“线上＋线下”混合植物学实验教学模式探索与实践
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作者:王聪 张睿鹂 关雪莲 田晔林 王文和
[摘 要]特殊时期，如何保障大学生居家期间学习需求与教学质量是师生们关注的重点。植物学是农林类、生命科学类等专业的重要基础课程，植物学实验课是植物学课程的延伸，对于知识学习及能力训练都有着重要的作用。该文结合OBE教育理念，通过“线上+线下”混合教学模式，对植物学实验课程教学进行改革，培养学生自主学习能力，提高教学效果。
[关键词]植物学实验;教学改革;线上+线下
[中图分类号] G642.4;Q94-4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）44-0-03 [收稿日期] 2020-05-08
一、引言
因國家公共卫生安全需要，2020年1月教育部发布《关于2020年春季学期延期开学的通知》，随后为减小在此期间对高校正常开学和课堂教学造成的影响，要求采取政府主导、高校主体、社会参与的方式，共同实施并保障高校在线教学，实现“停课不停教、停课不停学”。随着，科技发展和信息化教育资源建设，学校已能解决大部分理论课程的线上教学问题。以北京农学院植物学课程为例，本学期涉及6个专业共计11个班的课程，任课教师利用课程中心、腾讯会议、微信等网络手段开展理论课在线课程，与学生经过约1周左右的磨合适应便可顺利开展，并且互动良好。然而，实验教学因需要借助实验设备，在缺少应急预案和教学资源的情况下，需要有新的方法来满足大学生实验教学的要求（张增明，2020）[1]。
实验教学是许多专业提高学生理论理解和实践能力的必要环节，通常配合理论课程的进度开展，将抽象难懂的理论知识形象化、具象化，通过验证性实验、综合性实验、设计性实验等形式，锻炼学生的理论知识验证、综合运用、动手操作、团队合作以及创新能力。与理论教学不同，实验教学需要实验室、仪器设备、实验材料等硬件设施，在单一的网络教学中难以实现，使“互联网+实验教学”成为一大难题（王梦令等，2017）[2]。针对国内许多高校学生多、实验师资少、实验室及仪器设备等硬件资源不足等问题，个别高校开展了虚拟实验教学平台建设（申文竹，2017;马艺等，2020）[3，4]，但平台的兼容性和资源共享性不强，且建设周期长。针对这些问题，基于多数高校的普遍性教学资源，本文以北京农学院为例对植物学实验课程“线上+线下”混合式教学模式进行了探索与实践，为特殊时期的实验教学提出切实可行且可快速开展的应对方案，并从长期可持续的角度对植物学实验教学改革进行了思考。
二、上线下混合教学课程设计
（一）植物学实验课程简介
植物学是农林类、生命科学类等专业的重要基础课程，以植物形态解剖和系统分类为主要内容，使学生深刻理解植物形态结构和生理功能相适宜、植物对环境相适应，掌握植物个体发育、结构组成及各组织器官的功能，以及植物系统演化规律的基本理论和基础知识，了解植物科学进展与发展趋势。植物学实验课是植物学课程的延伸，对于整个植物学教学有着十分重要的意义，通过理论联系实际具象化的帮助学生攻克课程重难点，在巩固理论课知识、训练基本实验技能、培养科研思维与习惯、提高创新能力等综合素质提升方面有着其他教学环节无法替代的作用（庞春花，2016）[5]。许多高校将植物学理论与实验作为一门课程开展，穿插开展，整体规划教学进度;也有部分高校将植物学实验作为一门单独的课程开展。
（二）“线上线下”课程设计规划
北京农学院植物学实验与理论作为同一门课程设立，其中实验课程24学时，12个实验，12周完成。课程面向园艺、植物保护、资源与环境、园林、林学、农学6个专业的大一年级学生开课，共11个班，每班单独开课。选课班级多、课程周期长、学校师资及实验室资源有限，即使在平时排课也相当紧张，有些班级需要排到晚上开课。在疫情突发延期开学时期，上述专业大一年级同样设有较多的有机化学、无机化学等实验课，按照相关要求要在开学后集中一个月左右补上实验课十分困难，且教学效果也可能受到一定影响。因此，课程组反复多次进行研讨，结合以学生各专业特点，融入OBE教育理念，以学生收获为本，转变传统实验教学观念，积极创新教学方法，形成了一套以学生自主性、自发性学习为主的“线上+线下”混合植物学实验教学模式。
（三）实验内容
经过深入探讨，课程组将12个植物学实验内容进行了分类整合，并按照难易及内容丰富程度重新拟定了学时分配，并撰写了《网上植物学实验教学指导》，以电子版形式发送给每位同学。调整后包含“线上”实验4个，主要内容为“根、茎、叶外部形态”“营养器官变态”“种子的结构与幼苗类型”“果实类型和花的结构观察”。将植物学实验内容与生活实践相结合，挖掘日常生活中容易获取的实验素材设计实验内容，在学生居家学习期间，教师通过网络形式发布教学任务，由学生自主准备实验材料，完成相应的实验内容。期间通过网络形式进行学习问题实时指导。另外包含“线下”实验5个，分别为“显微镜的使用与细胞结构”“根、茎的解刨结构”“叶、生殖器官的解刨结构”“植物八大类群”“植物分类、检索表的使用”，为训练学生的实验操作技能，这几个实验仍设置为开学后在实验室开展，但将原有内容进行了有机整合，例如将 “植物组织”的相关内容分布到了根、茎、叶的相应实验中，促进学生整体知识构架的形成。
