實驗課堂混合式教學的設計與實踐＊

馬玉婷，馬小軍，燕振剛，邊紅霞，屠 鵬，雍文梅

（1.甘肅農業大學基礎實驗教學中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農業大學理學院，甘肅 蘭州 730070）

高等教育信息化是促進高等教育改革創新和提高質量的有效途徑，是教育信息化發展的創新前沿。2010年5月5日，國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，審議并通過《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010－2020年）》，以及 2012年3月13日，教育部發布的《教育信息化十年發展規劃(2011-2020)》，指出“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”[1，2]，這都意味著高等教育必須緊跟時代要求，與時俱進，將先進的互聯網信息技術與大學課堂教學緊密結合。

社會的需求和高速發展的信息技術，使得“互聯網+”在教學改革的實踐和探索中成為研究的熱點和重點。美國教育部2009年公布的“對在線學習的元分析與評論”報告顯示：最有效的學習方式是混合學習(Blended Learning)[3]。這里的混合學習是指在一定的時間和地點，通過多媒體技術實現“面對面”教學與“在線”教學相結合，為學習者提供適當的學習資源和環境，從而取得最優教學效果的一種教學方式[4]，而高品質的學習資源是保證混合式教學模式的基礎[5]。混合式教學所注重強調的是學習者，重點在體現學習者的主體作用，而教師（傳統教學中的主體），這混合式教學中更多的體現為組織者和引導者。教師能否有效引導和設計組織，將資源與學習者有效關聯是混合式教學能否取得高成效的關鍵。混合式教學優于傳統教學的特點在于教學方式多樣，形式靈活，能夠立足課程本身，針對課程特點，滿足學習者個體差異需求[6，7]。

但現階段的研究對混合式教學組織設計，以及實施后的反饋研究的較少。本文對現階段實驗課堂混合式教學模式的設計和實踐效果進行了調查分析，為以后教學改革提供了清晰的方式和明確的目標與方向，是在實驗課堂中實踐混合式教學的重要理論基礎和改革依據。

1 研究對象

為實驗混合式教學的實施，研究混合式教學的實施效果，分兩個階段對教學情況調研：第一階段，2017年11月進行，調查對象為16級本科生120人，授課模式為傳統授課；第二階段2018年11月進行，調查對象為18級本科生158人，授課模式為混合式教學。

研究的內容主要為混合式教學在實驗課堂的實踐效果，研究的課程為物理實驗教學，包括學生對物理實驗課程的認識，對實驗項目喜歡程度的影響，教學模式對學生的主要影響因素，以及學生對混合式教學模式的期望和發展方向。

2 混合式教學實施方案

混合式教學的設計主要分為兩個階段，五個部分，見表1。兩個階段為：基礎建設、課堂實踐；五個部分為：教材修改、視頻錄制、PPT修改、線上教學、 線下教學。

表1 混合式教學實施方案設計

2.1 基礎建設

基礎建設包含教材內容調整、微課錄制，PPT修改。其中，微課錄制是貫穿整個混合式教學的重點，是線上教學的重要環節，學生完成預習環節，教學模式改革的核心。微課內容主要根據實驗項目的背景、重點難點，有側重的錄制知識背景、操作時間、原理介紹和數據處理。微課時長控制在10min，短小精悍方便學生學習檢索。教材的調整重點是教學視頻的加入，以及經典實驗項目的增添。增添的實驗項目主要是根據近年來對學生實驗課程實施情況的總結、各方向實驗項目平衡發展的需要，以及滿足近年來實驗競賽培養的需求。增加的項目大致有：扭擺法測定物體轉動慣量、固體比熱容比的測定、固定弦振動等。教師用授課PPT的修改方面，主要是為配合教學改革中的線上教學加入的視頻引入播放環節，包含有安全教育、背景介紹、實驗原理講解、實踐操作和數據處理等。

2.2 課堂實踐

課堂實踐包含線上教學、線下教學。混合式教學的核心部分為線上與線下教學相配合，我們采用APP和網絡平臺相結合的方式實施。APP以及網絡平臺可以為教學相關各類，我們主要采用“藍墨云班課”APP和“THEOL網絡教學綜合平臺”。“藍墨云班課”[8]和“THEOL網絡教學綜合平臺”[9]能夠有效開展課堂互動反饋，即時溝通分享，提供移動學習中心，方便進行調研數據分析，為混合式教學線上實踐部分提供實施基礎。

主要利用APP和網絡平臺實現教學資源共享、課堂互動、教學反饋、安全教育和教學效果數據收集等。

3 混合式教學實踐效果

3.1 混合式教學實施前后學生對實驗課程的認識

從圖1結果顯示，混合式教學實施之后明顯提高學生對物理實驗課程重要程度的認識。認為開設實驗課程非常必要的百分比從89.06%增加到97.05%。

圖1 混合式教學實施前后學生認為物理實驗是否重要

3.2 混合式教學模式實施對實驗項目的影響

為研究混合式教學實施前后，學生對實驗項目的喜好是否受到影響，以反映混合式教學模式的應用效果，我們以本科物理實驗教學的10個實驗項目為對象，在混合式教學實施前后進行了調研，見表2。混合式教學實施前后對照如圖2所示。

