摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，線上教學已經(jīng)成為現(xiàn)代教育中不可或缺的一部分。本文先介紹了“環(huán)境微生物實驗”課需要解決的問題，提出了線上教學的基本概念和應(yīng)用特點，然后結(jié)合“環(huán)境微生物實驗”課的特點，提出了線上教學在實驗課中的具體運用方式，包括課前預(yù)習和課后復(fù)習。在課前預(yù)習中，學生可以通過線上平臺了解實驗的目的和意義、實驗技術(shù)的發(fā)展史、實驗內(nèi)容和方法以及實驗的應(yīng)用；課后復(fù)習階段，學生可以通過虛擬仿真項目進行線上練習，提交實驗報告的電子版，進行學生之間的線上分組互評，并在設(shè)置的討論區(qū)進行線上互動。此外，還可以提供課后練習題幫助學生鞏固知識和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：“環(huán)境微生物實驗”課；線上教學；線下教學；課前預(yù)習；課后復(fù)習

TheApplicationStrategyofOnlineandOfflineTeachinginthe

"EnvironmentalMicrobiologyExperiment"Course

ZhaoJinbo1，2XieTian1LiSonghong1YangYu1*

1.SchoolofEnvironment，BeijingNormalUniversityBeijing100088；

2.TheStateKeyLaboratoryofWaterEnvironmentSimulationBeijing100088

Abstract：Withthedevelopmentofinformationtechnology，onlineteachinghasbecomeanindispensablepartofmoderneducation.Thispaperfirstintroducestheproblemsthatneedtobesolvedinthecourseof"environmentalmicrobiologyexperiment"class，putsforwardthebasicconceptsandapplicationcharacteristicsofonlineteaching，andthencombinedwiththecharacteristicsof"environmentalmicrobiologyexperiment"class，putsforwardthespecificapplicationmethodsofonlineteachingintheexperimentclass，includingpreviewbeforeclassandreviewafterclass.Inthepreclasspreview，studentscanunderstandthepurposeandsignificanceoftheexperiment，thehistoryoftheexperimentaltechnology，theexperimentcontentandmethod，andtheapplicationoftheexperiment，studentscanconductonlinepracticethroughthevirtualsimulationproject，submittheelectronicversionoftheexperimentreport，conductonlinegroupevaluationamongstudents，andconductonlineinteractioninthesetdiscussionarea.Inaddition，afterclassexercisescanalsobeprovidedtohelpstudentsconsolidatetheirknowledgeandapplication.

Keywords："Experimentsonenvironmentalmicroorganisms"class；Onlineteaching；Offlineteaching；Previewbeforeclass；Reviewafterclass

一、概述

“環(huán)境微生物實驗”課程屬于專業(yè)培養(yǎng)課程體系中的專業(yè)課程教育類學科基礎(chǔ)課，在教學中存在一些問題，包括實驗設(shè)備的陳舊與不足、實驗室條件的限制以及實驗內(nèi)容的單一與難度不適應(yīng)等方面［1］。這些問題制約了學生對環(huán)境微生物實驗技術(shù)的掌握和理解程度，因此，對“環(huán)境微生物實驗”課程進行改革勢在必行。

二、“環(huán)境微生物實驗”課存在的問題

首先，環(huán)境微生物學的特性在于其不可見、不可觸，許多定義都顯得極為抽象［2］。因此，傳統(tǒng)的講授或口頭教學方式在面對這類抽象概念時，往往顯得力不從心［3］。具體來說，傳統(tǒng)的傳授式教學模式對于微觀世界的理解存在困難，學生很難通過這種方式掌握環(huán)境微生物學的精髓。其次，實驗課的教師往往難以照顧到每一個學生，無法確保每個學生的實驗操作都是正確的［4］。這種情況下，部分學生的實驗技能可能無法得到有效提升，這對于他們的學習效果會產(chǎn)生負面影響。再次，環(huán)境微生物學相較于傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學科更偏重于實驗和應(yīng)用。然而，在短暫的教學時間內(nèi)，我們只能完成基礎(chǔ)知識和技巧的傳授，沒有足夠的時間讓學生對學到的知識進行深入理解和應(yīng)用［5］。過度的保守實驗設(shè)計理念甚至讓學生失去了接觸科學前沿的機會，這不僅限制了學生的應(yīng)用思維，也不利于提高他們的學習興趣和積極性［6］。最后，本門課程常常出現(xiàn)“虎頭蛇尾”的現(xiàn)象。由于微生物實驗需要一定的培養(yǎng)時間，課堂時間往往無法完成實驗或達到預(yù)期效果，這使得學生無法預(yù)判實驗結(jié)果及其相關(guān)應(yīng)用［7］。

線上線下教學模式是一種結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳統(tǒng)教學的新型教學模式［8］。它通過網(wǎng)絡(luò)平臺、網(wǎng)絡(luò)教材、在線討論、虛擬實驗等方式，將學習時間和地點的限制降至最低，實現(xiàn)了學習過程的自主性、靈活性和個性化［910］。這種模式能夠有效解決“環(huán)境微生物實驗”課中出現(xiàn)的問題，使學生能夠更加深入、全面地理解和掌握這門課程。

