线上线下教学在“环境微生物实验”课的运用策略

摘要：随着信息技术的发展，线上教学已经成为现代教育中不可或缺的一部分。本文先介绍了“环境微生物实验”课需要解决的问题，提出了线上教学的基本概念和应用特点，然后结合“环境微生物实验”课的特点，提出了线上教学在实验课中的具体运用方式，包括课前预习和课后复习。在课前预习中，学生可以通过线上平台了解实验的目的和意义、实验技术的发展史、实验内容和方法以及实验的应用；课后复习阶段，学生可以通过虚拟仿真项目进行线上练习，提交实验报告的电子版，进行学生之间的线上分组互评，并在设置的讨论区进行线上互动。此外，还可以提供课后练习题帮助学生巩固知识和应用。

关键词：“环境微生物实验”课；线上教学；线下教学；课前预习；课后复习

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

“环境微生物实验”课程属于专业培养课程体系中的专业课程教育类学科基础课，在教学中存在一些问题，包括实验设备的陈旧与不足、实验室条件的限制以及实验内容的单一与难度不适应等方面［1］。这些问题制约了学生对环境微生物实验技术的掌握和理解程度，因此，对“环境微生物实验”课程进行改革势在必行。

二、“环境微生物实验”课存在的问题

首先，环境微生物学的特性在于其不可见、不可触，许多定义都显得极为抽象［2］。因此，传统的讲授或口头教学方式在面对这类抽象概念时，往往显得力不从心［3］。具体来说，传统的传授式教学模式对于微观世界的理解存在困难，学生很难通过这种方式掌握环境微生物学的精髓。其次，实验课的教师往往难以照顾到每一个学生，无法确保每个学生的实验操作都是正确的［4］。这种情况下，部分学生的实验技能可能无法得到有效提升，这对于他们的学习效果会产生负面影响。再次，环境微生物学相较于传统的基础学科更偏重于实验和应用。然而，在短暂的教学时间内，我们只能完成基础知识和技巧的传授，没有足够的时间让学生对学到的知识进行深入理解和应用［5］。过度的保守实验设计理念甚至让学生失去了接触科学前沿的机会，这不仅限制了学生的应用思维，也不利于提高他们的学习兴趣和积极性［6］。最后，本门课程常常出现“虎头蛇尾”的现象。由于微生物实验需要一定的培养时间，课堂时间往往无法完成实验或达到预期效果，这使得学生无法预判实验结果及其相关应用［7］。

线上线下教学模式是一种结合了互联网技术和传统教学的新型教学模式［8］。它通过网络平台、网络教材、在线讨论、虚拟实验等方式，将学习时间和地点的限制降至最低，实现了学习过程的自主性、灵活性和个性化［910］。这种模式能够有效解决“环境微生物实验”课中出现的问题，使学生能够更加深入、全面地理解和掌握这门课程。

三、线上线下教学模式的优势

（一）课堂教学模式灵活，实验操作时间有保障

一节课是45分钟，教师需要讲授本节课的知识点，实验目的、意义、内容，还需要演示实验操作流程，留给学生动手做实验的时间就不多了。如果将时间都留给学生做实验操作，教师又无法完成教学任务，在课程结束前还需要进行总结和技术应用讲解，因此，和学生“竞争”上课的主动权是大多数实验课的通病［11］。采用线上线下教学模式后，可以将每节课的知识点、实验目的、意义、技术的发展史等提前录制放到网络平台上，由学生课前预习观看，这样可以节省出很多课堂上的时间，将时间交给学生们自己分配［12］。

（二）多元化教学资源为学生学习提供保障

与传统线下教学相比，混合式教学提供了丰富的教学资源［13］。在线上可以通过图片、视频、PPT、动画、慕课、虚拟仿真等多种途径为学生提供学习资料。学生可以在线观看、操作、学习、讨论，来发现和挖掘高品质的教学素材和资料，更加有效地掌握环境微生物前沿的相关知识。针对学生感兴趣的前沿类但又存在风险的实验，可以借用虚拟仿真等现代化技术手段，用无接触的形式传授给学生［1415］。

