基于交互的啟發式學習的實踐與探索

王燕，李云峰，趙桂琴

[摘 要] 以臨床醫學專業本科“有機化學”課程教學為例，提出并實踐了基于交互的啟發式學習（IBHL）。通過課程成績與問卷結果分析，探討啟發式學習方法（IBHL）對醫學類院校“有機化學”課程學習效果的影響，總結啟發式學習方法（IBHL）在教學中的作用。結果表明，基于交互的啟發式學習方法可以顯著提高學生成績，有助于提升和培養學生分析問題與自主學習的能力，為醫學院校“有機化學”課程的教學改革提供了參考和借鑒。

[關鍵詞] 信息交互;啟發式學習;有機化學;教學改革

[基金項目] 2017年度河北省教育廳高等教育教學改革研究與實踐項目（2017GJJG163）;2021年度承德市社會科學發展研究課題（20212255）;2017年度承德醫學院教育科學研究重點項目（20170007）;2013年度承德醫學院教學改革建設項目（20130026）

[作者簡介] 王 燕（1983—），女，河北承德人，碩士，承德醫學院中藥學系講師（通信作者），主要從事化學與科學研究;李云峰（1983—），男，山東濱州人，碩士，承德醫學院中藥學系講師，主要從事中藥資源與化學研究;趙桂琴（1971—），女，河北張家口人，博士，承德醫學院中藥學系教授，主要從事中藥化學研究。

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）07-0141-04 [收稿日期] 2021-09-21

“有機化學”是化學學科的重要分支，主要研究各類有機化合物的結構、性質、相互轉化及其規律。在醫學類高校中，“有機化學”作為臨床醫學專業的公共基礎課，是學習生物化學、藥理學等后續課程的前驅準備，同時也是醫學生研究蛋白質、核酸等生命物質，以及在分子水平探索醫學奧秘的重要工具。

目前，“有機化學”主要采用系統講授的方式授課，由于知識理論性強，內容抽象，加之學生對有機化學在醫學知識體系和生命科學研究中的作用和地位認識不足，以灌輸為主的教學方法，缺少課堂互動，學習過程枯燥，導致學生缺乏學習興趣、課上注意力集中時間短和被動接收、學習主動性差的現象，教學效果參差不齊。對于一線教師，如何激發學生學習興趣，使學生專注于課堂，形成積極主動的學習習慣，逐步培養學生分析問題、解決問題等學習能力，已經成為不可忽視的問題之一。為了尋求更好的解決辦法，化學教育者探索和嘗試了諸如翻轉課堂[1，2]、互動式教學[3]、TBL[4]、混合式教學[5]等多種教學改革方法。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》指出“在教學中教師比較注重認知，認知是教學的一部分，就是學習。在認知方法上我們還有缺陷，主要是灌輸。其實，認知應該是啟發，教學生學會如何學習，掌握認知的手段，而不僅在知識的本身”，為教育教學改革指明了方向。為了高效的開展課堂教學，提高學習主觀能動性，培養學生的學習能力，筆者在“有機化學”教學中以學生知識儲備和認知規律為基礎，將師生、生生間的信息交互與啟發式培養相結合，提出了基于交互的啟發式學習（Interaction based Heuristic Learning， IBHL）方法，為醫學院校“有機化學”課程的教學改革提供參考和借鑒。

一、研究對象與方法

（一）研究對象

選取我校2020級臨床醫學、麻醉學268名本科學生作為研究對象。采取整群隨機抽樣的方法，隨機將臨床醫學本科二大班作為實驗組，其中男生74名，女生78名。隨機抽取麻醉學本科一大班為對照組，其中男生45名，女生71名。兩組學生入學成績進行比較，差異無統計學意義（P>0.05）。

實驗組與對照組均采用國家級“十四五”規劃教材《有機化學》（人民衛生出版社出版，主編：陸陽），按照相同教學大綱和考核方案要求，固定教師進行授課。

（二）研究方法

1.教學方法。在相同的教學大綱和教學內容下，對照組采用系統講授的教學方法進行大班授課，通過PPT和板書的形式，以系統教師面授，學生理解記憶為主。實驗組采用基于交互的啟發式學習，在系統講授的基礎上，增加啟發思維和信息交互的課堂學習環節，實行“教師啟發—學生思考—討論交互—隨機發言—啟發糾偏—點評總結”的學習方式。

