642.0 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）11-0173-03

Application on the “Online+Offline” Teaching Mode in Experimental Teaching of Environmental Pedology

ZHOU Wei1? ?HU Rongping2? ?LONG Mingzhong1? ?TAO Xiuzhen1? ?ZHANG Mingyi1? ?WANG Yi1

（1School of ecological and environmental engineering， Guizhou Minzu University， Guiyang 550025， China; 2Panguan central school in Guizhou Province， Panzhou 520004， China）

Abstract： Environmental pedology is a practical professional course， so the experimental teaching plays an important role in the course teaching. Due to the particularity of experimental course， some experiments can not be carried out or have poor results. The “online+offline” teaching mode is adopted to make up for the shortcomings of traditional experimental teaching， which is more conducive to improve students′ initiative and enthusiasm. It can cultivate students′ practical ability. This paper take environmental pedology as an example， discusses the application of “online+offline” teaching mode in experimental teaching. The result lay a foundation for the cultivation of environmental and ecological engineering talents under the background of “new engineering”.

Key words： “Online+offline” teaching mode; Environmental pedology; Experimental teaching; Application

環(huán)境土壤學(xué)是以土壤學(xué)為基礎(chǔ)，與環(huán)境學(xué)相結(jié)合的一門新興學(xué)科，它是環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的專業(yè)課程。以往的環(huán)境土壤學(xué)教學(xué)主要以理論教學(xué)為主，大多數(shù)高校的環(huán)境工程及環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)均未設(shè)置實驗教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。2017年，國家啟動新工科研究與實踐項目，強調(diào)學(xué)科的實用性與綜合性，要求“新工科”創(chuàng)新人才既要掌握扎實的基礎(chǔ)的知識，又要具備較強的工程實踐能力，能夠運用多交叉學(xué)科知識去解決實際存在的問題。在環(huán)境土壤學(xué)教學(xué)過程中，加強土壤學(xué)基礎(chǔ)知識及土壤污染治理技術(shù)的教學(xué)與實踐具有重要意義[2]。實驗教學(xué)是實現(xiàn)環(huán)境土壤學(xué)理論在實際中應(yīng)用的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，其在環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)主要通過教師現(xiàn)場講解及示范，學(xué)生動手操作，課后提交實驗報告為主要方式，是簡單的“復(fù)制”與“模仿”。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，但學(xué)生進入實驗之前缺乏預(yù)習(xí)，對整個實驗沒有完全的把控，完成實驗后也只是對實驗過程進行簡單的謄抄，沒有對數(shù)據(jù)的處理及分析過程，導(dǎo)致實驗教學(xué)的效果不佳。且大多數(shù)環(huán)境土壤學(xué)的實驗存在不能在實際教學(xué)過程中進行操作或者實驗時間較長不能按時完成等問題。應(yīng)用“線上+線下”相結(jié)合的教學(xué)方式則能夠很好地解決這些問題，提高學(xué)生實驗教學(xué)的參與度，提高其動手能力及實踐應(yīng)用能力。本文以環(huán)境土壤學(xué)實驗教學(xué)為例，探討“線上+線下”教學(xué)模式在環(huán)境土壤學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用，為“新工科”背景下環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供實際案例。

1 應(yīng)用“線上+線下”實驗教學(xué)模式的重要意義

1.1 環(huán)境土壤學(xué)課程的特殊性 環(huán)境土壤學(xué)是一門實踐性較強的專業(yè)課程。在具備扎實的理論基礎(chǔ)后，要通過大量的實踐過程才能完成理論與實踐相結(jié)合，實現(xiàn)融會貫通。除土壤學(xué)基礎(chǔ)知識外，其他2個部分都是實踐性很強的內(nèi)容，需要對具體的土壤污染情況、危害及修復(fù)通過實驗的方法進行檢驗和綜合分析，才能夠更深刻地理解和準確實施;如果沒有實驗教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生只能通過圖片觀察土壤的剖面及分布，理解土壤隨環(huán)境變化的機理，死記硬背土壤污染的環(huán)境效應(yīng)及修復(fù)技術(shù)，沒有直觀的、具象化的分析，不利于知識點的掌握。而關(guān)于土壤中污染物的類型及濃度分析，修復(fù)技術(shù)的確定等都是環(huán)境生態(tài)工程類學(xué)生今后的工作中的主要內(nèi)容之一，必須通過實驗課程，學(xué)生才能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力及實踐分析能力，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