（三）拓展教学内容，融入现代化教学方法

拓展教学内容是指线下要创造机会让学生能够“走出去，请进来”。“走出去”指在课后线下或规划出教学时间带学生参观兄弟院校、科研机构的科研进展。“请进来”是请微生物相关专业的研究生介绍他们的实验目的、实验内容和方法以及简单实验结果。用身边的例子给学生们讲述本门课的应用，鼓励学生运用课上教学内容参加本科生基金、国创及各种竞赛，将本门课上学到的内容进行拓展和应用。

四、“环境微生物实验”课线上线下教学模式改革方法

（一）基于创课APP软件，创新融合教学方式

2017年北京师范大学教务处为了达成教学评管一体化的教育信息化目标开发了tronclass软件平台。“环境微生物实验”课所有线上教学资源均可基于这个平台实现共享。该平台本身较侧重教学过程全过程化的管理，可轻松覆盖课前、课中、课后的教学全过程数据的自动收集，通过全过程化的教学数据收集，基于平台的多维度统计图表的直观呈现，可对教学管理、教学评价进行客观统计数据支撑，教师可轻松查看从课前预习阶段、课中学习阶段、课后练习阶段学生所对课程的细节完成程度及知识薄弱点的针对性抓取提升。实现混合式、翻转式、交互式等一系列的创新教学策略，继而提升教师的教学质量、管理效率，进一步激发学生的学习兴趣。

（二）混合式教学方法

首先，将实验操作内容和操作方法录像，并上传到畅课教学平台网站上，学生可以在上课前观看视频进行预习。其次，借用畅课平台，学生与学生之间，学生与教师可以实现课后互动，达到“教”中有“学”，“学”中有“教”的目的。学生提问，上传照片或视频，教师或其他学生根据上传的资料结合问题进行线上讨论。最后，设计虚拟仿真教学软件，方便学生随时进行实验操作。教师在课后根据操作结果进行逐一点评。上课前学生需要登录创课APP，预习本节课的教学内容，包括预习本节课实验目的、观看线上理论部分的教学内容和实验内容。每节课结束后需要在线上完成作业，并完成课后文献阅读，每节课都有讨论部分，参与讨论的同学在平时成绩中有加分。学生们也可以同步登入中国大学MOOC网预习“环境微生物实验指导”课程。课堂45分钟按照1∶1∶7∶1的比例，划分为“5+5+30+5”，第一个5分钟回顾上节课要点，解答上节课中出现的代表性问题；第二个5分钟，介绍本节课的教学目的、原理和实验操作方法，以提问的形式检验学生的预习情况；30分钟是指学生以小组为单位自主做实验；最后5分钟简单总结本节课要点，邀请相关专业的研究生简要介绍实验内容，拓宽学生的视野，促进学生主动思考本节课内容可以在哪些方面应用。以下比例分配还体现在学习内容上：10%的知识是不用讲，学生就能自学会的；10%的实验技巧和经验是需要教师传授的；70%是通过学生自己做实验，学会和体会到的；10%是通过同学之间在课堂上展示、相互回答问题，并通过反复训练才能学会的。

（三）分组学习，提高线上线下学习的积极性

分组教学是本门课程线上线下融合改革的重要环节之一。首先将每个班级的同学按照4～5人进行分组，小组的规模按照课程实际情况可适当调整，选出小组组长。小组组长一般是课堂上比较活跃的并具备一定组织能力的学生担任，这项工作由助教在课后完成。每节课的实验内容由小组组长进行任务分配，有负责前处理的同学、有负责标准样品配置的同学、有检测的同学、有数据处理的同学，最终大家共同完成实验报告。这种学习方式可以激发学生的学习兴趣，培养学生的合作意识和团队精神，促进学生的主动参与和深度思考。

课后由组长在创课平台上提交小组报告。小组作业是以互评的形式给分，也就是A组的实验报告在线上是可以被B组所有组员看到，B组每位同学都可以给A组实验报告打分，并写上评语或问题，B组所有同学打分的平均分即A组的成绩。A组同学也可以在平台上对B组的问题或评语进行回复或讨论。通过成绩互评的方式可以激发同学们良性竞争。

