“线上+线下”教学模式在环境土壤学实验教学中的应用

周玮 胡荣平 龙明忠 陶秀珍 张明意 王艺

摘 要：环境土壤学是环境生态工程专业一门实践性较强的专业课程，其实验教学在课程教学中具有重要的作用。由于环境土壤学实验课程的特殊性，某些实验不能开展或开展后效果不佳，而采用“线上+线下”的教学模式，则弥补了传统实验教学的不足，更有利于提高学生的主动性和积极性，培养学生的实践动手能力。该文以环境土壤学为例，探讨了“线上+线下”教学模式在课程实验教学中的应用，为“新工科”背景下环境生态工程人才的培养奠定基础。

关键词：“线上线下”教学模式;环境土壤学;实验教学;应用

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）11-0173-03

Application on the “Online+Offline” Teaching Mode in Experimental Teaching of Environmental Pedology

ZHOU Wei1   HU Rongping2   LONG Mingzhong1   TAO Xiuzhen1   ZHANG Mingyi1   WANG Yi1

（1School of ecological and environmental engineering， Guizhou Minzu University， Guiyang 550025， China; 2Panguan central school in Guizhou Province， Panzhou 520004， China）

Abstract： Environmental pedology is a practical professional course， so the experimental teaching plays an important role in the course teaching. Due to the particularity of experimental course， some experiments can not be carried out or have poor results. The “online+offline” teaching mode is adopted to make up for the shortcomings of traditional experimental teaching， which is more conducive to improve students′ initiative and enthusiasm. It can cultivate students′ practical ability. This paper take environmental pedology as an example， discusses the application of “online+offline” teaching mode in experimental teaching. The result lay a foundation for the cultivation of environmental and ecological engineering talents under the background of “new engineering”.

Key words： “Online+offline” teaching mode; Environmental pedology; Experimental teaching; Application

環境土壤学是以土壤学为基础，与环境学相结合的一门新兴学科，它是环境生态工程专业的专业课程。以往的环境土壤学教学主要以理论教学为主，大多数高校的环境工程及环境生态工程专业均未设置实验教学环节[1]。2017年，国家启动新工科研究与实践项目，强调学科的实用性与综合性，要求“新工科”创新人才既要掌握扎实的基础的知识，又要具备较强的工程实践能力，能够运用多交叉学科知识去解决实际存在的问题。在环境土壤学教学过程中，加强土壤学基础知识及土壤污染治理技术的教学与实践具有重要意义[2]。实验教学是实现环境土壤学理论在实际中应用的关键教学环节，其在环境生态工程专业人才培养过程中显得尤为重要。

传统的实验教学主要通过教师现场讲解及示范，学生动手操作，课后提交实验报告为主要方式，是简单的“复制”与“模仿”。这种传统的实验教学方式注重学生动手能力的培养，但学生进入实验之前缺乏预习，对整个实验没有完全的把控，完成实验后也只是对实验过程进行简单的誊抄，没有对数据的处理及分析过程，导致实验教学的效果不佳。且大多数环境土壤学的实验存在不能在实际教学过程中进行操作或者实验时间较长不能按时完成等问题。应用“线上+线下”相结合的教学方式则能够很好地解决这些问题，提高学生实验教学的参与度，提高其动手能力及实践应用能力。本文以环境土壤学实验教学为例，探讨“线上+线下”教学模式在环境土壤学实验教学中的应用，为“新工科”背景下环境生态工程专业创新人才的培养提供实际案例。

1 应用“线上+线下”实验教学模式的重要意义

1.1 环境土壤学课程的特殊性 环境土壤学是一门实践性较强的专业课程。在具备扎实的理论基础后，要通过大量的实践过程才能完成理论与实践相结合，实现融会贯通。除土壤学基础知识外，其他2个部分都是实践性很强的内容，需要对具体的土壤污染情况、危害及修复通过实验的方法进行检验和综合分析，才能够更深刻地理解和准确实施;如果没有实验教学内容，学生只能通过图片观察土壤的剖面及分布，理解土壤随环境变化的机理，死记硬背土壤污染的环境效应及修复技术，没有直观的、具象化的分析，不利于知识点的掌握。而关于土壤中污染物的类型及浓度分析，修复技术的确定等都是环境生态工程类学生今后的工作中的主要内容之一，必须通过实验课程，学生才能培养学生的动手能力及实践分析能力，为今后的工作打下良好的基础。

