以學習動機為驅動的基礎化學實驗課程教學改革與實踐*

李青云，韋 旭，覃杏珍，周艷玲，蔣林斌

(廣西大學 化學化工學院，廣西 南寧 530004)

教育是有目的地培養人的社會活動，提高教學質量和人才培養質量是高等教育教學始終關注的重點問題[1-2]。特別在當前國家實施創新驅動發展戰略的時代背景下，高校必須充分發揮基礎研究人才培養的主力軍作用，進一步提升人才培養質量。學生是學習的主體對象，充分發揮“學”的主體性和自主性對提高教學效果和人才培養質量尤為重要。教育心理學研究表明，學習動機(即激發個體進行學習活動，維持已引起的學習活動并使學習行為朝向一定目標的內在過程或內部心理狀態)是影響學習行為、提升學習效率、提高學習效果的重要因素[3]。根據馬斯洛的需求層次理論，人的動機是由人的需求決定的。學習動機取決于學習需要，并能激發和維持自主學習[4]，因此，提高教學質量和人才培養質量需要在“教”與“學”上找問題、下功夫。

基于此，本文對我校現行基礎化學實驗課程存在的共性問題進行了認真查找與分析，以學生興趣愛好和學習需求為著手點，開展課程內容和教學模式的改革研究與實踐，建立滿足學生學習需求、維持長效學習動力的教學體系，切實提高教學質量與人才培養質量，不斷推動我校本科實驗課程建設的高質量發展

1 基礎化學實驗課程教學的共性問題分析

基礎課程在拔尖創新人才培養過程中發揮著基礎性和關鍵性的作用，課程是人才培養的核心要素。我校基礎化學實驗課程面向全校10個理工學院、24個專業大一、大二本科學生教授無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗和化工原理實驗，具有基礎性強、專業門類廣、學生人數多的特點。2018年學校進行課程體系改革，將實驗操作與理論課程相剝離而獨立設課，把實驗課程的重要性擺在了更為突出的位置。作為獨立課程，基礎化學實驗課程在教學內容和教學模式上仍然存在如下短板問題：

1)課程建設力度不夠，教學內容相對僵化，不利于培養學生的創新能力。

基礎化學實驗課程是學生實踐理論知識、提高思維能力的重要途徑，在教學過程中發現，當代大學生思維活躍、勇于探索。除了完成規定的教學內容之外，一些熱愛化學實驗的學生有自己的獨立想法，他們對自主選題的實驗探討、實驗大賽表現出極大的興趣愛好，而現有的課程內容、教學形式相對僵化、不夠豐富，不利于學生的學習發展需求。因此，基礎化學實驗課程需要用活教學資源，釋放更多自主探討的空間，充分激發各類學生的創新潛能和學習內生動力，充分培養學生的創新能力。

2)教學模式守舊，現代化教學手段運用不夠，不利于提高教學質量。

將傳統的“以教為主”的教學模式改革為“以學為主”的教學模式已獲得廣泛共識，文獻報道的多種教學模式如“CDIO”工程教育模式、“PBL問題為導向”教學、“翻轉課堂”教學、線上-線下混合教學等提供了很好的參考與借鑒[5-7]，但在基礎化學實驗課程中并未廣泛實踐，教師仍然采用講授+演示的教學模式，并且信息化教學手段在課前、課中、課后全流程教學中的應用很欠缺，粉筆+黑板仍是主要的教學手段，教學反饋也主要為實驗報告形式，不利于教學質量和人才培養質量的進一步提高。因此，基礎化學實驗課程迫切需要完成“智慧黑板”的教學轉變。

2 基礎化學實驗課程的改革研究與實踐

2.1 “多維進階-線上線下”雙循環的教學體系及教學實踐

基于上述教學問題的分析與思考，圍繞綜合性創新人才的培養目標，從“以學生為本”的教學理念出發，結合當代大學生思維活躍、勇于探索的學情特點，將學生的興趣愛好與學習需求作為課程改革建設的抓手，以學習動機驅動教學內容、教學方法手段等方面的改革。通過重新梳理教學內容和教學結構，改革使用有利于提高學生學習興趣及學習效率的方法手段，創建了以“強基、創培、拔尖”為核心的“基礎訓練、拓展提升、綜合拔尖”多維進階-線上線下雙循環的教學體系(圖1)，開展分層次、多樣化的教學來滿足不同學生個體的學習需求，提高課程教學的有效性，從而提高教學質量和人才培養質量。課程改革選取大一新生首個基礎化學實驗課程——無機化學實驗作為試點進行建設與實踐，從以下3個維度全面提高人才培養質量。

