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1、环境微生物实验课程建设研究【摘要】混合教学形式有机整合了在线学习和面授教学形式的优势，最大化提升教学效果。以环境微生物实验课程为例进行了高校实验类课程混合教学的探索性研究和实践，总结了环境微生物实验课程的混合教学设计的思路，并分析其实践应用的效果、问题及进一步的改革方向，为实现高等教育人才培养目的提供有效途径。关键词：混合教学;实验课程;教学设计;教学实践随着信息技术在教育领域的高速发展，引发了教育技术的深度变革，目前，最具代表性的是在线学习E-Learning，这类基于网络的教学形式已经普遍应用于高等教育领域，它利用强大的网络系统和媒体功能，使学生能够不受时间和地点的限制，利用网络上丰富的学
2、习资源完成学习任务。随着这种教育形式的广泛应用，也逐步显现出其缺点和缺乏：单纯的在线学习缺乏人与人面对面的沟通、沟通和情景的营造，影响学生的深度学习和知识内化的效果。而在线学习的缺陷却恰恰是传统高等教育面授教学的最大优势。传统高等教育面授教学形式的缺点是以老师为中心的灌输式教学，学生只是被动地接受，严重制约了学生的发散思维和创新能力的培养1,2，难以实现高等教育的目的。因而，近年来出现了中和两种主流形式的新形式混合学习Blendedlearning，它将在线学习与传统面授教学的优势有机整合在一起3-5。混合学习采用多种教学和学习形式任务驱动式、合作学习式、探究式、面授式，实现了从传统的“以老师
3、为中心向“以学生为中心的转变，老师发挥教学的设计、引导、答疑解惑、监督的主导作用，学生自主学习、协作学习、剧烈讨论辩论、各持己见，最终到达深度学习的效果，促进学生自学能力、创新能力的培养和主观能动性的发挥，并为实现个性化教学提供重要的手段，最大化提升教学效果6-8。清华大学教育研究院的研究也表明，信息时代教育教学改革开场迈向了混合教育新阶段，这是顺应信息化、个性化学习的需要，适应社会对人才培养的需求9。混合教学形式已经在国内外进行了众多尝试，积累了很多成功的经历，但主要是针对理论课程的教学实践，对于实验类课程的实践和经历比拟少见，而实验类课程是学生对理论知识深度认知并亲身动手检验或证明所学知识
4、的经过，对学生动手能力、科学思维的培养具有至关重要的作用，所以，实验教学是实现高等教育人才培养目的的重要环节10。而传统的灌输式实验教学形式难以实现实验教学的目的11，因而，我们在学校教务部门的大力支持下，以技术性和实践性较强的环境微生物实验课程为例，利用清华教育在线网络教学平台，进行了环境微生物实验课程的混合式教学改革的探索和实践，以期为实验教学的混合式教学形式在实验教学中的推广积累丰富的经历，为大学生创新能力和创新意识的培养提供全新的教学方式。1混合教学课程网站设计环境微生物实验课程具有很强的专业性、技术性和实践性，而且需要广博的专业基础知识和扎实的操作技能，因而，必须紧紧围绕课程特点进行
5、混合教学设计图1，详细专栏包括：课程信息、实验教学、操作技术、拓展资源、实训案例。每个专栏下设子栏目，课程信息专栏包括课程介绍教学目的、教学内容等、教学大纲、教学日历、考核讲明等子栏目，使学生对环境微生物实验课程有整体认识；实验教学专栏下以实验项目作为子栏目，每个实验项目栏目中包含该实验的具体内容，包括学习目的、实验导学、实验原理、实验操作、预期结果、常见问题等内容，是教与学的重点；操作技术专栏包括微生物的所有基本操作技术，主要以微视频形式呈现，便于学生直观形象地学习和把握微生物操作技能，操作技能的把握程度直接关系到实验的成败；拓展资源专栏包括实验相关的理论知识、相关仪器的操作技术、环境污染的
6、微生物修复技术等内容，拓展教学的广度和深度，便于学生对实验内容的深度理解和知识的建构；实训案例专栏以详细的环境问题为依托，设计综合性实验项目，利用环境微生物实验技术解决详细环境问题，提升学生的实践技能。2混合教学经过混合教学的基本经过是由“线上线下线上经过的有机结合图2。学生需要在开课前通过网站的课程信息栏目了解课程的教学目的、教学内容、课程进展计划、考核要求等信息，以便在日后的学习中做到心中有数。每个实验/实训项目的学习需要在实验教学或实训案例专栏下各个子栏目中进行，结合每个实验/实训项目的学习目的，通过自主学习和协作学习完成“线上学习任务，必要时需参考操作技术和拓展资源栏目的相关内容，完成
