改革分析化学实验教学模式培养学生自主学习能力

2018-05-21柳玉英王粤博蔺红桃范慧清

实验室研究与探索 2018年4期

柳玉英，王平，王粤博，刘青，蔺红桃，张天，范慧清

(山东理工大学化学化工学院，山东淄博 255012)

0 引言

科学技术的发展，不仅提升了知识更新的速度，也改变着知识传播的方式与途径。因而，终身学习成为社会发展对个人的必然要求[1-2]。作为教育工作者，应清醒地认识到，教育的任务是要由学生学到知识转变成培养学生的自主学习能力，使学生由“学会”走向“会学”，这是素质教育的要求[3]，也是教师不断追求的教学目标。目前，国内外对自主学习没有统一的定义。美国心理学家齐莫曼认为，自主学习就是指学习者为了保证学习的成功、提高学习的效果、达到学习的目标，主动地运用和调控元认知、动机与行为的过程[4]，是在教师指导下，学生有目的、有要求、有信息反馈、有反思的主动学习。

分析化学实验教学相对于理论教学，具有较强的观察性、操作性和理论实践融合性等特点[5]，教学重点是培养学生的基本操作和严谨的实验技能，以及准确的“量”的概念的树立[6-7]。在传统教学模式下，大多教师在课堂上先讲解实验目的、原理、实验步骤、注意事项并演示实验操作，然后再由学生进行照方抓药式的实验。在整个教学过程中，学生基本处于被动学习状态，造成了学生对教师和实验教材的依赖[8]。为了弥补了传统教学模式的不足，提高学生的学习积极性和学习效率，达到培养学生的自主学习能力和实践创新能力的目的，在近几年的分析化学实验教学过程中，根据教学内容的特点，采用了以培养自主学习能力为目的的教学模式，将面对面的课堂教学与在线教学有机结合，旨在培养与提升学生的自主学习能力，提高教学效果。

1 教学模式设计

1.1 激发学习动机

“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学习的兴趣”。要使学生愿学、乐学，就要采取相应的措施，调动学生的学习动机，增加学习的兴趣，解决学生中存在的厌学、逃学的问题。因此，要根据学生的认知规律，从实际生活出发，在课程和日常生活之间架起桥梁。通过选取合理的实验内容、有效的实验教学组织形式，达到激发学生的学习兴趣[9]。分析化学实验课程的显著特点是教学内容与生产、生活均有密切的联系。例如，自来水的硬度如何测定？食醋中醋酸含量如何测定？奶粉中蛋白质的含量如何测定？漂白剂中有效氯的含量是多少？水果中维生素C的含量如何测定？等。在本校的分析化学实验项目的选择上，尽量做到贴近生产、贴近生活，并根据教学需要，分别在课前、课中或者课后布置相关任务，以此激发学生自主学习的热情和动力，有了内在的驱动力，学习自然也就变为学生主动的行为。

1.2 明确学习目标

在教学活动中，通过“任务”来诱发、加强和维持学生的成就动机，而成就动机则是学习和完成任务的动力系统，任务作为学习的桥梁，从而达到学习的目的[10]。这种教学模式有助于培养学生的自主探究能力和创新能力[11-12]。因此，首先要让学生明确自主学习的目标和任务，并向学生提出具体要求。

1.2.1基础的验证性实验

分析化学实验的基本操作是否规范、熟练，直接决定着分析结果的准确度[13]。因此，基础的验证性实验的教学目的是使学生掌握分析化学实验的基本技能，规范基本操作，准确树立“量”的概念。教师要根据教学目标制作预习指导书、创建教学视频、自测题等学习资源，随后将学习资源上传到网络教学平台，并下达自学任务单，任务单的内容包括：原理、仪器、溶液、干扰、“量”的问题、知识拓展等方面(见表1)。学生根据预习指导书的内容，通过观看教学视频、阅读实验教材、完成预习自测题等过程，达到自我学习的目的。另外，教师在布置任务时应根据学生的学习能力提出合适的目标，提出有梯度的系列问题。例如，测定自来水硬度的实验过程中，对于加入三乙醇胺的作用，学生基本可以通过自学获得答案，而对于下面这个问题：为什么三乙醇胺、KCN可以掩蔽Fe3+，盐酸羟胺不能掩蔽Fe3+，在测定Bi3+时，恰恰相反，为什么盐酸羟胺可以掩蔽Fe3+，而三乙醇胺和KCN却不能掩蔽Fe3+？多数学生不能合理解释，需要教师课堂上尽量讲解详细。

1.2.2设计性实验

设计性实验是在学生掌握了分析化学实验的基本理论与技能后，为了让学生更扎实掌握实验原理、操作方法和步骤，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力[14]，调动学生的主动性和创造性，激发学生的学习兴趣和创造欲望，提高学生的运用所学知识解决实际问题的能力而开设的。本校近几年逐步提高了综合性设计性实验的比例，开设了某些与生产和生活密切相关的实验项目，例如：饼干中Na2CO3和NaHCO3含量的测定，胃舒平中铝、镁含量的测定等。设计性实验的教学目的是培养和有效提高学生综合运用所学知识的能力以及创新实践能力。教师提前下达任务书，让学生按照任务要求，分组讨论、查阅文献后设计出详细的实验方案，其内容包括：目的要求、实验原理(分析方法、主要反应、标准溶液、测定条件、结果计算等)、所需仪器(种类、型号、数量等)、所用试剂(规格、浓度、用量、配制方法等)、测定步骤(标准溶液的配制与标定、取样量、样品的处理、测定等)、实验注意事项、数据记录表格等。实验方案的设计要求见表2。

