“以學生為中心”教育理念下的工科專業分析化學教學模式探索

夏曉紅

新疆大學化工學院，烏魯木齊 830046

古代孔圣人辦講堂提出“因材施教”的教育理念，而實現這一理念的基本要求就是將學生置于整個教學過程的中心位置，知識的傳授強調要考慮學生自主性與創造性的培養。教育部高等教育司司長吳巖倡導將“以課程為中心”的授課模式轉變為“以學生為中心”的模式[1]。在“以學生為中心”教育理念的啟發下，許多教師嘗試改變以前的課堂教學。在信息技術快速發展的今天，課程實施模式以及評價方式趨向多樣化，多渠道，多方位。

1 我國高等院校工科分析化學教學存在的問題

基礎知識的掌握以及創新能力的培養是高等院校教學的主要目標，以往僵化和程式化的教學方式已不能滿足當前人才培養的需求，因此急需對當前教學模式進行改進。在高校教學過程中需要注重學生創新能力、實踐能力的培養，新課程下的化學教材關注學生的主體參與，突出學生的主體地位，重視實驗的特殊功能，倡導質疑討論的學習方法。教學過程中，教師不僅是學生獲取知識的傳播者，更應該是學生學習的組織者和引路人。當前，高校分析化學教學會因時間、地點等因素的限制使學習和實踐環境不夠完善，50分鐘的課堂已經被講課和做筆記的時間所占據，學生在課堂上思考、實踐的機會很少。學生的思考能力、辨析能力、探索能力均不能得到鍛煉。傳統的工科分析化學教學以基礎知識的傳授為主，為了提高課堂教學效率，教師的側重點往往在于如何在有效的課堂時間內向學生傳遞更多的知識。這一教學模式側重于知識傳遞過程的完善性以及高效性，但卻缺乏層次性和針對性，忽略了不同工科專業的特殊性及學生掌握知識的實際情況，從而影響了課堂功能的發揮。這些問題已經成為影響高校工科專業分析化學教育質量的關鍵問題，如果不能及時改進教學模式，就會使學生在學習過程中產生乏味、倦怠、抵觸的心理，很難做到學以致用，融會貫通。多樣化的課堂教學形式，以目標驅動為主導，學生在問題和目標驅動下能夠提前了解和總結知識盲點和學習方向，從而實現有針對性的學習，不但可以提高學生的學習效率，而且還能培養學生的思考能力、辨析能力、探索能力，發展學生的個性和潛質，激發學生的創造力，達到提高學生實踐能力和綜合素質的目的[2]。

隨著信息技術的快速發展，突破了時空局限性的網絡教學資源爆發式增長，有效整合利用網絡教學資源，為學生的自主學習拓展了空間的同時實現了教育資源的高度利用。互聯網基礎上的線上教學可實現不同地區教育資源的重新分配，針對知識短板選擇性學習，從自主性及個性化學習方面講更有利于“以學生為中心”教育理念的實施。線上教學可利用豐富的多媒體及網絡資源，知識的呈現形式、傳遞方式更加多樣，可最大程度上激發學生的學習興趣，提升知識傳遞及汲取吸收的效率[3,4]。然而，單一的線上教學也存在諸多弊端，由于教師及學生處于網絡兩端，教學過程中教師無法實時掌握學生的學習狀態及效果，對于部分學習自主能力較差的學生而言，缺乏教師現場監督的環境下學習效果會大打折扣。此外，線上教學活動無法保證學生的學習環境及學習氛圍，無法實現同學之間以及教師與學生間的實時互動交流，對學生溝通能力、社交能力的培養非常不利。線上線下相結合的教學模式能夠通過在線學習利用豐富多樣的網絡教學資源實現知識的全程個性化傳授，滿足具備不同學習能力學生的知識獲取及吸收方式，實現真正意義上的個性化教學，提升課堂效率。在掌握了一定基礎知識且存在明確問題的基礎上進行線下課堂的交流，能夠使課堂上教師與學生的交流更加有針對性，在提升課堂效率的同時實現個性化教育。

2 以學生為中心的分析化學理論教學模式

目前工科分析化學理論課程教學中，如何充分發揮線下線上教學的優勢，相得益彰、優勢互補實現以學生為中心的教學，提升教學質量，具體路徑包括以下幾個方面：

(一)，課前利用線上教學資源及學習系統提供相關預習內容并監督檢查預習情況，教師在掌握學生預習情況的基礎上設計線下授課結構及內容。以工科班的分析化學為例，根據學生專業的不同，課前給學生推送與課程內容相關的現實社會問題、多媒體課件材料以及教材對應的網絡教學資源。針對化工專業與給排水專業的學生，可針對性推送與本節知識相關的化工生產檢測問題與建筑過程水質分析問題，使學生帶著問題對課程內容有初步的了解，通過網絡資源的學習基本可以掌握簡單的知識點。對存在一定難度的知識點而言，學習主動性較強的同學會通過查資料等方式尋求答案，內化產生自身見解；對于學習主動性較差的同學而言，雖然無法通過自學解惑，但會帶著問題參與到線下教學活動中去，在線下找到答案，使學習更具有針對性，可有效提高學習效率。學生的線上預習情況可通過線上學習系統進行監督。