圖1 “多維進階-線上線下”雙循環的課程教學

1)強基層次(強化基礎)，使學生掌握扎實的基礎理論和化學實驗操作技能，培養核心素養。

通過對實驗教學項目的整合、教學內容的重新設計，將簡單的驗證性實驗項目由原來的12個減少為7個，而綜合性和設計性的實驗項目由原來的3個增加為8個。對課前-課中-課后的教學流程改革優化，課前預習環節，教師通過線上發布微視頻、問答題等方式幫助學生熟悉實驗原理和操作，積極啟發思維。在課堂講解過程中，教師不再進行重復演示，而是根據學生課前預習的情況進行答疑解惑，加強學生對實驗過程及其理論依據的理解。課后環節通過布置思考題和實驗操作反思總結，促進學生對實驗結果的分析與思考，進一步加深實驗原理的理解和各單元操作的邏輯關系。經過“理論-實踐-理論”的閉環訓練，全面強化并且夯實學生的化學實驗操作技能和基礎理論，使其理論與實踐并舉，知與行相統一。

2)創培層次(創新培育)，使學生拓展知識，提升實驗技能，具有一定的分析問題、解決問題的能力，孵育創新能力。

“創培”主要面向全校熱愛化學實驗的學生開放實驗平臺進行自主探究，提升實驗技能，孵育創新能力。創培的實驗項目全都來自于學生的興趣愛好，完全由學生自主提出，它們可以是基礎實驗過程中發現問題的探討。例如，學生對“三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備”實驗中二次添加草酸的方式及條件進行探討；也可以是選修的實驗項目，比如自行設計“硫代硫酸鈉的制備”實驗方案并操作完成；還可以是學生查閱文獻資料后再動手實踐的趣味化學實驗，例如蠟燭、香皂、葉脈書簽等化學工藝品的制作。只要學生提出的實驗方案正確且可行，實驗室條件許可，指導教師在實驗場地、實驗用品、實驗操作等方面提供全力支持。

3)拔尖層次，使學生具有科研精神與創新能力，掌握突出的實驗技能，全面提高綜合素質與能力。

充分利用并發揮大一新生思維活躍、學習能動性強的優勢，對有志成為領軍人才的學生進行高階訓練。將基礎化學課程組的教師團隊與學生進行對接，提供全國大學生化學實驗邀請賽、廣西高校大學生化學實驗技能競賽、全國大學生化學實驗設計大賽、全國/全區大學生創新創業大賽、國家基金/廣西基金等各類賽事和科研課題的專項指導。通過以賽促學、以賽促教、以賽促改，以科促教，科教融合等多種途徑，讓學生能夠從大一開始參與科學研究的訓練，并在此過程中不斷淬煉技能，磨練意志，發展科學思維與創新能力，不斷培養成為領軍型“拔尖”人才。

2.2 改革實踐效果及特色

2.2.1 初步實踐情況

無機化學實驗課程經過1年多的改革建設，面向2021級的學生進行了初步實踐。從目前收到的反饋信息來看，改革后的實驗課程受到學生們的喜愛和好評，課程改革初見成效。線上-線下雙循環的教學模式能夠促使學生理論與實踐知行合一、以知促行、以行求知，切實提高了教學的有效性和教學質量。與2020級的學生相對比，2021級的學生通過線上預習的充分準備，他們對實驗原理以及實驗過程的理解更為透徹，進而對實驗操作過程中遇到的問題也能較好地運用理論進行分析與解釋。同時，線下操作的完成速度和完成質量也明顯優于2020級學生。而更令人欣喜的是，課內-課外雙循環的教學體系極大地激活了學生的學習熱情與動力，周末、節假日時間開放的實驗室全部被約滿，學生自主查閱資料、設計方案、操作完成課外實驗項目。與此同時，2022年大一學生申報和參與國家級、區級“大學生創新創業訓練計劃”項目的人數比2021年增加了36%。“課內練技能、課外秀實力”的新型教學體系有利于充分發揮學生的主觀能動性，對學生的成長發展、人才培養質量的提高起到了積極的促進作用。

