医用基础化学实验课程“线上+线下”相结合的教学研究

唐晓栋 张荣丽

在互联网和社交平台快速发展的今天，全球高等教育模式正发生着深刻的变革[1]。其显著的特点是：大量网络资源和数字化教育资源不断涌现，资源分享更加多样化，教学模式改革层出不穷等等[2-8]。这些变化给高等教育的变革带来了前所未有的机遇和挑战。教育部《关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》中指出：“建设虚拟仿真实验教学中心，全面推进信息化实践教学平台建设，充分利用信息技术实现优质实验教学资源开放共享。”在移动互联网等信息技术高速发展的当下，基于共享的理念，采用包括网络课程、慕课等多种形式来对原有的化学课程教学模式进行改革已是高校化学教学的普遍共识，目前很多高校都已经开始对化学课程进行改革，将优质教学资源以慕课的形式进行共享[9-10]。作为高校课程体系中重要的组成部分，实验课的教学质量对高等教育人才培养水平有很大的影响。化学实验课程的教学是很多医学类专业课程的基础，是锻炼学生动手能力和培养科研兴趣的重要方式，相对于理论课程，同样是面对全校大多数专业的公共实验课程有着独特的教学模式和考核方式[11]。随着移动互联网技术的发展，碎片化时间的利用观念等新技术新概念正逐渐渗透到生活的方方面面。利用新技术提升教学效果和学习效率是当前教学研究改革的有效途径，也是新时代本科教育的必然趋势[12]。研究的目标是采用包括网络课程、微视频、“云盘”等多种“线上”技术，紧跟学科前沿研究，虚实结合，对医学类专业的化学基础实验课程的教学模式和课程内容进行改革[13]。医用基础化学实验是医学类学生必修的一门重要实验课程，作为一门公共基础实验课，其内容包括无机化学、分析化学和物理化学中的实验讲解和操作。公共基础实验课程的特点是：（1）基础性强，是后续诸多课程的先导课程；（2）专业和人数涉及面广，绝大多数医学专业学生的必修课；（3）实践性强，注重培养学生化学实验的基本操作和实验技能；（4）学时多，小班教学且课程贯穿整个学期。但是目前此类公共实验课程的问题也日渐凸显[14]。在移动互联网、信息技术高速发展的今天，尤其是在培养高水平医学专业人才的背景下，推进医用基础化学实验课程改革、解决课程建设与教学需求的矛盾已刻不容缓。

1 目前高校公共基础实验教学中存在的问题

目前医学类本科生基础实验的教学模式一般为：“预习-讲解-演示-巡视指导-数据处理-提交报告”[15]。这种模式已经延续了多年，其弊端也逐渐突出，主要包括：

1.1 实验教学模式急需优化

与公共基础课的课堂大班教学模式不同，实验课程的教学一般是以班级为单位，尽管人数少，但是教学班的数量较多，在具体的教学实践过程中，教师往往需要对同样的一套实验操作进行多轮次讲解，这种重复性的劳动既增加了工作负担，又占用了学生动手实践的时间。

1.2 学生理论基础参差不齐

以基础化学实验为例，在现行的高考模式下，学生在高中阶段的化学实验知识非常薄弱，仅通过教师在讲台上的讲解和演示是不够的。很容易对化学实验产生畏难情绪，不敢动手操作，在学习中缺少主观能动性。因此，优化这些学生的学习体验和提升学生的学习兴趣，是本研究需解决的重要问题之一。

1.3 考核机制陈旧

公共基础实验的目的是让学生掌握基本的实验操作技能和严谨的科研态度，同时激发学生的科研兴趣。但是目前基础实验课程成绩评定方式大多是通过对学生的课后书写的实验报告进行评分。参照我们多年的教学经验，学生实验报告的原理部分基本是抄书，对实验原理并没有真正了解和思考，也无法避免学生报告中的相互数据抄袭现象。现有的书写实验报告的模式对学生来说是一项枯燥乏味的任务，浪费时间精力却对实验理论的理解和掌握作用甚微，更无法启发学生对科研的兴趣。

