混合式實驗教學提高學生主動學習能力的探討

陳友媛, 辛 佳, 楊世迎, 林國慶, 孟慶生

(中國海洋大學 環(huán)境科學與工程學院,山東 青島 266100)

0 前 言

我國工科學生占全球工科生的38%，占全國在校生的32%。這說明我國已建成了世界最大規(guī)模的高等工程教育體系[1]。近年來，我國采取了各種手段來保證和提高工科教育水平。如開展卓越工程師計劃、箐英班和特色人才培養(yǎng)計劃，在工科人才培養(yǎng)方案中增加實踐課程的學分占比，2016年6月我國成為國際本科工程學位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》正式會員等[2]。這些都說明我國更加重視工科人才的培養(yǎng)，其中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和實踐能力的培養(yǎng)尤為重要。實踐能力的培養(yǎng)具體落實到教學上，就是要重視實驗課程并提高其教學的有效性，注重培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

互聯(lián)網(wǎng)時代，知識的生成、獲取和傳播發(fā)生了重大改變，這些改變也影響著人們的學習模式。據(jù)了解大多數(shù)的大學生遇到問題時會上網(wǎng)查找學習資料，而且有半數(shù)以上的學生1天上網(wǎng)時間會超過5 h[3]。但網(wǎng)上資源冗余繁雜、干擾信息多，影響學習效率。如何利用學生網(wǎng)上學習的特點，提高學習效果是新時代值得每個教師思考的問題。混合式教學是一種較新的教育技術手段，可在保留傳統(tǒng)的面對面教學優(yōu)勢的基礎上與線上學習相結合，從而獲得更佳的學習效果[4]。實驗課能充分展現(xiàn)這種混合式教學模式的優(yōu)點，因為實驗課有更大的“教”與“學”的設計空間，能夠充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源和教育信息化理念，改變傳統(tǒng)課堂面對面教學模式，賦予“教”與“學”新的內涵。本文以實驗課為例，探究如何借助混合式教學方法，從學生和教師及師生互動的角度研究如何提高大學生實驗課的學習效果。

1 混合式教學的內涵

混合式教學的概念自本世紀初提出以來，目前對其理論的探討以及教育技術的研究正在逐步深入。Franks[5]認為混合式學習就是多種教學方式和教學技術的結合，Colis等[6]則將混合式教學理解為“傳統(tǒng)面對面的課堂學習和在線學習的結合”，它靈活多樣的課程設計使得課程學習不受時間限制[7]。何克抗[8-9]認為,混合式教學就是既要發(fā)揮教師的主導作用，又要充分體現(xiàn)學習者作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性，即“主導—主體”教學模式。

混合式教學側重為學而教，強調師生之間和學生彼此之間的多元互動，以促進學習者的個性化學習和全面發(fā)展為目標。其教學效果直接體現(xiàn)在學生的自主學習和科研創(chuàng)造能力、合作和溝通交流能力的達成度上,有利于學生擴大知識面、拓展思維空間，提高科學探索能力[10-11]。授課教師通過新的教育技術手段，讓學生能夠提前自學，提高課堂效率并為學生提供更多的討論答疑機會，相比于單純的網(wǎng)絡課程，真正實現(xiàn)了以學生為中心的授課方式。

從混合式教學的發(fā)展來看，不是所有的課程都適合混合式教學，很多注重演算、公式推導的知識更適合傳統(tǒng)的課堂教學[3]，而實驗課程的互動性、實踐性和創(chuàng)新性非常適合開展混合式教學，通過面對面的實驗教學和在線交流可以極大地提高實驗教學的學習效果。

2 混合式教學的實施

混合式教學將學生放在教學活動的中心，重視學習效果的達成，關注師生的交流互動。不僅充分發(fā)揮出面對面學習中教師的主導作用，也體現(xiàn)出互聯(lián)網(wǎng)教育中有教師和助教指導所具備的優(yōu)勢[12]。同時避免了因網(wǎng)絡信息的繁雜而導致學習效果低下的負面影響。通過讓學生實驗課前預習和全程參與實驗，破解了高校大學生隱形逃課率高的難題。也為教師提供了一個去重新思考教學方式、優(yōu)化設計教學內容、增加師生交流互動的機會。圖1顯示了以學生為中心的混合式實驗教學的思路。