三、線上線下教學模式的優(yōu)勢

（一）課堂教學模式靈活，實驗操作時間有保障

一節(jié)課是45分鐘，教師需要講授本節(jié)課的知識點，實驗?zāi)康?、意義、內(nèi)容，還需要演示實驗操作流程，留給學生動手做實驗的時間就不多了。如果將時間都留給學生做實驗操作，教師又無法完成教學任務(wù)，在課程結(jié)束前還需要進行總結(jié)和技術(shù)應(yīng)用講解，因此，和學生“競爭”上課的主動權(quán)是大多數(shù)實驗課的通?。?1］。采用線上線下教學模式后，可以將每節(jié)課的知識點、實驗?zāi)康摹⒁饬x、技術(shù)的發(fā)展史等提前錄制放到網(wǎng)絡(luò)平臺上，由學生課前預(yù)習觀看，這樣可以節(jié)省出很多課堂上的時間，將時間交給學生們自己分配［12］。

（二）多元化教學資源為學生學習提供保障

與傳統(tǒng)線下教學相比，混合式教學提供了豐富的教學資源［13］。在線上可以通過圖片、視頻、PPT、動畫、慕課、虛擬仿真等多種途徑為學生提供學習資料。學生可以在線觀看、操作、學習、討論，來發(fā)現(xiàn)和挖掘高品質(zhì)的教學素材和資料，更加有效地掌握環(huán)境微生物前沿的相關(guān)知識。針對學生感興趣的前沿類但又存在風險的實驗，可以借用虛擬仿真等現(xiàn)代化技術(shù)手段，用無接觸的形式傳授給學生［1415］。

（三）拓展教學內(nèi)容，融入現(xiàn)代化教學方法

拓展教學內(nèi)容是指線下要創(chuàng)造機會讓學生能夠“走出去，請進來”。“走出去”指在課后線下或規(guī)劃出教學時間帶學生參觀兄弟院校、科研機構(gòu)的科研進展?！罢堖M來”是請微生物相關(guān)專業(yè)的研究生介紹他們的實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容和方法以及簡單實驗結(jié)果。用身邊的例子給學生們講述本門課的應(yīng)用，鼓勵學生運用課上教學內(nèi)容參加本科生基金、國創(chuàng)及各種競賽，將本門課上學到的內(nèi)容進行拓展和應(yīng)用。

四、“環(huán)境微生物實驗”課線上線下教學模式改革方法

（一）基于創(chuàng)課APP軟件，創(chuàng)新融合教學方式

2017年北京師范大學教務(wù)處為了達成教學評管一體化的教育信息化目標開發(fā)了tronclass軟件平臺?！碍h(huán)境微生物實驗”課所有線上教學資源均可基于這個平臺實現(xiàn)共享。該平臺本身較側(cè)重教學過程全過程化的管理，可輕松覆蓋課前、課中、課后的教學全過程數(shù)據(jù)的自動收集，通過全過程化的教學數(shù)據(jù)收集，基于平臺的多維度統(tǒng)計圖表的直觀呈現(xiàn)，可對教學管理、教學評價進行客觀統(tǒng)計數(shù)據(jù)支撐，教師可輕松查看從課前預(yù)習階段、課中學習階段、課后練習階段學生所對課程的細節(jié)完成程度及知識薄弱點的針對性抓取提升。實現(xiàn)混合式、翻轉(zhuǎn)式、交互式等一系列的創(chuàng)新教學策略，繼而提升教師的教學質(zhì)量、管理效率，進一步激發(fā)學生的學習興趣。

（二）混合式教學方法

首先，將實驗操作內(nèi)容和操作方法錄像，并上傳到暢課教學平臺網(wǎng)站上，學生可以在上課前觀看視頻進行預(yù)習。其次，借用暢課平臺，學生與學生之間，學生與教師可以實現(xiàn)課后互動，達到“教”中有“學”，“學”中有“教”的目的。學生提問，上傳照片或視頻，教師或其他學生根據(jù)上傳的資料結(jié)合問題進行線上討論。最后，設(shè)計虛擬仿真教學軟件，方便學生隨時進行實驗操作。教師在課后根據(jù)操作結(jié)果進行逐一點評。上課前學生需要登錄創(chuàng)課APP，預(yù)習本節(jié)課的教學內(nèi)容，包括預(yù)習本節(jié)課實驗?zāi)康?、觀看線上理論部分的教學內(nèi)容和實驗內(nèi)容。每節(jié)課結(jié)束后需要在線上完成作業(yè)，并完成課后文獻閱讀，每節(jié)課都有討論部分，參與討論的同學在平時成績中有加分。學生們也可以同步登入中國大學MOOC網(wǎng)預(yù)習“環(huán)境微生物實驗指導”課程。課堂45分鐘按照1∶1∶7∶1的比例，劃分為“5+5+30+5”，第一個5分鐘回顧上節(jié)課要點，解答上節(jié)課中出現(xiàn)的代表性問題；第二個5分鐘，介紹本節(jié)課的教學目的、原理和實驗操作方法，以提問的形式檢驗學生的預(yù)習情況；30分鐘是指學生以小組為單位自主做實驗；最后5分鐘簡單總結(jié)本節(jié)課要點，邀請相關(guān)專業(yè)的研究生簡要介紹實驗內(nèi)容，拓寬學生的視野，促進學生主動思考本節(jié)課內(nèi)容可以在哪些方面應(yīng)用。以下比例分配還體現(xiàn)在學習內(nèi)容上：10%的知識是不用講，學生就能自學會的；10%的實驗技巧和經(jīng)驗是需要教師傳授的；70%是通過學生自己做實驗，學會和體會到的；10%是通過同學之間在課堂上展示、相互回答問題，并通過反復(fù)訓練才能學會的。