表2 混合式教學對教學實驗項目的影響

圖2 混合式教學對教學實驗項目的影響2結果顯示，混合式教學的實施，整體提高了學生對實驗項目的喜歡比例，降低了學生對實驗項目的不喜歡的比例。表2可以，喜歡比例增幅

圖最大為591%，不喜歡的比例降幅最大為85%，其中，對實驗項目“空氣比熱容比的測定”和“示波器原理及使用”影響最大，這兩個實驗項目原理抽象，學生較難理解。

調查顯示實施混合式教學后，學生預習率達到99.4%，認為預習對實驗有幫助的學生為100%。這也是提高學生對實驗項目的喜歡比例的重要原因。

對理論課堂教學時間安排對實驗課堂教學效果的影響做了調研，如圖3所示。結果顯示，實驗項目相關理論課程是否能在實驗課程上課之前進行，直接影響學生對項目喜歡的比例。在理論課授課時間和學生是否喜歡該項目的實驗課有強相關性，兩者規律基本一致。并且從總體變化情況看，隨著實驗項目順序的進行，學生對實驗的興趣有所減弱，這可能和新鮮感的消失有關。

圖3 理論課與實驗課授課時間對實驗項目的影響

3.3 混合式教學主要作用因素

混合式教學中的主要作用因素以及學生對這些因素的期望做了調研。調研結果中顯示，混合式教學模式中其主要作用的主要表現在以下三個方面：視頻資料（微課），互動教學以及網絡教學平臺（APP和網絡教學綜合平臺）。

其中，視頻資源（實踐過程中主要表現為微課視頻）對學生的幫助（如圖4所示）主要體現在兩方面：操作實踐和原理理解。其中，對操作實踐方面的幫助尤為明顯。之后學生對混合式教學中視頻資料的補充主要在以下四方面提出期望：實驗操作，實驗原理講解，歷史背景介紹和數據處理。這一結果剛好與我們基礎建設中的微課錄制以及PPT調整要求相符合。

圖4 混合式教學中視頻資源的作用

互動教學模式對學生的幫助 （如圖5所示）主要體現在三方面：注意力的集中、內容理解和重點掌握。其中，對注意力的集中作用最為突出。之后學生對混合式教學中互動內容的補充主要在以下四方面提出期望：實驗操作演示、學生授課、提問。提問的互動環節與課堂實踐中的APP的應用相符合，操作演示與教學模式中線下部分課堂中過程向符合。但在現在的實踐教學是過程中還未采用過學生劍客的互動方式，而學生對這一需求的比例占到了近40%。

圖5 混合式教學模式中互動教學的作用

對混合式教學中APP及網絡教學平臺的作用做了調研，如圖6所示。結果顯示，APP及網絡教學平臺對課程的幫助主要體現在點名、資源共享和互動。這正好與我們之前的結果相互關聯，互相對應。

圖6 混合式教學中APP及網絡教學平臺的作用

3.4 學生喜歡的教學模式

為明確教學方式和轉變的具體方向，我們對學生期望的教學方式做了調研，如圖7所示。結果顯示，學生期望的教學模式主要有：小制作課堂、多媒體教學、計算機輔助、和撰寫論文。其中對小制作課堂核對媒體教學的期望值最高均超過60%。

圖7 學生的教學方式

4 結果分析

從混合式教學實施前后學生對實驗課程的認識以及對實驗項目的影響方面的調研。結果表明，混合式教學實施十分明顯的提升了學生對物理實驗課程重要程度的認識以及對物理實驗課程實驗項目的喜歡比例。這是混合式教學模式有利于實驗教學最直觀的表現。

從混合式教學主要作用因素方面進行的調研。結果表明，混合式教學模式與學生的期望相符合，學生實驗課堂的主要問題是原理理解和實驗操作部分，期望的教學模式有視頻教學，互動教學。對視頻資料的期望是實驗操作，實驗原理講解，歷史背景介紹和數據處理。我們設計的混合式教學基礎建設部分的微課錄制包含的與原理講解、背景介紹、數據處理、實踐操作對學生的需求能夠很好地滿足，很大程度解決了學生存在的問題、難點。APP以及網絡教學平臺的應用完美的實驗和線上線下教學相協調，共同輔助教學，實現了教學反饋和課堂以及課后的互動。因此混合式教學模式與學生的期望相符，有效提高教學質量[10]。

但是，現階段我們的實踐教學過程中還未采用過學生講課的互動方式，而學生對這一需求的比例占到了近40%。從學生期望的教學模式還有我們沒有涉及到的小制作課堂、計算機輔助、和撰寫論文，二這些環節學生的期望值分別達到了63.4%、39.4%和27.0%，尤其是對小制作課堂的期望值最為突出。而小制作課堂正是培養創新人才的重要方式，因此在以后的教學實踐中我們應考慮通過一些方式將小制作課堂加入到物理實驗教學中，從而提高學生對課程的興趣，滿足學生對求知和創新的期望。

5 結論與展望

混合式教學通過資源共享，及時溝通互動，實驗原理動態化，實驗操作可視化等方式，抓住了學生注意力，提高了學生對實驗項目的興趣，增強了學生對物理實驗課程的重視，有效解決了學生在實驗課程中存在的難點和困難，有效利用網絡資源和平臺，掌握教學反饋，實現和線上線下互助教學有力結合，是“互聯網+”環境下實踐教學的有效手段。從混合式教學實踐后的調研結果看出，現階段對混合式教學的設計已經滿足了學生對實驗課授課模式的大部分需求，解決了學生存在的大部分困難。但是仍存在一些部分需要補充，例如小制作課堂、計算機輔助和論文撰寫等部分的引入，該部分可能是之后我們教學改革的重點，而改革的主要方向仍是調查結果中顯示的加強互動，資源共享。

本次研究，不僅對現階段混合式教學模式的設計進行了肯定，并對以后發展方向提供了明確方向，是我們之后進行教學改革的重要依據。