混合式实验教学提高学生主动学习能力的探讨

陈友媛, 辛 佳, 杨世迎, 林国庆, 孟庆生

(中国海洋大学 环境科学与工程学院,山东 青岛 266100)

0 前 言

我国工科学生占全球工科生的38%，占全国在校生的32%。这说明我国已建成了世界最大规模的高等工程教育体系[1]。近年来，我国采取了各种手段来保证和提高工科教育水平。如开展卓越工程师计划、箐英班和特色人才培养计划，在工科人才培养方案中增加实践课程的学分占比，2016年6月我国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》正式会员等[2]。这些都说明我国更加重视工科人才的培养，其中创新创业教育和实践能力的培养尤为重要。实践能力的培养具体落实到教学上，就是要重视实验课程并提高其教学的有效性，注重培养学生的动手能力和创新能力。

互联网时代，知识的生成、获取和传播发生了重大改变，这些改变也影响着人们的学习模式。据了解大多数的大学生遇到问题时会上网查找学习资料，而且有半数以上的学生1天上网时间会超过5 h[3]。但网上资源冗余繁杂、干扰信息多，影响学习效率。如何利用学生网上学习的特点，提高学习效果是新时代值得每个教师思考的问题。混合式教学是一种较新的教育技术手段，可在保留传统的面对面教学优势的基础上与线上学习相结合，从而获得更佳的学习效果[4]。实验课能充分展现这种混合式教学模式的优点，因为实验课有更大的“教”与“学”的设计空间，能够充分利用互联网资源和教育信息化理念，改变传统课堂面对面教学模式，赋予“教”与“学”新的内涵。本文以实验课为例，探究如何借助混合式教学方法，从学生和教师及师生互动的角度研究如何提高大学生实验课的学习效果。

1 混合式教学的内涵

混合式教学的概念自本世纪初提出以来，目前对其理论的探讨以及教育技术的研究正在逐步深入。Franks[5]认为混合式学习就是多种教学方式和教学技术的结合，Colis等[6]则将混合式教学理解为“传统面对面的课堂学习和在线学习的结合”，它灵活多样的课程设计使得课程学习不受时间限制[7]。何克抗[8-9]认为,混合式教学就是既要发挥教师的主导作用，又要充分体现学习者作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，即“主导—主体”教学模式。

混合式教学侧重为学而教，强调师生之间和学生彼此之间的多元互动，以促进学习者的个性化学习和全面发展为目标。其教学效果直接体现在学生的自主学习和科研创造能力、合作和沟通交流能力的达成度上,有利于学生扩大知识面、拓展思维空间，提高科学探索能力[10-11]。授课教师通过新的教育技术手段，让学生能够提前自学，提高课堂效率并为学生提供更多的讨论答疑机会，相比于单纯的网络课程，真正实现了以学生为中心的授课方式。

从混合式教学的发展来看，不是所有的课程都适合混合式教学，很多注重演算、公式推导的知识更适合传统的课堂教学[3]，而实验课程的互动性、实践性和创新性非常适合开展混合式教学，通过面对面的实验教学和在线交流可以极大地提高实验教学的学习效果。

2 混合式教学的实施

混合式教学将学生放在教学活动的中心，重视学习效果的达成，关注师生的交流互动。不仅充分发挥出面对面学习中教师的主导作用，也体现出互联网教育中有教师和助教指导所具备的优势[12]。同时避免了因网络信息的繁杂而导致学习效果低下的负面影响。通过让学生实验课前预习和全程参与实验，破解了高校大学生隐形逃课率高的难题。也为教师提供了一个去重新思考教学方式、优化设计教学内容、增加师生交流互动的机会。图1显示了以学生为中心的混合式实验教学的思路。

