高職院校“分析化學”課程教學改革及模式探索
——以人工智能與學科教學深度融合為背景

羅 佳，許小青，王煒祺

(江蘇衛生健康職業學院 藥學院，南京 211800)

0 引言

分析化學是醫學類高職院校的一門重要的前置專業基礎課程，提高“分析化學”課程的教學效果對增強學生后置專業課程的學習信心、激發學生內在的求知動力、改善學生整體培養質量具有重要的現實意義[1]。以人工智能技術為核心的全流程智能教育已經上升到國家戰略層面，特別是人工智能技術在高等職業教育領域的迅速發展，進一步促使高職學科教學的特征和理念悄然發生了變革[2]，人工智能與高職學科教學逐漸呈現深度融合態勢，善于利用人工智能技術建立以學生為中心的教學環境，提供個性化的精準自主學習指引，積極推動人工智能技術在教學全流程中有效應用，是人工智能與學科教學深度融合背景下教學改革的必由之路[3]。文章針對人工智能與學科教學深度融合背景下高職院?！胺治龌瘜W”課程教學改革面臨的現實訴求及困境進行了多維度剖析，對“分析化學”課程教學改革涌現的若干新特征進行了深度挖掘[4]，探索并構建了“分析化學”課程教學改革的新模式。

1 教學改革現實訴求

人工智能與學科教學深度融合背景下，如何借鑒人工智能技術的最新研究成果，積極在學科教學過程中融入人工智能技術，開展創新智能課程研發，理清并重塑師生角色，改革傳統教學模式并構建新的教學模式，重構以學生內在求知動力為核心的教學生態，已成為醫學類高職院校教學改革面臨的首要問題。選取“分析化學”課程教學改革為切入點，結合一線教學實踐需求，對“分析化學”課程教學改革面臨的現實訴求進行了多維深度分析，主要涵蓋以下幾點：

1.1 教學改革智慧化訴求

隨著人工智能技術在高等職業教育領域的迅速發展，以網絡化、個性化、智能化教學為特征的智慧教育應運而生，為創新教學改革思維模式提供了有力支撐?！胺治龌瘜W”課程兼顧理論性與實踐性，在人工智能與學科教學深度融合背景下需要持續加大投入[5]，積極促進人工智能技術應用于“分析化學”課程課堂教學、實驗實訓、學術研究、工程研發等領域，努力打造與人工智能、學科教學深度融合相適應的教學改革智慧化生態系統。

1.2 高技能智慧型人才培養訴求

人工智能與學科教學深度融合背景下，“分析化學”課程的教學理念發生較大變化。“分析化學”的課程結構也發生相應的變化，“分析化學”課程教學的人才培養定位也必須進行適時調整，由傳統的高技能人才培養向高技能智慧型人才培養轉變，學生在掌握高技能的同時具備一定的創新創業能力，滿足人才市場對學生綜合素質的要求。高技能智慧型人才培養訴求著重培養學生對新技術和新設備的學習能力[6]，要求“分析化學”課程在課堂授課模式、實驗實訓內容設計、教師知識儲備等層面進行革新。

1.3 信息化教學生態重構訴求

人工智能發展規劃是國家層面的戰略布局，為人工智能技術在職業教育領域的迅速發展提供了良好的宏觀政策生態環境，人工智能與學科教學深度融合為職業教育提供了符合時代背景的新內涵。“分析化學”課程信息化教學生態重構訴求的核心是打破現有的教學生態，突破課堂時空限制，為學生提供更多的人性化、自主化、智能化學習模式，再造“分析化學”課程實驗實訓新流程，激發學生內在的求知動力，實現學生在學習中樹立積極的價值觀，推動“分析化學”課程信息化教學生態重構的實現。

2 教學改革困境剖析

隨著我國對高等職業教育智慧化發展投入的不斷加大[7]，高等職業院校在智慧化基礎設施建設、校園智慧化管理、課堂教學智慧化等層面有了質的飛躍，但人工智能與學科教學深度融合背景下高等職業院校教學改革還存在諸多困境，以醫學類高職院?！胺治龌瘜W”課程為例，主要體現在以下幾方面：

2.1 課程設計與課堂教學困境

人工智能與學科教學深度融合背景下，醫學類高職院校“分析化學”課程改革提倡構建智慧課堂，制定以學生為中心的個性化培養方案，注重課堂教學師生民主互動效果，但目前“分析化學”課程一線教學課程設計仍然強調均衡知識的灌輸，重視所有學生學習進度的統一性和計劃性，課堂教學中教師仍然處于主導地位，教學方法、教學理念、教學模式更新慢，創新性思維薄弱，個性化教學無法開展。

