“新冠肺炎”疫情防控期間“養殖水化學”實驗教學多元化教學模式探析＊

蔡 巖，周永燦，王世鋒

（海南大學國家級海洋生物實驗教學示范中心，海南 海口 570228）

2020 年初，中國爆發了嚴重的“新型冠狀病毒肺炎”（簡稱“新冠肺炎”）疫情。為了避免疫情擴散，全國各省市自治區紛紛啟動重大突發公共衛生事件一級響應，減少人員流動和聚集。學校是突發公共衛生事件的高發單位，學生是易感人群和防控重點，依據2022-02-04 發布的《教育部應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組辦公室關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》，要求各校充分利用線上教學資源，積極開展實施在線教育教學活動，努力做到“停課不停教，停課不停學”，并全力確保疫情期間的教學進度不落后、教學質量不打折扣[1-2]。為積極響應教育部號召，海南大學制定了“延時開學，按時上課”原則。為了不影響海南大學水產養殖專業學生“養殖水化學”實驗課程的教學進度，將疫情對學生學業的負面影響降到最低，并滿足疫情防控對減少人群聚集/流動的要求，該專業“養殖水化學”實驗教師綜合運用各種信息化手段，綜合線上直播/錄播、慕課、虛擬仿真技術和線下講解、翻轉課堂討論、線下實操等教學手段在新冠疫情期間開展了多元化教學模式的探索和實踐。多元化教學利用在線教學和傳統教學的優勢互補來提高學生的認知效果[3-5]。這種變革不僅是形式的改變，也是根據學生現實需要，依托線上線下實際教學環境和條件，對教學方式的綜合性改變。多元化教學的應用不僅將使學生的學習方式發生改變，也將使教師的教學手段、教學模式和角色發生深刻變化，使得教師對現代教學技術的運用能力獲得新的提升。

1 多種在線教學平臺的綜合運用

“無網絡，不生活”。網絡已融入當代大學生學習生活的方方面面。在線教學平臺是在線教學的工具，其性能好壞直接影響到在線教學的效果。目前在線教學平臺種類繁多、功能多樣，任課教師可以結合其課程的特點、需求以及自己的習慣、偏好將不同的在線教學平臺進行靈活組合，利用各個平臺的優勢，將其互相穿插、搭配，以達到最佳在線教學效果。線上開課之初，因為大量教師幾乎同時應用同一平臺在線授課，并發數大，對服務器、網絡、運算能力的要求高，很多普通的教學平臺在不同程度上出現擁堵、卡頓等問題。最終實踐證明，大公司旗下的在線教學平臺（如釘釘、騰訊會議、騰訊課堂等）表現更為穩定可靠。但隨著網課的進行，部分在線教學平臺（如超星學習通、智慧樹等）通過免費培訓、在線解答教師問題等多種跟進服務方式的大力推廣并及時調整、改進了其旗下產品，因而在2020 年春季學期的中后期也在各高校的在線教學中發揮了積極的作用，展現出較好的前景。以海南大學“養殖水化學”實驗課的線上教學為例，實驗課教師先依托釘釘平臺，通過屏幕共享進行線上直播講解PPT。然后指導學生到學習通平臺或慕課去觀看實驗實操相關視頻，視頻看完后，在釘釘上進行視頻相關問題解答。隨后要求學生在固定時間內完成學習通內布置好的隨堂測試。然后再返回釘釘，將虛擬實驗數據發送給學生，對實驗報告格式、要求進行講解布置。整個在線課堂上課期間，不定時要求學生在學習通或釘釘打卡簽到。個別學生的單獨提問及問題解答也在釘釘上進行。這樣既充分利用了學習通/慕課對看視頻進度、簽到情況、測驗完成情況自動評分、統計的功能，又利用釘釘平臺的屏幕共享、位置簽到、彈幕、語音圖片即時傳送、視頻回放等功能，實現了課堂上師生的良好互動。由此可見，在疫情期間，如果能夠合理利用多種線上教學平臺，靈活授課，就能充分發揮線上授課的優勢：線上課學生與教師的溝通更加平等，能消除面授課中學生對教師的畏懼感；此外線上課還有助于提高學生自我學習的主動性，培養其終身學習的能力等等。