图1 以学生为中心的混合式实验教学示意图

2.1 发挥学生的学习主体作用

(1) 课前预习。课前预习对于提高学生学习效果很有帮助，现在的大学生由于课业繁多，实验课程配套教材枯燥单一，实验前预习往往达不到预期的效果。

混合式实验教学可以借助线上教学平台，提前将实验相关资料放到课程网站上，为学生预习实验提供便利。线上实验指导书可以让学生利用碎片时间用手机登录网站进行课前预习；线上实验PPT可以让觉得预习枯燥的学生将实验重点尽快掌握；线上录制的实验视频可以让学力有余的学生通过观看加深对实验的理解。为了改变学生不重视预习的情况，可以采取设置线上预习题的强制措施，将实验需要掌握的重点知识编写成预习题目，在实验课前1周，通过网上课程发布，让学生线上学习和测试，掌握这些知识点。学生浏览网站学习资源和测试成绩等都与学生最终课程成绩挂钩，以此督促学生提前预习。

实验课前，助教可以通过学生线上预习题的答题效果，收集整理学生对于重点知识的掌握程度以及知识盲点等有效信息，反馈给授课老师，老师及时调整讲解重点，提高学习效果。对于一些常规的知识点老师可以采取课堂提问的方式，并将提问成绩登记[13]。进一步督促同学在做实验前认真预习实验有关的理论知识。

(2) 全程参与。以往的实验课一般由实验员或实验助教进行实验前的试剂配制、测试样品的准备、玻璃器皿的清洗等，学生只在实验课程规定时间内完成实验最主要的样品测定工作。这样的实验过程不是一个完整的实验过程，是为了完成实验任务而进行的实验操作，对学生今后完成毕业论文或本科生研究发展不利。

混合式实验教学，注重为学而教。每个实验的准备阶段，可以利用网站提前1周发布配制试剂、测试样品等通知，感兴趣的学生可以报名参加实验前的准备工作。这样学生可以了解更多的实验知识，熟悉更多实验器材和设备的使用，学习实验过程中仪器设备的清洗和保养方法，掌握各种试剂，溶液的配制、实验废弃液的处理和实验回收等方法。了解完整的实验过程对培养学生的学习兴趣有很大的作用。

(3) 避免隐形逃课。隐性逃课就是指上课时学生从事与课堂教学无关事情的心理旷课行为，如睡觉、聊天、玩手机、发呆、思想开小差等。实验课不可避免地也存在着隐形逃课的现象[14]。一般由于实验条件限制，老师会将学生分组进行实验，这为隐形逃课的同学提供了机会。例如有些同学实验过程不思考，不动手，依赖其他组员完成，这样不仅自己学不到知识，并且还会延误本组实验进度，甚至使其他组员也对实验产生怠惰心理[15]。如使用大型仪器设备的实验，并不能让所有的学生都上手操作，或老师课前进行实验演示时，并不是所有的同学都能看到，这样的情况也会产生学生被动性的隐形逃课[16]。

为了减少隐形逃课现象，将提前录制好的实验视频放到网站上，让学生课前预习。在小组实验的过程中，每个学生可以选择自己感兴趣的部分，与小组成员合力完成整个实验。这样就加快了实验的进度，增加做实验的成就感。实验完成后，有兴趣的同学可以再去操作其他部分的实验，与其他同学一起讨论实验中遇到的问题，不能解决的问题向老师面对面的请教。这样让学生充分利用课堂时间和教学资源，学到更多的知识；全程参与的实验，学生更希望证明实验的正确性，会更好地调动学生实验的积极主动性。另外，老师在实验过程中应随机挑选学生进行操作检查，达到促使学生积极动手操作的目的。通过这些方式能最大限度地避免学生隐形逃课，提升整个实验课程的学习效果。

(4) 自主创新。实验指导书指定的实验内容禁锢了同学们的思想，让同学们对这门实验课的了解深度仅限于老师限定的内容，可能会产生机械化地完成课程要求的实验内容的现象。这体现的是“为教而教”的思想，而不是“为学而教”的理念。

环境学科是一门发展迅速的学科，具有前沿性、复杂性和多学科交叉等特点，许多社会关心的实验科学问题，还没有撰写为成熟的实验教材内容。为了让学生了解环境学科的最新动态，学生还可以在网上选择自己想要动手操作的创新性实验，自己设计实验方法，充分发挥学生的创新思维能力。