2.2 智慧認知和思維模式困境

隨著人工智能時代的來臨，加強智慧硬件基礎設施建設的理念深入人心，醫學類高職院?！胺治龌瘜W”課程教學在硬件層面積極引進“未來教室”“智慧課堂”“網絡實驗室”等智慧設施，在軟件層面積極嘗試翻轉課堂、慕課開放學習、融入思政教學等新興教學模式；但“分析化學”課程教學的智慧認知和思維模式依然固化[8]，沒有從根本上對“分析化學”課程教學改革進行深度分析，對智慧認知和思維模式固化困境沒有進行實質改善，對管理評價和民主互動交流對提高“分析化學”課程教學效果的作用要加強重視。

2.3 學習共同體中民主評價困境

傳統的醫學類高職院?！胺治龌瘜W”課程教學以班級群體為基本教學單元，在該學習共同體中任課教師和學生的地位有顯著差別，在課題教學、課間互動、課后交流過程中有強大的群體約束力，保證班級群體學習進度具有一致性，不利于學生個性化發展，影響了教學效果的民主評價[9]，無法采集到具有客觀基礎屬性的學習數據，從而為構建基于教學過程及學習效果的發展性評價模式帶來了困擾。

3 教學改革新特征挖掘

人工智能在高等職業教育領域的迅速發展極大改變了“分析化學”課程教學改革的理念及方向，“分析化學”課程教學越來越依賴學習共同體與人工智能技術的協同創新，“分析化學”課程教學改革應該兼顧新技術融合、學生個性化發展、課堂師生民主互動，構建新技術融合促改革、以教學改革促創新、以理念創新促發展機制。綜上所述，人工智能與學科教學深度融合背景下醫學類高職院校“分析化學”課程教學改革出現若干新特征，對這些新特征進行深度挖掘，為醫學類高職院?！胺治龌瘜W”課程教學改革新模式探索及構建提供基本依據，具體總結如下：

3.1 教學知識結構融合特征

在醫學類高職院校“分析化學”課程教學中融入人工智能技術，實現在最短的時間內整合并重組海量的教學知識信息；以“分析化學”課程體系的教學知識結構優化為核心，積極在教學知識結構中引入具有實際工程應用的分析案例；引導學生主動培養工程研發能力，注重專業知識基礎和知識面均衡擴展，強調專業基礎知識有機融合與創新思維的系統整合，培養學生具有個性化發展屬性的主動實踐思維[10]。在教學知識結構方面明確醫學高等職業教育人才培養目標，突出應用智慧型人才培養路徑，嘗試探索“分析化學”課程與計算機三維可視技術及人工智能深度學習技術之間的耦合交叉關系，積極踐行人工智能與學科教學深度融合背景下“分析化學”課程教學知識結構呈現的顯著融合特征。

3.2 教學民主化突出特征

人工智能時代學科教學知識信息具有很強的開放性包容性，“分析化學”課程教學知識信息增長迅速，更新迭代周期較短，具有明顯的差異性、碎片性、多元性，任課教師不可能實現“分析化學”課程教學知識信息的全覆蓋；傳統課堂教學模式下學生需求的“分析化學”課程教學知識可能存在盲點，向傳統的具有顯著地位差別的學習共同體提出了挑戰，為“分析化學”課堂教學民主化提出了新要求。人工智能與學科教學深度融合背景下，課堂教學的重心從教學知識的傳遞轉變為學生思維認知的培養，重視學生的自主學習過程，構建師生平等協作共研的課堂教學機制，突出研究性教學模式的民主化屬性。

3.3 教學模式跨界創新特征

人工智能與學科教學深度融合背景下，學生可以隨時按需通過人工智能學習平臺獲取“分析化學”課程教學知識，很大程度解決了傳統“分析化學”課堂教學的滯后性，為學生提供了獲取“分析化學”課程前沿教學知識的途徑。任課教師也同時承擔教學知識結構設計、工程研發實踐指導、學習平臺在線管理等跨界角色，引導學生的思維認知從在“教學知識中學習”轉變為“用教學知識學習”，加強學生發現、分析、解決問題的創新能力的培養。教學模式具有積極的跨界創新效應[11]，“分析化學”課程任課教師在一線教學過程中要營造網絡化、情景化、智慧化、民主化的課堂氛圍，任課教師需要在具有差異性的學習共同體中綜合運用跨界教學模式，將“分析化學”課程基礎知識、擴展知識、工程實踐知識進行有機融合并實現遷移應用。

4 教學改革新模式探索及構建

人工智能與學科教學深度融合背景下，高等職業教育課程、教學、學生、教師、評價、管理等層面均發生了系統性變化，衍生出了教學融合、協作共研、跨界創新等若干新內涵，為我國高等職業教育提高實踐水平和加強內涵建設提供了方向指引和現實路徑，妥善解決了我國高等職業教育學生規模與培養質量之間的矛盾?！胺治龌瘜W”課程任課教師要加強人工智能技術的研究學習，積極借助人工智能學習平臺進行創新性學習環境構建，與學生開展學習知識討論并共同確定學習目標，積極引導學生把外在的“分析化學”課程學習目標轉變為內在的學習意圖，營造課堂學習共同體下的學習認同感。學生成為自主學習者，作為課堂學習目標的制定者之一，學生應該加強自我導向學習及自我管控能力[12]，積極與“分析化學”課程任課教師一起采用適宜的學習方法、營造寬松民主的學習氛圍，激發自己的創新意識和學習熱情。

