二維碼技術(shù)促進線上線下混合式實驗課程教學(xué)
——以藥物合成實驗為例

＊李婧 孫艷 陳玥 王銳 安紅波 葛文中

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院 黑龍江 163319）

應(yīng)用型本科院校建設(shè)中，實踐教學(xué)的地位進一步被提高。積極建立與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相符合的實踐教學(xué)模式，要求在教學(xué)方法與組織形式上體現(xiàn)實踐性特征[1]。當(dāng)前線上教學(xué)資源豐富，學(xué)生應(yīng)用手機進行學(xué)習(xí)，搜一搜、掃一掃，已經(jīng)成為學(xué)習(xí)的常態(tài)。以線上線下混合式開展的實驗課程也逐漸增多，線上內(nèi)容與線下實驗必須建立好連貫的、密切的聯(lián)系，教學(xué)方法的改革必須與時俱進，以新的方法啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)，做到教以學(xué)為主。

二維碼作為信息載體，可以鏈接多種形式的線上資源，如文字、圖片、網(wǎng)站、音頻、視頻等內(nèi)容，并逐步被應(yīng)用到教學(xué)和管理中[2-5]。二維碼技術(shù)使師生能夠便捷地獲得數(shù)據(jù)資源，對提升教學(xué)品質(zhì)和學(xué)習(xí)效果有重大的作用[6-8]。

本教研組不斷進行課程改革，建立了豐富的線上資源，詳細涵蓋專業(yè)實驗需要的器材與技術(shù)[9]，課程實施線上線下混合式教學(xué)。在不斷持續(xù)的教學(xué)評價中發(fā)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)在內(nèi)容發(fā)布、學(xué)生預(yù)習(xí)、知識點練習(xí)、線上考核等方面具有較好的促進作用，但是在學(xué)生來到實驗課程之后發(fā)現(xiàn)仍然存在著一定問題。本文以藥物合成實驗課程為例，詳細說明二維碼輔助線上線下混合式實驗課程開展情況。將線上內(nèi)容鏈接到二維碼中，學(xué)生通過手機掃描二維碼來觀看基本內(nèi)容、練習(xí)操作技術(shù)，加強實驗教學(xué)與過程考核情境化，促進學(xué)生實踐能力的提高。

1.線上線下混合式實驗教學(xué)存在的問題

實驗課程強調(diào)培養(yǎng)的是學(xué)生的操作能力、解決實際問題的能力。學(xué)生完成線上任務(wù)時，通常是學(xué)習(xí)之后立即考核，學(xué)習(xí)過程中對知識點的長期記憶、內(nèi)化吸收效果有限，導(dǎo)致個人能力得不到明顯提升。具體反映在以下幾個方面：

（1）實驗技術(shù)原理與應(yīng)用脫節(jié)。線上考核監(jiān)測到學(xué)生完成了相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，然而在實驗課程中，學(xué)生對書上或線上的多方面信息無法在實際操作中準(zhǔn)確地反饋，學(xué)生理論與實踐的“共鳴”不強。這些能力只有在實踐過程中得到練習(xí)，才能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的能力。由于時間、教學(xué)分組等限制，以及學(xué)生個體差異，教師演練不一定能讓全部學(xué)生掌握其中的技巧，部分學(xué)生無法在實驗中查找資源，存在盲目操作，課后又缺乏動力補足知識。

（2）學(xué)生處理情境復(fù)雜問題能力較弱。實驗項目常常需要利用多個新舊知識內(nèi)容完成操作，由于實驗內(nèi)容緊湊，學(xué)生不能深入理解各環(huán)節(jié)內(nèi)容的聯(lián)系，不能靈活應(yīng)用實驗技能，存在倉促操作甚至導(dǎo)致實驗失敗。

（3）實驗教學(xué)實操過程考核不足。線上線下混合式教學(xué)，增加了靈活度較強的線上考試，做到在課前、課后檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。但是這些考核在“實操過程考核”上仍有欠缺，往往是教師提出問題，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，缺乏情境性的實驗考核。

2.二維碼在實驗教學(xué)中的實踐

本文以藥物合成實驗教學(xué)為例，介紹基于二維碼的實驗教學(xué)資源的建設(shè)。藥物合成實驗是在基礎(chǔ)化學(xué)實驗后開設(shè)的專業(yè)實驗課程?；A(chǔ)實驗內(nèi)容面向?qū)W校大部分學(xué)生，內(nèi)容基礎(chǔ)而寬泛。而專業(yè)實驗內(nèi)容與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)統(tǒng)一，強調(diào)的范圍更精更深。相對于基礎(chǔ)化學(xué)類實驗課程，藥物合成實驗是綜合性實驗，應(yīng)用到多種實驗器材和多項操作技術(shù)。藥物合成實驗過程復(fù)雜且具有難度，這就要求能夠?qū)Ω黜椩砼c操作達到靈活地應(yīng)用。為了克服教學(xué)中的問題，教研組采用二維碼將線下實體與線上資源鏈接，實時實地搭建理論與實踐的橋梁，如圖1所示，重點在三個方面進行內(nèi)容設(shè)置，分別打印成三種顏色二維碼：黑碼為基礎(chǔ)必學(xué)內(nèi)容，黃碼為拓展內(nèi)容，紅碼為考核碼。

