生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)線上線下混合教學(xué)模式探索

徐涵湄，盧偉偉，阮宏華

（南京林業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境學(xué)院，南京 210037）

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，生態(tài)學(xué)逐步肩負(fù)起保障資源環(huán)境安全與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的歷史使命。因此，國家和社會(huì)對生態(tài)學(xué)研究及其專業(yè)人才培養(yǎng)需求和要求越來越高[1-2]。同時(shí)，南京林業(yè)大學(xué)作為一所“雙一流”學(xué)科建設(shè)高校，如何適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，如何將創(chuàng)新型人才培養(yǎng)貫穿到培養(yǎng)學(xué)生的各個(gè)環(huán)節(jié)中去，已成為當(dāng)前面臨并急需解決的問題之一[3]。生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作為南京林業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，在人才創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。為了更好地激發(fā)生態(tài)學(xué)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生分析和解決問題的能力，理論與實(shí)踐相結(jié)合，教師對實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式進(jìn)行探索，不斷完善與優(yōu)化，以期提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

一、存在的問題和探索新教學(xué)模式的必要性

（一）教學(xué)方法單一，方式陳舊

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要以教師為主導(dǎo)，多為灌輸式教學(xué)，缺乏“教”與“學(xué)”的互動(dòng)[4]，課堂氣氛不活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)不主動(dòng)，實(shí)踐教學(xué)效果不佳。傳統(tǒng)教學(xué)模式由教師先講解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理、步驟、需使用的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析等，并演示實(shí)驗(yàn)操作；然后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的積極性，實(shí)驗(yàn)課時(shí)通常以觀察教師實(shí)驗(yàn)步驟為主，之后按照規(guī)定步驟即可完成實(shí)驗(yàn)操作，不愿意主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題，學(xué)生多為被動(dòng)模仿[5-6]，無法達(dá)到生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

（二）考核方式簡單

由于學(xué)生人數(shù)較多，實(shí)驗(yàn)采取小組形式進(jìn)行，一般4～5 人一組，以組為單位提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，考核方式以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，學(xué)生不重視課前預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作過程[7]。

同時(shí)，由于學(xué)生人數(shù)較多且分散，當(dāng)老師現(xiàn)場講解演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多學(xué)生聽不清或看不清，導(dǎo)致自己操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常忽略實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，而不能規(guī)范操作。采取小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，常常出現(xiàn)一個(gè)人動(dòng)手操作，其他人不動(dòng)或少動(dòng)手，最后的考核成績也不能真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用操作能力。

（三）探索新教學(xué)模式的必要性

2020 年新冠肺炎疫情之后的每個(gè)學(xué)期，南京林業(yè)大學(xué)會(huì)根據(jù)疫情形勢，在學(xué)期初先開展線上教學(xué)，后期根據(jù)疫情形勢恢復(fù)線下教學(xué)。這恰好給教師探索改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式提供了思路和方向。教師將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)資源與移動(dòng)平臺(tái)結(jié)合，探索線上線下混合教學(xué)模式，這將有利于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的獨(dú)立思考和分析解決問題及綜合應(yīng)用能力[8-9]。

相對于傳統(tǒng)的以教師全程主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，這種新型的線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是以學(xué)生為中心，重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、思考的積極性。通過互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合，學(xué)生可以線上網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)，使學(xué)生提前自主學(xué)習(xí)了解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作方法等，同時(shí)配合線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每一次實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容完整貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，有利于幫助學(xué)生全面、牢固地掌握知識點(diǎn)，提升師生的有效互動(dòng)和教學(xué)效率。

二、線上線下教學(xué)模式實(shí)施過程

在生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的線上線下教學(xué)模式中，教師把原來在課堂上講授的內(nèi)容（包括實(shí)驗(yàn)原理、步驟、需使用的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng)及在實(shí)驗(yàn)室演示實(shí)驗(yàn)等）錄制成視頻，并上傳到線上教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課開始前，可以利用課下碎片化時(shí)間反復(fù)觀看教學(xué)視頻，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，自學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生更好地進(jìn)行預(yù)習(xí)。線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師先提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，然后點(diǎn)評，隨后再開始實(shí)驗(yàn)操作。從而構(gòu)建一種以學(xué)生為主導(dǎo)的線上線下混合教學(xué)模式（圖1），來代替以教師講授為主的單一教學(xué)模式。

圖1 線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

（一）線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻錄制

實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻包括實(shí)驗(yàn)原理、步驟、需使用的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng)及演示與操作實(shí)驗(yàn)。為了最大程度還原教師課堂講授效果，所以視頻在實(shí)驗(yàn)室錄制，教師面對實(shí)驗(yàn)課程中需要使用的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行講解。對于實(shí)驗(yàn)過程中特別需要注意的步驟和細(xì)節(jié)，教師在錄制教學(xué)視頻時(shí)添加特寫鏡頭，進(jìn)行著重展示，加深學(xué)生的記憶和關(guān)注。例如，用紫外分光光度法測定酶活性實(shí)驗(yàn)，其中顯色反應(yīng)步驟中的滴定終點(diǎn)學(xué)生往往不能準(zhǔn)確把握，在錄制教學(xué)視頻時(shí)，教師準(zhǔn)確把握滴定終點(diǎn)，學(xué)生從視頻中能更直觀理解和掌握滴定終點(diǎn)，大大降低了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中的滴定操作失誤。