2.統計學分析方法。采用SPSS20.0軟件進行統計學分析，成績分析采用t檢驗，及格情況采用x2檢驗，以P<0.05為具有統計學差異。

二、實施步驟

（一）課前準備

1.課程分析。教師認真分析臨床醫學專業的人才培養方案，明確“有機化學”課程在人才培養中的地位、作用，深入分析各個章節的教學大綱和教學目標，明確重點、難點。各章節的教學目標分為知識目標、能力目標、思想政治教育目標三個維度。知識目標包括掌握、熟悉、了解和拓展四個層次，體現課程對學生學習程度的要求，其中設置“拓展”的主要目的是培養學生的自主學習能力和既有知識的應用能力。能力目標主要是實現學生自主獲取知識、發現問題、分析問題、解決問題的能力的培養;考慮到化學與醫學的聯系，將科學嚴謹、求真務實、勤奮刻苦、理想信念、職業擔當、珍視生命作為本課程的主要思想政治教育目標。

2.學情分析。“有機化學”課程開設在大學一年級第二學期，授課對象為臨床醫學、麻醉學專業本科一年級學生。學生已經系統學習了中學“化學”和大學“基礎化學”課程，掌握了一些有機化合物的名詞術語、認識了官能團類型及其代表性物質的結構和基本性質，了解了常見有機化合物在生產生活、醫藥衛生等方面的應用，具備學習本課程的知識基礎，但是分析問題、解決問題、自主學習等能力相對缺乏。

3.教學設計。根據學習內容，從學生認知規律出發，確定適合開展基于交互的啟發式學習的章節和知識內容，有針對性地進行教學設計。對章節內容進行梳理和整合，設計教學內容，設置引導思考、啟發思路的問題或討論，確定師生、生生交互環節，編寫和制作配套教案與課件等。

4.學習資源。教師根據各章節重點、難點，篩選優質慕課（中國大學慕課）、科普短片（科普中國），自制微課、教學視頻等線上學習資源，并在課前5～7天推送給學生，學生可以根據教學目標進行有針對性的預習和自學。

5.學習困難預判與對策。為了提高課堂學習效果，要從學生的知識和能力基礎出發，對學生可能存在的學習困難進行預判，并提出解決預案。以“立體化學”為例，自高中開始，學生就已經習慣使用平面結構來表示有機化合物，未開展立體結構的學習，缺乏平面結構與立體結構之間相互轉換的空間想象能力。雖然教材對立體結構轉變為費歇爾投影式，及其準確標記進行了詳細講解，但是對初次接觸立體結構的學生來說仍然存在一定困難，屬于課程難點。同時，課上時間有限，需要合理、有效的利用線上線下的學習資源。提出解決預案：在課上，充分發揮實物模型和PPT的演示作用，使學生對立體結構有直觀的認識，理解平面與立體結構之間的轉化規律;在課下，利用3D教學模型、教學短視頻、慕課等線上資源，鞏固課堂學習成果，幫助學生建立空間感，從根本上解決學習困難，簡化難點。

（二）課堂實施

課上，教師通過引入案例事件、科學發現、科普知識等方式，將思想政治教育元素與專業知識相融合，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，同時激發學習興趣和探索欲望。然后根據教學設計，引入啟發式問題或討論內容，將學生隨機分組，由組長負責組織本組的信息交互與討論。為了保證學生的有效參與，小組討論之后以隨機發言的形式，與教師進行信息交互，教師對偏差發言進行啟發糾偏，引導學生得出正確結論。最后，教師根據師生、生生交互及發言情況進行總結點評，從而梳理思路，統一認識，加深理解。

（三）課后延伸

結合課堂學習內容，布置課外思考和拓展內容，學生通過查閱文獻、網絡資料和學習教師推薦的學習資源等，獲取學科前沿動態和信息，然后在課下通過班級群或微信、QQ等平臺與教師進行信息的交互和討論，也可以在后續學習中進行交互發言和分享，為后續課程學習和科研工作儲備知識。

三、課程考核與效果評價

（一）成績構成

課程成績由平時成績、實驗成績和期末閉卷筆試成績構成。其中平時成績含3次階段形成性評價，占課程成績的20%。實驗成績根據學生的預習、操作、實驗報告等完成情況綜合給出，占課程成績的20%。期末筆試采用相同試卷，試卷根據考核方案進行組卷，滿分100分，流水閱卷，占課程成績的60%。

（二）課程成績與學習效果

實驗組與對照組的課程成績分別為79.22分、74.35分，t檢驗（P<0.01）說明2個組的課程成績具有顯著性差異。實驗班優秀率15.1%明顯高于對照班9.56%。實驗組、對照組不及格人數分別為2人和9人，實驗組及格率高達98.68%，兩組及格情況進行統計學分析，P<0.05具有統計學差異（見表1）。

對實驗組學生進行問卷調查結果顯示96.45%人支持基于交互的啟發式學習方法，學生普遍對基于交互的啟發式學習效果表示滿意，滿意度為92.2%;其中83.68%認為自身的課堂學習參與度好（見表2）。同時，87.94%人認為自身的能力提高，其中學生的分析問題能力、解決問題能力、歸納能力、自主學習能力、比較能力、推理能力得到不同程度提升，說明IBHL法有助于學生學習能力的培養和提高。