环境土壤学部分内容的实验在进行实验设置时，会对环境造成不可逆的危害，土壤一旦被污染则会扩大危害的程度及影响;而针对污染土壤的修复技术研究需要较长的时间，如植物修复技术、微生物修复技术等，某些修复技术则不能在实际中进行试验，如某些化学修复方法。另外，某些实验也不具备条件开展。因此，采用线上教学模式可以弥补传统教学中的不足，实现环境土壤学的理论与实际的完美融合。

1.2 “线上+线下”实验教学模式的优点 传统的实验教学中教师讲授实验原理、操作步骤及注意事项，学生根据教师教授的内容进行实验操作，完成实验报告，是一种“注入式”实验教学模式。在整个的实验过程中，学生只是对实验过程的“模仿”，是复制式实验过程，缺乏对实验问题的思考，对实验原理、目的、意义及每个步骤实验方法缺乏全面的理解。通过传统的实验教学过程，学生在固定的实验步骤下完成指标的测定，课后提交实验报告，整个实验过程单向传递内容，缺乏双向交流和及时反馈[3]，学生不能独立完成试验设计、方法确定等实际问题，不利于培养其独立解决问题的能力。

线上、线下教学是高校教育教学的2种主要教学方式，有效融合这2种教学方式是高校现在和将来必须要明确和坚持的教改主攻方向[4]。实现“实验操作课”与“线上视频”相结合的一种混合模式，从教学手段到教学成本以及教学效果上，都将带来颠覆式的变革[5]，是一种新型的教学模式。“线上+线下”的混合教学模式加强了课前的预习效果，促使学生能在课前对实验步骤有全面掌握，加深对实验原理的理解;节约實验成本，课中避免实验中的危险和对环境造成的不必要危害，节约实验时间;课后可将线下的常规考核方式与线上的小组讨论相结合的方式进行，优化实验教学效果，促进学生与教师之间的交流，培养学生发现问题和解决问题的能力。在整个教学过程中，通过课前、课中及课后的结合，培养学生的综合实践能力及分析能力，更有利于培养创新型新工科人才。

2 环境土壤学实验的“线上+线下”教学模式

“线上+线下”教学模式主要以线下教学为主，线上教学为辅;线上教学要服从线下教学课程安排，积极配合和促进线下教学，充分发挥线上教学的自身优势，弥补线下教学的不足。针对环境土壤学的实验教学内容，提出“线上+线下”实验教学模式，主要分为课前、课中及课后3个阶段，主要流程见图1。

2.1 课前阶段——线上教学 实验课前准备主要通过线上教学的方式进行，教师在线上准备教学资料、资源，学生通过线上资源进行实验课程的预习，通过预习了解实验的内容及步骤，及时发现问题并进行反馈。

2.1.1 教师课前线上准备教学资料 借助本校的智慧树SPOC平台，教师创建相应课程，在实验课之前准备教学大纲、课程标准及实验方案等，并将视频文件、PPT以及学习网页等内容上传至学习平台;在每次实验课之前上传注意事项，制备学生预习时须回答的问题，设置讨论主题，并进行问题收集，待线下课时解决。

2.1.2 学生课前线上预习 学生进入学习平台后，进入相应的班级，通过学习实验方案，对实验原理、意义及内容有大致的了解;通过观看实验视频了解实验的具体操作过程和步骤，能更直观地掌握实验的具体操作步骤，并参与线上问题讨论;通过观看学习资料及视频，学生发现问题，在线上平台进行问题反馈，提出建议，在线下实验过程中进行实验设计及步骤的调整及优化。

2.2 课中阶段——线下教学 实验课是环境土壤学的实践教学，学生通过实验教学可以锻炼实践操作能力，因此主要以线下教学的模式进行，便于学生与教师之间的沟通、交流，培养学生学习的主动性及创造性。

2.2.1 教师讲解基础知识及拓展 教师面授实验基本原理、基础知识，解决预习过程中学生提出的问题，并根据学生的问题及具体情况对实验进行设计、内容的调整及优化，更有利于学生的掌握、理解;并对实验在实际中的应用情况进行知识拓展，扩展学生的知识面，促进理论与实践相联系，提升学生的知识应用能力。在实验过程中解决学生实际操作中存在的问题，并进行个别指导，根据具体问题与学生进行交流、讨论。

2.2.2 学生实际动手操作 学生在操作之前与教师沟通，解决预习过程中发现的问题，调整实验步骤、方案等，学生根据教师的讲解及视频的学习，进行具体操作，动手完成实验内容，获取实验数据，在实验过程中如果发现问题或者有疑问均可当面请教老师，进行面对面的交流。