2 慕課等在線課程的廣泛應用

慕課（Massive Open Online Course，MOOC）即大規模開放的在線課程。國家自2010 年陸續出臺各項文件，啟動國家精品在線開放課程的建設和評審工作，引導各高校建設慕課等各類在線課程[6]。近年來，各高校建設了大量在線課程，這些課程已在各在線課程共享平臺上線運行。已建設的慕課實驗課資源包括實驗儀器設備的介紹（如酸度計、分光光度計等的基本結構、原理規范使用）、實驗方法（如滴定法、比色法等）、實驗操作步驟的演示等。慕課的優勢為：學生可以擺脫傳統面授課堂固定教學時間、空間的約束，自主選擇上課時間，最大化利用其零散時間在課堂以外的地點進行自主學習，而且關鍵實驗步驟、使用方法可以進行反復觀看學習；另外慕課還具有生動、呈現能力強的特點，相比于枯燥的課本文字，學生更喜聞樂見，因而更利于學生理解吸收[7]。實踐中發現慕課的不足在于，因為是純線上視頻教學，學生的參與感不強，且視頻畫面通常只展示一個平面的影像，因此可能在一些操作細節上展示不準確，容易產生視覺誤差，給學生造成誤導。實際觀看慕課視頻后，還發現視頻中原封不動錄制的化學實驗中的等待時間/重復操作對于視頻觀看者顯得極為枯燥。此外，相比于理論課教學，網上現有的實驗課慕課資源過少，遠遠不能滿足現有的實驗課線上課程需要。為了彌補以上實驗課慕課的缺陷，取得較好的線上教學效果，海南大學“養殖水化學”實驗課教師采取了多項對應措施，為了加強學生的參與感，在視頻播放完一個重點操作步驟后，暫停播放，教師補充注意事項，并要求學生回答一定的相關問題，得到較滿意的回復后，繼續播放實驗教學內容。對于重復操作性視頻內容（如反復潤洗移液管），教師會在指明重點后，指導學生適當跳過這部分內容，以減少學生的乏味感。此外，針對慕課實驗課資源匱乏的問題，學校的教師還采取了自行錄制相關儀器/設備使用視頻的方式。總之，通過以上措施，不僅保證了“養殖水化學”實驗的正常教學進度，也確保了學生對該實驗課程持續的注意和學習興趣，顯著地提高了該課程慕課的學習質量。

3 虛擬仿真實驗教學項目的應用

實驗操作需要使用實驗儀器設備，居家隔離顯然不能滿足讓學生動手操作的實驗課需求，如何利用網絡資源最大限度、保質保量地對學生開展實驗操作培訓是疫情防控期間高校實驗教學面臨的巨大難題。2012-03-13，教育部印發的《教育信息化十年發展規劃（2011—2020）》[8]要求，推動信息技術與高等教育深度融合，要利用先進網絡和信息技術，整合資源，構建先進、高效、實用的高等教育信息基礎設施，建設優質網絡課程和實驗系統、虛擬實驗室等。2013 年教育部發布的《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函〔2013〕94 號）[9]指出虛擬仿真實驗教學最重要的技術特征為：①利用信息化的重要技術，如虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等；②構建學生能夠開展實驗的高度仿真的實驗環境和實驗；③虛擬仿真實驗要滿足本科教學大綱要求，要為本科教學而設計和實現[10]。海南大學海洋學院具有海洋生物國家級示范中心，中心建設了魚蝦蟹貝藻分類數字標本數據庫、具有多種大型精密儀器使用方法的示教片，建設了多個實驗的虛擬仿真教學系統以及線上模擬實驗操作平臺。通過虛擬仿真軟件使學生可通過在線學習，反復安全地演練大型儀器設備的使用，了解儀器的使用范圍，掌握儀器的操作規程，既拓展了實踐領域，又豐富了教學內容。

