環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)線上線下融合教學(xué)模式探究*

戴竹青，邵 敏，王明新

(常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 常州 213164)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育理念和教育思想發(fā)生了重要改變，環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)面臨著新的要求和挑戰(zhàn)。環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)作為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，在環(huán)境工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才實(shí)踐創(chuàng)新和應(yīng)用能力培養(yǎng)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它不僅有利于學(xué)生理解和鞏固理論知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，更有利于培養(yǎng)學(xué)生科研方法和創(chuàng)新方法的能力。因此有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式完善與優(yōu)化不斷進(jìn)行探索[1-2]。

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，是環(huán)境監(jiān)測(cè)理論教學(xué)的補(bǔ)充、持續(xù)和優(yōu)化。通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生鞏固環(huán)境監(jiān)測(cè)理論方面的基本知識(shí)，培養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)基本操作技能、提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置等后續(xù)專(zhuān)業(yè)主干課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

1 引入“線上+線下”相融合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生通常是課前通過(guò)預(yù)習(xí)提前完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。教師對(duì)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理、步驟、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行講解，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作并完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這種教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生預(yù)習(xí)只是簡(jiǎn)單的謄抄實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，缺乏自主學(xué)習(xí)分析的積極性，實(shí)驗(yàn)課時(shí)通常只是按照教師示范和實(shí)驗(yàn)步驟操作，學(xué)生多為被動(dòng)模仿，體現(xiàn)不出以學(xué)生為中心的教育理念[3-4]。學(xué)生沒(méi)有認(rèn)真去理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的意義，同時(shí)很難對(duì)預(yù)習(xí)結(jié)果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。另外由于實(shí)驗(yàn)室空間較大，學(xué)生人數(shù)較多，人員較為分散，當(dāng)老師講解實(shí)驗(yàn)或儀器使用時(shí)，很多學(xué)生聽(tīng)不清或看不清，學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常不能進(jìn)行規(guī)范操作而忽略部分實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不佳。當(dāng)實(shí)驗(yàn)采取小組形式進(jìn)行時(shí)，一般2～4人一組，時(shí)常出現(xiàn)一個(gè)人做，其他小組成員看的情況，其結(jié)果是部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰](méi)有得到提升，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也沒(méi)有得到鍛煉。

隨著科技和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，移動(dòng)QQ、微信、微視頻等已廣泛普及于高校師生中，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)資源與移動(dòng)平臺(tái)結(jié)合，探索線上線下混合教學(xué)方法，為環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了新的思路，這將有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力及綜合應(yīng)用能力[5-6]。觀看視頻相比于靜態(tài)的文字更加直觀，形式更多樣，也更容易讓信息時(shí)代的學(xué)生所接受并形成深刻的印象。

以學(xué)生為中心，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的良好互動(dòng)的一種新型教學(xué)模式——線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，把互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)的教學(xué)模式結(jié)合起來(lái)，利用網(wǎng)絡(luò)微視頻教學(xué)配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過(guò)線上資源微視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)操作方法等相關(guān)內(nèi)容先有了基本的了解，也給線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)節(jié)省大量的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)課中可以改變傳統(tǒng)的教師主導(dǎo)地位，使教師轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)觀測(cè)者。這有利于幫助學(xué)生全面、深刻、準(zhǔn)確地掌握知識(shí)點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提升師生的有效互動(dòng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率等。線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式極大地拓展課堂的空間與時(shí)間，拓寬學(xué)生的眼界，增加學(xué)習(xí)深度。

2 線上線下混合式教學(xué)在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體實(shí)施

通過(guò)教師拍攝的實(shí)驗(yàn)視頻等線上資源，學(xué)生提前觀看視頻線下儀器實(shí)踐操作等，構(gòu)建線上線下融合教學(xué)模式(圖1)。通過(guò)該模式對(duì)實(shí)驗(yàn)課前、實(shí)驗(yàn)課中和實(shí)驗(yàn)課后進(jìn)行教學(xué)和管理，達(dá)到了改善環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果目的，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生知識(shí)自我建構(gòu)和能力的發(fā)展，亦為高校環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革積累了經(jīng)驗(yàn)。

圖1 線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式Fig.1 Online and offline mixed experimental teaching mode

