改革分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

柳玉英， 王 平， 王粵博， 劉 青， 藺紅桃， 張 天， 范慧清

(山東理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院， 山東 淄博 255012)

0 引 言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅提升了知識(shí)更新的速度，也改變著知識(shí)傳播的方式與途徑。因而，終身學(xué)習(xí)成為社會(huì)發(fā)展對(duì)個(gè)人的必然要求[1-2]。作為教育工作者，應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，教育的任務(wù)是要由學(xué)生學(xué)到知識(shí)轉(zhuǎn)變成培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生由“學(xué)會(huì)”走向“會(huì)學(xué)”，這是素質(zhì)教育的要求[3]，也是教師不斷追求的教學(xué)目標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)自主學(xué)習(xí)沒(méi)有統(tǒng)一的定義。美國(guó)心理學(xué)家齊莫曼認(rèn)為，自主學(xué)習(xí)就是指學(xué)習(xí)者為了保證學(xué)習(xí)的成功、提高學(xué)習(xí)的效果、達(dá)到學(xué)習(xí)的目標(biāo)，主動(dòng)地運(yùn)用和調(diào)控元認(rèn)知、動(dòng)機(jī)與行為的過(guò)程[4]，是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生有目的、有要求、有信息反饋、有反思的主動(dòng)學(xué)習(xí)。

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)，具有較強(qiáng)的觀察性、操作性和理論實(shí)踐融合性等特點(diǎn)[5]，教學(xué)重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的基本操作和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)技能，以及準(zhǔn)確的“量”的概念的樹(shù)立[6-7]。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，大多教師在課堂上先講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)并演示實(shí)驗(yàn)操作，然后再由學(xué)生進(jìn)行照方抓藥式的實(shí)驗(yàn)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生基本處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，造成了學(xué)生對(duì)教師和實(shí)驗(yàn)教材的依賴[8]。為了彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的目的，在近幾年的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，采用了以培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力為目的的教學(xué)模式，將面對(duì)面的課堂教學(xué)與在線教學(xué)有機(jī)結(jié)合，旨在培養(yǎng)與提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高教學(xué)效果。

1 教學(xué)模式設(shè)計(jì)

1.1 激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

“成功的教學(xué)所需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣”。要使學(xué)生愿學(xué)、樂(lè)學(xué)，就要采取相應(yīng)的措施，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增加學(xué)習(xí)的興趣，解決學(xué)生中存在的厭學(xué)、逃學(xué)的問(wèn)題。因此，要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從實(shí)際生活出發(fā)，在課程和日常生活之間架起橋梁。通過(guò)選取合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織形式，達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[9]。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的顯著特點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)、生活均有密切的聯(lián)系。例如，自來(lái)水的硬度如何測(cè)定？食醋中醋酸含量如何測(cè)定？奶粉中蛋白質(zhì)的含量如何測(cè)定？漂白劑中有效氯的含量是多少？水果中維生素C的含量如何測(cè)定？等。在本校的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇上，盡量做到貼近生產(chǎn)、貼近生活，并根據(jù)教學(xué)需要，分別在課前、課中或者課后布置相關(guān)任務(wù)，以此激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，有了內(nèi)在的驅(qū)動(dòng)力，學(xué)習(xí)自然也就變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)的行為。

1.2 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

在教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)“任務(wù)”來(lái)誘發(fā)、加強(qiáng)和維持學(xué)生的成就動(dòng)機(jī)，而成就動(dòng)機(jī)則是學(xué)習(xí)和完成任務(wù)的動(dòng)力系統(tǒng)，任務(wù)作為學(xué)習(xí)的橋梁，從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的[10]。這種教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和創(chuàng)新能力[11-12]。因此，首先要讓學(xué)生明確自主學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)，并向?qū)W生提出具體要求。

