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摘要:廣東藥科大學公共衛生學院針對目前分析化學實驗教學存在的主要問題,為提高實驗教學質量、培養學生自主學習能力、解決問題能力及創新能力,對分析化學實驗教學模式、考核方式進行了改革探索,建立以微視頻、線上線下相結合的預習模式、以問題為導向和課堂討論為主的授課模式、全過程多元化實驗考核體系等新型教學模式。該教學模式激發了學生的學習主動性,提高了學生實驗操作技能,培養了學生自主學習能力和創新能力。
關鍵詞:分析化學;實驗教學;教學改革;教學模式
《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》指出課程建設要提升高階性,課程目標要堅持知識、能力、素質有機融合,培養學生解決問題的綜合能力和高級思維;課程內容要強調廣度和深度,突破習慣性認知模式,培養學生深度分析、勇于創新的精神;教學內容要體現前沿性與時代性;教學方法要體現先進性與互動性,引導學生進行探究式與個性化學習。實驗教學是高等教育重要教學活動之一,是實現知識與能力相結合、理論與實際相結合的重要環節[1]。實驗教學相對于理論教學,具有較強的觀察性、操作性和理論實踐融合性等特點[2]。通過實驗教學,訓練學生熟練掌握基本實驗操作技能,鍛煉學生分析和解決問題的能力,培養學生的科學思維和創新能力[3]。分析化學實驗課是衛生檢驗與檢疫專業、預防醫學專業的必修專業基礎課,主要教學目標是學生通過該課程的學習,加深對分析化學理論知識的理解,掌握定量分析實驗的基本操作技能,建立“量”的概念,培養嚴謹、實事求是的科學態度和科學素養,提高動手能力和解決問題的能力,為后續課程的學習及今后實際工作打下良好的基礎[4]。隨著現代信息技術高速發展和應用,人們接受知識的渠道更加多元化。以教師講授為主的傳統課堂教學模式難以滿足學生日益多樣化的學習需求,以微視頻為基礎的翻轉課堂、線上線下混合式教學等新型教學模式更易于被大學生所接受[5,6]。為緊跟高等教育改革和社會發展的步伐,我們結合我院實際對分析化學實驗教學進行了積極的改革和探索,旨在培養學生的自主學習能力和創新思維,提高人才培養質量。
1分析化學實驗教學中存在的主要問題
1.1學生預習不充分、缺乏主動性
分析化學實驗課前要求學生預習,寫好預習報告,但大部分學生的預習流于形式,只是按照實驗教材機械地抄寫實驗原理和步驟,對實驗原理和實驗過程一知半解,根本不研究實驗原理及實驗過程出現的現象,無法做到用理論知識來解釋實驗現象,預習應付了事。其中主要原因是學生對這些文字性或圖片式的實驗教材閱讀積極性不高和缺乏有效的預習監督機制。
1.2教學模式傳統單一、缺乏創新性
傳統實驗課教學模式多數是教師在實驗前講解實驗原理、實驗步驟、注意事項、演示實驗操作,然后學生根據實驗內容進行照方抓藥式的實驗操作,整個教學過程學生基本處于被動學習狀態、學而不思、不能理解相關理論知識、不能解釋實驗現象。這種以教師為主體的教學模式,強調了教師對知識的講解、忽略了學生的獨立思考和參與度,缺乏啟發性和創新性,不利于學生獨立思考和創新能力的培養。
1.3實驗成績考核方式單一、缺乏科學性
以往分析化學實驗成績主要以實驗報告和期末操作考試為評分依據,考核方式過于簡單,主要側重于實驗報告的書寫、數據記錄和結果計算,對實驗過程、操作能力、科學思維等方面的評價極少。這種缺少過程考核的評價方式導致學生重結果、輕過程,不能反映學生的實際學習情況,不利于考查學生的綜合能力,不利于激發學生的學習主動性。
2分析化學實驗教學改革探索
2.1微視頻、線上線下相結合的預習模式
在實驗開課前一周,教師根據教學目標,設置明確的預習任務,將學習資料和任務點(操作視頻、實驗講義、實驗操作注意事項、預習測試題、預習思考題等)發布到超星學習通平臺。學生通過觀看操作視頻、學習實驗教材、完成預習測試題、預習思考題等完成預習任務。操作視頻主要包括實驗課所涉及的基本操作演示,如移液管和滴定管的使用等。相較傳統教材,操作視頻更加生動、直觀、形象,更能引起學生的興趣,使學生根據自身掌握情況反復觀看學習[7],很好地彌補課堂上教師演示時間有限、學生對操作細節的觀察不夠細致等缺點;而且可以擺脫時空的限制,滿足學生個性化學習需求。教師將實驗原理、試劑的配制、儀器的選擇、基準物質的選擇、“量”的概念和知識拓展等方面編制成預習測試題,讓學生在預習階段通過回答問題來思考隱藏在問題背后的知識點,通過實驗現象加深對理論的理解,實現理論和實驗相結合。教師根據預習測試題得分,可了解學生對實驗原理和實驗過程的掌握情況,對共性問題進行歸納整理并在課堂上重點講解,有效提高課堂教學效率。教師可隨時在平臺上查看學生任務點完成情況、視頻觀看時長、預習測試題得分等,及時提醒未完成或完成質量差的同學,并將這些具體的學習過程數據化,作為學生實驗課成績考核的一部分。通過線上線下相結合的預習方式、合理的預習考核機制,學生逐步養成了預習習慣,培養自主學習能力和思維能力。