（三）分組學習，提高線上線下學習的積極性

分組教學是本門課程線上線下融合改革的重要環(huán)節(jié)之一。首先將每個班級的同學按照4～5人進行分組，小組的規(guī)模按照課程實際情況可適當調(diào)整，選出小組組長。小組組長一般是課堂上比較活躍的并具備一定組織能力的學生擔任，這項工作由助教在課后完成。每節(jié)課的實驗內(nèi)容由小組組長進行任務(wù)分配，有負責前處理的同學、有負責標準樣品配置的同學、有檢測的同學、有數(shù)據(jù)處理的同學，最終大家共同完成實驗報告。這種學習方式可以激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的合作意識和團隊精神，促進學生的主動參與和深度思考。

課后由組長在創(chuàng)課平臺上提交小組報告。小組作業(yè)是以互評的形式給分，也就是A組的實驗報告在線上是可以被B組所有組員看到，B組每位同學都可以給A組實驗報告打分，并寫上評語或問題，B組所有同學打分的平均分即A組的成績。A組同學也可以在平臺上對B組的問題或評語進行回復(fù)或討論。通過成績互評的方式可以激發(fā)同學們良性競爭。

五、教學改革實踐效果

目前，很多高校在教學模式上進行了創(chuàng)新改革?！碍h(huán)境微生物實驗”課經(jīng)過兩輪的線上線下融合教學實踐，教學成效初步顯現(xiàn)，在學生理解、操作、應(yīng)用等方面有所改善。實踐效果顯示，在學習成績方面，學生實驗報告平均分由混合教學前的78分提升到85分，實驗報告的內(nèi)容更加豐富，數(shù)據(jù)翔實，格式更加規(guī)范，甚至很多小組在數(shù)據(jù)分析過程中添加很多參考文獻。網(wǎng)上學生互評的另一個優(yōu)點在于學生們在給另一個小組作業(yè)打分的同時會學習到這個小組作業(yè)的優(yōu)點，他們在下次小組完成作業(yè)時自然地會規(guī)范格式、添加參考文獻，形成良性競爭。從學習的主動性與參與度方面，傳統(tǒng)教學是以傳授為主，教師在課堂講、學生在座位上聽，同學們學習積極性不高，提問題也很少有同學回答，很難形成互動。改革后由于將大部分上課時間交給學生，學生占主導地位，學習積極性得到了很大的提高。主要表現(xiàn)在學生提出問題變多了，這是因為學生有更多的時間參與實驗，在實驗過程中會發(fā)現(xiàn)很多書本上沒有介紹的問題，因此和教師的溝通變多了。在學生應(yīng)用能力的培養(yǎng)方面，線上線下教學改革后，上過本門課程的學生在后期學習中仍然保持了對環(huán)境微生物領(lǐng)域相關(guān)研究的熱情，他們積極參與本科生科研基金（本基）科學研究、國家級創(chuàng)新訓練項目（國創(chuàng)）、各種競賽以及社會實踐活動。對“環(huán)境微生物實驗”課程學習滿意度評價中，81%的同學認為非常滿意，17%的學生認為“比較滿意”，該結(jié)果表明絕大多數(shù)學生是認可線上線下融合教學改革的，但依舊存在一些教學方法和實際情況融合不完善的問題。例如，一部分學生還沒有養(yǎng)成課前預(yù)習的習慣，影響了課上的教學計劃；在小組討論及小組作業(yè)完成過程中，兩極分化現(xiàn)象嚴重，會有非常積極與非常不積極的學生，在給成績的時候如何體現(xiàn)出公平性，也需要在今后的教學過程中探索研究。

結(jié)語

通過線上線下教學方式可以有效解決傳統(tǒng)“環(huán)境微生物實驗”課教學存在的問題，提高學生的學習效果和實踐能力。線上線下教學可以為學生提供多元認知途徑、提高實驗操作準確性、培養(yǎng)實踐應(yīng)用能力以及解決虎頭蛇尾現(xiàn)象，使得學生能夠更好地理解和應(yīng)用環(huán)境微生物的知識。

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作者簡介：趙金博（1980—），男，漢族，吉林梅河口人，博士，高級實驗師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測、實驗室安全管理。

*通訊作者：楊禹（1984—），女，漢族，遼寧大連人，博士，教授，研究方向：水質(zhì)控制及再生回用。