在IBHL實施過程中，根據臨床專業和化學學科的聯系，恰當融入思想政治教育元素，70%以上的學生認為“有機化學”課程內容對自身的科學嚴謹、求真務實、勤奮刻苦方面具有啟示作用，30%以上的學生認為“有機化學”的學習過程對個人的理想信念、職業擔當、珍視生命方面具有引導作用，達到了課程的思想政治育人目標。

四、討論

（一）“有機化學”教學中面臨的困境

在長期的教學過程中，我們發現不良的學習情緒會直接影響課堂學習效果，也不利于后續課程的學習和學生能力的培養。例如，在醫學院校，學生中存在著“醫學生為什么要學習有機化學”的困惑。雖然化學教師具備豐富的教學經驗和系統的化學知識儲備，但是在系統講授和“灌輸式”的教學過程中，通常缺少與醫學銜接的知識或案例引入，學生很難從課堂中發現所學知識與專業的相關性，感受到“有機化學”對今后專業課程學習和科學研究至關重要的作用，從而出現不感興趣、懈怠等不良情緒。

此外，學生學習能力不足，對于新知識的學習處于被動接收的狀態。“學而不思則罔，思而不學則殆”，體現了學與思的辯證關系。在前期的學習中，學生已經習慣了“灌輸式”“填鴨式”的教學方法。進入大學后，仍然等待教師“投喂”，對于教師在課上、課下設置的思考和拓展問題，感到無從下手，分析和解決問題的能力不足，存在“等、靠”情緒。

（二）基于交互的啟發式學習的作用

在基于交互的啟發式學習中，注重典型案例、事件科普知識等的引入和運用，使學生認識到化學知識在醫藥衛生、生命探索領域的重要作用，直觀的感知所學習的化學知識與醫學的聯系，例如，引入反應停與手性藥物、硝酸甘油與化學家諾貝爾、有機染料與合成抗菌藥百浪多息等現實案例，激發學生的學習興趣，解決“為什么學”的困惑。實驗組的課程成績和課堂參與度高于對照組，達到了變“要我學”，為“我要學”的目的。

在教與學的過程中，充分體現教師為引導、學生為中心的理念。教師事先根據教學內容，設計啟發式設問和交流討論主題，通過“教師啟發—學生思考—討論碰撞—隨機發言—啟發糾偏—總結點評”的學習環節，促使學生能專注于課堂學習。在教師的啟發引導和交互糾偏中，拓寬思路，激發靈感和探索欲望，實驗組學生在設問、思考、討論、交互的過程中運用已有知識，抽絲剝繭，解開科學謎團，提高了學生的分析問題、解決問題、自主學習能力，達到了提升學習能力的目的。

與此同時，在“有機化學”的學習中引用的案例事件、人物生平、科學現象等都蘊藏著思想政治教育元素。教師通過課堂分享體會、隨機發言等交互形式，使學生參與到課程思政的環節中，由學生挖掘其中蘊含的思想政治教育元素，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，避免生拉硬套，使“有機化學”課程與思想政治育人有機融合，實現了潤物無聲的育人作用。

基于交互的啟發式學習可以提高學生的課堂學習參與度，有助于學生分析問題、解決問題等學習能力的提升，顯著提高學生的課程成績，有效改善了課堂教學效果。同時，以信息交互為手段，使學生參與到課程思政的過程之中，加強了專業課的思想政治育人功效，對醫學院校“有機化學”課程的教學改革提供了參考和借鑒。

參考文獻

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[3]侯鵬，夏春輝，孫革，等.互動式教學在有機化學課中的探究[J].中國衛生產業，2018，15（6）：112-113.

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[5]龍旭，唐志書，唐于平，等.混合式教學法在分析化學教學中的設計與實踐——以“碘量法”為例[J].化學教育（中英文），2020，41（20）：86-91.

Practice and Exploration of Interactive Heuristic Learning

—Taking “Organic Chemistry” as an Example

WANG Yan1， LI Yun-feng1，2， ZHAO Gui-qin1

（1. Department of Traditional Chinese Medicine， Chengde Medical University， Chengde， Hebei 067000， China; 2. Beijing Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Resources Protection and Utilization， Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract： Taking the teaching of “Organic Chemistry” as an example， interactive heuristic learning （IBHL） is proposed and practiced. Through the analysis of course results and questionnaire results， this paper discusses the influence of IBHL on the learning effect of “Organic Chemistry” in medical colleges， and summarizes the role of IBHL. The results show that IBHL can significantly improve students’ performance， help to improve and cultivate students’ ability of problem analysis and autonomous learning， and provide a reference for the teaching reform of “Organic Chemistry” in medical colleges.

Key words： information interaction; IBHL; Organic Chemistry; teaching reform