線上線下教學在“環境微生物實驗”課的運用策略

摘要：隨著信息技術的發展，線上教學已經成為現代教育中不可或缺的一部分。本文先介紹了“環境微生物實驗”課需要解決的問題，提出了線上教學的基本概念和應用特點，然后結合“環境微生物實驗”課的特點，提出了線上教學在實驗課中的具體運用方式，包括課前預習和課后復習。在課前預習中，學生可以通過線上平臺了解實驗的目的和意義、實驗技術的發展史、實驗內容和方法以及實驗的應用；課后復習階段，學生可以通過虛擬仿真項目進行線上練習，提交實驗報告的電子版，進行學生之間的線上分組互評，并在設置的討論區進行線上互動。此外，還可以提供課后練習題幫助學生鞏固知識和應用。

關鍵詞：“環境微生物實驗”課；線上教學；線下教學；課前預習；課后復習

TheApplicationStrategyofOnlineandOfflineTeachinginthe

"EnvironmentalMicrobiologyExperiment"Course

ZhaoJinbo1，2XieTian1LiSonghong1YangYu1*

1.SchoolofEnvironment，BeijingNormalUniversityBeijing100088；

2.TheStateKeyLaboratoryofWaterEnvironmentSimulationBeijing100088

Abstract：Withthedevelopmentofinformationtechnology，onlineteachinghasbecomeanindispensablepartofmoderneducation.Thispaperfirstintroducestheproblemsthatneedtobesolvedinthecourseof"environmentalmicrobiologyexperiment"class，putsforwardthebasicconceptsandapplicationcharacteristicsofonlineteaching，andthencombinedwiththecharacteristicsof"environmentalmicrobiologyexperiment"class，putsforwardthespecificapplicationmethodsofonlineteachingintheexperimentclass，includingpreviewbeforeclassandreviewafterclass.Inthepreclasspreview，studentscanunderstandthepurposeandsignificanceoftheexperiment，thehistoryoftheexperimentaltechnology，theexperimentcontentandmethod，andtheapplicationoftheexperiment，studentscanconductonlinepracticethroughthevirtualsimulationproject，submittheelectronicversionoftheexperimentreport，conductonlinegroupevaluationamongstudents，andconductonlineinteractioninthesetdiscussionarea.Inaddition，afterclassexercisescanalsobeprovidedtohelpstudentsconsolidatetheirknowledgeandapplication.

Keywords："Experimentsonenvironmentalmicroorganisms"class；Onlineteaching；Offlineteaching；Previewbeforeclass；Reviewafterclass

一、概述

“環境微生物實驗”課程屬于專業培養課程體系中的專業課程教育類學科基礎課，在教學中存在一些問題，包括實驗設備的陳舊與不足、實驗室條件的限制以及實驗內容的單一與難度不適應等方面［1］。這些問題制約了學生對環境微生物實驗技術的掌握和理解程度，因此，對“環境微生物實驗”課程進行改革勢在必行。

二、“環境微生物實驗”課存在的問題

首先，環境微生物學的特性在于其不可見、不可觸，許多定義都顯得極為抽象［2］。因此，傳統的講授或口頭教學方式在面對這類抽象概念時，往往顯得力不從心［3］。具體來說，傳統的傳授式教學模式對于微觀世界的理解存在困難，學生很難通過這種方式掌握環境微生物學的精髓。其次，實驗課的教師往往難以照顧到每一個學生，無法確保每個學生的實驗操作都是正確的［4］。這種情況下，部分學生的實驗技能可能無法得到有效提升，這對于他們的學習效果會產生負面影響。再次，環境微生物學相較于傳統的基礎學科更偏重于實驗和應用。然而，在短暫的教學時間內，我們只能完成基礎知識和技巧的傳授，沒有足夠的時間讓學生對學到的知識進行深入理解和應用［5］。過度的保守實驗設計理念甚至讓學生失去了接觸科學前沿的機會，這不僅限制了學生的應用思維，也不利于提高他們的學習興趣和積極性［6］。最后，本門課程常常出現“虎頭蛇尾”的現象。由于微生物實驗需要一定的培養時間，課堂時間往往無法完成實驗或達到預期效果，這使得學生無法預判實驗結果及其相關應用［7］。