2.2.2 兩個“雙循環”的特色

1)以課程內容(基礎訓練)“內循環”為主體，課內課外(拓展提升、綜合拔尖)雙循環相互促進的教學體系。

根據重新梳理、整合的課程教學內容，將實驗項目分別歸類為驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗并組成內循環“強基”進階模塊；課程教學內容之外，以學生的學習動機驅動設置了拓展提升能力的“創培”進階模塊與綜合選拔的“拔尖”進階模塊，由此形成以課程內容(即基礎訓練進階)“內循環”為主體，課內與課外(即創培訓練、拔尖訓練進階)雙循環的多維進階教學體系。該課程體系以當代大學生的學習情況與特點為基礎，充分發揮并挖掘基礎實驗課程的平臺作用，通過基礎實驗項目的進階訓練，強化學生對基礎實驗技能、基礎理論的認識與學習，深刻理解實驗過程，掌握解決實驗問題的思路與方法手段，樹立實踐與理論相結合的辯證思想。基于學習動機發展的課外進階模塊，通過“橫向拓展”的自主探究開放實驗和“縱向延伸”的科研/賽事專項訓練，促進學生建立長效穩定的學習內驅機制，并為學生的個性化多元發展提供助力，使得學生人人皆可成才。激發學生的創新潛能，支持學生的創造能力，實現人人盡展其才，同時也為加快建設多元發展、多極支撐的現代基礎化學實驗課程教學新體系奠定基礎。

2)以“學生為主，教師為輔”的線上-線下融合、精準反饋-互促共贏的雙循環教學模式。

“互聯網+” “智能+”等線上教學方式是未來信息化教學的發展方向[8-9]，線上教學賦能傳統黑板教學的改革創新，使得原來單一寫報告的預習形式拓展為包括虛擬仿真實驗平臺、微課、慕課、雨課堂等多種預習途徑。通過QQ課程群的即時通訊軟件功能，教師與學生之間可以實現全流程無障礙交流討論；借助線上教學的數據統計分析結果，教師能夠準確掌握學生的學習情況，更好地進行精準輔導與答疑，有利于提高教學效率與教學質量，從而形成良好的教師-學生雙向互助共贏的閉環教學關系。在“創培”和“拔尖”模塊中，源自于學生自我發展需要的內生學習驅動力促使師生間的交流合作更為緊密，“點對點”的即時反饋機制極大地提高了教學的有效性，從而實現教學相長最大化。線下教學環節中，教師同樣可以借助視頻、虛擬仿真等多種形式進行課程講授，通過“問題導向”來啟發、引導學生解析實驗過程及其涉及的原理，加強學生對理論知識的理解與運用。改革后的線上-線下混合交互教學模式不僅有效提高教師與學生的“教”“學”效果，全方位提高教學質量，而且為進一步建設從課前到課后的全流程沉浸式教學奠定基礎。

3 結語

子曰：知之者不如好之者，好之者不如樂之者。本文基礎化學實驗課程改革在綜合分析實驗教學存在的問題、學生學情特點和興趣需求等情況的基礎上，將學生的興趣與需求轉化為持續性學習動力的改革思路，以學習動機來驅動課程體系重構和教學模式改革，將外部“教”與內生“學”雙向融合考慮，重新創建以學生多元發展、強基創新為核心的多維進階、課內課外雙循環的無機化學實驗課程教學體系，因材施教、精準施教，在促進教學相長，提高教學質量和人才培養質量方面初見成效。后續教改工作需要在師資隊伍整合優化、線上-線下教學深度融合、多維度評價考核等方面進一步細化與完善，持續深化我校基礎化學實驗課程的教學改革與一流本科課程建設。