1.4 实验内容需与时俱进

化学实验需要贯穿化学教学的始终，应该是提高化学能力最有效的方式。经过多年的实验教学，我们发现现有实验内容常年不更新、重复性实验和验证性实验较多、综合性和设计性实验较少等问题，尤其是与教师的科研项目以及国民经济发展实际相脱节，无论是教师还是学生都提不起兴趣。学生和教师之间的交流缺失，学生思维不活跃，没有培养出解决问题的能力。利用现有的教学科研资源和网络资源，引入前沿科技，与理论课教学内容进行合理有效的契合，对实验内容进行优化，这也是本课题中课程改革的重要切入点。

在本科教育“四个回归”的要求下，高校要把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准。化学作为一门实验科学，实验操作与数据分析是化学研究的根本方式，实验课程教学质量的好坏直接决定了学生对化学专门课程的学习质量。如何有效地利用有限的教学资源达到更快更好地对医学人才实验技能和创新思维的培养，是基础化学实验课程的亟待解决的核心问题。通过对现有基础化学实验的教学模式进行改革，提升教学质量，提高学生的能动性和教师的教学积极性已是大势所趋。

2 教学模式的改革思路

实验教学是一类特殊的教学模式，尤其对化学这样一门实验科学来说，实验应该伴随着探索的兴奋和求知的思考，而这恰恰是现有化学实验教学模式所缺失的。随着科学技术的进步，尤其是社交平台的资源共享模式多样化发展的前提下，将“微视频”“云端平台”和“线上共享”这些“互联网+”的理念和技术引入实验课程的教学中，提升学生的学习体验，是实验类课程改革的必然趋势。本研究的重点是对现有公共基础实验课程的教学模式和教学内容进行改革，具体表现为三个方面的优化：

2.1 课堂教学模式的优化

目前高校教学中，慕课已经是一种潮流，通过网络教学平台提供教学视频和网络课程是目前主流的教学改革方式。录制实验操作微视频可以让学生在预习阶段就掌握实验操作的规范流程，节省教学时间，将实验的操作和示范教学放在“线上”，尽可能地把“线下”的时间提供给学生去动手操作和独立思考，无疑是当前实验教学改革的一剂良药。优秀的“实验视频”绝非简单地复制课堂上的教学过程，在确保视频中的操作规范和描述的正确性的前提下，如何最大限度地提升课程的趣味性和年轻化才是打开学生心门的钥匙。要积极结合目前相关领域的前沿研究和网络热点，才能做出符合当代青年学生口味的内容。要控制视频的内容容量和长度，每个仪器的操作单独录制短视频，时长控制在5 分钟以内，方便学生预习和复习，在课堂实验操作中也可随时随地反复观看和揣摩。

2.2 实验课程考核模式的优化

实验报告是记录和评价学生公共基础实验学习情况的唯一方式，但是实验报告的书写实在不是一件有趣的事。如果可以让学生在课堂上就对实验操作进行完善的记录，而不用课后枯燥的抄写书本，可以优化学生的学习体验。通过资源共享技术建立一个“云端”实验记录平台来取代原有的实验报告模式，仅提供基本的实验报告模板，鼓励学生展现自我，学生可以将实验中的每一步实验操作和数据通过手机简洁而完整地记录在“云端”，并“线上”完成数据处理和实验报告的生成与提交，既免去了学生枯燥的抄写，也可以有效避免抄袭现象。教师将考察的重点放在学生的数据质量，以及科学地论述实验原理和进行实验数据分析的能力上。云端数据库的存在也能方便学生日后的复习和归纳。教师也可以在实验课程结束后通过布置在线习题的方式来对学生的实验操作的掌握情况进行考察和成绩评定，做到“以练代抄”。