線上線下教學模式是一種結合了互聯網技術和傳統教學的新型教學模式［8］。它通過網絡平臺、網絡教材、在線討論、虛擬實驗等方式，將學習時間和地點的限制降至最低，實現了學習過程的自主性、靈活性和個性化［910］。這種模式能夠有效解決“環境微生物實驗”課中出現的問題，使學生能夠更加深入、全面地理解和掌握這門課程。

三、線上線下教學模式的優勢

（一）課堂教學模式靈活，實驗操作時間有保障

一節課是45分鐘，教師需要講授本節課的知識點，實驗目的、意義、內容，還需要演示實驗操作流程，留給學生動手做實驗的時間就不多了。如果將時間都留給學生做實驗操作，教師又無法完成教學任務，在課程結束前還需要進行總結和技術應用講解，因此，和學生“競爭”上課的主動權是大多數實驗課的通病［11］。采用線上線下教學模式后，可以將每節課的知識點、實驗目的、意義、技術的發展史等提前錄制放到網絡平臺上，由學生課前預習觀看，這樣可以節省出很多課堂上的時間，將時間交給學生們自己分配［12］。

（二）多元化教學資源為學生學習提供保障

與傳統線下教學相比，混合式教學提供了豐富的教學資源［13］。在線上可以通過圖片、視頻、PPT、動畫、慕課、虛擬仿真等多種途徑為學生提供學習資料。學生可以在線觀看、操作、學習、討論，來發現和挖掘高品質的教學素材和資料，更加有效地掌握環境微生物前沿的相關知識。針對學生感興趣的前沿類但又存在風險的實驗，可以借用虛擬仿真等現代化技術手段，用無接觸的形式傳授給學生［1415］。

（三）拓展教學內容，融入現代化教學方法

拓展教學內容是指線下要創造機會讓學生能夠“走出去，請進來”。“走出去”指在課后線下或規劃出教學時間帶學生參觀兄弟院校、科研機構的科研進展。“請進來”是請微生物相關專業的研究生介紹他們的實驗目的、實驗內容和方法以及簡單實驗結果。用身邊的例子給學生們講述本門課的應用，鼓勵學生運用課上教學內容參加本科生基金、國創及各種競賽，將本門課上學到的內容進行拓展和應用。

四、“環境微生物實驗”課線上線下教學模式改革方法

（一）基于創課APP軟件，創新融合教學方式

2017年北京師范大學教務處為了達成教學評管一體化的教育信息化目標開發了tronclass軟件平臺。“環境微生物實驗”課所有線上教學資源均可基于這個平臺實現共享。該平臺本身較側重教學過程全過程化的管理，可輕松覆蓋課前、課中、課后的教學全過程數據的自動收集，通過全過程化的教學數據收集，基于平臺的多維度統計圖表的直觀呈現，可對教學管理、教學評價進行客觀統計數據支撐，教師可輕松查看從課前預習階段、課中學習階段、課后練習階段學生所對課程的細節完成程度及知識薄弱點的針對性抓取提升。實現混合式、翻轉式、交互式等一系列的創新教學策略，繼而提升教師的教學質量、管理效率，進一步激發學生的學習興趣。

（二）混合式教學方法

首先，將實驗操作內容和操作方法錄像，并上傳到暢課教學平臺網站上，學生可以在上課前觀看視頻進行預習。其次，借用暢課平臺，學生與學生之間，學生與教師可以實現課后互動，達到“教”中有“學”，“學”中有“教”的目的。學生提問，上傳照片或視頻，教師或其他學生根據上傳的資料結合問題進行線上討論。最后，設計虛擬仿真教學軟件，方便學生隨時進行實驗操作。教師在課后根據操作結果進行逐一點評。上課前學生需要登錄創課APP，預習本節課的教學內容，包括預習本節課實驗目的、觀看線上理論部分的教學內容和實驗內容。每節課結束后需要在線上完成作業，并完成課后文獻閱讀，每節課都有討論部分，參與討論的同學在平時成績中有加分。學生們也可以同步登入中國大學MOOC網預習“環境微生物實驗指導”課程。課堂45分鐘按照1∶1∶7∶1的比例，劃分為“5+5+30+5”，第一個5分鐘回顧上節課要點，解答上節課中出現的代表性問題；第二個5分鐘，介紹本節課的教學目的、原理和實驗操作方法，以提問的形式檢驗學生的預習情況；30分鐘是指學生以小組為單位自主做實驗；最后5分鐘簡單總結本節課要點，邀請相關專業的研究生簡要介紹實驗內容，拓寬學生的視野，促進學生主動思考本節課內容可以在哪些方面應用。以下比例分配還體現在學習內容上：10%的知識是不用講，學生就能自學會的；10%的實驗技巧和經驗是需要教師傳授的；70%是通過學生自己做實驗，學會和體會到的；10%是通過同學之間在課堂上展示、相互回答問題，并通過反復訓練才能學會的。