圖1 二維碼輔助線上線下實驗教學(xué)設(shè)置

（1）二維碼輔助情境化知識傳授。二維碼技術(shù)把線上的資源進一步延伸到課堂，讓資源分布在必要的“角落”。將必學(xué)內(nèi)容采用黑碼打印，粘貼于相應(yīng)部位，學(xué)生對應(yīng)地查看二維碼內(nèi)文字知識。這種實地的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對所學(xué)知識的印象，同時加強學(xué)生的探索能力。

①在器材與設(shè)備上應(yīng)用。在藥物合成實驗中，應(yīng)用到的器材多達百樣。在線上資源建設(shè)的基礎(chǔ)上，將各種知識點的訪問鏈接制作成二維碼，粘貼在對應(yīng)的實驗器材上，這樣方便學(xué)生翻閱資料，獲取器材的功能介紹與使用方法。學(xué)生結(jié)合儀器本身的結(jié)構(gòu)特征，有助于準(zhǔn)確理解儀器設(shè)備的使用。大型的設(shè)備，例如紅外光譜儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀等，操作相對復(fù)雜，注意事項多，學(xué)生在操作中通過二維碼學(xué)習(xí)線上視頻教學(xué)，有利于正確完成實驗操作。

②在實驗藥品上應(yīng)用。實驗用到的試劑瓶上通常有藥品標(biāo)簽，但是信息量有限，用二維碼承載詳細信息，如關(guān)于藥品的物理化學(xué)性質(zhì)，使用注意事項等。自行配置的試劑，可以對配置方法加以說明，注釋上需要學(xué)生掌握的知識點。

③實驗安全說明。各項安全說明附加在二維碼上，有利于學(xué)生掌握與應(yīng)用。例如安全設(shè)施、通風(fēng)櫥、酸堿缸、滅火器、安全包、洗眼器等的使用方法和注意事項；緊急事故的處理辦法，例如著火、跑水漏電、割傷燙傷等的應(yīng)對方法，可以讓學(xué)生平時進行學(xué)習(xí)。關(guān)于三廢的處理是藥物合成實驗中關(guān)注的一項重要任務(wù)，平時一定要不斷加以強調(diào)，加強學(xué)生的環(huán)境保護意識與能力。

④實驗項目說明。把實驗內(nèi)容與考核指標(biāo)通過二維碼鏈接出來，有利于學(xué)生明確各項實驗信息。同時，把各項實驗相關(guān)的實驗技術(shù)原理、涉及的儀器設(shè)備的使用方法、注意事項等列出，有利于學(xué)生溫故知新，加深對實驗項目的理解。

（2）二維碼輔助知識拓展。線上資源設(shè)置時，有很多拓展知識，學(xué)生關(guān)注度較低，但是拓展知識對于學(xué)生開拓視野、啟發(fā)科研思路、加強思政教育具有很好的啟示作用。教學(xué)中采用黃色二維碼標(biāo)識，粘貼于實驗室內(nèi)，學(xué)生在課前課后、實驗等待過程中進行查詢，此舉能夠加強知識的傳遞。

①在器材與設(shè)備方面。介紹設(shè)備的開發(fā)、設(shè)備性能、相類似功能的產(chǎn)品，對于大型儀器可以介紹廣泛的應(yīng)用方向，構(gòu)建學(xué)生知識網(wǎng)絡(luò)，拓展學(xué)生視野。

②在實驗藥品方面。介紹藥品購買、藥品保存、藥品處理等方面信息，能夠促進學(xué)生對于藥品使用全方面信息的掌握，增強學(xué)生獨立工作經(jīng)驗。

③實驗安全說明方面。拓展我國化學(xué)品實驗安全的法律法規(guī)，增強學(xué)生法律意識；介紹危險案例，警示學(xué)生錯誤操作造成的后果。

④實驗項目說明方面。介紹藥物研發(fā)歷程，宣傳科研刻苦鉆研的精神；介紹藥物的實際應(yīng)用情況，增強學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)獲得感與榮譽感。

（3）二維碼輔助情境性過程考核。加德納的多元智力理論指出：“除非把評價置于現(xiàn)實生活和社會環(huán)境聯(lián)系中，否則，我們懷疑它能否恰當(dāng)?shù)卮砣祟惖闹悄鼙憩F(xiàn)?！绷⒆阌凇罢鎸嵡榫场钡倪^程考核，能更加正確地評價學(xué)生的實踐能力和問題解決能力。當(dāng)學(xué)生面對實物時，可以根據(jù)掌握的技能進行操作，或者從物體本身的結(jié)構(gòu)特征去思考、琢磨，這樣對開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力、培養(yǎng)自主科研精神有積極的促進作用。如何在實驗教學(xué)中設(shè)置情境式考核？當(dāng)前一個普遍的事實是，當(dāng)面對少量學(xué)生時，教師可以完成一人一題、一人一境的考核。但是在規(guī)模授課時，巨大的工作量使這種考核難以達成。