(二)，線下教學過程中教師應有效整合利用線下教學資源，激發學生學習興趣，提升線下課堂效率。以工科班的分析化學為例，線下課堂前幾分鐘可引導學生在已有知識的基礎上思考本節課的知識點與現實生活的聯系，什么樣的條件下可利用本節課的哪個知識點解決現實生活中的哪類問題等。這樣，一則可以檢查學生的預習情況，此外還可以針對學生提出的解決方案進行分析并指出存在的問題，使學生對本節課的知識點有更加深刻的認識。在整個互動環節可充分利用線上資源及線上交流互動、呈現方式，使學生真正參與到課堂中來，實現“以學生為中心的”教育理念。

(三)，課后教師可利用線上學習系統監督學生練習情況，了解學生對本節課知識的掌握情況。以工科班分析化學為例，對于未能在課堂上講解的例題，教師可錄制微課視頻，課后以線上形式上傳供學生學習，課后練習也可通過線上形式發布及批閱，存在問題可通過線上形式及時與學生溝通。課前、課中、課后線上線下教學的有效結合可實現“以學生為中心”教學理念下教學質量的有效提升[4,5]。

3 以學生為中心的分析化學實驗教學模式

分析化學實驗課是分析化學教學的重要環節，不同于理論課，實驗課更加注重培養學生的動手能力及思維方式。傳統的分析化學實驗教學基本遵循“學生依據實驗教材預習并完成預習報告-教師講解實驗原理及具體操作-學生在預習及教師講解的基礎上進行實驗-整理實驗數據完成實驗報告”的模式。該教學模式重點突出了學生的操作練習，學生被動接受實驗理論知識和操作技能，自主學習、主動探究程度較低，不利于學生分析問題和解決問題能力的培養。其一，學生課前預習主要依賴實驗教材，預習材料種類少且形式單一，無法激發學生的學習興趣，預習效果差。其二，由于無法及時準確監測學生的預習情況，教師在課堂上會用相對較長的時間詳細講解實驗內容，留給學生深入思考及探索的時間不足，導致實驗課期間部分學生學習興趣不足，注意力不集中，學生參與度低，缺乏課堂互動，學習效果不佳。其三，實驗結束后學生完成實驗報告的情況教師無法及時掌握并反饋，導致學生不能及時了解自己對現象解釋的合理性及誤差分析的正確性等信息，不利于提高學生分析解決問題的能力。實驗課成績以實驗報告成績為主，考核評價機制單一，過于強調實驗結果的準確性、精密度以及書寫規范。實驗過程性評價缺失，無法有針對性地評價學生對于實驗原理的理解和實驗操作技能的掌握程度，也一定程度上導致了學生的學習積極性難以調動，不利于學生綜合素質的培養與能力提升。

隨著信息技術發展及網絡資源的豐富，實驗虛擬平臺及實驗操作微視頻為學生課前的預習提供了更加豐富的預習資源和多樣化的預習方式[6,7]。課前，學生通過實驗教材及線上資源進行預習，然后在虛擬實驗模擬平臺進行練習與自測，在此基礎上完成實驗預習報告，初步完成碎片化知識的掌握與單個知識點之間的關聯。線上預習過程教師可通過監督學生觀看實驗操作微課以及虛擬實驗平臺完成實驗模擬的情況及時了解學習動態。為了激發自主學習能力較差學生的興趣，且提升基礎知識掌握相對比較扎實且自主學習能力較強學生的專業知識再構能力，教師在設計課前預習材料時可在視頻中引入相關實驗在現實生活或科學研究中的應用實例，做到“以學生為中心”，切實關注到不同水平、不同專業學生的個性化問題，最大程度提高實驗預習的效果。例如在光度分析實驗中，針對化學工程與工藝專業的學生，可以分別制作介紹“紫外分光光度法在化工污水化學需氧量(COD)測定中的應用分析”文獻的視頻，針對給水排水專業的學生，可制作介紹“分光光度法測定乙二醇鍋爐給排水及循環冷卻水中的肼”文獻的視頻。這些文獻中相關實驗用到的儀器及實驗操作過程與實際開設實驗有相似之處，學生在相關視頻觀看及原始論文閱讀的基礎上對所做實驗的應用背景有更加真實的感受，深刻理解開設實驗與生產實際及科學研究之間的關系，以此激勵學生認真對待教學實驗。其中，在文獻講解環節應考慮到學生的基礎理論知識水平，文獻講解達到激發興趣的目的即可，內容過深過多反而會讓學生失去探究的興趣。學生也可以根據自己的實驗安排，在觀看相關視頻的基礎上完成實驗報告，提升預習效果。此外，在課前預習視頻的基礎上設置課前檢測題是解決實驗預習流于形式的又一個重要措施，通過課前檢測題的回答情況教師可檢驗學生課前預習效果，及時幫助學生完成知識的內化。教學實施中，教師要求學生在規定時間內以線上形式提交課前測試題，課前教師可以得到學生答題的統計結果，為課上有效講解作好準備。課上，教師在已掌握學生預習情況的基礎上設置課程流程，可先反饋預習情況，并鼓勵學生自薦給其他同學講解本節實驗課實驗原理及操作過程，在此基礎上組織其他同學進行補充完善，其間教師通過分析方法比較、開放性提問適時引發學生思考與討論。實驗講解部分結束后鼓勵學生自薦進行實驗演示，組織其他同學在觀看過程中糾錯，使盡可能多的同學帶著思考、帶著問題參與整個實驗，利用所學方法完成實驗內容，樂享知識重構與動手實踐。在教學中，教師適時引入思政教育，實現價值塑造和思想引領。利用線上線下相結合的教學模式開展以學生為中心的互動活動，達到激發學生參與化學實驗的興趣，進一步內化課前視頻所學新知識，使學生明明白白做實驗，在減少實驗操作錯誤和實驗報告錯誤發生的基礎上給學生提供展示的機會。課后，所有學生獨立撰寫實驗報告上傳平臺，教師線上點評反饋，并引導學生學習互評與課外拓展。此外，科研興趣濃厚的學生還可以聯系相關教師及課題組，以大學生創新創業訓練培育項目為載體，深入自主探究，創享新知。

