互联网+实验混合教学模式探索与实践

李海霞， 刘辰鹏， 韩贵来， 付煜荣， 翟锐锐

(海南医学院 a. 药学院; b. 信息技术部, 海口 571199)

0 引 言

随着互联网的蓬勃发展，“互联网+”在大学课堂教学改革中成为研究热点和重点。美国教育部公布的“对在线学习的元分析与评论”报告显示：混合学习(Blended Learning)是最有效的学习方式[1]。混合学习是指“面对面”教学与“在线”教学相结合，优质的资源是混合式学习模式有效进行的保证[2]。随着信息技术的发展，微课悄悄地走进了教学课堂。胡铁生[3]对微课的定义为“一种以教学视频为主要载体，对单一知识点进行重点突破的教学模式”。在维基百科中，微课的定义为“一种运用构建主义方法，利用在线学习和移动学习的方式呈现的实际教学内容”。无机化学实验课程是医学院校药学、检验学及生物技术等专业的基础实验课，是联系无机化学理论知识和动手操作能力的纽带和桥梁。实验课的目的是巩固理论知识，提高实验操作能力，培养学生探索精神和创新能力，对学生后续的学习和工作奠定坚实基础[4-5]。但是，传统实验教学遇到了“瓶颈”问题，如实验内容陈旧，由于学校经费有限，仪器更新落后于科技的发展，考核方式缺乏合理性，在培养学生自主创新和动手能力方面比较薄弱。在大学医学院校，使实验内容跟上时代步伐，提升学生动脑、动手及创新能力是教育工作者迫切需要改革和研究的内容。为此，将微课、仿真实验等融入到无机化学实验传统教学中，实现互联网+的混合式教学模式。

1 微课用于医药无机化学实验课的可行性

1.1 微课特点

微课即微型视频课程，通过教学视频将具体的知识点进行有机整合，短小精悍，时间通常不超过15 min[6-7]。学生可以通过手机、电脑等电子设备借助于微信或QQ学习并进行反复播放，使无机化学实验课中采用微课教学成为可能。

1.2 无机化学实验特色

无机化学实验知识点零散，是基础中的基础。学生需合理梳理知识点、认识到实验的应用价值，才能够对实验产生兴趣，才能够激发探索和创新的能力[8]。实验课前预习，是一个非常重要的环节，是学生做好实验的前提和保障。将实验的应用价值以微课的形式表现给学生，生动形象，具体感强，提供实验的趣味性；将实验中的疑难问题以视频讲解的形式提供给学生，便于学生理解，掌握实验中的难点；将实验的基本操作和注意事项以微课形式展现给学生，可以更好地帮助学生规范实验操作、掌握实验方法和技巧[9]。通过问卷调查，结果88%的学生期望实施混合式教学方式。混合式教学模式符合学生对学习方式的期望，激发了学生兴趣。

1.3 国外成功事例

可汗学院的翻转课堂[10]是互联网+的成功案例。对于微课化混合式实验教学，学习者在课外时间完成知识点和仪器的自主学习，课堂是实验操作和师生互动的场所，用于操作规范联系、实验现象观察及检测预测实验结果，汇报和讨论，从而达到更好的教学效果[11]。

2 无机化学实验混合学习模式的构建

针对医药专业无机化学实验，设计了在无机化学实验中应用的混合学习模式，见图1。

2.1 教材改革

在多年教学经验的基础上，为适应无机化学实验教学内容和教学改革的需要，编写了《无机化学实验教程》，适用于医学院校药学、检验学、生物技术及环境科学等专业。在内容编写上遵循由基础、综合再到设计的原则，既注重加强学生的基础操作能力，又注重培养学生的创新思维和科学思维。在实验内容的选择上，基础化学原理实验在无机化学学科领域内相对成熟的实验内容的基础上进行了改编，更加有利于提高医学院校学生的实验技能；在综合性和设计性实验的选择上，结合无机化学在生物技术、环境科学和检验医学等领域的发展，注重将无机化学领域中有效的和新的实验方法与实验技术介绍给学生，拓宽学生的视野，提高学生独立的实验能力。

图1 无机化学实验中应用的混合学习模式

梳理实验内容，构建适于网络课堂的知识结构系统，集体备课与讨论，划分实验教学内容，制定详细教学计划。对需要传统授课模式的实验教学内容实施“点播式”教学模式，如化学实验基本操作、氧化还原和配合物等基本原理实验中的玻璃仪器的操作，设计为视频占主体的微课模式，教师录制规范的玻璃仪器的操作，插入到微课课程中；而对于需要使用网络教学平台进行授课的教学内容，实施“点播式+交互式”相结合的教学模式，如药用氯化钠的提纯、醋酸电离度与电离常数的测定等综合性实验中实验过程的设计及注意事项，设计为以交互式实验为主，提高学生的探索能力。在微课制作过程中，设计PBL讨论问题，使学生在实验课上进行“面对面”授课时准备得更加充分，如在元素化学实验中设计PBL教学[12]，在微课中设计并公布案例，可以提高实验课程的教学质量，对培养学生的学习兴趣、思维和技能优于传统的实验教学法。

