安全工程与消防工程专业本科生混合式实验教学模式探究

苏晓倩 马衍坤 彭 伟 张 曦 杨文旺

（安徽理工大学安全科学与工程学院，安徽 淮南 232001）

0 引言

为大力推进新工科建设，近年来各高校陆续开启新教学模式的探索[1]。 传统的现场实验教学或虚拟教学均不能完全适用于新形势下工程教育改革的目标，将线上学习、线上探讨更好地运用在现场实验教学中是实验教学进行的改革和创新。

安徽理工大学安全工程专业为国家级、省级一流专业建设点， 列入安徽省Ⅰ类高峰学科建设名单，并于2010年、2013年、2016年、2019年先后四次通过全国工程教育专业认证。 消防工程专业依托安全科学与工程即安徽省一流学科，是在已有的安全工程专业基础上发展而来的。 实验教学具有直观性、实践性、创新型等特点，是本科教学的重要环节，是培养专业人才动手实践能力和解决问题能力的必要手段。 在实际教学中，由于实验设备和实验学时的限制，学生实操机会少，没有机会多次练习巩固实验[2]。

“线上教学+线下实操+线上测评” 的混合式实验教学，学生既可以反复学习线上资料，也可以切身参与线下实操；教师既能全过程参与监督管理，也能实施科学化的考核方式。 这种混合式实验教学充分体现了以学生为主体、教师为主导的教育理念，具有丰富教学手段、提高实验教学效率、改善实验教学效果等优点。

1 安全工程专业、消防工程专业实验概况

安全工程与消防工程是典型的工科专业，其应用性、实践性强，对学生的专业技能和创新能力要求较高。 我校安全工程专业和消防工程专业本科生实验有验证性、综合性、演示性实验三种类型，其中验证性实验项目有二氧化碳临界状态观测及PVT 测定、导热系数和黑度测定、 矿用传感器认识与扩散硅压力标定等；综合性实验项目有建材烟密度测定、开口闪点测定实验、建材不燃性实验、人机工效综合实验等；演示性实验项目有中央空调系统模拟演示、监测监控系统演示、空调压缩机的分类认识及构造演示等。

我校安全工程专业与消防工程专业本科生现有的实验教学采用的是传统的现场实验教学模式，总体上具有教学体系缺少系统性、 教学方法缺少多样性、教学手段缺少创新性、实验考核单一等特征。 例如实验项目比较独立，而且涉及的知识点偏多，但因课时限制，实验教学主要是对实验目的、原理、步骤和注意事项的介绍，对涉及的知识点没有详细讲解。 此外，实验考核缺少过程化，考核方式单一，实验报告和出勤率仅仅作为实验考核的判据。 在实操环节上不能达到“人人动手”做实验的目的，不利于工科生科学研究能力和理论学习应用能力的培养。

2 安全工程专业、消防工程专业混合式实验教学模式构建

相对于传统的现场实验教学，虚拟实验教学具有形象化、教学投入成本低、时间和空间不受限制、安全性和可靠性高以及过程可重复等优势，是突破现阶段实验教学滞后于专业建设和课程改革的有效方式[3]。然而，学习氛围不足、学生容易分心、师生沟通不及时是虚拟教学面临的问题[4]，无论是传统的现场实验教学还是虚拟实验教学，均不能完全适用于新形势下工程教育改革的总体要求。 因此，结合新工科建设、一流本科专业建设，持续推进教学改革、工程教育认证理念[5]，将现场实验教学和虚拟教学有机融合，基于学生为中心、教师为主导的线上线下混合式教学模式具有显著优势[6]，或将成为现阶段高等教育实验教学的发展方向和新常态。

2.1 实验前——线上教学

“线上教学”根据教学大纲要求安排，为学生提供了丰富的课件、视频等实验教学资源，集成了管理、信息、课件、视频、交流和意见反馈等功能，是对安全工程、消防工程专业核心理论课程的重点和难点的补充。