圖1 以學生為中心的混合式實驗教學示意圖

2.1 發(fā)揮學生的學習主體作用

(1) 課前預習。課前預習對于提高學生學習效果很有幫助，現(xiàn)在的大學生由于課業(yè)繁多，實驗課程配套教材枯燥單一，實驗前預習往往達不到預期的效果。

混合式實驗教學可以借助線上教學平臺，提前將實驗相關資料放到課程網(wǎng)站上，為學生預習實驗提供便利。線上實驗指導書可以讓學生利用碎片時間用手機登錄網(wǎng)站進行課前預習；線上實驗PPT可以讓覺得預習枯燥的學生將實驗重點盡快掌握；線上錄制的實驗視頻可以讓學力有余的學生通過觀看加深對實驗的理解。為了改變學生不重視預習的情況，可以采取設置線上預習題的強制措施，將實驗需要掌握的重點知識編寫成預習題目，在實驗課前1周，通過網(wǎng)上課程發(fā)布，讓學生線上學習和測試，掌握這些知識點。學生瀏覽網(wǎng)站學習資源和測試成績等都與學生最終課程成績掛鉤，以此督促學生提前預習。

實驗課前，助教可以通過學生線上預習題的答題效果，收集整理學生對于重點知識的掌握程度以及知識盲點等有效信息，反饋給授課老師，老師及時調整講解重點，提高學習效果。對于一些常規(guī)的知識點老師可以采取課堂提問的方式，并將提問成績登記[13]。進一步督促同學在做實驗前認真預習實驗有關的理論知識。

(2) 全程參與。以往的實驗課一般由實驗員或實驗助教進行實驗前的試劑配制、測試樣品的準備、玻璃器皿的清洗等，學生只在實驗課程規(guī)定時間內完成實驗最主要的樣品測定工作。這樣的實驗過程不是一個完整的實驗過程，是為了完成實驗任務而進行的實驗操作，對學生今后完成畢業(yè)論文或本科生研究發(fā)展不利。

混合式實驗教學，注重為學而教。每個實驗的準備階段，可以利用網(wǎng)站提前1周發(fā)布配制試劑、測試樣品等通知，感興趣的學生可以報名參加實驗前的準備工作。這樣學生可以了解更多的實驗知識，熟悉更多實驗器材和設備的使用，學習實驗過程中儀器設備的清洗和保養(yǎng)方法，掌握各種試劑，溶液的配制、實驗廢棄液的處理和實驗回收等方法。了解完整的實驗過程對培養(yǎng)學生的學習興趣有很大的作用。

(3) 避免隱形逃課。隱性逃課就是指上課時學生從事與課堂教學無關事情的心理曠課行為，如睡覺、聊天、玩手機、發(fā)呆、思想開小差等。實驗課不可避免地也存在著隱形逃課的現(xiàn)象[14]。一般由于實驗條件限制，老師會將學生分組進行實驗，這為隱形逃課的同學提供了機會。例如有些同學實驗過程不思考，不動手，依賴其他組員完成，這樣不僅自己學不到知識，并且還會延誤本組實驗進度，甚至使其他組員也對實驗產(chǎn)生怠惰心理[15]。如使用大型儀器設備的實驗，并不能讓所有的學生都上手操作，或老師課前進行實驗演示時，并不是所有的同學都能看到，這樣的情況也會產(chǎn)生學生被動性的隱形逃課[16]。

為了減少隱形逃課現(xiàn)象，將提前錄制好的實驗視頻放到網(wǎng)站上，讓學生課前預習。在小組實驗的過程中，每個學生可以選擇自己感興趣的部分，與小組成員合力完成整個實驗。這樣就加快了實驗的進度，增加做實驗的成就感。實驗完成后，有興趣的同學可以再去操作其他部分的實驗，與其他同學一起討論實驗中遇到的問題，不能解決的問題向老師面對面的請教。這樣讓學生充分利用課堂時間和教學資源，學到更多的知識；全程參與的實驗，學生更希望證明實驗的正確性，會更好地調動學生實驗的積極主動性。另外，老師在實驗過程中應隨機挑選學生進行操作檢查，達到促使學生積極動手操作的目的。通過這些方式能最大限度地避免學生隱形逃課，提升整個實驗課程的學習效果。

(4) 自主創(chuàng)新。實驗指導書指定的實驗內容禁錮了同學們的思想，讓同學們對這門實驗課的了解深度僅限于老師限定的內容，可能會產(chǎn)生機械化地完成課程要求的實驗內容的現(xiàn)象。這體現(xiàn)的是“為教而教”的思想，而不是“為學而教”的理念。

環(huán)境學科是一門發(fā)展迅速的學科，具有前沿性、復雜性和多學科交叉等特點，許多社會關心的實驗科學問題，還沒有撰寫為成熟的實驗教材內容。為了讓學生了解環(huán)境學科的最新動態(tài)，學生還可以在網(wǎng)上選擇自己想要動手操作的創(chuàng)新性實驗，自己設計實驗方法，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維能力。