4 線下實操課的有益補充

實驗課不同于理論課程。理論課借助多種線上教學平臺基本能保持正常的教學進度，做到教學內容不少、教學質量不降。但實驗課程是要求現場動手操作的課程，涉及學生對設備（如手持式折光鹽度計通過旋鈕控制視野中的明暗分解線）、器具（如分光光度計比色皿的光面與磨面）的認知和操作、實驗藥品顏色、性質（如揮發性、吸濕性或見光分解變色等特性）和化學反應過程（如沉淀的形成和消解、變色反應）的體驗以及學生間相互分工協作以及動手能力的訓練等，這些課程內容和目標僅僅依靠線上課程是很難達到教學目的的。實操是實驗教學的重要教學內容，不能因為特殊情況而忽略對學生實操能力的培養，因此實驗課程必須在線上課程的基礎上，盡量配合補充實操內容。在學生返校后，根據線上學習情況，線下補充講解了必要的實驗內容，并先通過翻轉課堂的形式組織同學們討論實驗設備的選擇、實驗設計分組、藥品配制注意事項及用量計算等實操實驗中涉及的關鍵內容。然后通過之前的實驗課和理論課換課方式，集中在一周內完成實操實驗課的藥品配制、實驗操作等實操環節。

5 考核形式多元化，注重過程控制

由于在疫情環境下，實驗課教師從原來的課堂面對面教學轉變為線上+線下教學，因此需要綜合學生多方面的學習情況進行多元化教學考核。新的教學考核包括線上教學考核和線下教學考核兩大部分。線上教學包括在線直播/錄播、慕課、虛擬仿真實驗、線上討論等多元化的教學手段，線下教學包括翻轉課堂討論、線下實操等教學方法。為了保證線上學習和線下面授教學質量實質等效，必須加強教學過程控制，在教學過程中穿插有效的課間評價。首先，在每個章節視頻播放過程中，教師會在關鍵點指導同學暫停，并利用釘釘等直播在線平臺和學生針對該知識點進行互動問答。其次，在每個章節視頻課結束后，都布置了與相應章節內容對應的的線上隨堂測驗，并要求學生在一定時間內完成。這樣不僅減少了單純視頻播放的枯燥性，增加了學生的課堂參與感，也有利于教師監督學生看視頻的效果，防止出現部分學生在家一邊放視頻，一邊開小差的現象。此外，增加線上答疑時間。要求學生就剛剛看過的視頻內容在釘釘平臺的班級群里提出問題，由實驗課教師在群里對學生進行統一的課堂答疑；實驗課教師還會不定時暫停視頻播放，并就剛剛播放的實驗視頻相關細節提出問題。以上舉措，一方面能監督學生全時間段關注視頻，另一方面也引導學生拓展思路，深入思考。在線實驗報告由教師給出虛擬實驗結果，實驗報告的評分不注重結果的正確與否，注重實驗數據的處理過程和對不同可能結果的思考和討論，培養學生的分析問題的能力。最終，針對線上教學，綜合了學生線上打卡記錄、線上問答回應頻率、看學習通/慕課視頻進度、完成隨堂測試的情況、線上實驗報告完成質量等多方面內容對學生的實驗課線上學習情況進行評分。返校后的實操部分按藥品計算、配制、實操和實操實驗報告3 部分進行評分。

6 結語

新冠疫情突如其來，在客觀上促進了多元化實驗教學模式的快速發展和應用。多元化實驗教學模式的實施將線上、線下教學有機連接起來，在實踐過程中教師們也逐漸意識到，多元化實驗教學不應該是傳統講授課程與線上課程的簡單疊加，而是利用多種學習資源和多種學習方式對教學內容進行系統有機組合后，將新的教學理念和不同教學方法加以合理使用。疫情期間的多元化實驗教學不僅是教學形式的改變，也是學生學習認知方式的改變和教師教學策略、角色的轉變。與多元化實驗教學相對應的是多元化教學評價體系的建立和完善。

疫情期間高校多元化實驗教學實踐將會對教育教學產生一系列積極影響，可以預見的影響包括：①在線課程建設將得到進一步提升。從原來的重建設、輕應用轉變為以實際應用為主要目標，進一步推廣普及國家級—省級—校級—院級在線課程建設應用體系。②在線教學平臺將更加完善。疫情是在線教學平臺的一次大考，廣大教師在應用各在線平臺過程中的親身體驗不僅使各平臺的孰優孰劣自見分曉，也為這些平臺的改善提供了大量的反饋意見，因此也將成為在線教學平臺的功能/服務大幅度提升的契機。③虛擬仿真技術在實驗教學中得到更加深入的應用。疫情期間學生無法到校操作大型儀器，虛擬仿真技術的應用在很大程度上是解決這一問題的有效途徑。基于疫情期間虛擬仿真技術對實驗教學的重要作用，虛擬仿真實驗教學將迎來建設的新高潮。