工程教育認證背景下地方高校混合式實驗教學體系構建

摘 ? ?要：混合式教學模式能有效提高學生學習效率，調動學生自主學習意愿。文章結合“以學生為主體、教師為主導”的教學理念，將混合式教學模式運用到實驗教學中，不僅提高了學生課前預習效果，促進學生全面參與實驗，而且起到深化學習內容、拓寬學習視野的作用。教師通過線上平臺的建設和教學資源的豐富，實現重構實驗內容，重視創新能力培養。并且通過多渠道的師生互動和多維度的評價體系激發學生學習熱情，培養學生實踐能力和團隊協作能力。

關鍵詞：混合式教學;實驗教學;創新能力

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1002-4107（2021）12-0067-03

2016年6月，我國成為《華盛頓協議》正式會員國，標志著我國工程專業教育獲得了國際質量標準的認可[1]。我國高等教育引入了工程專業認證理念，有效指導了高校專業人才培養，成功促進了工程教育的發展[2]。截至2019年，全國共有227所高校的1170個專業通過了工程教育專業認證。工程教育尤為注重實踐能力和創新精神的培養。實踐教學在整個高等教育中占重要地位。因為一名合格的工程技術人才只具備理論知識是不夠的，還要經過實踐教學和具體操作，將理論知識生動地表現出來。只有將其融會貫通，舉一反三，才能解決實際工程中的復雜問題。

數字化、互聯網已極大程度地改變了人們的生活和學習方式。混合式教學便是這個背景下教學改革的產物，是一種自主便捷又結合課堂教學的新模式。2014年混合式教學開始運用微課、慕課等網絡平臺;2015年開始在英語、思政等科目中運用;2016年以后，向教學模式和課程改革方面推廣;在2020年年初的新冠疫情背景下，為實現“停課不停教、停課不停學”的教學目標，在線教育和慕課平臺不斷完善，各高校開展網上教學，嘗試和實踐網絡課程共享。雖然疫情緩解后開始復工復產復學，但在線教學作為課堂教學的一種必要補充手段已實現常態化應用。

一、混合式教學

混合式教學是線上線下教學模式和教學技術的結合，是傳統的面對面課堂教學和在線教學的混合。除此之外，混合式教學也是教師主導作用和學生主體地位的混合，是系統化學習和碎片化學習的混合，是學生自主學習和師生間、學生間的合作學習的混合，以及多維評價方式的混合[3]。混合式教學能夠做到重視學生個體差異，因人施教;學生可以根據自身學習情況合理安排學習時間和進度;能夠提高學生自主學習的意愿，有助于終身學習意識和能力的培養;能減少知識的重復講解，提高教學效率;能夠使學生針對自身的情況進行課前預習，提高學習效率;能夠通過線上交流增加師生感情。更重要的是，混合式教學是以學生為中心，使學生具有更多的表現機會，而教師轉變為引導者，只負責組織課堂活動和答疑解惑。

二、地方高校混合式實驗教學改革的必要性

隨著工程認證在我國高校的不斷推進和實施，同時結合新工業革命背景下工業界的持續反饋，可以看出現階段工程技術人才各方面能力還不能滿足我國經濟的高速發展，尤其是解決復雜工程問題的能力。而這種能力主要通過實踐教學來獲得。實驗教學是實踐教學的基礎，是學生將理論知識轉化為實踐技能的訓練。地方高校工科專業由于在招生、生源以及辦學歷史等方面所具有的特點，大學生的創新意識和實踐能力的提升一直是亟待解決的問題。吉林建筑大學作為吉林省省屬高校也存在這樣的問題。文章以問卷方式分析了吉林建筑大學材料專業本科生的學習特征（視覺型），即半數以上學生更喜歡視頻這樣直觀的教學方式。同時，問卷結果顯示，在實驗課上，43%的學生喜歡動手操作環節，29%的學生喜歡同學間的交流討論，只有20%的學生喜歡聽教師講課。因此，地方高校工科專業的實驗教學環節勢必要以學生需求為導向、以學生能力培養為目標，進行本科實驗的混合式教學模式改革。通過改革，拓展實驗內容的深度和廣度，加強學生理論知識的理解，提升實踐操作的能力，激發學生探索精神和學習熱情，促進學生專業技能和創新能力的提升。