2.2 多媒体课件的制作

多媒体课件的制作可以将实验知识完整地呈现给学生，但是在制作的过程中需要注意重点和难点的突出，将实验的基本操作内容及注意事项总结为图片和文字的形式，便于与后期的多媒体视频采集提供基础材料。比如“去离子水的制备及水质分析”实验中装柱和控制水流速度是制备去离子水的关键，制成了15min左右的微课，学生可以在课前预习时，结合教师在微课中提出的问题思考，在微课中，将装柱注意事项和控制水流速度以视频和问题的形式提出来，促使学生思考。如“装柱时如果有气泡对实验影响”“水流速度太快或太慢对离子交换有什么影响”，学生结合着这些问题去查阅资料找答案，相信印象会比较深刻。实验开始时，结合教师的现场指导，相信学生在动手操作实验之前对实验心中有数，实验效果会大大提高。

2.3 视频素材的制作

先针对知识点进行思路设计，再利用数码照相机拍摄、利用Flash、photoshop、chemdraw等进行处理，制作视频素材。例如，Fe3+的鉴别常利用过渡金属阳离子和配体结合会生成有色的配离子进行鉴别，反应方程式如下：

Fe3+(aq)+6SCN-(aq)[Fe(SCN)6]3-红色

4Fe3+(aq)+3[Fe(CN)6]4-(aq)

Fe4[Fe(CN)6]3深蓝色

3Fe2+(aq)+2[Fe(CN)6]3-(aq)

Fe3[Fe(CN)6]2深蓝色

为了让学生更直观地观察到实验效果，设计了“隐形天书”实验，配制隐形墨水，制作成视频，展现给学生一张白纸经过处理后出现文字的现象，形象生动。

2.4 交互式素材的制作

交互内容及方式包括：师生在线讨论区(见图2)、留言板、在线测试专区(见图3)、仿真实验室，依托Blackboard平台或QQ等传播。本教学组开发设计了无机化学仿真实验室，主要步骤包括：预作实验、收集素材、元件制作、动画制作。元件主要包括图形、按钮、影片剪辑3种类型，可以在Flash中重复使用，并可以独立修改。动画制作过程中采用了遮罩动画、引导层动画、补间形状动画等制作(见图4)，导出为*.swf格式，可以在不同平台上广泛传播和使用[13]。

图2 师生在线讨论区

图3 在线测试专区

2.5 探索适合微课化混合课堂教学模式的教学软件和平台

首先研究了国内外知名院校的MOOC平台，学习已有的用于在线教学的免费及商业软件，包括微信、QQ软件、Blackboard平台、Web2等，提高教师的信息化素质，寻找适合微课化混合课堂模式的教学平台和软件。本实验在实施时借助于QQ软件发布教学视频，使学生随时随地可以学习实验内容，穿插Blackboard平台，进行实验后测验和讨论，巩固实验知识。

3 混合教学模式实施案例

以“茶叶中某些无机离子的分离和鉴定”实验为例说明混合教学模式的实施。茶叶中某些离子的分离与鉴定实验，是无机化学实验中的一个重要的分离鉴定实验，是无机化学实验的重要内容之一。茶叶中某些无机离子的分离和鉴定实验流程见图5。

该实验的目的是掌握茶叶中某些无机离子的分离和鉴定的思路方法，应用化学理论知识，选择合适的化学分析方法，分离和鉴别相应的金属离子；掌握电子天平、离心机及灰化的操作。在教学中，设计了仿真实验室，以真实的实验室环境为蓝本构建背景，见图6。

图5 茶叶中某些无机离子的分离和鉴定实验流程图

实验授课过程设计如下：

课前活动→学习资料准备→学生观看单机式微课(科普视频)了解茶叶中微量金属元素的作用与超标引起的危害以及茶叶中微量金属元素的检测方法；PPT课件形式采用先制作PPT，再进行视频制作，时长10～15 min；操作交互式实验视频内容主要包括滴定的规范操作，电子天平称量5.0 g茶叶(见图7[13])以及离心机的使用。相应的设计制作好的微课视频上传到网络课程或QQ群，课前及时发布，通过微课资料帮助学生完成预习。

图6 仿真实验室的建立

图7 电子天平称量操作错误反馈

课堂上重点讲解实验的原理和实验的设计思想，目的是提高学生的实验操作能力。实战演习，学生动手操作各种实验，分析实验现象，师生之间互相探讨实验相关问题。课堂上也需要微课辅助教学，实验中不理解的问题，可以查阅微课视频，培养学生的自主自学能力。

课后讨论、问题交流、能力检测。利用信息技术对实验课评价，通过考试方式进行，考试分为阶段操作考核、期末操作考核、期末网络实验理论考核[14]。通过视频资料告知学生实验结果的合理范围，通过网上测试评价方式，检验学生的掌握情况，保证学生掌握实验知识，并能对所学知识融会贯通，提升学生的自主和创新能力。

混合教学模式对实验课程学习的效果如图8所示。

图8 学生对混合学习认可度统计图

4 结 语

随着计算机信息技术的发展，“互联网+”引发了高校教育实践以及教育科学研究发生着翻天覆地的变化，混合式教学方式必然成为高校一种新兴的教与学方式[15]。无机化学实验作为一门医学院校的基础课程，知识点混合学习可以激发学生学习兴趣，巩固实验知识，提高实验操作水平，培养学生的自主学习能力和探索精神，但是采用混合学习，面临着一些问题需要解决，如学生需提高计算机的操作技能，提高自主性，克服依赖性学习习惯等；另外，如何利用微信、QQ等公众平台，实现移动式混合学习，将要进一步改进与完善。