（三）分組學習，提高線上線下學習的積極性

分組教學是本門課程線上線下融合改革的重要環節之一。首先將每個班級的同學按照4～5人進行分組，小組的規模按照課程實際情況可適當調整，選出小組組長。小組組長一般是課堂上比較活躍的并具備一定組織能力的學生擔任，這項工作由助教在課后完成。每節課的實驗內容由小組組長進行任務分配，有負責前處理的同學、有負責標準樣品配置的同學、有檢測的同學、有數據處理的同學，最終大家共同完成實驗報告。這種學習方式可以激發學生的學習興趣，培養學生的合作意識和團隊精神，促進學生的主動參與和深度思考。

課后由組長在創課平臺上提交小組報告。小組作業是以互評的形式給分，也就是A組的實驗報告在線上是可以被B組所有組員看到，B組每位同學都可以給A組實驗報告打分，并寫上評語或問題，B組所有同學打分的平均分即A組的成績。A組同學也可以在平臺上對B組的問題或評語進行回復或討論。通過成績互評的方式可以激發同學們良性競爭。

五、教學改革實踐效果

目前，很多高校在教學模式上進行了創新改革。“環境微生物實驗”課經過兩輪的線上線下融合教學實踐，教學成效初步顯現，在學生理解、操作、應用等方面有所改善。實踐效果顯示，在學習成績方面，學生實驗報告平均分由混合教學前的78分提升到85分，實驗報告的內容更加豐富，數據翔實，格式更加規范，甚至很多小組在數據分析過程中添加很多參考文獻。網上學生互評的另一個優點在于學生們在給另一個小組作業打分的同時會學習到這個小組作業的優點，他們在下次小組完成作業時自然地會規范格式、添加參考文獻，形成良性競爭。從學習的主動性與參與度方面，傳統教學是以傳授為主，教師在課堂講、學生在座位上聽，同學們學習積極性不高，提問題也很少有同學回答，很難形成互動。改革后由于將大部分上課時間交給學生，學生占主導地位，學習積極性得到了很大的提高。主要表現在學生提出問題變多了，這是因為學生有更多的時間參與實驗，在實驗過程中會發現很多書本上沒有介紹的問題，因此和教師的溝通變多了。在學生應用能力的培養方面，線上線下教學改革后，上過本門課程的學生在后期學習中仍然保持了對環境微生物領域相關研究的熱情，他們積極參與本科生科研基金（本基）科學研究、國家級創新訓練項目（國創）、各種競賽以及社會實踐活動。對“環境微生物實驗”課程學習滿意度評價中，81%的同學認為非常滿意，17%的學生認為“比較滿意”，該結果表明絕大多數學生是認可線上線下融合教學改革的，但依舊存在一些教學方法和實際情況融合不完善的問題。例如，一部分學生還沒有養成課前預習的習慣，影響了課上的教學計劃；在小組討論及小組作業完成過程中，兩極分化現象嚴重，會有非常積極與非常不積極的學生，在給成績的時候如何體現出公平性，也需要在今后的教學過程中探索研究。

結語

通過線上線下教學方式可以有效解決傳統“環境微生物實驗”課教學存在的問題，提高學生的學習效果和實踐能力。線上線下教學可以為學生提供多元認知途徑、提高實驗操作準確性、培養實踐應用能力以及解決虎頭蛇尾現象，使得學生能夠更好地理解和應用環境微生物的知識。

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作者簡介：趙金博（1980—），男，漢族，吉林梅河口人，博士，高級實驗師，研究方向：環境監測、實驗室安全管理。

*通訊作者：楊禹（1984—），女，漢族，遼寧大連人，博士，教授，研究方向：水質控制及再生回用。