7、学习目的；老师要及时进行“线上学习的指导、引导和监督，使学生在进入实验室之前对实验相关知识、实验原理及实验操作经过有深入明晰的认识；学生进入实验室后的“线下面授经过以实验动手操作为主，老师进行个性化指导及相关实验问题的分析；最后，学生要在“线上通过深层次的讨论和自测完成实验反思和问题的深度分析，老师进行引导、评价和总结，促使学生完成知识的内化和建构经过。2.1学习目的学习目的是课程教学的导航，老师要针对每个实验/实训项目建立明晰、明确的详细目的，引领学生的学习方向。学生要围绕学习目的完成相关知识的学习，最终到达学习目的的要求。比方，培养基的制备实验，老师需要制定与培养基制备相关的几个详细的学习
8、目的：1明确培养基的成分、作用及类型。2以牛肉膏蛋白胨培养基的制备为例，完成培养基的配制、灭菌及试管斜面和平板培养基的制备。3了解常用的微生物灭菌方法、基本原理、适用范围、操作经过和注意事项。学生要根据学习目的的详细要求，自主学习培养基基础知识、种类、特点、用处、常用培养基配方、配制程序、斜面和平板的制作经过、微生物的灭菌方法、原理及适用范围等相关知识。所以，学习目的的制定尤为重要，直接关系到教学目的的实现程度。2.2教学资源教学资源可分为基本资源和扩展资源两种类型，基本资源是学生需要通过课程学习所应把握的基本信息，详细包括实验教学下设子栏目中的详细实验内容，以及操作技术专栏下的基本操作技能；
9、扩展资源是进行深度学习的需求，详细包括拓展资源和实训案例，它是基本资源的横向延伸和纵向深化，加强相关知识的系统性和完好性，便于学生更好地完成知识的建构和内化。比方，环境样品中微生物总数的测定实验，既能够采用传统的平板培养法，可以以采用荧光显微镜计数法，由于传统的平板培养法属于基本操作技术的范畴和基本的教学内容，而荧光显微镜计数法属于当代环境微生物实验技术，需要大型仪器设备的辅助才能完成，所以，将传统的平板培养法的详细学习内容设计在基本资源中，荧光显微镜计数法的相关实验原理、操作经过、注意事项、预期实验结果等内容设计在拓展资源专栏下，学生通过自学相关内容，进而把握环境样品中微生物计数的两种常用方
10、法、适用范围和优缺点，完善学生对微生物计数方法的系统学习。教学资源的设计应遵循学生的认知特点和信息加工规律，将丰富的教学资源进行优化、设计和编排，构成具有层次性、内在逻辑性的片段式学习资源12，并创设实验情景。比方从平板向试管斜面的接种操作经过，包含很多操作细节，不能单纯以文字的形式一步一步地表述，否则难以理解和把握，需要将操作经过分解为两个阶段，从平板取种经过和试管斜面的接种经过，再从中提炼出每个经过的操作细节，并配以实验操作录像和讲解，每个操作细节要慢速播放或反复播放，激发学生的情感体验，有利于学生对实验相关内容的理解、把握和知识体系的构成。2.3“线上教和学线上的教和学的目的是使学生在进
11、入实验室之前对实验相关内容有系统、完好的认识和理解。学生的主要任务是通过自主学习、协作学习等方式完成学习目的，老师的主要任务是引导、指导和监督学生的在线学习情况。在“线上的自学阶段，学生能够自由选择时间和地点来完成教学资源的学习，通过自学没有理解或有疑问的知识点能够利用平台的教学互动功能，展开同学与同学之间或同学与老师之间的讨论和沟通，学生能够群策群力，大胆发表本人的创新观点，最后进行预习情况自测及同学间的互评。在学生的自学阶段，老师要指导学生怎样完成学习目的，并利用平台的教学互动功能，恰当地引导同学对于疑难问题的讨论、分析或答疑解惑，或适当的讨论主题，引导同学展开对实验重点、难点或操作细节问
12、题的讨论或辩论，实现学生由低级思维向高级思维的转化。比方，在水产养殖废水处理实验中，需要向处理系统中添加一种微生物，在微生物分泌的一系列酶的作用下，实现氮污染物的去除。老师能够根据学生的自学情况，适时讨论话题“分析各种氮污染物在微生物作用下的转化经过，引导同学对实验原理的深度理解。最后，老师要汇总学生的“线上学习情况，总结出共性问题及个别问题，为“线下面授教学做好准备。2.4“线下面授线下面授教学经过中，学生的主要任务是动手完成整个实验操作经过，老师的主要任务是完成个性化指导及实验操作问题分析及总结。学生进入实验室后，老师首先要对同学自学中的共性问题进行统一讲解、分析或操作演示，然后同学分组完
