視頻技術在本科實驗教學實踐中的應用

徐靜 吳文華 施鎮江 史同娜

摘要：闡述了理工科高校本科實驗教學存在的實際問題：課程周期長、教師課內工作繁重、學生動手機會少等，通過網絡視頻教學模式的嘗試性應用，從實際運作效果看，教師減負，學生得到鍛煉，總體實驗教學工作實效提高。

關鍵詞：實驗教學；本科；網絡視頻

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）30-0261-03

隨著國家經濟結構轉型的持續推進，近年來人才市場的需求明顯向應用型傾斜。這就要求高校畢業生除了需要具備扎實的基礎理論知識外，還需要具備良好的動手能力和相應的創新能力。而在理工類高等院校中，實驗教學環節就是培養學生分析問題、解決問題從而提高實際動手能力的重要途徑之一，這既有助于學生對理論知識的理解和消化吸收，也有助于他們掌握必要的測試方法、測試儀器和相關的研究方法[1]。目前，教育部《2018年教育信息化和網絡安全工作要點》文件中也指出要“深入推進信息技術與高等教育教學深度的融合，加快網絡優質教育資源建設與應用”。因而，針對本科實驗教學的模式與效果跟蹤等方面的改革創新探索自然成為各高校教育改革普遍關注的熱點課題。其中，在實驗教學中引入網絡視頻技術正是其中一種發展較快、具有現今時代特色且有效的教學模式[2-3]。

一、高校本科實驗教學存在的問題

長期以來，理工類本科實驗教學形成了一種固定模式，這種傳統的教學模式事實上已經無法滿足當今學科建設發展的需要，無法滿足學科拓寬后新的教學體系的需要，暴露出諸多問題。結合本學院實際情況，歸納起來主要有幾個方面：

1.授課方式基本還在沿用“課程講解+演示+學生操作”三部曲的方法，教師講解與演示往往占據了1/3甚至1/2的課時。而由于投入費用高或占地面積大等因素，大部分基礎物理實驗和專業實驗的儀器數量通常配置較少，致使學生實際動手時間短，部分實驗還不能每人都操作，因而總體實驗效果較差。

2.通常整個實驗教學周期長達十周，其中尤其是一級實驗即材料科學基礎實驗課，課程由十個實驗構成，學生人數多達二百五十至三百人，每個實驗課程安排為每周一天，上、下午各一次。這二十次的重復授課使教師極易出現講課枯燥、疲乏等情況，也就較難保證每堂課的教學質量一致性。

3.實驗課的總課時長，但是教師的核算工作量卻很低，因而難免出現部分教師不愿上實驗課的情況，致使任課教師隊伍不穩定。而教師的變動又會導致授課內容尤其是課程拓展內容以及課程要求不可避免地發生變化，進而影響教學質量的穩定性。

4.對學生而言，課程周期長而實際操作鍛煉課時少，極易學了后面忘了前面，導致真正掌握的內容較少，實際教學效果并不佳。

5.實驗考核評估手段較為單一。雖然是將平時考察與筆試兩部分相結合進行綜合評價，但對于平時考察中的預習情況缺乏有效考評方法，實驗動手操作又受課時所限也較難公平評價，整個考評體系亟待完善。

綜上所述，如何保證實驗內容的專業性、前沿性和科學性，扎實推進理工科高校質量工程建設，形成自身專業特色，從而切實有效地提高實驗教學質量，是擺在各所高校面前一項迫切需要解決的實際問題。本校材料學院實驗教學中心平臺在前期推進智能管理系統運用的基礎上，進一步總結經驗，以課時最長、人數最多的一級實驗課程為改革切入點，充分發揮網絡視頻作用，嘗試探索新的教學模式，并取得了一定的成效。

二、網絡教學視頻技術在材料基礎實驗課上的探索性應用

材料科學實驗課程是本校材料大類（高分子材料、復合材料、無機非金屬材料）必修的一門材料基礎實驗課，也是功能材料新專業（新能源、醫用紡材、生物材料）跨學科必修的基礎實驗入門課。它是以無機化學、有機化學、分析化學、物理學、物理化學實驗為基礎，屬于通識教育理念下的普適性實驗課程，要求學生對學科、專業或實驗有初步的認知，最終了解和掌握不同材料的各種普適性能，包括材料熱性能、力學性能等的測試方法，以及各種特性測試相關儀器（如差示掃描量熱儀等）的操作使用和數據分析。為了更好地完成該課程的教學工作，有效提升教學質量，材料學院實驗教學中心平臺嘗試進行了網絡視頻教學試點。

