“新冠肺炎”疫情防控期间“养殖水化学”实验教学多元化教学模式探析＊

蔡 岩，周永灿，王世锋

（海南大学国家级海洋生物实验教学示范中心，海南 海口 570228）

2020 年初，中国爆发了严重的“新型冠状病毒肺炎”（简称“新冠肺炎”）疫情。为了避免疫情扩散，全国各省市自治区纷纷启动重大突发公共卫生事件一级响应，减少人员流动和聚集。学校是突发公共卫生事件的高发单位，学生是易感人群和防控重点，依据2022-02-04 发布的《教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，要求各校充分利用线上教学资源，积极开展实施在线教育教学活动，努力做到“停课不停教，停课不停学”，并全力确保疫情期间的教学进度不落后、教学质量不打折扣[1-2]。为积极响应教育部号召，海南大学制定了“延时开学，按时上课”原则。为了不影响海南大学水产养殖专业学生“养殖水化学”实验课程的教学进度，将疫情对学生学业的负面影响降到最低，并满足疫情防控对减少人群聚集/流动的要求，该专业“养殖水化学”实验教师综合运用各种信息化手段，综合线上直播/录播、慕课、虚拟仿真技术和线下讲解、翻转课堂讨论、线下实操等教学手段在新冠疫情期间开展了多元化教学模式的探索和实践。多元化教学利用在线教学和传统教学的优势互补来提高学生的认知效果[3-5]。这种变革不仅是形式的改变，也是根据学生现实需要，依托线上线下实际教学环境和条件，对教学方式的综合性改变。多元化教学的应用不仅将使学生的学习方式发生改变，也将使教师的教学手段、教学模式和角色发生深刻变化，使得教师对现代教学技术的运用能力获得新的提升。

1 多种在线教学平台的综合运用

“无网络，不生活”。网络已融入当代大学生学习生活的方方面面。在线教学平台是在线教学的工具，其性能好坏直接影响到在线教学的效果。目前在线教学平台种类繁多、功能多样，任课教师可以结合其课程的特点、需求以及自己的习惯、偏好将不同的在线教学平台进行灵活组合，利用各个平台的优势，将其互相穿插、搭配，以达到最佳在线教学效果。线上开课之初，因为大量教师几乎同时应用同一平台在线授课，并发数大，对服务器、网络、运算能力的要求高，很多普通的教学平台在不同程度上出现拥堵、卡顿等问题。最终实践证明，大公司旗下的在线教学平台（如钉钉、腾讯会议、腾讯课堂等）表现更为稳定可靠。但随着网课的进行，部分在线教学平台（如超星学习通、智慧树等）通过免费培训、在线解答教师问题等多种跟进服务方式的大力推广并及时调整、改进了其旗下产品，因而在2020 年春季学期的中后期也在各高校的在线教学中发挥了积极的作用，展现出较好的前景。以海南大学“养殖水化学”实验课的线上教学为例，实验课教师先依托钉钉平台，通过屏幕共享进行线上直播讲解PPT。然后指导学生到学习通平台或慕课去观看实验实操相关视频，视频看完后，在钉钉上进行视频相关问题解答。随后要求学生在固定时间内完成学习通内布置好的随堂测试。然后再返回钉钉，将虚拟实验数据发送给学生，对实验报告格式、要求进行讲解布置。整个在线课堂上课期间，不定时要求学生在学习通或钉钉打卡签到。个别学生的单独提问及问题解答也在钉钉上进行。这样既充分利用了学习通/慕课对看视频进度、签到情况、测验完成情况自动评分、统计的功能，又利用钉钉平台的屏幕共享、位置签到、弹幕、语音图片即时传送、视频回放等功能，实现了课堂上师生的良好互动。由此可见，在疫情期间，如果能够合理利用多种线上教学平台，灵活授课，就能充分发挥线上授课的优势：线上课学生与教师的沟通更加平等，能消除面授课中学生对教师的畏惧感；此外线上课还有助于提高学生自我学习的主动性，培养其终身学习的能力等等。