環(huán)境土壤學(xué)部分內(nèi)容的實驗在進行實驗設(shè)置時，會對環(huán)境造成不可逆的危害，土壤一旦被污染則會擴大危害的程度及影響;而針對污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究需要較長的時間，如植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等，某些修復(fù)技術(shù)則不能在實際中進行試驗，如某些化學(xué)修復(fù)方法。另外，某些實驗也不具備條件開展。因此，采用線上教學(xué)模式可以彌補傳統(tǒng)教學(xué)中的不足，實現(xiàn)環(huán)境土壤學(xué)的理論與實際的完美融合。

1.2 “線上+線下”實驗教學(xué)模式的優(yōu)點 傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中教師講授實驗原理、操作步驟及注意事項，學(xué)生根據(jù)教師教授的內(nèi)容進行實驗操作，完成實驗報告，是一種“注入式”實驗教學(xué)模式。在整個的實驗過程中，學(xué)生只是對實驗過程的“模仿”，是復(fù)制式實驗過程，缺乏對實驗問題的思考，對實驗原理、目的、意義及每個步驟實驗方法缺乏全面的理解。通過傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程，學(xué)生在固定的實驗步驟下完成指標(biāo)的測定，課后提交實驗報告，整個實驗過程單向傳遞內(nèi)容，缺乏雙向交流和及時反饋[3]，學(xué)生不能獨立完成試驗設(shè)計、方法確定等實際問題，不利于培養(yǎng)其獨立解決問題的能力。

線上、線下教學(xué)是高校教育教學(xué)的2種主要教學(xué)方式，有效融合這2種教學(xué)方式是高校現(xiàn)在和將來必須要明確和堅持的教改主攻方向[4]。實現(xiàn)“實驗操作課”與“線上視頻”相結(jié)合的一種混合模式，從教學(xué)手段到教學(xué)成本以及教學(xué)效果上，都將帶來顛覆式的變革[5]，是一種新型的教學(xué)模式?！熬€上+線下”的混合教學(xué)模式加強了課前的預(yù)習(xí)效果，促使學(xué)生能在課前對實驗步驟有全面掌握，加深對實驗原理的理解;節(jié)約實驗成本，課中避免實驗中的危險和對環(huán)境造成的不必要危害，節(jié)約實驗時間;課后可將線下的常規(guī)考核方式與線上的小組討論相結(jié)合的方式進行，優(yōu)化實驗教學(xué)效果，促進學(xué)生與教師之間的交流，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。在整個教學(xué)過程中，通過課前、課中及課后的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力及分析能力，更有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型新工科人才。

2 環(huán)境土壤學(xué)實驗的“線上+線下”教學(xué)模式

“線上+線下”教學(xué)模式主要以線下教學(xué)為主，線上教學(xué)為輔;線上教學(xué)要服從線下教學(xué)課程安排，積極配合和促進線下教學(xué)，充分發(fā)揮線上教學(xué)的自身優(yōu)勢，彌補線下教學(xué)的不足。針對環(huán)境土壤學(xué)的實驗教學(xué)內(nèi)容，提出“線上+線下”實驗教學(xué)模式，主要分為課前、課中及課后3個階段，主要流程見圖1。

2.1 課前階段——線上教學(xué) 實驗課前準備主要通過線上教學(xué)的方式進行，教師在線上準備教學(xué)資料、資源，學(xué)生通過線上資源進行實驗課程的預(yù)習(xí)，通過預(yù)習(xí)了解實驗的內(nèi)容及步驟，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行反饋。

2.1.1 教師課前線上準備教學(xué)資料 借助本校的智慧樹SPOC平臺，教師創(chuàng)建相應(yīng)課程，在實驗課之前準備教學(xué)大綱、課程標(biāo)準及實驗方案等，并將視頻文件、PPT以及學(xué)習(xí)網(wǎng)頁等內(nèi)容上傳至學(xué)習(xí)平臺;在每次實驗課之前上傳注意事項，制備學(xué)生預(yù)習(xí)時須回答的問題，設(shè)置討論主題，并進行問題收集，待線下課時解決。

