OAO混合教學(xué)模式及評價(jià)體系在“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”中的構(gòu)建

朱凌，許軍娜，羅飛，李克文，李晶，彭紅霞，文瑾

（湖南人文科技學(xué)院材料與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 婁底 417000）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工科教育中的重要環(huán)節(jié)，對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)非常重要。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式為單純線下教學(xué)，通常是教師理論講授和實(shí)驗(yàn)演示、學(xué)生分組操作，然而仍然有部分學(xué)生課前不能自主預(yù)習(xí)、課中跟不上教師節(jié)奏、課后學(xué)過即忘或者無法學(xué)以致用，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用給高校教育模式帶來了巨大變革，它突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上的局限性，使得授課時(shí)間從線下延伸到線上，授課場所從教室擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提供教師更多的教學(xué)設(shè)計(jì)空間，完美實(shí)現(xiàn)線上和線下的有機(jī)融合，有助于彌補(bǔ)單純線下教學(xué)的不足。近年來，OAO 混合式教學(xué)模式已成為各大高校教育改革的主流模式。OAO（即onling and offline）混合式教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中已有應(yīng)用。李俊波等在“儀器分析實(shí)驗(yàn)”課程中借助超星“學(xué)習(xí)通”線上平臺(tái)進(jìn)行了混合式教學(xué)改革，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果、強(qiáng)化學(xué)生操作技能等方面取得了一定成效[1]。張立華等將“云班課”引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間的教學(xué)互動(dòng)、資源推送和反饋評價(jià)，有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新性[2]。王珺等[3]基于混合式教學(xué)，將形成性評價(jià)貫穿在整個(gè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，推動(dòng)學(xué)生和教師之間及時(shí)、有效的溝通，并獲得更客觀和科學(xué)的評價(jià)結(jié)果。這些優(yōu)秀案例為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了新思路和新方法，使得將線上和線下混合式教學(xué)應(yīng)用在“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”課程中具有可行性。本文對OAO 混合式教學(xué)模式及評價(jià)體系在“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”課程中的構(gòu)建進(jìn)行了初步探索，為線上線下融合在工科實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 課程介紹及傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足

“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”是高分子材料專業(yè)的一門實(shí)踐必修課，主要介紹適用于高分子材料的各種現(xiàn)代測試方法的基本原理、設(shè)備操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括XRD 表征、差熱熱重分析、粒徑粒度測試、拉伸強(qiáng)度測試、老化性能測試等10 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)具備高分子材料分析測試技能、掌握材料分析新方法和新技術(shù)的工科應(yīng)用型人才。

傳統(tǒng)教學(xué)模式：課前由學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課件，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；課中教師講授完實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器操作步驟及注意事項(xiàng)后先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，再由學(xué)生動(dòng)手操作；課后學(xué)生自主進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。因此，傳統(tǒng)的評價(jià)體系由預(yù)習(xí)報(bào)告、學(xué)生考勤、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及期末考試等環(huán)節(jié)構(gòu)成。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及評價(jià)體系如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及評價(jià)體系示意圖Fig.1 Schematic diagram of traditional experimental teaching mode and evaluation system

立足于二本院校的實(shí)際情況，“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式及評價(jià)體系存在以下問題：①實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)條件有限。受場所限制無法保證所有學(xué)生都能夠清楚看到教師演示，類似XRD、DSC 等精密貴重的實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法保證每位同學(xué)都能動(dòng)手操作；②教學(xué)設(shè)計(jì)缺少活力。課堂一味由教師主導(dǎo)，學(xué)生習(xí)慣性被動(dòng)接受，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；③評價(jià)體系不夠完善。傳統(tǒng)的考核方式仍然以終結(jié)性評價(jià)為主，缺乏科學(xué)的形成性評價(jià)?；趥鹘y(tǒng)教學(xué)方式，精密貴重儀器設(shè)備操作問題依然無法解決；老師為主體的“填鴨式”課堂導(dǎo)致只有少部分積極主動(dòng)的同學(xué)能夠?qū)W到學(xué)好；形成性評價(jià)缺乏使得教師無法更全面、更準(zhǔn)確、更公正地對每個(gè)學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)。

線上線下混合式教學(xué)結(jié)合了傳統(tǒng)面授課堂教學(xué)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)，既能發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控作用，又能激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性[4]。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源給予授課教師更多備課靈感和素材。線上平臺(tái)使用既能增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，又能為教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)考核提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此，“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”課程混合式教學(xué)改革具有必要性。

2 混合式教學(xué)模式及評價(jià)體系的構(gòu)建與應(yīng)用

混合式教學(xué)改革并沒有固定的模板，也不拘泥于某一種形式，在線上線下相融合的大框架下，應(yīng)該根據(jù)人才培養(yǎng)需求、實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)及實(shí)際硬件條件，設(shè)計(jì)真正符合學(xué)生情況和學(xué)科內(nèi)容的改革方式，應(yīng)該根據(jù)課程和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)造與個(gè)性化[5]。