（四）教学过程
教学过程分两个阶段进行。第一阶段为延期开学期间，学生居家完成4个线上实验，教师利用直播课的形式讲解实验原理、演示基本方法、布置开放性实验任务;学生按照实验目标自主设计具体实验环节，结构生产生活实践搜集与本专业相关的实验材料，自主完成实验。期间教师通过微信群、网络教学平台等手段进行实时指导，及时解答学生实验中的问题;学生在规定时间内完成实验并提交电子版实验报告，教师进行线上小测验，进一步了解学生学习情况。第二阶段为开学返校后，按照整合优化后的实验内容，开展正常的实验室教学，教师现场进行实验指导并结合学生的实验操作等环节给出平时成绩，学生完成纸质版实验报告。最后，教师根据学生“线上+线下”实验报告、线上小测验、现场操作表现等给出综合评价，从而更加客观的反映学生学习及能力提升状况。 教学流程图
三、教学评价
为更好地考察“线上+线下”混合植物学实验教学效果，本文通过问卷调查的形式进行了教学评价，更加综合客观对本次课程改革进行了评价。对2019级园艺、植物保护、资源与环境、园林、林学、农学6个专业11个班的本科学生，以班级群的形式实施问卷，共发放问卷310份，收回299份，問卷有效率96%。问卷主要内容包括被调研人基本信息（专业、班级等）、实验内容、教学形式、教学效果等相关问题。
经调研发现：（1）在教学内容方面，有96%的被调研者认为本实验课教学内容丰富度合理，30%被调研者认为线上自主实验内容较难、69%认为难度适中、1%认为内容简单，在自主实验材料准备过程中38%被调研者充分考虑了自身专业特色、58%部分考虑、4%没有考虑。可见同学们对整体实验内容设置合理性较为满意;三分之一的同学线上自主实验较难，教师应加强指导，保障整体教学效果;大部分同学在自主实验中与自身专业相结合，在内容中逐渐渗透OBE教学理念。（2）在教学形式方面，14%被调研者认为“线上指导，自主实验”教学模式更为有效、31%认为“线下传统”教学模式更为有效、55%认为“线上+线下”混合教学模式更为有效，且67%的同学可很快适应新教学模式。（3）在教学效果方面，78%被调研者对新教学模式的教学效果较好、21%认为一般、1%表示不满意，97%被调研者对授课教师给予较高评价，49%被调研者认为“实验报告+课堂表现+测验”的考核形式能更全面地反映学习效果、40%认为“实验报告+课堂表现”更好、11%被调研者认为“期末测验”效果更好。可见新教学模式学生满意度高，整体教学效果较好，多数学生更认可混合考核模式。
四、结束语
网络信息技术的发展为在线教学提供了有利条件，延期开学政策为实验教学提出了巨大的挑战，但也推动了实验教学改革的飞速发展。本次线上实验教学取得了较好的效果，不仅使学生直观形象的掌握了植物学知识，同时培养了学生自主学习及设计实验的能力;同时结合OBE教育理念，要求学生结合专业实际准备实验材料，增加了学生对专业的认识及兴趣，为今后相关专业课程的学习夯实了基础。在线教学有着巨大的优势，但对于实验教学来说，对实验室仪器设备的实际操作技能训练不可或缺。因此，课程采取线上和线下相结合的模式，综合开展，力争实现在线课程与传统课程的优势互补，解决师生居家期间上课难问题的同时，抓住机遇进行改革，充分挖掘和培养学生的综合能力。教师指导，学生躬身！特殊时期，大胆创新！揭秘自然，掌握真知！
参考文献
[1]张增明.64学时大学物理实验线上教学方案及其设计思路[J/OL].物理与工程：1-4[2020-04-25].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/ 11.4483.O3.20200402.1045.002.html.
[2]王梦令，梅汝焕，厉旭云，等.在线课程和现场实验相结合提高学生的综合能力[J].实验室研究与探索，2017，36（05）：174-177+ 203.
[3]申文竹，王斌，易锋，等.材料成型数字化虚拟实验教学探索[J].实验科学与技术，2017，15（6）：155-158
[4]马艺，张伟强，薛东旭，等.多维度构建和实施线上实验课堂的探索与实践[J/OL].大学化学：1-7[2020-04-25].http：//kns.cnki.net/ kcms/detail/11.1815.O6. 20200408.1135.004.html.
[5]庞春花，王慧敏，乔秀红，等.独立学院植物学实验教学改革初探[J].实验科学与技术，2016，14（06）：124-129+238.
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