2.2 重视教师的教学主导作用

(1) 实验教学设计。混合式实验教学设计应充分重视教师在教学中的主导作用，在教师的主导下把传统课堂面对面学习方式和在线学习方式结合在一起。教师要把课程内容分解成不同的知识单元，梳理该课程知识点对毕业要求指标点的支撑来设计实验内容。

实验教学内容设计可分为不同层次进行：①线上自学实验，对一些实验内容单一，操作技巧简单的实验可作为演示或选修实验，通过网站发布这些实验的视频和PPT，以便学生自学。②典型实验，由于实验学时的限制，实验内容贯彻少而精的原则。一般可以把典型实验项目作为必做实验，深入细致讲解实验原理、方法、过程、计算和误差分析，要求达到操作熟练，触类旁通、灵活应用的目的。③创新性实验，实验内容有一定的综合性，考核学生的融会贯通和综合分析能力。老师只向学生提供实验目的和实验要求，实验方法由学生自己设计，可以充分发挥学生的自主思考、自主解决问题的能力[17]。通过3个层次的试验，加强学生创新能力和综合分析能力的培养。

(2) 混合式教学平台建设。充分利用学校网络教学平台，完善实验课网站的建设，实现网络资源和课堂教学的互补学习模式。教师可在平台上丰富教学资料，包括实验指导书、演示视频、PPT、实验小知识、学科动态等；教师设计在线测试及时了解学生的学习状况；在交流平台解答学生的疑惑，激励学生的学习兴趣；教师可以在平台上设置创新性实验，引导学生关注学科动态、关注社会热点问题、拓展学习视野，培养学生并使其能力从掌握理论知识向解决实际问题转化。

通过混合式教学平台，学生可以自己掌握学习进度，对于难以理解的知识，可以重复观看视频和学习PPT，完成在线测试遇到困难时，可以在线上或线下向老师或助教咨询答疑。在混合式教学平台中，教师的主要任务不仅仅是讲授知识，更重要的是梳理知识点，通过交流、答疑的方式，让学生进行深度学习，解决学习过程中的疑难问题，大幅增加学生课外的学习时间。

2.3 客观公正地考评学业

混合式教学平台上的自动评分、监测功能和数据统计功能，能客观、公正、及时地评价学生的学习效果，对掌握学生的学习动态、学生对知识的困惑并据此及时调整教学方案等方面有传统课堂无法实现的优势。因为在实验课面对面的教学过程中，老师是很难观察到每一个学生的实验过程，更无法了解学生的学习困惑，学生学习效果往往以实验报告成绩作为评价依据，不能全面、客观地评价学生的学习效果。

混合式教学的效果评价关注学生学习的全过程，是一种动态评价。这种评价方式不但要考查学生课前预习情况，课中的学习态度、知识掌握情况，还要考查学生的创新能力、解决问题能力等多方面能力[18]。课前预习可通过在线测试进行评价，课中学习可以通过交流互动体现，关于创新能力可通过创新性实验展现。学生在创新性实验中可以得到多方面的训练，甚至包括实验设计错误后及时修正和发现实验故障后及时排除等的经验教训。学生创新性实验完成后，老师一定要进行评阅打分，并上传至网站上供同学们学习参考，特别优秀或有创意的实验将署名上传至网站上，供以后选修此课程的学生们学习，并给予加分奖励。学生通过这种形式的学习和操作，各方面能力都会有所提高，尤其是学习效果的提高最为显著。

混合式实验教学更关注学生学得怎样，这就需要从学生学习过程、教师的教学设计和师生交流互动的方面形成一个发现问题、及时反馈、调整教学方案、跟踪评价的闭环，持续改进，达到为社会培养高质量人才的目的。

3 结 语

混合式教学是互联网和信息技术发展到一定阶段的必然产物，对传统的教学理念产生很大的影响。通过实践发现混合式实验教学可以多方位提高大学生实验课教学质量，比较合适大学生的学习习惯，不会引起学生过度抵触心理，能较好地引起学生的学习兴趣，提高学习效果。