五、教学改革实践效果

目前，很多高校在教学模式上进行了创新改革。“环境微生物实验”课经过两轮的线上线下融合教学实践，教学成效初步显现，在学生理解、操作、应用等方面有所改善。实践效果显示，在学习成绩方面，学生实验报告平均分由混合教学前的78分提升到85分，实验报告的内容更加丰富，数据翔实，格式更加规范，甚至很多小组在数据分析过程中添加很多参考文献。网上学生互评的另一个优点在于学生们在给另一个小组作业打分的同时会学习到这个小组作业的优点，他们在下次小组完成作业时自然地会规范格式、添加参考文献，形成良性竞争。从学习的主动性与参与度方面，传统教学是以传授为主，教师在课堂讲、学生在座位上听，同学们学习积极性不高，提问题也很少有同学回答，很难形成互动。改革后由于将大部分上课时间交给学生，学生占主导地位，学习积极性得到了很大的提高。主要表现在学生提出问题变多了，这是因为学生有更多的时间参与实验，在实验过程中会发现很多书本上没有介绍的问题，因此和教师的沟通变多了。在学生应用能力的培养方面，线上线下教学改革后，上过本门课程的学生在后期学习中仍然保持了对环境微生物领域相关研究的热情，他们积极参与本科生科研基金（本基）科学研究、国家级创新训练项目（国创）、各种竞赛以及社会实践活动。对“环境微生物实验”课程学习满意度评价中，81%的同学认为非常满意，17%的学生认为“比较满意”，该结果表明绝大多数学生是认可线上线下融合教学改革的，但依旧存在一些教学方法和实际情况融合不完善的问题。例如，一部分学生还没有养成课前预习的习惯，影响了课上的教学计划；在小组讨论及小组作业完成过程中，两极分化现象严重，会有非常积极与非常不积极的学生，在给成绩的时候如何体现出公平性，也需要在今后的教学过程中探索研究。

结语

通过线上线下教学方式可以有效解决传统“环境微生物实验”课教学存在的问题，提高学生的学习效果和实践能力。线上线下教学可以为学生提供多元认知途径、提高实验操作准确性、培养实践应用能力以及解决虎头蛇尾现象，使得学生能够更好地理解和应用环境微生物的知识。

参考文献：

［1］李爽，李聪.环境工程专业微生物实验教学改革与实践［J］.微生物学杂志，2018，38（03）：126128.

［2］王洋洋.环境微生物学教学改革与探索［J］.高师理科学刊，2019，39（06）：9597.

［3］马锋锋，赵炜.环境微生物学课程教学改革的探索与实践［J］.教育教学论坛，2019（29）：169170.

［4］黄辉，李梅，任洪强.环境微生物学实验课程教学改革的探索［J］.教育教学论坛，2019（43）：9192.

［5］胡熙.环境微生物学教学改革与学生创新能力的培养［J］.中国多媒体与网络教学学报：上旬刊，2020（09）：6062.

［6］杜露，王舒馨，汤春芳，等.《环境微生物学》课程教学改革探索［J］.广州化工，2021，49（18）：112113+182.

［7］刘菊梅，谢志刚，陈泉洲，等.环境微生物学课堂思政教学改革与实践［J］.科技视界，2022（04）：8890.

［8］龚贝妮.环境微生物课程教学改革与思考［J］.科教导刊，2022（27）：104106.

［9］郝英君.“以学生为中心”的环境微生物学课程教学改革探索［J］.科学咨询（教育科研），2022（12）：5860.

［10］翟硕莉.“互联网+”背景下《环境微生物学》课程教学改革探究［J］.现代园艺，2018（02）：229230.

［11］刘畅.环境微生物学教学改革探讨［J］.科技风，2017（11）：2930.

［12］蒋丽娟，王晓琳，肖琳，等.环境微生物学翻转课堂教学改革探索［J］.微生物学通报，2018，45（07）：15971602.

［13］宋宁宁，王芳丽，刘君.环境微生物学教学改革［J］.考试周刊，2018（45）：173.

［14］张小凡，周伟丽，王志平，等.环境微生物学教学改革与学生创新能力的培养［J］.微生物学通报，2014，41（04）：748752.

［15］李靖，周玉林，关杰.环境微生物学教学改革的探索与实践［J］.微生物学通报，2009，36（11）：17661771.

作者简介：赵金博（1980—），男，汉族，吉林梅河口人，博士，高级实验师，研究方向：环境监测、实验室安全管理。

*通讯作者：杨禹（1984—），女，汉族，辽宁大连人，博士，教授，研究方向：水质控制及再生回用。