二维码技术促进线上线下混合式实验课程教学——以药物合成实验为例

＊李婧 孙艳 陈玥 王锐 安红波 葛文中

（黑龙江八一农垦大学 生命科学技术学院 黑龙江 163319）

应用型本科院校建设中，实践教学的地位进一步被提高。积极建立与应用型人才培养目标相符合的实践教学模式，要求在教学方法与组织形式上体现实践性特征[1]。当前线上教学资源丰富，学生应用手机进行学习，搜一搜、扫一扫，已经成为学习的常态。以线上线下混合式开展的实验课程也逐渐增多，线上内容与线下实验必须建立好连贯的、密切的联系，教学方法的改革必须与时俱进，以新的方法启发学生学习，做到教以学为主。

二维码作为信息载体，可以链接多种形式的线上资源，如文字、图片、网站、音频、视频等内容，并逐步被应用到教学和管理中[2-5]。二维码技术使师生能够便捷地获得数据资源，对提升教学品质和学习效果有重大的作用[6-8]。

本教研组不断进行课程改革，建立了丰富的线上资源，详细涵盖专业实验需要的器材与技术[9]，课程实施线上线下混合式教学。在不断持续的教学评价中发现线上线下混合式教学在内容发布、学生预习、知识点练习、线上考核等方面具有较好的促进作用，但是在学生来到实验课程之后发现仍然存在着一定问题。本文以药物合成实验课程为例，详细说明二维码辅助线上线下混合式实验课程开展情况。将线上内容链接到二维码中，学生通过手机扫描二维码来观看基本内容、练习操作技术，加强实验教学与过程考核情境化，促进学生实践能力的提高。

1.线上线下混合式实验教学存在的问题

实验课程强调培养的是学生的操作能力、解决实际问题的能力。学生完成线上任务时，通常是学习之后立即考核，学习过程中对知识点的长期记忆、内化吸收效果有限，导致个人能力得不到明显提升。具体反映在以下几个方面：

（1）实验技术原理与应用脱节。线上考核监测到学生完成了相应内容的学习，然而在实验课程中，学生对书上或线上的多方面信息无法在实际操作中准确地反馈，学生理论与实践的“共鸣”不强。这些能力只有在实践过程中得到练习，才能转化为内在的能力。由于时间、教学分组等限制，以及学生个体差异，教师演练不一定能让全部学生掌握其中的技巧，部分学生无法在实验中查找资源，存在盲目操作，课后又缺乏动力补足知识。

（2）学生处理情境复杂问题能力较弱。实验项目常常需要利用多个新旧知识内容完成操作，由于实验内容紧凑，学生不能深入理解各环节内容的联系，不能灵活应用实验技能，存在仓促操作甚至导致实验失败。

（3）实验教学实操过程考核不足。线上线下混合式教学，增加了灵活度较强的线上考试，做到在课前、课后检验学生的学习效果。但是这些考核在“实操过程考核”上仍有欠缺，往往是教师提出问题，学生发现问题、解决问题，缺乏情境性的实验考核。

2.二维码在实验教学中的实践

本文以药物合成实验教学为例，介绍基于二维码的实验教学资源的建设。药物合成实验是在基础化学实验后开设的专业实验课程。基础实验内容面向学校大部分学生，内容基础而宽泛。而专业实验内容与专业培养目标统一，强调的范围更精更深。相对于基础化学类实验课程，药物合成实验是综合性实验，应用到多种实验器材和多项操作技术。药物合成实验过程复杂且具有难度，这就要求能够对各项原理与操作达到灵活地应用。为了克服教学中的问题，教研组采用二维码将线下实体与线上资源链接，实时实地搭建理论与实践的桥梁，如图1所示，重点在三个方面进行内容设置，分别打印成三种颜色二维码：黑码为基础必学内容，黄码为拓展内容，红码为考核码。

图1 二维码辅助线上线下实验教学设置

（1）二维码辅助情境化知识传授。二维码技术把线上的资源进一步延伸到课堂，让资源分布在必要的“角落”。将必学内容采用黑码打印，粘贴于相应部位，学生对应地查看二维码内文字知识。这种实地的学习，加深学生对所学知识的印象，同时加强学生的探索能力。

①在器材与设备上应用。在药物合成实验中，应用到的器材多达百样。在线上资源建设的基础上，将各种知识点的访问链接制作成二维码，粘贴在对应的实验器材上，这样方便学生翻阅资料，获取器材的功能介绍与使用方法。学生结合仪器本身的结构特征，有助于准确理解仪器设备的使用。大型的设备，例如红外光谱仪、旋转蒸发仪等，操作相对复杂，注意事项多，学生在操作中通过二维码学习线上视频教学，有利于正确完成实验操作。

②在实验药品上应用。实验用到的试剂瓶上通常有药品标签，但是信息量有限，用二维码承载详细信息，如关于药品的物理化学性质，使用注意事项等。自行配置的试剂，可以对配置方法加以说明，注释上需要学生掌握的知识点。

③实验安全说明。各项安全说明附加在二维码上，有利于学生掌握与应用。例如安全设施、通风橱、酸碱缸、灭火器、安全包、洗眼器等的使用方法和注意事项；紧急事故的处理办法，例如着火、跑水漏电、割伤烫伤等的应对方法，可以让学生平时进行学习。关于三废的处理是药物合成实验中关注的一项重要任务，平时一定要不断加以强调，加强学生的环境保护意识与能力。