1.引入網絡視頻教學，實現線上學習。有專家研究表明[4]：人們通常能記住閱讀到的10%，自己聽到的20%，看到的30%，既看到又聽到的50%。音視頻刺激的呈現效果要優于純語言呈現方式。由此可見視聽在學習者學習過程中的重要性。2016年9月，本學院實驗教學中心平臺嘗試在人數最多的一級材料基礎實驗課程上試點，部分實驗引入了網絡視頻教學。陸續將實驗課程中涵蓋的十個基礎實驗內容由專任教師講授并攝錄、剪輯制作成30—40分鐘的教學視頻。教學視頻和實驗講義均可在平臺預習板塊下載，學生課前通過觀看教學視頻進行線上預習和復習，提高了教學資源的利用率。從而在課上，學生有更多的時間動手操作，對于教師，表面上課堂的工作量移至課前，需要對每位學生的預習報告進行審核批閱，審批其上課資格，課前工作量增加。但是由于課上無須重復講授相同的授課內容，教師不再感覺索然乏味，工作積極性得到保證，也就更好地確保教學內容的一致性，更好地突出實驗重點，有更多機會講授相關拓展性知識。而且將傳統教學與視頻教學有機結合，可以揚長避短，各取所長。

2.完善平臺智能管理系統，實現自主選課。在試用初期，由實驗教學中心對所有學生根據所在系、專業進行分組編號，固定安排進每個實驗的每次課程。帶來的問題是個別學生由于重修或其他原因發生課程沖突，無法正常實驗。因此，平臺對管理系統進行完善，2017年9月在一級基礎實驗課全面推廣視頻教學模式的基礎上，增設了學生選課系統，由學生根據自身實際情況進行上下午實驗的選擇，給學生更大的自由選課空間，也更好地確保了實驗效果。

3.完善考評體系，實現線上學習+線下實驗+筆試的多元化考核。為了確保線上學習的預習效果，避免個別學生重形式輕實效，實驗教學中心對線上預習設置了3項考核內容，環環緊扣，未完成或不合格的學生將無法進入下一步線上流程，授課教師有權取消其上課資格。而對線下實驗而言，由于將教師授課移至課下，使課上實際實驗時間較之前至少增加了45min，讓教師可以專注于對學生預習情況和動手操作情況的檢查。結合期末筆試，使整個實驗考核體系從多個層面入手，突出定量化、可操作性，更好地體現評價的合理性、公正性、客觀性和有效性。詳見表1。

4.有益于教師對授課內容的完善和學生溫故而知新。拍攝教學視頻需要教師對實驗內容進行合理銜接，表述須準確精練且易懂，演示須清晰到位，這對教師而言是一次教學能力的檢驗。而教師通過觀看教學視頻，可以從學生的角度審視自己的上課儀容、語言表達與實驗演示等整體情況，了解其中的薄弱點、需改進之處。同時，由于教學視頻、講義等資源的公開性，也便于接受其他老師以及學生們的監督、指正，及時糾錯、查漏補缺，利于教學質量的逐步提高。

而對學生而言，這種視頻教學模式不僅培養了學生主動學習、持續學習的意識和能力，也有助于他們提高實際動手實踐能力。俗話說：授人以魚不如授人以漁。通過視頻教學模式可以探索一種“以學生為中心”的互動教學方式，從封閉的課堂向開放的課堂轉變[5]。視頻教學具有較強的時空適應性，學生可以靈活安排預習、復習的時間和次數，一定程度上縮小了不同個體間的認知差異[6]。同時在學習過程中，學生還可以通過平臺設置的在線論壇與教師保持溝通，隨時提問，隨時解答，通過互動實現雙向交流，既有益于提高學生學習效率，強化學習效果，又有利于教師及時反思，及時糾錯，不斷更新知識儲備，完善實驗課程。

三、結語

從網絡視頻教學模式在本院一級材料基礎實驗近兩年來的試用情況來看，教師和學生的反響都很積極。這既有效減輕了教師的課內重復工作負荷，同時也很好地鍛煉了學生的動手實踐能力，優化了教學行為，提高了實踐教學的靈活性和教學工作實效。下一步，視頻教學將在二級材料專業實驗課程中推廣應用，為創新式材料專業實驗教學模式的建立探索一條新路。同時，深入學習其他同類型高校的成功經驗，進一步開放教學資源，并在有條件的實驗教學課程上嘗試推進示范性的在線虛擬仿真項目建設，充分發揮教育信息化對教育改革發展的引領作用，最終形成一個較為完善的公共實驗教學平臺，這也將對促進高等教學信息化變革具有重要意義。

參考文獻：

[1]李耀剛，王宏志，吳文華，楊慶.本科大型實驗教學的實踐與探索[J].實驗室研究與探索，2006，25（2）：208-209.

[2]范福蘭，張屹，白清玉，林利.基于交互式微視頻教學資源教學模式的應用效果分析[J].現代教育技術，2012，22（6）：24-28.

[3]李香春.應用型本科網絡視頻技術課程實驗教學初探[J].教育教學論壇，2015，（12）：174-175.

[4]王建林.多媒體輔助教學在地理中的應用[J].軟件導刊·教育技術，2012，（5）：36-38.

[5]朱征宇，曾令秋，楊廣超.以學生為中心的討論式互動教學探索[J].計算機教育，2017，（3）：124-128.

[6]李碧海.實驗教學改革在材料專業的分析[J].工程管理，2017，（14）：273，279.