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課程重要環(huán)節(jié)之一是實(shí)驗(yàn)演示。實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)和引領(lǐng)作用通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示得以發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)演示保證了學(xué)生掌握的實(shí)驗(yàn)技能具有規(guī)范性和準(zhǔn)確性。當(dāng)學(xué)生接觸新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，教師詳細(xì)的演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠規(guī)范、正確地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作步驟的練習(xí)，教師的實(shí)驗(yàn)演示對(duì)培養(yǎng)學(xué)生操作技能的正確性和嚴(yán)謹(jǐn)性非常重要。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的要求，目前開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，既涉及滴定分析最基本的化學(xué)基本操作技能，也涵蓋環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)分析儀器。拍攝的微視頻根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及涉及的分析儀器，將微視頻分為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)定、環(huán)境監(jiān)測(cè)常規(guī)儀器操作技能2個(gè)部分。見(jiàn)表1和表2。以知識(shí)點(diǎn)為單元錄制視頻，形成既相對(duì)獨(dú)立又成體系的線上實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系[7]。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拍攝按照實(shí)驗(yàn)要求分部分拍攝視頻。在具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作步驟的規(guī)范性以及實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)。

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及涉及操作技能Table 1 Experimental items and operation skills

表2 技能操作模塊視頻內(nèi)容Table 2 Video content of skill operation module

對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求掌握的技術(shù)要點(diǎn)不同，學(xué)生很難在一次實(shí)驗(yàn)中掌握全部技術(shù)內(nèi)容。但不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又有許多技術(shù)要點(diǎn)是相同的，將所有實(shí)驗(yàn)的技術(shù)要點(diǎn)分類(lèi)，提取核心技術(shù)，將規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程錄制成微視頻。將每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的技術(shù)要點(diǎn)分成幾個(gè)技術(shù)模塊(表2)，利用視頻資料可視化和生動(dòng)化的特點(diǎn)，能夠極大的吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生反復(fù)練習(xí)，直到熟練為止。通過(guò)微視頻的學(xué)習(xí)，也可以擬補(bǔ)臺(tái)套數(shù)較少的大型貴重精密儀器設(shè)備如氣相色譜儀等儀器，學(xué)生親自參與實(shí)際操作機(jī)會(huì)較少而帶來(lái)的不足，從而實(shí)現(xiàn)較為理想的教學(xué)效果。

以采用水楊酸-次氯酸鹽比色法測(cè)定校園湖水中氨氮含量為例，該實(shí)驗(yàn)涉及分析天平、分光光度計(jì)使用和實(shí)驗(yàn)分析方法測(cè)定3個(gè)模塊，預(yù)習(xí)時(shí)要求學(xué)生觀看氨氮測(cè)定方法和分析天平、分光光度計(jì)使用這3個(gè)模塊，在測(cè)定工業(yè)廢水中化學(xué)需氧量時(shí)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)觀看COD消解儀使用、化學(xué)滴定基本操作、實(shí)驗(yàn)分析方法測(cè)定3個(gè)模塊。通過(guò)實(shí)驗(yàn)前觀看微視頻，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)儀器操作有了較為全面的了解，從而課堂氣氛活躍，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率得以提高。視頻播放的可重復(fù)性，可以降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程犯錯(cuò)的幾率，在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)，有效的節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間。同時(shí)，視頻資料在制作的過(guò)程中，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)安全等著重進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，對(duì)一些易錯(cuò)或重要的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行特殊制作或著重的展示，加深學(xué)生的記憶和關(guān)注。

線上線下混合式教學(xué)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)課堂的翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了師生角色的轉(zhuǎn)變。提高了學(xué)生自主進(jìn)行科學(xué)研究的潛能，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新理念，使學(xué)生能夠樹(shù)立正確的工程觀點(diǎn)。教師將精力用于對(duì)學(xué)生融合知識(shí)運(yùn)用的啟發(fā)和指導(dǎo)上，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程及完成情況對(duì)學(xué)生實(shí)施有針對(duì)性的、個(gè)性化的指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)利用率得到充分保證。在提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作技能和相關(guān)數(shù)據(jù)處理知識(shí)的效率。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)微視頻有效融入到環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，構(gòu)建了線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，優(yōu)化了教學(xué)方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，提升了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐結(jié)果證明，線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更容易被學(xué)生所接受和認(rèn)可，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)的掌握和理解，培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣與積極性，微視頻在環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和發(fā)展起著重要作用，值得推廣和應(yīng)用。