④实验项目说明。把实验内容与考核指标通过二维码链接出来，有利于学生明确各项实验信息。同时，把各项实验相关的实验技术原理、涉及的仪器设备的使用方法、注意事项等列出，有利于学生温故知新，加深对实验项目的理解。

（2）二维码辅助知识拓展。线上资源设置时，有很多拓展知识，学生关注度较低，但是拓展知识对于学生开拓视野、启发科研思路、加强思政教育具有很好的启示作用。教学中采用黄色二维码标识，粘贴于实验室内，学生在课前课后、实验等待过程中进行查询，此举能够加强知识的传递。

①在器材与设备方面。介绍设备的开发、设备性能、相类似功能的产品，对于大型仪器可以介绍广泛的应用方向，构建学生知识网络，拓展学生视野。

②在实验药品方面。介绍药品购买、药品保存、药品处理等方面信息，能够促进学生对于药品使用全方面信息的掌握，增强学生独立工作经验。

③实验安全说明方面。拓展我国化学品实验安全的法律法规，增强学生法律意识；介绍危险案例，警示学生错误操作造成的后果。

④实验项目说明方面。介绍药物研发历程，宣传科研刻苦钻研的精神；介绍药物的实际应用情况，增强学生专业学习获得感与荣誉感。

（3）二维码辅助情境性过程考核。加德纳的多元智力理论指出：“除非把评价置于现实生活和社会环境联系中，否则，我们怀疑它能否恰当地代表人类的智能表现。”立足于“真实情境”的过程考核，能更加正确地评价学生的实践能力和问题解决能力。当学生面对实物时，可以根据掌握的技能进行操作，或者从物体本身的结构特征去思考、琢磨，这样对开发学生的创造能力、培养自主科研精神有积极的促进作用。如何在实验教学中设置情境式考核？当前一个普遍的事实是，当面对少量学生时，教师可以完成一人一题、一人一境的考核。但是在规模授课时，巨大的工作量使这种考核难以达成。

二维码辅助实验考核，把实验考核问题挪到了操作现场，突出了应用型学校重在知识的使用与工具性的特点。教师提前把考题相关内容设置在二维码内，贴在相应位置，学生进入现场扫描，即可进行相应答题，如遇到不确定的，还可以通过自己操作演练，琢磨出其中的原理，再进行答题。这样以考促学，以考促用，避免死记硬背，纸上谈兵。教研组开发二维码考核项目，主要应用到以下几个方面：

①针对性提问。就某项器材或技术进行重点提问，引导学生领悟其中关联的道理。例如在操作旋转蒸发仪时，学生扫码答题，如果不明确答案，就可以现场演练，体验不同的操作顺序产生的结果，从而得出正确的答案。

②比较性提问。就相类似的仪器进行提问，增强学生辨识能力，达到正确使用。例如实验室冷凝管分为水冷和空气冷凝，水冷分为直形、球形、蛇形冷凝管。在实验室二维码考核中，学生就可以亲手比较一下这几个仪器的不同点，这样记忆会更深刻。

③实操性提问。有一些实验经验只有操作过才能真正获得。例如实验往往需要量取一定质量的固体药品，不少学生对于药品的多少没有概念，常常从药瓶取出过多或者反复取样。增设二维码考核后，学生进行现场操作，获得经验，有助于理解样品量对实验的影响等问题。

④拓展性提问。实验用到的设备与技术关联到许多其他内容，将二维码粘贴在学生实验使用的仪器上，实验之余，进行拓展思考，引导学生自主实验时有依据地选择条件。例如考察相关的仪器有什么优缺点，相关的影响因素等。

⑤学生问题箱。课程的建设还来源于学生的参与。从学生视角提出的问题，常常是教师预想不到的，因此在教学过程中还有收集学生问题的环节。基于情境下收集的实验问题，有利于师生互动，鼓励学生的积极参与，实现基于“学”的“教”。

3.使用与推广

教学实施的重点是将二维码内容与实验室内各项设施的分布对应准确。其次是设立好实验室开放时间，使学生能够在课内与课外自主扫码回答问题、摸索仪器特征、演练操作等。

二维码辅助实验教学在药物合成实验课程中得以实践，学生反馈积极，认为对实验内容的讲解更加透彻，实践操作训练更完善。该种方式可以推广至专业其他实验课程，使整个专业的实验器材与仪器都能实现二维码互通，有利于实验室的管理和体系化实践教学。

想要实现二维码在实践教学中广泛应用，需要教师用思维能力对二维码中的教学内容与问题进行细致的收集整理，完成工作量繁多的信息化的教学资源建设，还需要系统的实验室管理模式，为二维码应用提供基础保障。

4.总结

实验教学环节是其他教学过程难以取代的，以二维码技术为载体，将实验教学与线上资源库资源结合起来，符合当代学生的学习习惯；课程实施情境性教学与考核，让知识传授更加细致，过程考核更具启发性。二维码辅助，使实验教学做到在知识教育上，促进学生基础知识与专业知识的紧密衔接；在技能上，促进学生从理论到实践的应用；在思政教育上，促进对学生专业、科学、严谨的能力培养。