1.2.1基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作是否規(guī)范、熟練，直接決定著分析結(jié)果的準(zhǔn)確度[13]。因此，基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本技能，規(guī)范基本操作，準(zhǔn)確樹(shù)立“量”的概念。教師要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)制作預(yù)習(xí)指導(dǎo)書(shū)、創(chuàng)建教學(xué)視頻、自測(cè)題等學(xué)習(xí)資源，隨后將學(xué)習(xí)資源上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并下達(dá)自學(xué)任務(wù)單，任務(wù)單的內(nèi)容包括：原理、儀器、溶液、干擾、“量”的問(wèn)題、知識(shí)拓展等方面(見(jiàn)表1)。學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容，通過(guò)觀看教學(xué)視頻、閱讀實(shí)驗(yàn)教材、完成預(yù)習(xí)自測(cè)題等過(guò)程，達(dá)到自我學(xué)習(xí)的目的。另外，教師在布置任務(wù)時(shí)應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提出合適的目標(biāo)，提出有梯度的系列問(wèn)題。例如，測(cè)定自來(lái)水硬度的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于加入三乙醇胺的作用，學(xué)生基本可以通過(guò)自學(xué)獲得答案，而對(duì)于下面這個(gè)問(wèn)題：為什么三乙醇胺、KCN可以掩蔽Fe3+，鹽酸羥胺不能掩蔽Fe3+，在測(cè)定Bi3+時(shí)，恰恰相反，為什么鹽酸羥胺可以掩蔽Fe3+，而三乙醇胺和KCN卻不能掩蔽Fe3+？多數(shù)學(xué)生不能合理解釋，需要教師課堂上盡量講解詳細(xì)。

1.2.2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生掌握了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論與技能后，為了讓學(xué)生更扎實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)原理、操作方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[14]，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造欲望，提高學(xué)生的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力而開(kāi)設(shè)的。本校近幾年逐步提高了綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，開(kāi)設(shè)了某些與生產(chǎn)和生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如：餅干中Na2CO3和NaHCO3含量的測(cè)定，胃舒平中鋁、鎂含量的測(cè)定等。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的是培養(yǎng)和有效提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力以及創(chuàng)新實(shí)踐能力。教師提前下達(dá)任務(wù)書(shū)，讓學(xué)生按照任務(wù)要求，分組討論、查閱文獻(xiàn)后設(shè)計(jì)出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，其內(nèi)容包括：目的要求、實(shí)驗(yàn)原理(分析方法、主要反應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)溶液、測(cè)定條件、結(jié)果計(jì)算等)、所需儀器(種類、型號(hào)、數(shù)量等)、所用試劑(規(guī)格、濃度、用量、配制方法等)、測(cè)定步驟(標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定、取樣量、樣品的處理、測(cè)定等)、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)記錄表格等。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要求見(jiàn)表2。

表1 自來(lái)水硬度實(shí)驗(yàn)自學(xué)任務(wù)單

在開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以給定某個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也可以給定幾個(gè)實(shí)驗(yàn)原理類似的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生自己選擇。例如，氧化還原滴定的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以同時(shí)給出以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：注射液中葡萄糖含量的測(cè)定，水中溶解氧的測(cè)定,漂白粉中有效氯含量的測(cè)定,維生素C含量的測(cè)定等。學(xué)生既可以根據(jù)自己的興趣和愛(ài)好選擇不同的實(shí)驗(yàn)，又不至于增加過(guò)多的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作量。另外，教師須對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行反復(fù)多次審閱、反饋，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給予必要的啟發(fā)與引導(dǎo)，以及實(shí)驗(yàn)完成以后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告進(jìn)行評(píng)析。

表2 餅干中混合堿測(cè)定實(shí)驗(yàn)方案要求

2.3 提供學(xué)習(xí)資源

學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，僅依靠傳統(tǒng)的參考教材、習(xí)題解答等學(xué)習(xí)資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為此，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上設(shè)置了多個(gè)教學(xué)欄目，豐富和完善了學(xué)習(xí)資源，其內(nèi)容包括教學(xué)課件、微課課件、自主學(xué)習(xí)任務(wù)單、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)操作視頻、試題庫(kù)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如有關(guān)取樣方法的標(biāo)準(zhǔn)、配制標(biāo)準(zhǔn)溶液及試劑的標(biāo)準(zhǔn)、分析方法的標(biāo)準(zhǔn)等)、知識(shí)拓展以及與分析化學(xué)有關(guān)的時(shí)事熱點(diǎn)等，充分發(fā)揮信息化環(huán)境帶來(lái)的便利和優(yōu)勢(shì)，并將分析化學(xué)理論和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行一體化的建設(shè)，構(gòu)筑了一個(gè)方便實(shí)用的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，拓寬了學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間。