表1 自来水硬度实验自学任务单

在开设设计性实验时，可以给定某个实验项目，也可以给定几个实验原理类似的实验项目，让学生自己选择。例如，氧化还原滴定的设计性实验，可以同时给出以下4个实验：注射液中葡萄糖含量的测定，水中溶解氧的测定,漂白粉中有效氯含量的测定,维生素C含量的测定等。学生既可以根据自己的兴趣和爱好选择不同的实验，又不至于增加过多的实验准备工作量。另外，教师须对实验方案进行反复多次审阅、反馈，在实验过程中给予必要的启发与引导，以及实验完成以后对实验结果和报告进行评析。

表2 饼干中混合碱测定实验方案要求

2.3 提供学习资源

学生在自主学习过程中，仅依靠传统的参考教材、习题解答等学习资料是远远不够的。为此，在网络教学平台上设置了多个教学栏目，丰富和完善了学习资源，其内容包括教学课件、微课课件、自主学习任务单、实验指导、实验操作视频、试题库、国家标准(如有关取样方法的标准、配制标准溶液及试剂的标准、分析方法的标准等)、知识拓展以及与分析化学有关的时事热点等，充分发挥信息化环境带来的便利和优势，并将分析化学理论和实践教学平台进行一体化的建设，构筑了一个方便实用的自主学习平台，拓宽了学习的时间和空间。

2.4 检验学习效果

学生自学必须是有目的、有要求、有信息反馈、有反思的主动学习。自主学习的学习效果通过多种方式进行检验。① 与自学任务单相配套的自测题(见表3)，让学生及时了解自己的学习情况，及早发现问题，弥补不足。自测题要与学习目标相吻合，有针对性和目的性；② 教师根据所设计的实验方案检验自学效果；③ 翻转课堂，课堂上让学生汇报自学成果也可较客观地评价学习效率，收到良好的教学效果。

表3 铵盐中氮含量的测定自测题

2.5 改革评价方式

学习模式的改变，必然要相配之以全新的评价模式。在培养学生自主学习能力的教学过程中，要加强教师与学生之间的交流，掌握学生自主学习的过程、学习方法、学习效果，并对其进行监控、考核与评价。在传统教学模式下，分析化学实验课程的成绩很大程度取决于实验报告的质量。在新的教学模式下，学生的自学学习过程和学习效果构成了40%～60%的成绩。同时，形成性评价也激励学生逐步养成自主学习的习惯，在习惯形成的过程中提高自主学习的能力。

2 以培养自主学习能力为主的教学模式的应用效果

(1) 激发了学生自主学习意识。由于教师在课前下达了自学任务单，要求学生在进实验室之前必须完成相应的预习任务，在翻转课堂上则要汇报自学成果，该教学模式充分确立了学生在教学过程中的主体地位，调动了学生自主学习的意识，且在信息环境下，学习资源基本网络化，这使得学生的自主学习是随时随地的，学习的策略是自我调节的，学习的效果学生是可以自我监控和评估的，所以，这种教学模式极大提高了学生自主学习的意识和能力。

(2) 有效提高了学生的自主学习能力和综合能力。以培养自学能力为目的的教学模式经过了三轮的教学实践应用，且在每一轮的教学过程中，均有相应的平行班级沿用传统的教学方法进行对照。结果表明，利用新的教学模式的班级其实验成绩和理论考试成绩均高于对照班级，设计实验方案的能力也得到相应提高。另外，学生在自主学习过程中进一步拓宽了专业知识面，提高了综合应用及创新能力，在近几年的山东省大学生实验技能大赛中成绩优秀，2017年有两位同学获得一等奖，这是前所未有的成绩。

(3) 促进了教学团队的建设以及教学研究和教学改革的深化。在新的教学模式实践过程中，逐步建立了日益完善的分析化学实验教学体系，在教学内容、教学方法、教学评价、教学队伍方面形成了自己的特色和优势，取得了明显成效。分析化学教学团队获批首批校级教学团队，形成了“老、中、青齐上阵，传、帮、带共进步”的教研氛围，近年来本课程组教师先后有4人次获得校青年教师讲课比赛一、二等奖；承担校级教改项目10余项，教学团队成员基本做到了人人有教研项目，月月有教研活动，并根据对学生问卷调查结果，及时了解反馈学生对教学方法和教学手段改革的反馈。

3 结语

自主学习的效果不仅取决于教育理念的转变，还取决教育者和学习者本身的素质。一方面，要求教师自身知识的不断更新，应具备较高的专业素养，能够熟练运用各种理论合理组织自主学习活动[4]；另一方面，教师的教学理念、教学方法、教学内容必须通过学生积极主动地实施才能达到预期的效果[15]。因此，自主学习作为一种教学模式，有其局限性和发挥的前提，所以选用时必须根据知识的特点、学生特点，合理选用，并注重与其他教学方式相互结合。

参考文献(References)：

[1] 徐秀玲.计算机类高职生自主学习设计的多方位整合与多途径实现[J].哈尔滨职业技术学院学报, 2014(6)：31-32.

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[4] 胡新梅.论大学生自主学习能力的培养[J].教育与职业，2015(27):110-112.

[5] 张颖, 张继平, 宋岩. 基于“任务驱动”教学法的实验教学改革[J]. 实验室研究与探索, 2013, 32(11):169-170.

[6] 卢昕, 黄都, 刘承伟, 等. 聚焦于核心概念结构的分析化学实验教学设计—高校实践类课程改革的理论基础及实践研究之三[J]. 大学化学，2011, 26(4): 10-14.

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[11] 元泽怀，陈晓明. 任务驱动型实验教学模式的实践与探索[J]. 实验技术与管理, 2014, 31(1) :169-171.