線上線下混合模式改進設計型生態學實驗的教學效果

王海娟　曾和平　李萱　楊道麗　王宏鑌　寧平　潘波　張德華

摘要：為提高生態學綜合實驗課程的兩性一度，增加設計型實驗開設比例，以撰寫研究報告為成果導向，利用線上線下混合式教學調動以學生為主的教學方式，增加師生互動，形成“三融合”的混合式實驗教學設計理念。通過三年的教學實踐，明顯改善了實驗課教學效果，為“雙一流”背景下培養創新型、綜合型人才和分層次教學提供支撐。

關鍵詞：網絡教學;混合式教學;設計型實驗;三融合

一、引言

實驗（實習）是生態學及其應用教學過程中的一個重要組成部分，有助于訓練學生實際動手能力，培養學生的獨立思考工作的能力和運用生態學知識分析、解決實際問題的能力[1-3]。生態學屬于多學科交叉滲透的科學，是高校多個相關學科專業的必修課程[4]。生態學綜合實驗是昆明理工大學環境科學專業本科生的必修課程，是生態學及其應用教學過程中的重要組成部分，具有鮮明的綜合性和實踐性。其開設目的在于通過實驗操作，加深學生對生態學知識的理解與應用，培養創新能力。

高校實驗室為培養學生實踐動手能力、開發學生創新思維，培養創新型人才和應用型人才提供了重要空間[5]。一流實驗室的建設是推進一流大學和一流學科建設的重要支撐，也是推動“雙一流”建設的關鍵因素之一[6-7]。

二、教學內容的改革

教育是培養學生學習興趣，引導學生自主學習，開創性學習。利用線上線下混合式教學實現實驗教學的翻轉課堂，使學生從被動填鴨式學習轉化為探索型自主學習。有效培養了學生自主學習和終身學習的能力[8]。近年來舉辦的各類大學生創新和挑戰大賽都對新時代大學生實踐能力和創新能力提出更高的要求。實驗課教學通過靈活運用“項目式教學法”、“答辯式教學”等有助于提高對學生創新意識和實踐能力的培養[9-10]。

為提高課程挑戰度，增加創新性，本課程教學利用線上線下混合式教學模式開課。增加設計型實驗個數，讓學生分組進行實驗方案設計，給學生空間，以開放的思維，開放的要求由學生進行實驗設計，包括研究目的、研究方法、實驗操作、結果和數據分析等讓學生以項目案例的形式進行研究，得出技術總結報告。這樣的要求需要學生增加大量的文獻閱讀和知識拓展，因此以線上教學進行彌補，通過線上線下混合式教學模式可以很好的解決這一問題。

以“知識傳授與價值引領相結合”為課程目標，優化課程內容體系建設，增加思政環節引入。課程實驗主要分兩類：一是有關生態因子現狀分析的驗證性實驗;二是有關污染物對生物的影響以及如何利用生物進行污染物監測的設計型實驗，包括人工熏氣對葉片pH值和葉綠素含量的影響、蠶豆根尖微核實驗、植物對污染物的吸收轉運等。通過線上引入相關慕課視頻資源，引導學生進行植物逆境生理學、毒理學和污染生態學等相關知識的拓展學習。學生分組制定研究目的與方案并實施研究，能讓學生更好地認識到污染的危害性和治理的緊迫性，強化學生的環保意識。提升學生進行污染風險評價和食品安全評價的能力，促使學生主動思考探尋土壤污染修復的方法。加強學生實現美麗中國、食品安全、鄉村振興等的信念和責任，使學生感受到科研的魅力，體會到團結合作的重要性。

三、教學手段的改革

實驗教學是加強學生綜合素質的培養關鍵途徑之一。其質量不僅關系著學生對理論知識的掌握程度，而且對學生的動手應用能力、邏輯思維能力、科研創新能力以及提出并解決問題的能力等方面的培養起著至關重要的作用[11-12]。緊跟學科發展前沿，把教學與科研緊密結合起來，隨時更新相關的教學內容，始終保持教學內容中相關的專業知識與當前的科技發展同步，把國內外最新的理論與技術成果有選擇地納入課程，在遵循大綱體系、課程結構的前提下，保持課程內容的先進性與準確性[13-14]。

線上線下混合教學的優勢分別體現在課前、課中和課后三個環節。課前可以自主學習拓展知識和實驗技能，并確定研究目的和實驗方案，并不斷討論完善方案;課中進行植物培養和具體實驗研究;課后各實驗小組進行數據分析與統計，在撰寫本組實驗報告的同時，進行組間比較，并撰寫研究技術報告。

四、課堂教學方法

將“以學生為中心、成果為導向、與時俱進、持續改進”的理念貫穿于教學設計中。本實驗課采用多種教學方法如案例教學法、項目研究式和小組探討教學法等手段實現課程目標。形成了線上知識拓展法、小組項目研究式教學法和全程跟蹤式教學法的“三融合”教學設計理念。以線上課程、雨課堂為紐帶、以實驗項目研究任務為驅動，基于“項目案例+團隊合作”的教學模式，使課程分組以項目研究的方式進行實驗設計，體現個性化、自主化，實現分層次教學。不同小組得出的技術報告均可圈可點，學生在數據分析與實驗設計方面有何大的提高。

五、細化考核評價方法

結合探究性、設計型實驗的開展考察學生的實驗設計能力，動手能力[8]。加強實踐平臺建設，強化科教協同，強化實踐育人環節。形成可回溯、可監督的多元化考核評價方法體系。細化考核方式，增加實驗設計方案、研究技術總結報告環節，增加了學生的線下投入時間，并提升了考核挑戰度。注重學習過程考核，包括考查實驗原理的掌握程度、實驗操作規范性、實驗態度、實驗設計的創新情況、實驗結果、實驗報告等方面。

注重督導和學生的評價與反饋，向學生發放調查問卷，進行有關教學內容安排和設計實驗準備等方面的調查和反饋，并調整完善教學計劃，以期取得更好的教學效果。

六、存在的不足與改進設想

設計型實驗對學生鍛煉效果較好，但是多數小組偷懶，只把必做項目按照設計型實驗完成，選作項目則研究較少。另外各實驗小組內部的同學也會有學生認真實施，有學生“懶惰躺平”，因此需要更加嚴格的打分和激勵機制，進一步提高對每個學生參與研究的過程監控，幫助學生不斷完善實驗方案，提交優化的研究技術總結報告。強化實踐育人環節，加強實踐平臺建設和線上資源建設，強化科教協同。以實踐教育為突破口，系統拓展學生專業素質，實現由單一知識學習向綜合素質提高、全面能力發展的轉變的觀念能落實到人才培養方案中。

參考文獻：

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基金項目：2020年教育部產學合作協同育人項目 “生態監測與生態風險評價類師資培訓”;2021年云南省專業學位研究生案例庫《恢復生態學》案例課建設;昆明理工大學2020一流課程建設項目“生態學綜合實驗”、金課建設項目“生態學綜合實驗”、教改項目“本科生全程導師制度的建設”、“課程思政”專項“以生態文明思想為引領的環境類專業課程思政教學體系設計與實踐”。