生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程重要環(huán)節(jié)之一是實(shí)驗(yàn)演示。在用氣相色譜法測定土壤呼吸實(shí)驗(yàn)中，由于氣相色譜儀屬于高價(jià)、精密儀器，實(shí)驗(yàn)室只有一臺(tái)，在課堂講授演示如何使用該儀器時(shí)，學(xué)生們往往圍成一圈，外圍的同學(xué)聽不清或看不到教師的操作演示，在實(shí)際操作中存在不規(guī)范現(xiàn)象。教師在錄制使用操作氣相色譜儀視頻時(shí)，可以向?qū)W生全方位展示儀器，詳細(xì)介紹儀器原理及使用步驟，學(xué)生從視頻中可以更清晰觀察并學(xué)習(xí)，保證學(xué)生掌握的實(shí)驗(yàn)操作具有規(guī)范性和準(zhǔn)確性。

（二）混合教學(xué)模式中線上教學(xué)

在線下實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)之前，學(xué)生先仔細(xì)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)原理和步驟，熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；通過觀看視頻，掌握實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的正確操作方法；在此基礎(chǔ)上，要求學(xué)生準(zhǔn)備預(yù)習(xí)報(bào)告（PPT），并提出實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問題和解決方案，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。同時(shí)，學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)，可以對自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，在主要生態(tài)環(huán)境因子測定分析實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，要求學(xué)生在校園中自主選擇有代表性的樣地，并以裸地為對照，分時(shí)間點(diǎn)測定樣地環(huán)境的生態(tài)因子進(jìn)行比較分析。學(xué)生在預(yù)習(xí)該實(shí)驗(yàn)時(shí)，有充足的時(shí)間可以提前思考選擇樣地，查閱文獻(xiàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，將提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和線下課堂效率。

在線上教學(xué)過程中，教師要求學(xué)生上傳預(yù)習(xí)報(bào)告，與學(xué)生互動(dòng)答疑，將預(yù)習(xí)報(bào)告作為評價(jià)學(xué)生預(yù)習(xí)效果的依據(jù)之一，同時(shí)對學(xué)生預(yù)習(xí)的不足之處做出補(bǔ)充。

（三）混合教學(xué)模式中線下教學(xué)

線下課堂教學(xué)，在開始實(shí)驗(yàn)之前，以小組為單位，教師從每個(gè)小組隨機(jī)抽取1 名學(xué)生匯報(bào)預(yù)習(xí)報(bào)告（3～5 分鐘）。在學(xué)生匯報(bào)之后，教師針對匯報(bào)提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論。例如在氣相色譜法測定土壤呼吸實(shí)驗(yàn)中，教師引導(dǎo)學(xué)生比較不同土壤呼吸測定方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

學(xué)生根據(jù)教師演示和教學(xué)視頻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，小組內(nèi)部進(jìn)行交流討論，合作完成實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流的能力，教師巡回答疑。

三、線上線下混合教學(xué)模式效果分析

教師要求生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程完成整個(gè)線上線下混合教學(xué)之后，學(xué)生除了以小組為單位交實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，每位學(xué)生均需交一份課程小結(jié)，從教學(xué)效果、課堂氛圍、學(xué)習(xí)興趣和能力提高（創(chuàng)新能力，實(shí)踐能力，思考能力和解決問題能力等）等方面進(jìn)行總結(jié)，以此來評價(jià)線上線下混合教學(xué)模式的教學(xué)效果。

從學(xué)生的課程小結(jié)來看，學(xué)生對線上線下混合教學(xué)滿意度比較高，一致認(rèn)為通過線上教學(xué)視頻的自主預(yù)習(xí)和線下實(shí)驗(yàn)課堂結(jié)合達(dá)到良好的教學(xué)效果。相較以往的傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生認(rèn)為線上線下混合教學(xué)模式下課堂效率更高，課堂氛圍也更為活躍，學(xué)習(xí)更主動(dòng)，學(xué)習(xí)興趣更濃。同時(shí)也提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，以及解決問題的能力（圖2）。

圖2 選取部分學(xué)生課程總結(jié)教學(xué)效果評價(jià)

從學(xué)生的課堂實(shí)驗(yàn)操作和提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來看，相較以往的傳統(tǒng)教學(xué)模式，由于提前線上觀看視頻進(jìn)行了預(yù)習(xí)，每位學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更熟悉，課堂里氛圍活躍，都積極主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)過程，一改往常小組中一人操作其余人旁觀的狀態(tài)。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻中對于實(shí)驗(yàn)過程中特別需要注意的步驟和細(xì)節(jié)添加特寫鏡頭，進(jìn)行了著重展示，學(xué)生操作過程中也更為規(guī)范和嚴(yán)謹(jǐn)。由于前期預(yù)習(xí)和課堂教學(xué)效果良好，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫非?？茖W(xué)詳實(shí)，可以看出學(xué)生進(jìn)行了獨(dú)立的思考，有自己初步的科學(xué)思路，學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力得到提高。

四、結(jié)束語

線上線下混合式教學(xué)模式以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的翻轉(zhuǎn)，激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新理念，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，混合教學(xué)模式被學(xué)生所接受和認(rèn)可，達(dá)到了改善生態(tài)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的目的，提高了課堂效率，培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣與積極性，為高校生態(tài)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式探索積累了經(jīng)驗(yàn)。