2.3 课后阶段——“线上+线下”教学

2.3.1 教师课后对教学效果进行考核 课后教师对实验教学效果进行评价，包括线上、线下2个部分，根据设置的权重对学生实验成绩进行打分。线上部分可以根据学生讨论问题的参与度、视频观看时长、资料学习情况等进行打分，线下部分根据学生的实际操作情况，课堂活跃及实验报告撰写情况等进行考核。教师还可以通过问卷调查等方式对学生在实验过程中问题的解决情况、学生对实验课教学方式、教学内容设计的满意程度以及对实验方法、实验步骤的掌握程度进行调查，综合分析实验教学效果，有针对性地对实验方案进行调整、优化。

2.3.2 学生课后反思 学生在实验课后对实验所得数据进行整理、分析，撰写分析报告，课线下、线上提交分析报告。通过分析加深对实验的理解，解决实验前发现的问题，并对问题进行反思。联系实际案例进行分析、拓展，提升自身的实际应用能力及知识拓展能力。

2.4 环境土壤学实验的虚拟仿真教学模式 针对部分环境土壤学中存在危险性或不可操作性，或大多研究单位不能开展的实验内容，如土壤重金属浓度、放射性元素对土壤的污染效应，土壤有机物污染的植物及微生物修复等，这类综合实验在实验中存在危险性（重金属对土壤影响较大）或者不可操作性（实验时间过长），采用虚拟实验平台来完成实验的主要步骤。

2.4.1 线下教学 教师根据试验设计详细讲解虚拟实验的主要原理、操作过程、注意事项以及试验后须解决的问题等内容;学生提前查阅资料，对实验中可能存在的问题与教师面对面讨论，做好进入虚拟实验的准备工作。

2.4.2 线上教学 根据虚拟仿真实验，根据提示全程演示标准的操作过程和结果，学生在操作过程出错可随时随地反复练习、自主实践;也可根据资料及经验设置不同的实验条件，多次反复实验，观察实验现象，分析、整理实验数据，分析实验结果，总结实验结论，并对实验结果进行论证。突破了时空限制，能够真正为学生提供个性化指导，引导学生自主探究实践，实现理论与实践的创新。

2.4.3 “线上+线下”教学 教师线上指导学生完成虚拟实验操作，解决学生在实验过程中的问题，对学生在实验过程中设置根据自己经验给予建议。课后教师线下批改学生的实验报告，线上对实验虚拟仿真实验学生的参与情况及完成情况进行评分，完成教学效果的综合评价，包括线下实验报告情况以及线上虚拟实验操作过程正确程度、完成度、完成效果等进行综合考核。

通过线上虚拟实验与线下师生互动交流完成整个的实验教学，既不需要实验器械、实验耗材等，也不需准备实验场地、实验材料，能够实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，从而弥补了传统环境土壤学实验教学中设备不够、没有试验场地、学生实践时间不足等局限，避免环境土壤学中某些危险实验及时间长的问题;培养了学生的自主学习意识，独立解决问题的能力以及学生学习的积极性。

3 结语

线上线下相结合的教学模式，既包括线上教学的创新性、灵活性，又包括线下教学的传统性、严谨性，与环境土壤学实验教学中所需要的方法思路的创新性与实验过程、数据结果的严谨性相契合，在传承传统的基础之上实现创新，这不仅是当前信息化时代高等教育的重要教学方式，也是现代技术条件下实验教学方式的新探索。但实施过程与方式还需要根据每一门课程的内容进行进一步深入探讨。

参考文献

[1]周玮，龙明忠，苏春花，等.新工科背景下環境土壤学教学改革与实践[J].教育教学论坛，2021（5）：65-68.

[2]于方明，周振明，张杏辉.环境土壤学课程教学改革与实践[J].吉林农业，2012（4）：255.

[3]王建宏，梁存珍，朱玲，等.环境工程专业实验混合教学模式初探[J].实验室研究与探索，2016（3）：205-209.

[4]王永.浅析线上与线下教育教学方式的有效融合与路径优化[J].黑龙江教育，2021（6）：57-60.

[5]余泰，李莉，李同明.浅析SPOC在高校实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2018（9）：179-181，185.

基金项目：2019年贵州省教育厅高等学校教学内容和课程体系改革项目（项目编号：2019063）;2020年贵州民族大学校级教改项目“生态文明新时代背景下《环境生态学》课程的教学改革”。

作者简介：周玮（1982—），女，贵州盘县人，博士，副教授，研究方向：环境土壤、土壤生态。  收稿日期：2021-12-21