2.1 線下與線上教學(xué)相輔相成

線上線下混合式教學(xué)的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)集教學(xué)內(nèi)容發(fā)布與管理、在線教學(xué)互動(dòng)、教學(xué)效果評價(jià)等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為支撐，本課程選擇了與我校已經(jīng)深度合作的超星公司開發(fā)的“學(xué)習(xí)通”線上教學(xué)App?！熬€下為主、線上為輔”的教學(xué)模式通過課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)踐和課后答疑的形式構(gòu)建。

課前由教師提前一周在“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)上傳實(shí)驗(yàn)課件、設(shè)備操作視頻以及其他拓展內(nèi)容，并發(fā)布線上測試和線上討論話題。以該課程中“乳膠粒粒徑粒度測試”實(shí)驗(yàn)為例，乳膠粒粒徑粒度分布是影響乳液聚合的重要因素，因此乳膠粒粒徑粒度測試非常重要。課前在“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)上傳“乳膠粒粒徑粒度測試”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件和ppt、馬爾文Mastersizer 3000 激光粒度儀操作視頻、儀器操作注意事項(xiàng)以及origin 軟件安裝包和使用手冊，針對頻率分布曲線、累積分布曲線、中位徑、等效粒徑、激光粒度法測試原理等重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容發(fā)布章節(jié)測試，并發(fā)布“乳膠粒粒徑有哪些測試方法？”的討論話題。學(xué)生經(jīng)過線上學(xué)習(xí)，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和設(shè)備操作已有了初步了解，具有一定理論基礎(chǔ)，一方面可以減少課堂上理論講授的時(shí)間，另一方面當(dāng)教師更深入地講解實(shí)驗(yàn)和儀器原理時(shí)學(xué)生能夠更容易理解和接受。同時(shí)，課前學(xué)生已經(jīng)掌握儀器設(shè)備的使用方法，了解儀器設(shè)備的使用注意事項(xiàng)，這樣可以大大降低儀器設(shè)備使用不當(dāng)而損壞的風(fēng)險(xiǎn)，提高儀器的壽命。

課堂中，對于理論部分的講解，將傳統(tǒng)的單純由教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)獒槍?shí)驗(yàn)內(nèi)容中的難點(diǎn)和重點(diǎn)拋出討論課題，如“乳膠粒概念及特性？”“等效粒徑的概念及激光粒度法測粒徑的等效方式？”“激光粒度法測試粒徑粒度的原理？”等，先由學(xué)生進(jìn)行講解，再由教師補(bǔ)充。這種教學(xué)方式化被動(dòng)灌輸為主動(dòng)學(xué)習(xí)，既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂積極性和主觀能動(dòng)性，提高他們思考和分析問題的能力，又能夠幫助他們準(zhǔn)確定位重點(diǎn)難點(diǎn)，加深對所學(xué)知識(shí)的印象。對于實(shí)踐部分，教師結(jié)合測試原理先對激光粒度儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解，然后對設(shè)備樣品預(yù)處理、開機(jī)、設(shè)置參數(shù)、進(jìn)樣、清洗、結(jié)果導(dǎo)出及數(shù)據(jù)分析的整個(gè)過程進(jìn)行演示，演示過程中針對前期樣品預(yù)處理、操作原理及注意事項(xiàng)、測試后數(shù)據(jù)分析等問題，通過“學(xué)習(xí)通”隨機(jī)選人功能進(jìn)行隨機(jī)提問，對學(xué)生未掌握部分進(jìn)行二次講解和重點(diǎn)鞏固，最后由學(xué)生自己動(dòng)手操作。由于激光粒度儀測試一次需要半個(gè)小時(shí)，在課堂時(shí)間有限且精密儀器不方便頻繁操作的實(shí)際情況下，將學(xué)生按4～5 人分成一個(gè)小組，以小組形式進(jìn)行操作，鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的同時(shí)，也提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在學(xué)生操作過程中，不同組學(xué)生使用不同乳膠測試樣品，讓學(xué)生根據(jù)樣品特性選擇合適的分散劑，自主設(shè)置折射率、遮光度、清洗時(shí)是否超聲等重要參數(shù)，讓學(xué)生掌握多種樣品的測試步驟。結(jié)合不同組學(xué)生測試結(jié)果，對頻率分布曲線和累積分布曲線進(jìn)行解讀，闡述D10、D50、D90 等重要數(shù)據(jù)的含義，然后讓學(xué)生以小組形式對本組結(jié)果進(jìn)行分析，使學(xué)生能夠通過曲線圖快速并準(zhǔn)確地分析出試樣粒徑粒度的分布情況。

學(xué)生課后有任何問題可以在“學(xué)習(xí)通”討論區(qū)與教師及其他學(xué)生討論。本實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)需用到origin繪圖軟件，由于課堂時(shí)間和環(huán)境有限，部分學(xué)生自學(xué)能力較差，教師利用線上平臺(tái)以錄屏或直播的方式指導(dǎo)學(xué)生安裝和使用該軟件繪圖及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。線上答疑的形式不受時(shí)間和空間的局限，使得教師與學(xué)生的互動(dòng)變得更加便捷。