2.1.2 學(xué)生課前線上預(yù)習(xí) 學(xué)生進入學(xué)習(xí)平臺后，進入相應(yīng)的班級，通過學(xué)習(xí)實驗方案，對實驗原理、意義及內(nèi)容有大致的了解;通過觀看實驗視頻了解實驗的具體操作過程和步驟，能更直觀地掌握實驗的具體操作步驟，并參與線上問題討論;通過觀看學(xué)習(xí)資料及視頻，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，在線上平臺進行問題反饋，提出建議，在線下實驗過程中進行實驗設(shè)計及步驟的調(diào)整及優(yōu)化。

2.2 課中階段——線下教學(xué) 實驗課是環(huán)境土壤學(xué)的實踐教學(xué)，學(xué)生通過實驗教學(xué)可以鍛煉實踐操作能力，因此主要以線下教學(xué)的模式進行，便于學(xué)生與教師之間的溝通、交流，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性及創(chuàng)造性。

2.2.1 教師講解基礎(chǔ)知識及拓展 教師面授實驗基本原理、基礎(chǔ)知識，解決預(yù)習(xí)過程中學(xué)生提出的問題，并根據(jù)學(xué)生的問題及具體情況對實驗進行設(shè)計、內(nèi)容的調(diào)整及優(yōu)化，更有利于學(xué)生的掌握、理解;并對實驗在實際中的應(yīng)用情況進行知識拓展，擴展學(xué)生的知識面，促進理論與實踐相聯(lián)系，提升學(xué)生的知識應(yīng)用能力。在實驗過程中解決學(xué)生實際操作中存在的問題，并進行個別指導(dǎo)，根據(jù)具體問題與學(xué)生進行交流、討論。

2.2.2 學(xué)生實際動手操作 學(xué)生在操作之前與教師溝通，解決預(yù)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，調(diào)整實驗步驟、方案等，學(xué)生根據(jù)教師的講解及視頻的學(xué)習(xí)，進行具體操作，動手完成實驗內(nèi)容，獲取實驗數(shù)據(jù)，在實驗過程中如果發(fā)現(xiàn)問題或者有疑問均可當(dāng)面請教老師，進行面對面的交流。

2.3 課后階段——“線上+線下”教學(xué)

2.3.1 教師課后對教學(xué)效果進行考核 課后教師對實驗教學(xué)效果進行評價，包括線上、線下2個部分，根據(jù)設(shè)置的權(quán)重對學(xué)生實驗成績進行打分。線上部分可以根據(jù)學(xué)生討論問題的參與度、視頻觀看時長、資料學(xué)習(xí)情況等進行打分，線下部分根據(jù)學(xué)生的實際操作情況，課堂活躍及實驗報告撰寫情況等進行考核。教師還可以通過問卷調(diào)查等方式對學(xué)生在實驗過程中問題的解決情況、學(xué)生對實驗課教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的滿意程度以及對實驗方法、實驗步驟的掌握程度進行調(diào)查，綜合分析實驗教學(xué)效果，有針對性地對實驗方案進行調(diào)整、優(yōu)化。

2.3.2 學(xué)生課后反思 學(xué)生在實驗課后對實驗所得數(shù)據(jù)進行整理、分析，撰寫分析報告，課線下、線上提交分析報告。通過分析加深對實驗的理解，解決實驗前發(fā)現(xiàn)的問題，并對問題進行反思。聯(lián)系實際案例進行分析、拓展，提升自身的實際應(yīng)用能力及知識拓展能力。

2.4 環(huán)境土壤學(xué)實驗的虛擬仿真教學(xué)模式 針對部分環(huán)境土壤學(xué)中存在危險性或不可操作性，或大多研究單位不能開展的實驗內(nèi)容，如土壤重金屬濃度、放射性元素對土壤的污染效應(yīng)，土壤有機物污染的植物及微生物修復(fù)等，這類綜合實驗在實驗中存在危險性（重金屬對土壤影響較大）或者不可操作性（實驗時間過長），采用虛擬實驗平臺來完成實驗的主要步驟。