2.2以問題為導向和課堂討論為主的授課模式
教師將實驗原理、實驗可能出現的現象、指示劑的選擇、干擾離子的影響、誤差來源等設計成思考題,以問題為導向來引導教學。學生經過全面、深入的預習,對實驗原理、實驗內容已有一定的認識,課堂上教師圍繞思考題隨機抽取學生來回答、待其回答完畢其他同學進行補充或提出不同見解并就此展開討論,討論結束后教師進行點評和總結;最后,教師對重要的知識點進行梳理和強調,并設計問題引導學生在實驗過程中進行思考。整個授課環節以學生回答和討論為主、教師起引導作用;同時鼓勵學生大膽發表個人見解,提高學生的課堂參與度。學生進入實驗操作環節,教師主要關注以下幾點:①教師巡回指導,及時指出并糾正學生的不規范操作,解答學生疑問、引導學生利用理論知識解釋實驗現象;②教師檢查實驗數據記錄是否規范清晰,如有異常情況,要求學生找出其可能的原因并重做,學生操作完畢后教師檢查數據并簽名;③教師關注實驗安全,培養學生安全意識,督促學生保持實驗臺面整潔,養成良好的實驗習慣;④課后學生撰寫實驗報告,對實驗的成敗進行總結和反思。實驗課堂上以學生為主體的教學模式有利于引導學生積極思考,提高學生課堂參與度,鍛煉學生的科學思維和探索精神。
2.3增加實驗趣味性和實驗設計
為提高學生對實驗課程的興趣,教師試圖讓經典的實驗內容更貼近生活,以增加學生的自主參與性。例如配位滴定法測定水硬度實驗,學生可根據自己的興趣自帶水樣檢測,可以是宿舍樓的直飲水、飯堂用水,也可以是井水、珠江水等。當然不同水樣其前處理方法會有所不同,這恰好可以引導學生自主學習、自行設計,以培養學生的創新思維。設計性實驗的教學目的是培養和提高學生綜合運用所學知識的能力及創新實驗能力。教師提前兩周布置實驗題目(酸堿滴定、氧化還原滴定、配位滴定各一項)。學生查閱文獻設計詳細的實驗方案,其內容包括:實驗原理(原理和主要反應式)、所需儀器(名稱、型號、數量)和試劑(濃度、用量、配制方法)、實驗步驟(標準溶液的配制與標定、試劑濃度和用量、基準物質的選擇及其取樣量、指示劑的選擇、操作步驟等)、實驗注意事項、數據記錄表格、結果計算公式等。學生將設計好的實驗方案提交教師審閱、反饋,再修改整理,最終確定實驗方案。
2.4完善評價機制、建立過程性考核體系
實驗考核是保障實驗教學效果的重要環節,具有引導作用[8]。實驗考核是規范實驗教學的重要組成部分,是反映學生實際操作能力的有效手段,直接影響學生學習積極性,對學生的學習也起到重要的導向作用[9]。為改變實驗考核方式單一的問題,我們需建立全過程、多元化的實驗考核評價體系,激發學生的學習動力。具體考核標準如下。課程總成績由平時成績(70%)和期末成績(30%)組成。平時成績根據過程考核評定,分別從課前預習、課堂討論和實驗操作、課后實驗報告、出勤和紀律衛生等四方面設置不同比例,分別為20%、40%、30%和10%。課前預習主要考查學生任務點完成、視頻觀看時長、預習測試題得分、預習報告書寫情況等。課中主要考查課堂回答問題、參加討論的次數和質量、實驗態度、操作技能和數據記錄、觀察能力等。課后實驗報告主要考查數據處理(如有效數字等)、結果計算、結果的準確度和精密度、思考題的作答、對實驗的反思及歸納總結等。出勤和紀律衛生主要考查出勤率、儀器的整理歸位、實驗臺面衛生、值日情況等。期末成績包括實驗設計和操作考試兩方面,各占50%??己隧椖渴菍W生自行設計并已確定實驗方案的三個題目,現場抽簽確定考核題目并獨立完成實驗操作。通過設計實驗方案并獨立完成操作,既可以考查學生靈活運用專業知識的能力、實驗操作技能的掌握情況,還可以考查學生的自主學習能力和解決問題的能力。建立全過程、多元化的實驗考核體系,引導學生端正學習態度,扭轉學生重結果、輕過程的實驗課程學習觀念,激勵學生在實驗過程中發揮主觀能動性,有利于培養學生的專業技能和創新思維。以微視頻、線上線下相結合的預習模式、以問題為導向和課堂討論為主的授課模式、建立全過程多元化實驗考核體系,真正體現了以學生為中心、教師為引導的教學理念。該教學模式不僅強調培養學生的實驗操作技能,還激發了學生的學習主動性,切實提高了學生自主學習能力和創新思維能力,提升了實驗教學質量。在今后的教學實踐中,我們仍需要結合實際不斷改革分析化學實驗教學,創新適合時代發展的教學模式,以提高人才培養質量。
作者:陳漫霞 賀錦燦 顏戊利 鄒志輝 白研 單位:廣東藥科大學公共衛生學院衛生檢驗與衛生化學系