二維碼輔助實驗考核，把實驗考核問題挪到了操作現(xiàn)場，突出了應(yīng)用型學(xué)校重在知識的使用與工具性的特點。教師提前把考題相關(guān)內(nèi)容設(shè)置在二維碼內(nèi)，貼在相應(yīng)位置，學(xué)生進入現(xiàn)場掃描，即可進行相應(yīng)答題，如遇到不確定的，還可以通過自己操作演練，琢磨出其中的原理，再進行答題。這樣以考促學(xué)，以考促用，避免死記硬背，紙上談兵。教研組開發(fā)二維碼考核項目，主要應(yīng)用到以下幾個方面：

①針對性提問。就某項器材或技術(shù)進行重點提問，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟其中關(guān)聯(lián)的道理。例如在操作旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀時，學(xué)生掃碼答題，如果不明確答案，就可以現(xiàn)場演練，體驗不同的操作順序產(chǎn)生的結(jié)果，從而得出正確的答案。

②比較性提問。就相類似的儀器進行提問，增強學(xué)生辨識能力，達到正確使用。例如實驗室冷凝管分為水冷和空氣冷凝，水冷分為直形、球形、蛇形冷凝管。在實驗室二維碼考核中，學(xué)生就可以親手比較一下這幾個儀器的不同點，這樣記憶會更深刻。

③實操性提問。有一些實驗經(jīng)驗只有操作過才能真正獲得。例如實驗往往需要量取一定質(zhì)量的固體藥品，不少學(xué)生對于藥品的多少沒有概念，常常從藥瓶取出過多或者反復(fù)取樣。增設(shè)二維碼考核后，學(xué)生進行現(xiàn)場操作，獲得經(jīng)驗，有助于理解樣品量對實驗的影響等問題。

④拓展性提問。實驗用到的設(shè)備與技術(shù)關(guān)聯(lián)到許多其他內(nèi)容，將二維碼粘貼在學(xué)生實驗使用的儀器上，實驗之余，進行拓展思考，引導(dǎo)學(xué)生自主實驗時有依據(jù)地選擇條件。例如考察相關(guān)的儀器有什么優(yōu)缺點，相關(guān)的影響因素等。

⑤學(xué)生問題箱。課程的建設(shè)還來源于學(xué)生的參與。從學(xué)生視角提出的問題，常常是教師預(yù)想不到的，因此在教學(xué)過程中還有收集學(xué)生問題的環(huán)節(jié)?；谇榫诚率占膶嶒瀱栴}，有利于師生互動，鼓勵學(xué)生的積極參與，實現(xiàn)基于“學(xué)”的“教”。

3.使用與推廣

教學(xué)實施的重點是將二維碼內(nèi)容與實驗室內(nèi)各項設(shè)施的分布對應(yīng)準(zhǔn)確。其次是設(shè)立好實驗室開放時間，使學(xué)生能夠在課內(nèi)與課外自主掃碼回答問題、摸索儀器特征、演練操作等。

二維碼輔助實驗教學(xué)在藥物合成實驗課程中得以實踐，學(xué)生反饋積極，認為對實驗內(nèi)容的講解更加透徹，實踐操作訓(xùn)練更完善。該種方式可以推廣至專業(yè)其他實驗課程，使整個專業(yè)的實驗器材與儀器都能實現(xiàn)二維碼互通，有利于實驗室的管理和體系化實踐教學(xué)。

想要實現(xiàn)二維碼在實踐教學(xué)中廣泛應(yīng)用，需要教師用思維能力對二維碼中的教學(xué)內(nèi)容與問題進行細致的收集整理，完成工作量繁多的信息化的教學(xué)資源建設(shè)，還需要系統(tǒng)的實驗室管理模式，為二維碼應(yīng)用提供基礎(chǔ)保障。

4.總結(jié)

實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是其他教學(xué)過程難以取代的，以二維碼技術(shù)為載體，將實驗教學(xué)與線上資源庫資源結(jié)合起來，符合當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣；課程實施情境性教學(xué)與考核，讓知識傳授更加細致，過程考核更具啟發(fā)性。二維碼輔助，使實驗教學(xué)做到在知識教育上，促進學(xué)生基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識的緊密銜接；在技能上，促進學(xué)生從理論到實踐的應(yīng)用；在思政教育上，促進對學(xué)生專業(yè)、科學(xué)、嚴(yán)謹?shù)哪芰ε囵B(yǎng)。