2.3 实验课程内容的优化

公共基础实验应该与理论课程的知识重点相结合，将一些过于陈旧的，与当前社会环境脱节的实验内容替换为与当前国际研究热点或国计民生紧密相关的实验。近年来高校科研研究能力飞速提升，可以在基础实验课增设一些与医院教师科研相关的可行的实验项目，让学生在学习基础课的过程中就接触科研前沿，甚至可以将部分实验项目转换为选修课题，让有科研兴趣的学生来选修，这对学生今后的考研和大创等科学研究可以提供经验积累。基础公共实验面向高校内多个学科的多个专业，可以根据不同的专业特定，在综合性实验方面设计部分适合不同方向的实验项目。还可根据学生不同层次的要求，推荐相应的教材和慕课教程让学生在线学习，使学生在校就能接触到其他国内外名校课程，充实实验内容。通过增强现实（augmented reality，AR）技术的引入，搭建虚拟实验室的方式，可以引入一些复杂操作或具有危险性的实验到线上来完成，降低实验成本的同时还可具有安全保障。

3 课程流程设计

课程流程重新设计，主要包括以下几个部分，见图1。

图1 课程改革与课程教学流程图

3.1 课前观看操作视频

录制标准实验操作微视频，单个视频的时长控制在5 分钟左右，通过网络教学平台推送给学生进行预习和课后复习，同时学生可以通过社交平台对向教师答疑。

3.2 课堂讲解实验原理

实验课的课堂教学以实验原理讲解为主，缩减教师演示和示教流程来给学生更多的实验操作时间。学生实验流程上更大的自主性以锻炼学生的实验设计能力，教师以课堂巡视和单独辅导为主，对学生进行引导，增加师生间的交流，重在培养学生的创新能力和实验经验的培养。

3.3 实验报告“云端”提交

建设“云端”实验报告平台，将实验报告的书写由“线下”改为“线上”完成。要求学生以简洁的科研语言来对实验流程进行记录来取代单纯的抄写书上的内容。实验报告主要侧重考察学生数据处理和实验结果分析的能力。

3.4 综合评定实验成绩

教师通过云端平台在线更改学生的实验报告并给出成绩评定，可以减少收发纸质实验报告的繁杂工作。课后通过网络教学平台对学生推送课后思考题和操作规范的练习题，结合实验报告对学生的综合实验素质进行评定，给出相应的实验分数。

4 试点班级结果分析

通过选择徐州医科大学2019 级临床医学专业某班（30 名学生）为试点班级，如图2A 所示。在2019—2020 学年中采用“线上+线下”模式进行基础化学实验课程的教学，并将该班级的最终卷面成绩和同专业的其他班级（30 名学生），如图2B 所示，进行比较。

图2 徐州医科大学2019 级临床医学专业试点班级与普通班级的实验成绩与卷面成绩

从中可以看出，采用“线上+线下”模式的班级（如图2A 所示），学生成绩呈现出更合理的正态曲线分布，有很好的区分度，且实验成绩（图中实线）与该班的基础化学理论课（图中虚线）的成绩具有相同的趋势。与之相比，比照班级的实验成绩分布更为平均化，与最终考试卷面成绩的关联度不高，并不能完全体现出学生基础化学知识的掌握水平。同时，从学生的满意度调查中也发现，学生对“线上+线下”教学模式非常满意，学生普遍反映：课前视频预习给他们在实验课上提供了充分的实验操作时间；课后线上完成实验报告的方式也极大地优化了学生的学习体验；通过线上的习题练习，可以进一步对已学到的知识进行回顾和拓展，大大提升了他们的化学实验的理解。

5 结论

“线上+线下”相结合的混合教学方式顺应了网络时代的发展潮流，结合新兴的互联网技术，可以显著提升实验课程的教学质量，丰富了教学内容，同时也优化了学生的教学体验[16-17]，减少了教师的重复劳动，教师可以将精力用于提升教学水平和钻研教学内容，同时也激发了学生对化学课程的学习兴趣，真正做到了使公共实验课更生动，更丰富。今后可以在其他的理工科实验课程中进行广泛推广和应用。