2 慕课等在线课程的广泛应用

慕课（Massive Open Online Course，MOOC）即大规模开放的在线课程。国家自2010 年陆续出台各项文件，启动国家精品在线开放课程的建设和评审工作，引导各高校建设慕课等各类在线课程[6]。近年来，各高校建设了大量在线课程，这些课程已在各在线课程共享平台上线运行。已建设的慕课实验课资源包括实验仪器设备的介绍（如酸度计、分光光度计等的基本结构、原理规范使用）、实验方法（如滴定法、比色法等）、实验操作步骤的演示等。慕课的优势为：学生可以摆脱传统面授课堂固定教学时间、空间的约束，自主选择上课时间，最大化利用其零散时间在课堂以外的地点进行自主学习，而且关键实验步骤、使用方法可以进行反复观看学习；另外慕课还具有生动、呈现能力强的特点，相比于枯燥的课本文字，学生更喜闻乐见，因而更利于学生理解吸收[7]。实践中发现慕课的不足在于，因为是纯线上视频教学，学生的参与感不强，且视频画面通常只展示一个平面的影像，因此可能在一些操作细节上展示不准确，容易产生视觉误差，给学生造成误导。实际观看慕课视频后，还发现视频中原封不动录制的化学实验中的等待时间/重复操作对于视频观看者显得极为枯燥。此外，相比于理论课教学，网上现有的实验课慕课资源过少，远远不能满足现有的实验课线上课程需要。为了弥补以上实验课慕课的缺陷，取得较好的线上教学效果，海南大学“养殖水化学”实验课教师采取了多项对应措施，为了加强学生的参与感，在视频播放完一个重点操作步骤后，暂停播放，教师补充注意事项，并要求学生回答一定的相关问题，得到较满意的回复后，继续播放实验教学内容。对于重复操作性视频内容（如反复润洗移液管），教师会在指明重点后，指导学生适当跳过这部分内容，以减少学生的乏味感。此外，针对慕课实验课资源匮乏的问题，学校的教师还采取了自行录制相关仪器/设备使用视频的方式。总之，通过以上措施，不仅保证了“养殖水化学”实验的正常教学进度，也确保了学生对该实验课程持续的注意和学习兴趣，显著地提高了该课程慕课的学习质量。

3 虚拟仿真实验教学项目的应用

实验操作需要使用实验仪器设备，居家隔离显然不能满足让学生动手操作的实验课需求，如何利用网络资源最大限度、保质保量地对学生开展实验操作培训是疫情防控期间高校实验教学面临的巨大难题。2012-03-13，教育部印发的《教育信息化十年发展规划（2011—2020）》[8]要求，推动信息技术与高等教育深度融合，要利用先进网络和信息技术，整合资源，构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施，建设优质网络课程和实验系统、虚拟实验室等。2013 年教育部发布的《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94 号）[9]指出虚拟仿真实验教学最重要的技术特征为：①利用信息化的重要技术，如虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等；②构建学生能够开展实验的高度仿真的实验环境和实验；③虚拟仿真实验要满足本科教学大纲要求，要为本科教学而设计和实现[10]。海南大学海洋学院具有海洋生物国家级示范中心，中心建设了鱼虾蟹贝藻分类数字标本数据库、具有多种大型精密仪器使用方法的示教片，建设了多个实验的虚拟仿真教学系统以及线上模拟实验操作平台。通过虚拟仿真软件使学生可通过在线学习，反复安全地演练大型仪器设备的使用，了解仪器的使用范围，掌握仪器的操作规程，既拓展了实践领域，又丰富了教学内容。