三、混合式實驗教學的實施

實驗教學的混合模式是傳統課堂教學和在線教學優勢的結合（如圖1所示）。學生在在線學習過程中自學完成實驗的基礎知識及原理部分，并通過做題檢測自學效果。學習更加方便、快捷并具有個性化。在課堂學習中，教師只對重點和難點進行強調，能夠保證有更多的時間用于具體的實驗操作，切實提高學生的動手能力。同時，利用在線教學平臺，教師可以輕松直觀地了解學生的預習時長、測驗成績、討論參與度等信息，對于預習的評價更具有科學性和全面性[4]。還可以統計出易錯的知識點，便于教師抓住重點，查缺補漏。

（一）以學生為中心的實驗教學措施

1.線上學習

線上學習主要包含三個部分：課前預習、習題鞏固和課后復習。課前預習包括實驗原理講解、實驗設備介紹、實驗步驟以及操作要領。傳統實驗課的課前預習多為閱讀實驗手冊并填寫實驗報告。很多學生感覺枯燥乏味且抓不住重點，或者不能根據實驗指導書中的示意圖真正理解實驗過程。而線上預習可以解決上述問題。教師可以錄制實驗短視頻，直觀而生動，還可以上傳實驗相關基礎知識資料，方便學生查閱，更好地理解實驗。學生可以對理解薄弱的地方反復觀看加深印象。另外，為了檢查學生對知識點的掌握情況，教師可以將相關知識點編輯成隨堂小測。系統會對學生觀看實驗視頻和資料的時長綜合隨堂小測的分數給出學生線上預習的成績。這種方式可以督促學生認真預習，避免走馬觀花。在進行綜合實驗、創新實驗或者畢業論文實驗前，學生可以通過線上資源復習基礎實驗的原理和操作要領，避免遺忘，加深理解。

2.課堂參與

傳統的實驗課，教師占用大量時間講解實驗原理、儀器和操作步驟，還要檢查學生的預習情況。而用于學生實驗操作的時間卻很短，很多學生“跟大幫，隨大流”，沒有認真切實地完成實驗操作。這樣的實驗環節很難提高學生的實踐能力。而混合式實驗課的課堂環節，學生已經熟悉實驗的整個流程，并且掌握了相關的理論知識。這份“胸有成竹”激發了學生對實驗操作和探索的積極性和主動性，提高了學習熱情。而且學生有更充裕的時間進行操作和實踐。教師也有更多的時間針對線上預習突出問題重點講解，引導學生開展分組討論[5]。而這一優勢在創新性實驗中尤為重要。學生在線上預習階段查看相關基礎知識、分組討論并提出實驗方案，在課堂上分工協作完成實驗過程并匯報實驗結果。教師可以提前查看學生的實驗方案，并給出意見，課堂上可以對實驗過程進行指導，最后進行實驗效果的評價。

（二）以教師為主導的實驗課程建設

在混合式實驗教學模式中，教師的身份由“主角”轉變為“主導”，把課堂這個“舞臺”讓給學生，讓學生有更多的機會操作實驗、提出想法、發表觀點[6]。教師則是設計實驗、設計教學活動、把握課堂節奏、答疑解惑和保障線上線下教學活動的有序開展。

1.設計實驗

根據專業基礎知識的學習程度，實驗課分為三個層次進行：（1）基礎性實驗，即驗證性實驗，是對已知實驗結果進行驗證，鞏固加深理論知識，訓練實驗技能的可重復性實驗。這類實驗理論基礎簡單，可以完全在線上教學環節完成，而課堂教學環節更強調實驗技能扎實和操作標準。（2）綜合性實驗，是以基礎性實驗為基礎，結合多個知識點，有一定的復雜性和難度的實驗，旨在培養學生理論聯系實際的能力，分析問題、解決問題的能力。（3）創新性實驗，是綜合一個研究方向的知識點，具有綜合性、創新性和結果多樣性的實驗，旨在培養學生綜合應用能力、創新能力和解決復雜工程問題的能力。學生可以利用線上預習和隨堂測試串聯多個相關知識點，可以利用文獻、標準等延伸性教學資源設計實驗方案，可以利用線上討論環節完善、修改實驗方案。

2.構建線上教學平臺

充分利用各種教學平臺，構建完善實驗課程網上教學環節，實現線上線下互補教學模式。線上教學資源可以多樣化，比如實驗操作可以錄制成演示視頻，實驗原理可以制作成Flash動畫或者動圖，實驗手冊可以制作成PPT。教學內容的多種方式表達有助于學生加深理解。教學平臺手機端APP也方便了學生預習新知識、鞏固舊知識、查找相關的延伸知識。拓展資源部分主要針對創新性實驗，設置了文獻、教學案例、專題講座、學科動態等多個模塊。學生可以參考教學案例，查找文獻，自己設計創新實驗方案，激發學習興趣，培養獨立解決問題的能力。專題講座可以深化學習內容，拓寬學習視野。學科動態可以引導學生關注專業學科前沿、社會熱點，培養學生人文情懷、責任感和使命感。