2.4 檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果

學(xué)生自學(xué)必須是有目的、有要求、有信息反饋、有反思的主動(dòng)學(xué)習(xí)。自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果通過(guò)多種方式進(jìn)行檢驗(yàn)。① 與自學(xué)任務(wù)單相配套的自測(cè)題(見(jiàn)表3)，讓學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)情況，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，彌補(bǔ)不足。自測(cè)題要與學(xué)習(xí)目標(biāo)相吻合，有針對(duì)性和目的性；② 教師根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)自學(xué)效果；③ 翻轉(zhuǎn)課堂，課堂上讓學(xué)生匯報(bào)自學(xué)成果也可較客觀地評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效率，收到良好的教學(xué)效果。

表3 銨鹽中氮含量的測(cè)定自測(cè)題

2.5 改革評(píng)價(jià)方式

學(xué)習(xí)模式的改變，必然要相配之以全新的評(píng)價(jià)模式。在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的教學(xué)過(guò)程中，要加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交流，掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過(guò)程、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效果，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控、考核與評(píng)價(jià)。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)很大程度取決于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量。在新的教學(xué)模式下，學(xué)生的自學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果構(gòu)成了40%～60%的成績(jī)。同時(shí)，形成性評(píng)價(jià)也激勵(lì)學(xué)生逐步養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，在習(xí)慣形成的過(guò)程中提高自主學(xué)習(xí)的能力。

2 以培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力為主的教學(xué)模式的應(yīng)用效果

(1) 激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)。由于教師在課前下達(dá)了自學(xué)任務(wù)單，要求學(xué)生在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前必須完成相應(yīng)的預(yù)習(xí)任務(wù)，在翻轉(zhuǎn)課堂上則要匯報(bào)自學(xué)成果，該教學(xué)模式充分確立了學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位，調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，且在信息環(huán)境下，學(xué)習(xí)資源基本網(wǎng)絡(luò)化，這使得學(xué)生的自主學(xué)習(xí)是隨時(shí)隨地的，學(xué)習(xí)的策略是自我調(diào)節(jié)的，學(xué)習(xí)的效果學(xué)生是可以自我監(jiān)控和評(píng)估的，所以，這種教學(xué)模式極大提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。

(2) 有效提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合能力。以培養(yǎng)自學(xué)能力為目的的教學(xué)模式經(jīng)過(guò)了三輪的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，且在每一輪的教學(xué)過(guò)程中，均有相應(yīng)的平行班級(jí)沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行對(duì)照。結(jié)果表明，利用新的教學(xué)模式的班級(jí)其實(shí)驗(yàn)成績(jī)和理論考試成績(jī)均高于對(duì)照班級(jí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力也得到相應(yīng)提高。另外，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)一步拓寬了專業(yè)知識(shí)面，提高了綜合應(yīng)用及創(chuàng)新能力，在近幾年的山東省大學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能大賽中成績(jī)優(yōu)秀，2017年有兩位同學(xué)獲得一等獎(jiǎng)，這是前所未有的成績(jī)。

(3) 促進(jìn)了教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)以及教學(xué)研究和教學(xué)改革的深化。在新的教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程中，逐步建立了日益完善的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)隊(duì)伍方面形成了自己的特色和優(yōu)勢(shì)，取得了明顯成效。分析化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲批首批校級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，形成了“老、中、青齊上陣，傳、幫、帶共進(jìn)步”的教研氛圍，近年來(lái)本課程組教師先后有4人次獲得校青年教師講課比賽一、二等獎(jiǎng)；承擔(dān)校級(jí)教改項(xiàng)目10余項(xiàng)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員基本做到了人人有教研項(xiàng)目，月月有教研活動(dòng)，并根據(jù)對(duì)學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，及時(shí)了解反饋學(xué)生對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段改革的反饋。

3 結(jié) 語(yǔ)

自主學(xué)習(xí)的效果不僅取決于教育理念的轉(zhuǎn)變，還取決教育者和學(xué)習(xí)者本身的素質(zhì)。一方面，要求教師自身知識(shí)的不斷更新，應(yīng)具備較高的專業(yè)素養(yǎng)，能夠熟練運(yùn)用各種理論合理組織自主學(xué)習(xí)活動(dòng)[4]；另一方面，教師的教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容必須通過(guò)學(xué)生積極主動(dòng)地實(shí)施才能達(dá)到預(yù)期的效果[15]。因此，自主學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)模式，有其局限性和發(fā)揮的前提，所以選用時(shí)必須根據(jù)知識(shí)的特點(diǎn)、學(xué)生特點(diǎn)，合理選用，并注重與其他教學(xué)方式相互結(jié)合。

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