在开课之前，授课的实验教师建立班级QQ 群，用于线上教学的课前、课后的通知通告，课中的交流讨论等。 通过超星学习通创建实验项目课程，主要包括多媒体课件、短视频、实操示范和思考题四部分，其中第一部分多媒体课件内容有实验所涉及的知识点的解释、实验目的与意义、实验原理、实验器材、操作步骤、注意事项、实验结果的判别依据以及相关标准规范、仪器说明书、参考文献等辅助资料。第二部分短视频主要是实验教师采用EV 录制的15 分钟左右的短视频，是对课件中重难点模块的详细讲解。 此外，也提供了与实验项目相关的慕课精品课程供学生观看学习。 第三部分实操示范是实验教师系统地把实验预做一遍，并把实验过程录制成视频供学生预习与了解实验。 第四部分思考题是对前三部分学习内容的测评。 同时通过超星学习通或QQ 群，学生与学生、学生与教师之间实时交流讨论， 实现了学生全体全程参与、 教师全程管理的目标。 线上教学主要模块如图1所示。

图1 线上教学主要模块

四部分内容循序渐进，学生可以通过手机、电脑等电子设备反复播放学习，不仅能够加深学生对课程重、难点的理解与掌握，还能够为线下实操奠定坚实的基础，为实验结果提供理论支撑。 短视频、实时互动、 思考题等有效缓解了线上教学学习氛围淡薄、注意力不集中、师生沟通不便、不能了解学生学习状态以及影响教学效果等问题[7]。 此外，超星学习通选人、抽人、 抢答等方式突破了传统实验教学的单调枯燥，全方位地调动学生实验学习的积极性[8]，提高学生的自主学习能力。

2.2 实验中——线下实操

在传统的实验教学中， 实验教师要完成实验原理、仪器介绍、实验操作等多项讲解，指导学生按部就班操作[9]。 这种教学模式在有限的学时内需要完成的内容过多，实验讲解不能面面俱到，实操环节只能分大组进行，导致多数学生只是“观看”实验而非动手操作，难以激发学生的学习能动性。

线上线下混合教学模式中，学生对实验的熟悉工作已经在“线上教学”环节完成，在实验课堂中有足够的时间去操作仪器完成实验任务。 实验教师不再需要对线上教学的内容重复讲解，能够把更多的精力投入到实操环节，因此，实验教师只需要十分钟左右的时间对学生在线上环节最突出的问题进行集中讲解，引导学生带着问题做实验。 以确保每一位学生参与实操为原则， 根据实验设备台套数和班组人数分组实验，在实验过程中以学生为主体、教师为主导，实验教师全过程跟踪指导，指导落实到每一个小组、每一位学生。 全体学生参与的实操环节可以提升学生对实验项目的全面认知和深刻理解，同时能够培养学生的沟通交流能力与团队协作能力。

2.3 实验后——考核

学生完成线上教学、线下实操后需要在规定时间内完成线上的理论测评， 理论测评是考查学生对于实验项目所涉及知识点的掌握程度。 学生的实验总成绩主要包括平时成绩和理论成绩。 其中理论成绩由线上思考题、 线上实验报告和理论测评三部分组成，平时成绩包括线上互动、考勤（包括线上教学签到和线下实操签到）以及线下实操。其中，学生线上的学习和答题情况将被超星学习通记录，如签到、讨论互动、视频观看时长等作为学生的线上平时学习成绩，可以从超星学习通管理功能查看，作为学生平时成绩的一部分。

相较于传统的实验报告和考勤两部分构成的实验总成绩而言， 该考核体系结合了全过程监督与理论测评， 强化了过程性考核， 提高了学生的参与度和积极性，更好地实现对学生整体学习状况的全面考查，有利于学生发挥主观能动性，提高实验教学效果。

3 结语

以学生为主体、教师为主导的“线上教学+线下实操+线上测评”的混合式实验教学汲取了现场教学和虚拟教学的优点， 提高了学生的主观能动性与积极性，改善了实验教学效果，为我校培养安全工程专业与消防工程专业基础宽厚、实践能力强、富有社会责任感、 具有艰苦奋斗和开拓创新精神的工程技术人才提供了探索方案。 但该实验教学模式还有诸多方面需要完善， 如何更好地开展混合式实验教学还有待进一步探讨。