2.4.1 線下教學(xué) 教師根據(jù)試驗設(shè)計詳細講解虛擬實驗的主要原理、操作過程、注意事項以及試驗后須解決的問題等內(nèi)容;學(xué)生提前查閱資料，對實驗中可能存在的問題與教師面對面討論，做好進入虛擬實驗的準備工作。

2.4.2 線上教學(xué) 根據(jù)虛擬仿真實驗，根據(jù)提示全程演示標(biāo)準的操作過程和結(jié)果，學(xué)生在操作過程出錯可隨時隨地反復(fù)練習(xí)、自主實踐;也可根據(jù)資料及經(jīng)驗設(shè)置不同的實驗條件，多次反復(fù)實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析、整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果，總結(jié)實驗結(jié)論，并對實驗結(jié)果進行論證。突破了時空限制，能夠真正為學(xué)生提供個性化指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究實踐，實現(xiàn)理論與實踐的創(chuàng)新。

2.4.3 “線上+線下”教學(xué) 教師線上指導(dǎo)學(xué)生完成虛擬實驗操作，解決學(xué)生在實驗過程中的問題，對學(xué)生在實驗過程中設(shè)置根據(jù)自己經(jīng)驗給予建議。課后教師線下批改學(xué)生的實驗報告，線上對實驗虛擬仿真實驗學(xué)生的參與情況及完成情況進行評分，完成教學(xué)效果的綜合評價，包括線下實驗報告情況以及線上虛擬實驗操作過程正確程度、完成度、完成效果等進行綜合考核。

通過線上虛擬實驗與線下師生互動交流完成整個的實驗教學(xué)，既不需要實驗器械、實驗耗材等，也不需準備實驗場地、實驗材料，能夠?qū)崿F(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能，從而彌補了傳統(tǒng)環(huán)境土壤學(xué)實驗教學(xué)中設(shè)備不夠、沒有試驗場地、學(xué)生實踐時間不足等局限，避免環(huán)境土壤學(xué)中某些危險實驗及時間長的問題;培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，獨立解決問題的能力以及學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3 結(jié)語

線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，既包括線上教學(xué)的創(chuàng)新性、靈活性，又包括線下教學(xué)的傳統(tǒng)性、嚴謹性，與環(huán)境土壤學(xué)實驗教學(xué)中所需要的方法思路的創(chuàng)新性與實驗過程、數(shù)據(jù)結(jié)果的嚴謹性相契合，在傳承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)之上實現(xiàn)創(chuàng)新，這不僅是當(dāng)前信息化時代高等教育的重要教學(xué)方式，也是現(xiàn)代技術(shù)條件下實驗教學(xué)方式的新探索。但實施過程與方式還需要根據(jù)每一門課程的內(nèi)容進行進一步深入探討。

參考文獻

[1]周瑋，龍明忠，蘇春花，等.新工科背景下環(huán)境土壤學(xué)教學(xué)改革與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2021（5）：65-68.

[2]于方明，周振明，張杏輝.環(huán)境土壤學(xué)課程教學(xué)改革與實踐[J].吉林農(nóng)業(yè)，2012（4）：255.

[3]王建宏，梁存珍，朱玲，等.環(huán)境工程專業(yè)實驗混合教學(xué)模式初探[J].實驗室研究與探索，2016（3）：205-209.

[4]王永.淺析線上與線下教育教學(xué)方式的有效融合與路徑優(yōu)化[J].黑龍江教育，2021（6）：57-60.

[5]余泰，李莉，李同明.淺析SPOC在高校實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2018（9）：179-181，185.

基金項目：2019年貴州省教育廳高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目（項目編號：2019063）;2020年貴州民族大學(xué)校級教改項目“生態(tài)文明新時代背景下《環(huán)境生態(tài)學(xué)》課程的教學(xué)改革”。

作者簡介：周瑋（1982—），女，貴州盤縣人，博士，副教授，研究方向：環(huán)境土壤、土壤生態(tài)。? 收稿日期：2021-12-21