2.2 形成性與終結(jié)性評價(jià)有機(jī)融合

教學(xué)評價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量最直接的手段，也是影響教學(xué)效果的重要因素。傳統(tǒng)評價(jià)體系由課前預(yù)習(xí)報(bào)告、課中課堂表現(xiàn)、課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及期末考試組成。這種以終結(jié)性評價(jià)為主的評價(jià)方式不能準(zhǔn)確、全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。基于線上線下混合式教學(xué)模式，引入多樣化的形成性評價(jià)方式，建立了形成性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合的評價(jià)模式。

課前在“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)上設(shè)置章節(jié)測驗(yàn)和討論題，將測驗(yàn)結(jié)果以及討論回答情況（回答的質(zhì)量和次數(shù)）計(jì)入平時(shí)成績，這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)有利于教師掌握學(xué)生預(yù)習(xí)情況，并隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。章節(jié)測試以填空題、選擇題和判斷題等客觀題的形式給出，系統(tǒng)自動(dòng)批改獲得成績統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；討論題根據(jù)回答的次數(shù)和回答的質(zhì)量由教師給分。課中將教師講解過程中設(shè)置的提問環(huán)節(jié)計(jì)入平時(shí)成績，根據(jù)學(xué)生回答積極性和質(zhì)量打分，有利于動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況并調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。實(shí)驗(yàn)操作過程中設(shè)置樣品制備、參數(shù)設(shè)置、進(jìn)樣、清洗的重要步驟作為打分點(diǎn)，教師根據(jù)打分點(diǎn)給學(xué)生的操作水平打分。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后以小組形式對不同乳膠粒樣品預(yù)處理、參數(shù)設(shè)置、粒徑粒度分布結(jié)果進(jìn)行分析討論，各小組內(nèi)部對操作過程進(jìn)行自評和互評。實(shí)驗(yàn)操作成績結(jié)合教師評價(jià)、學(xué)生自評和互評結(jié)果獲得。量化評價(jià)考核指標(biāo)包括課前章節(jié)測驗(yàn)10%、討論10%、課中回答問題10%、實(shí)驗(yàn)操作20%、課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告10%、期末考試40%。重新構(gòu)建的OAO 混合式教學(xué)模式及評價(jià)體系如圖2 所示。

圖2 OAO混合式教學(xué)模式及評價(jià)體系示意圖Fig.2 Schematic diagram of OAO hybrid teaching model and evaluation system

3 混合式教學(xué)模式的教學(xué)效果

通過OAO 混合式教學(xué)模式在“高分子材料性能測試實(shí)驗(yàn)”課程中的試用，能明顯感覺到課堂氛圍更好，教學(xué)效果獲得提升。線上平臺(tái)增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑，豐富的線上資源拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，經(jīng)過針對性的課前預(yù)習(xí)，現(xiàn)場教學(xué)學(xué)生的積極性和參與度更高；討論式教學(xué)方式調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，師生之間互動(dòng)性更強(qiáng)，學(xué)習(xí)效率得到有效提高；經(jīng)過課前視頻學(xué)習(xí)和現(xiàn)場教師演示，學(xué)生對重難點(diǎn)的掌握更加深入，儀器操作更加熟悉和規(guī)范；從實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫情況來看，學(xué)生對origin繪圖軟件的使用、乳膠粒粒徑粒度分布結(jié)果分析能力普遍提高；采用形成性評價(jià)和終結(jié)性評價(jià)互相結(jié)合的分段式評價(jià)體系，多樣化的形成性評價(jià)方式和細(xì)化的考核點(diǎn)獲得了更全面、更準(zhǔn)確、更公正的評價(jià)結(jié)果；根據(jù)高分子材料專業(yè)畢業(yè)論文導(dǎo)師反饋，學(xué)生完成畢業(yè)論文時(shí)，可以對激光粒度儀進(jìn)行熟練操作，其粒徑粒度分布結(jié)果處理和分析能力普遍提升。

4 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式受空間和時(shí)間局限、教學(xué)效果不好、評價(jià)體系形式單一、評價(jià)結(jié)果不全面的問題，構(gòu)建了OAO 混合式教學(xué)模式以及形成性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合的評價(jià)體系。借助“學(xué)習(xí)通”的線上平臺(tái)，課前線上發(fā)布學(xué)習(xí)資料、章節(jié)測試和討論話題，有助于學(xué)生提前預(yù)習(xí)掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及儀器操作方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性；課中教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況進(jìn)行理論講解，能做到有的放矢，提高教學(xué)效果；課后利用線上平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析講解和重難點(diǎn)答疑，鞏固教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)增加了章節(jié)測試、討論、課中回答問題等多樣化形成性評價(jià)方式，獲得更準(zhǔn)確、更全面、更公正的評價(jià)結(jié)果。目前，線上線下混合式教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用還較少，具體實(shí)施細(xì)節(jié)也還在實(shí)踐和探索中。然而，線上教學(xué)方式能否取得好的效果很大程度上取決于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自我約束力，這也對教師的課程設(shè)計(jì)能力提出了更高的要求。