13、成整个实验操作经过。期间，老师要针对同学线上学习情况进行个性化指导，并巡视所有同学的操作经过，发现问题，立即纠正解决。最后，老师组织同学进行实验结果的展示和结果互评，并对操作中存在的问题进行讲解和分析。2.5“线上反应实验操作完成后，学生对整个实验内容的认识将更为直观和深化，老师要及时提出相应的话题或设计相应试题，引导学生对相关实验问题进行深度分析，并完成在线自测，检验学习效果。比方，在“地表水的微生物状况分析及评价实验结束后，让学生绘制出肠杆菌科、总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌的关系图，加深对实验内容的深度认知。老师要根据同学对讨论话题发言的质量及在线自测情况，总结同学对实验内容把握
14、的程度，并及时进行信息反应，引导同学完成实验反思及知识内化经过。3混合教学实践中存在的问题及解决措施混合教学在环境微生物实验课程教学中的实践表明了其对提高学生思维的活跃程度产生了积极的影响，学生在“线上或“线下积极的畅所欲言，开阔了思路，增加了分析问题和解决问题的能力，实验技能明显提高。但是，初期的实践仍然存在众多问题，总结如下：3.1学生的自主学习意识和自主学习能力较差由于受传统教学形式和学习习惯的影响，学生对老师的依靠程度较高，目前，主要是在老师引领下的自主学习和考虑，学生难以能动地学习，也缺乏独立考虑和协作学习的主动性。因而，在初期的教学实践中，老师必须采取有效的引导和鼓励措施，比方，加
15、强老师与学生的沟通和沟通，及时解决学生自学中存在的问题；将“线上学习情况纳入课程考核经过，激发学生的自主学习的动机，逐步转变传统的教和学形式，培养学生自主学习能力。3.2教学评价体系不合理目前的教学评价主要包括实验报告、实验考核及讨论沟通三部分内容，但是，在教学评价经过中出现了拷贝、抄袭现象。环境微生物实验课程是以培养学生的环境微生物实验技能为目的，因而，需要建立与能力培养目的相配套的评价体系。比方，在实验考核的试题设置方面，利用多媒体技术制作能够体现操作技能和问题分析能力的试题，加强对实验技能的评价力度。3.3没有充分发挥在线讨论区的功能在线讨论是混合式教学经过中协作学习和深度学习的重要方式
16、，但目前来看，学生仅仅是讨论一些自学中碰到的常规问题，对于老师提出的讨论话题，同学们的讨论也不够深化。分析发现问题的根源在于学生的知识面狭窄，不能对问题进行深度考虑和分析。由于环境微生物实验知识的理解需要大量相关理论知识的积累，因而，应该丰富教学资源，十分是拓展资源，便于学生建立系统完好的知识体系。另外，老师也应该加强引导和监督，并制定适当的鼓励机制，促使学生积极主动地介入讨论，畅所欲言，并在讨论经过中扩展知识面，提高对问题理解的深度。3.4自主学习时间遭到限制混合式教学需要大量的在线学习时间，完成教学资源的自主学习、协作学习，以及自测、互评等，以便更好地进行知识的内化和知识体系的建构。但是，
17、目前学生的课程繁忙，少有的空闲时间还要忙于其他课程的课后作业，因而，难以使学生放心进行在线学习。目前，很多同学都是采用推延晚上睡觉时间来进行在线学习，致使有些学生产生厌倦情绪。这些问题已经遭到学校教务部门的关注，目前正在进行新的教学计划调整，以便为混合式教学形式的推广和应用创造良好的环境条件，相信在学校教务部门及师生的共同努力下，混合教学形式必将促进实验教学的深度改革。4结束语经过环境微生物实验课程的混合式教学改革的探索和实践，初步体现了混合式教学方式对实验教学的促进作用：1系统的实验知识的建构和实验技能的把握需要复杂的拓展知识的支持，利用混合教学方式能够更好地促使学生完成知识的内化和建构经过，并培养和锻炼学生的自学能力；2这是目前高等教育大班教学背景下个性化教学的一种有效的实现方式，也是实验教学中培养学生科研思维和创新意识的有效途径；3能够充分拓展实验教学的广度和深度，是实现深度教学的有效途径。但是，目前的教学实践还存在众多亟待解决的问题，需要认真考虑过渡阶段的每个实践细节，实现从传统教学向混合式教学的平稳过渡。