2.2 重視教師的教學主導作用

(1) 實驗教學設計。混合式實驗教學設計應充分重視教師在教學中的主導作用，在教師的主導下把傳統(tǒng)課堂面對面學習方式和在線學習方式結合在一起。教師要把課程內容分解成不同的知識單元，梳理該課程知識點對畢業(yè)要求指標點的支撐來設計實驗內容。

實驗教學內容設計可分為不同層次進行：①線上自學實驗，對一些實驗內容單一，操作技巧簡單的實驗可作為演示或選修實驗，通過網(wǎng)站發(fā)布這些實驗的視頻和PPT，以便學生自學。②典型實驗，由于實驗學時的限制，實驗內容貫徹少而精的原則。一般可以把典型實驗項目作為必做實驗，深入細致講解實驗原理、方法、過程、計算和誤差分析，要求達到操作熟練，觸類旁通、靈活應用的目的。③創(chuàng)新性實驗，實驗內容有一定的綜合性，考核學生的融會貫通和綜合分析能力。老師只向學生提供實驗目的和實驗要求，實驗方法由學生自己設計，可以充分發(fā)揮學生的自主思考、自主解決問題的能力[17]。通過3個層次的試驗，加強學生創(chuàng)新能力和綜合分析能力的培養(yǎng)。

(2) 混合式教學平臺建設。充分利用學校網(wǎng)絡教學平臺，完善實驗課網(wǎng)站的建設，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源和課堂教學的互補學習模式。教師可在平臺上豐富教學資料，包括實驗指導書、演示視頻、PPT、實驗小知識、學科動態(tài)等；教師設計在線測試及時了解學生的學習狀況；在交流平臺解答學生的疑惑，激勵學生的學習興趣；教師可以在平臺上設置創(chuàng)新性實驗，引導學生關注學科動態(tài)、關注社會熱點問題、拓展學習視野，培養(yǎng)學生并使其能力從掌握理論知識向解決實際問題轉化。

通過混合式教學平臺，學生可以自己掌握學習進度，對于難以理解的知識，可以重復觀看視頻和學習PPT，完成在線測試遇到困難時，可以在線上或線下向老師或助教咨詢答疑。在混合式教學平臺中，教師的主要任務不僅僅是講授知識，更重要的是梳理知識點，通過交流、答疑的方式，讓學生進行深度學習，解決學習過程中的疑難問題，大幅增加學生課外的學習時間。

2.3 客觀公正地考評學業(yè)

混合式教學平臺上的自動評分、監(jiān)測功能和數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，能客觀、公正、及時地評價學生的學習效果，對掌握學生的學習動態(tài)、學生對知識的困惑并據(jù)此及時調整教學方案等方面有傳統(tǒng)課堂無法實現(xiàn)的優(yōu)勢。因為在實驗課面對面的教學過程中，老師是很難觀察到每一個學生的實驗過程，更無法了解學生的學習困惑，學生學習效果往往以實驗報告成績作為評價依據(jù)，不能全面、客觀地評價學生的學習效果。

混合式教學的效果評價關注學生學習的全過程，是一種動態(tài)評價。這種評價方式不但要考查學生課前預習情況，課中的學習態(tài)度、知識掌握情況，還要考查學生的創(chuàng)新能力、解決問題能力等多方面能力[18]。課前預習可通過在線測試進行評價，課中學習可以通過交流互動體現(xiàn)，關于創(chuàng)新能力可通過創(chuàng)新性實驗展現(xiàn)。學生在創(chuàng)新性實驗中可以得到多方面的訓練，甚至包括實驗設計錯誤后及時修正和發(fā)現(xiàn)實驗故障后及時排除等的經(jīng)驗教訓。學生創(chuàng)新性實驗完成后，老師一定要進行評閱打分，并上傳至網(wǎng)站上供同學們學習參考，特別優(yōu)秀或有創(chuàng)意的實驗將署名上傳至網(wǎng)站上，供以后選修此課程的學生們學習，并給予加分獎勵。學生通過這種形式的學習和操作，各方面能力都會有所提高，尤其是學習效果的提高最為顯著。

混合式實驗教學更關注學生學得怎樣，這就需要從學生學習過程、教師的教學設計和師生交流互動的方面形成一個發(fā)現(xiàn)問題、及時反饋、調整教學方案、跟蹤評價的閉環(huán)，持續(xù)改進，達到為社會培養(yǎng)高質量人才的目的。

3 結 語

混合式教學是互聯(lián)網(wǎng)和信息技術發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，對傳統(tǒng)的教學理念產(chǎn)生很大的影響。通過實踐發(fā)現(xiàn)混合式實驗教學可以多方位提高大學生實驗課教學質量，比較合適大學生的學習習慣，不會引起學生過度抵觸心理，能較好地引起學生的學習興趣，提高學習效果。