4 以學生為中心的評價機制

傳統的學習考核評價機制突出最終的考核成績，弱化了過程考核，無法全面反映學生的知識掌握情況。線上線下相結合的考核評價機制可從課前預習、課內學習以及課后復習全過程實現跟蹤評價，能多方面、多角度反映學生對知識的掌握情況，反饋給教師更加全面準確的信息，為優化教學提供方向[8,9]。以“氧化還原滴定”這一章為例，預習階段在雨課堂推送多媒體課件、網絡教學視頻資源以及相應的預習測試題，學生在截止時間之前可以多次進行觀看及作答，預習過程中不清楚的地方還可以在討論區給老師留言；截止時間后，根據預習時長數據統計以及預習測試題的作答情況，教師可以知道每位學生的預習詳請，根據這些數據對學生的預習進行評價，按一定比例給出相應成績。預習階段學生的成績可反映學生對待學習的態度，這是“以學生為中心”評價體系中的重要組成部分。課上，根據學生在線平臺及實時課堂上與教師同學互動的次數以及互動效果的反饋給出課堂平時成績，激勵同學們積極參與課堂，勇敢發表自己的見解，及時交流溝通以提升解決問題的能力。課后，實時高效的習題平臺對所有學生答題情況的分析是傳統教室課堂無法實現的，學生在規定的時間內完成課后練習上傳系統，教師根據作答情況進行評價考核。對于學生掌握普遍較差的知識點可錄制微課視頻進行講解，上傳系統后通過學生的觀看情況進行進一步評價。此過程既可以對學生的知識掌握情況進行評價，還可以對學生的學習態度進行評價，真正做到線上線下同步評價，課前課后全面評價。線上答疑是學好分析化學課程的一個重要環節。線下教學過程中，由于時間及地點的限制，教師與學生之間以及同學之間答疑和討論的廣度及深度不足。在線討論和答疑可克服時間和地點上的局限性，通過“雨課堂”等線上課堂設立討論區，鼓勵引導學生將學習過程中遇到的問題及時發布在討論區，教師可在固定時間答疑，同學之間也可及時有效地交流討論，確保學生的問題能得到及時、正確的解答。以此引導學生通過發現問題、提出問題和解決問題的方式鞏固加深所學知識。此外，在線教學可通過各個在線平臺的統計數據，公平、客觀地量化考核學生的學習過程，避免了以往以期末考試成績為主，平時考核不全面且不具代表性的問題。這種考試成績及過程評價并重的考核方式保證了各個教學環節的實施效果，改變了過去“一考定輸贏”的評價機制，使學生注重平時知識的積累及能力的培養，而不是熬夜刷題、臨陣磨槍形式的期末突擊。

5 結語

與理科專業相比，工科專業的分析化學教學應更加強調與實際應用的結合，在“以學生為中心”的教育理念下，針對不同工科專業，設計與專業相匹配的知識體系與傳授模式，結合快速發展的信息技術，以線上線下相結合的教學模式及評價方式在實際教學中提升教學質量、優化考評機制。為了更好地利用線上教學資源、學習平臺以及線下實體課堂，提升教學質量，教師需要進一步提高自身信息技術應用水平，豐富各類教學材料，提升課件制作質量，優化知識傳授模式。我國高校工科專業分析化學教育的信息化發展需要創新教育理念，通過整合優質教育資源，為學生創設更好的學習環境，以教育模式的創新促進教育改革的發展。線上線下相結合的教育模式有利于彌補現有教學資源和模式的缺陷，結合學生專業特征準備教學材料，設計教學模式，激發學生在分析化學學習中的主觀能動性，在提高教學質量的同時培養專業知識豐富、對行業發展有利的年輕一代。