（三）構建多渠道互動模式

傳統實驗課堂中師生間的互動少之又少，導致學生學習興趣不足。混合式教學模式可以通過線上和線下構建多種互動模式，增加師生之間、學生之間的溝通交流，激發學生學習熱情。主要互動模式有4種：（1）測驗式互動。學生在完成線上預習后完成隨堂小測，教師根據學生答題情況掌握學生預習效果。（2）討論式互動。教師在每個實驗結束后會設計討論話題，學生根據自己對實驗的理解發表看法，教師有針對性地回復[7]。（3）課堂互動。在學生完成線上預習后，教師根據學生的預習情況在課堂上針對難點進行答疑解惑。（4）協作式互動。綜合性實驗和創新性實驗都需要學生組成團隊，協作完成。實驗方案的設定及實驗過程的實施都需要團隊成員相互溝通協作。

（四）形成多維度過程性考核方法

傳統的實驗課程評價主要參考實驗報告和出勤率給出成績。這種方法主觀、片面，不能全面體現學生的綜合素質。而混合式教學模式的考核方式更重視過程性和發展性。對實驗過程中學生的學習能力、對知識的把握程度、實驗操作能力、解決復雜問題能力、團隊協作能力等綜合素質進行全過程、多角度的考核。實驗成績采用了線上評價和線下評價相結合，教師評價和學生互評相結合，個人評價和團隊評價相結合的多維度評價方法（如圖2所示）。針對以團隊為單位完成的綜合性和創新性實驗，評價內容還包括實驗方案的設計、實驗過程的實施、實驗結果的展示等多個環節，全視角、多角度地評價學生的綜合能力。

混合式實驗教學模式改革遵循以學生為中心、以成果為導向的原則，更強調學生學到了什么、學得怎么樣。因此，從教師的實驗課程設計、學生的學習過程、師生互動、成績反饋到調整教學方案，形成一個從發現問題到解決問題的持續改進的封閉循環，使實驗課程體系具有自我完善和修復的功能，達到為高速發展的社會培養高質量工程技術人才的目的。

隨著互聯網和計算機信息技術的發展，混合式教學模式已經成為高校一種新興而有效的教學方式。而2020年新冠疫情的暴發，也使線上教育常態化成為可能。混合式實驗教學模式由于教學手段多樣化、教學資源多元化、教學過程細致化、教學理念先進化、教學體系科學化等眾多優勢取得了更好的教學效果。結合地方高校工科專業本科生學情分析，推進混合式實驗教學模式的改革和進程勢在必行。

參考文獻：

[1]林健.如何理解和解決復雜工程問題：基于《華盛頓協議》的界定和要求[J].高等工程教育研究，2016（5）：17.

[2]胡波，馮輝，韓偉力，等.加快新工科建設，推進工程教育改革創新——“綜合性高校工程教育發展戰略研討會”綜述[J].復旦教育論壇，2017，15（2）：21.

[3]任軍.高校混合式教學模式改革推進策略研究[J].現代教育技術，2017，27（4）：75.

[4]谷艷華，苗廣文，楊得軍.混合教學模式下虛擬仿真教學的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2019，36（7）：189.

[5]趙呈領，賈永娜，程明鳳.基于任務驅動教學法的現代教育技術實驗課教學設計研究[J].現代教育技術，2011（1）：144.

[6]涂艷，張耀杰，何曉娜.翻轉課堂知識建構效果影響因素綜述與提升策略研究[J].高等教育研究學報，2019，42（1）：65.

[7]馬超，曾紅，王宏祥.線上線下混合實驗教學模式研究[J].實驗室研究與探索，2019，38（5）：187.

編輯∕陳晶

作者簡介：李祎（1978—），女，吉林樺甸人，吉林建筑大學材料科學與工程學院副教授，碩士研究生導師，博士，研究方向：生物降解高分子材料。

基金項目：吉林省高等教育教學改革項目“新工科背景下地方土建類高校跨專業聯合畢業設計教學環節構建研究”（JLLG948220190719144636）;吉林省教育科學“十三五”一般規劃課題“新工業革命背景下基于工程認證的材料學專業實踐教學體系的構建”（GH19204）