4 线下实操课的有益补充

实验课不同于理论课程。理论课借助多种线上教学平台基本能保持正常的教学进度，做到教学内容不少、教学质量不降。但实验课程是要求现场动手操作的课程，涉及学生对设备（如手持式折光盐度计通过旋钮控制视野中的明暗分解线）、器具（如分光光度计比色皿的光面与磨面）的认知和操作、实验药品颜色、性质（如挥发性、吸湿性或见光分解变色等特性）和化学反应过程（如沉淀的形成和消解、变色反应）的体验以及学生间相互分工协作以及动手能力的训练等，这些课程内容和目标仅仅依靠线上课程是很难达到教学目的的。实操是实验教学的重要教学内容，不能因为特殊情况而忽略对学生实操能力的培养，因此实验课程必须在线上课程的基础上，尽量配合补充实操内容。在学生返校后，根据线上学习情况，线下补充讲解了必要的实验内容，并先通过翻转课堂的形式组织同学们讨论实验设备的选择、实验设计分组、药品配制注意事项及用量计算等实操实验中涉及的关键内容。然后通过之前的实验课和理论课换课方式，集中在一周内完成实操实验课的药品配制、实验操作等实操环节。

5 考核形式多元化，注重过程控制

由于在疫情环境下，实验课教师从原来的课堂面对面教学转变为线上+线下教学，因此需要综合学生多方面的学习情况进行多元化教学考核。新的教学考核包括线上教学考核和线下教学考核两大部分。线上教学包括在线直播/录播、慕课、虚拟仿真实验、线上讨论等多元化的教学手段，线下教学包括翻转课堂讨论、线下实操等教学方法。为了保证线上学习和线下面授教学质量实质等效，必须加强教学过程控制，在教学过程中穿插有效的课间评价。首先，在每个章节视频播放过程中，教师会在关键点指导同学暂停，并利用钉钉等直播在线平台和学生针对该知识点进行互动问答。其次，在每个章节视频课结束后，都布置了与相应章节内容对应的的线上随堂测验，并要求学生在一定时间内完成。这样不仅减少了单纯视频播放的枯燥性，增加了学生的课堂参与感，也有利于教师监督学生看视频的效果，防止出现部分学生在家一边放视频，一边开小差的现象。此外，增加线上答疑时间。要求学生就刚刚看过的视频内容在钉钉平台的班级群里提出问题，由实验课教师在群里对学生进行统一的课堂答疑；实验课教师还会不定时暂停视频播放，并就刚刚播放的实验视频相关细节提出问题。以上举措，一方面能监督学生全时间段关注视频，另一方面也引导学生拓展思路，深入思考。在线实验报告由教师给出虚拟实验结果，实验报告的评分不注重结果的正确与否，注重实验数据的处理过程和对不同可能结果的思考和讨论，培养学生的分析问题的能力。最终，针对线上教学，综合了学生线上打卡记录、线上问答回应频率、看学习通/慕课视频进度、完成随堂测试的情况、线上实验报告完成质量等多方面内容对学生的实验课线上学习情况进行评分。返校后的实操部分按药品计算、配制、实操和实操实验报告3 部分进行评分。

6 结语

新冠疫情突如其来，在客观上促进了多元化实验教学模式的快速发展和应用。多元化实验教学模式的实施将线上、线下教学有机连接起来，在实践过程中教师们也逐渐意识到，多元化实验教学不应该是传统讲授课程与线上课程的简单叠加，而是利用多种学习资源和多种学习方式对教学内容进行系统有机组合后，将新的教学理念和不同教学方法加以合理使用。疫情期间的多元化实验教学不仅是教学形式的改变，也是学生学习认知方式的改变和教师教学策略、角色的转变。与多元化实验教学相对应的是多元化教学评价体系的建立和完善。

疫情期间高校多元化实验教学实践将会对教育教学产生一系列积极影响，可以预见的影响包括：①在线课程建设将得到进一步提升。从原来的重建设、轻应用转变为以实际应用为主要目标，进一步推广普及国家级—省级—校级—院级在线课程建设应用体系。②在线教学平台将更加完善。疫情是在线教学平台的一次大考，广大教师在应用各在线平台过程中的亲身体验不仅使各平台的孰优孰劣自见分晓，也为这些平台的改善提供了大量的反馈意见，因此也将成为在线教学平台的功能/服务大幅度提升的契机。③虚拟仿真技术在实验教学中得到更加深入的应用。疫情期间学生无法到校操作大型仪器，虚拟仿真技术的应用在很大程度上是解决这一问题的有效途径。基于疫情期间虚拟仿真技术对实验教学的重要作用，虚拟仿真实验教学将迎来建设的新高潮。