基于以上分析，以醫學類高職院校“分析化學”課程教學改革現實訴求為出發點，以“分析化學”課程教學改革面臨的困境為核心聚焦點，以“分析化學”課程教學改革若干新特征為重要依據，從課程設置、教學設計、學習氛圍、協作共研、教師發展、客觀評價、教育管理等角度對“分析化學”課程教學改革新模式開展深度探索分析，在此基礎上構建既具有前瞻性又具有可操作性的“分析化學”課程教學改革新模式，新模式邏輯導圖如圖1所示。

與圖1給出的醫學類高職院校“分析化學”課程教學改革新模式邏輯導圖相對應，對人工智能與學科教學深度融合背景下“分析化學”課程教學改革新模式組成要素進行內涵分析如下：

4.1 課程設置

任課教師通過人工智能學習平臺實現“分析化學”課程知識設置跨學科整合，課程知識范圍覆蓋基礎知識、工程實踐知識、學生自主前沿探索知識等，為學生個性化發展提供課程知識面保證。

4.2 教學設計

“分析化學”課程任課教師開展創新教學設計實踐，在教學設計中踐行面向學習過程設計的理念，積極引導學生實現從書本學到用書本學的思維轉換，同時在教學設計中引導學生把外在的“分析化學”課程學習目標轉換為內在的學習意圖。

4.3 學習氛圍

“分析化學”課程任課教師在課堂教學實踐中要重視學生的主體地位，課堂教學的重心從教授知識轉變為學生思維認知的培養，構建主動求知、自主探究、師生合作的良性循環機制，營造寬松民主的學習氛圍。

4.4 協作共研

“分析化學”課程任課教師在課堂教學實踐中要聚焦學生的學習過程，積極參與學生的知識學習過程并與學生開展學習知識討論，在民主協作的氛圍下共同確定學習目標，針對學習過程中遇到的疑難問題，師生共同開展研究討論，進而實現課堂教學的協作共研。

4.5 教師發展

“分析化學”課程任課教師要主動加強人工智能技術的研究學習，借助人工智能學習平臺進行創新性學習環境構建，個性化的幫助每個學生個體實現深度學習、協作學習、融合學習。

4.6 客觀評價

把傳統的學習總結性評價改為學習過程性評價，從單一性的成績評價轉變為多維度的綜合評價，利用人工智能技術對評價數據進行深度分析，得出潛在的客觀評價規律。

4.7 教育管理

改善傳統的以知識灌輸為核心的教育管理模式，積極引導學生的思維認知創新從教學知識中學轉變為用教學知識學。

為了從實踐角度對醫學類高職院?！胺治龌瘜W”課程教學改革新模式進行效果分析，基于實驗性及可操作性考慮，采取小樣本模式下的直接統計法設計教學效果實證分析方案；選取江蘇衛生健康職業學院2020級五年制藥學1班、2020級五年制藥學2班兩個平行班級為教學效果實證分析載體。其中，2020級五年制藥學1班采用傳統教學模式，2020級五年制藥學2班采用新模式，從課堂學生知識接受程度、學生內在學習動力、課堂師生民主化等維度進行定量及定性教學效果數據統計，統計結果如表1所示，通過分析表1數據可知，“分析化學”課程教學改革新模式具有多維度的優越性。

圖1 醫學類高職院?！胺治龌瘜W”課程教學改革新模式邏輯導圖

表1 “分析化學”課程教學改革新模式教學效果實證分析表

5 結語

人工智能與學科教學深度融合極大地改變了醫學類高職院校的課程設置與整合、教學組織與管理、教學評價與反饋，為醫學類高職院校教學改革提供了新途徑，也對醫學類高職院校教學改革新模式探索及構建提出了新要求。本研究以醫學類高職院校“分析化學”課程教學改革為載體，系統分析了高職院?！胺治龌瘜W”課程教學改革突出的現實訴求，多維度剖析了高職院校“分析化學”課程教學改革面臨的困境，深度挖掘了高職院?！胺治龌瘜W”課程教學改革涌現的若干新特征，探索并構建了人工智能與學科教學深度融合背景下高職院校“分析化學”課程教學改革的新模式。選取兩個平行班級，采取小樣本模式下的直接統計法對“分析化學”課程教學改革新模式進行效果分析，從定量分析與定性分析兩個層面多角度驗證了新模式的優越性。