探究式团队实验教学的人才培育模式研究

2020-11-25张晓萍牛燕燕程江玲洪文燕

山东化工 2020年20期

张晓萍，牛燕燕，程江玲，洪文燕，王燕，孙伟

(海南师范大学化学与化工学院，海口市功能材料与光电化学重点实验室，海南海口 571158)

科技发展日新月异使社会对大学生的素质能力要求日益提高，创新能力、实践能力和团队合作能力的培养已经成为高等教育的核心任务[1]。探究式实验团队教学是培养学生质疑能力、团队协作能力和新思维能力的有效途径，而化学实验课程建设是进行探究式教学的重要方式[2]。实验的本质是一个科学探究的过程，实验教学正是让学生通过验证一系列的假设，在试误过程中重塑自身知识结构[3]。例如美国明尼苏达州的圣本尼迪克学院/圣约翰大学整个学年的实验课都没有教材，仅有一本化学实验技术指导书[4]。在国外理科院校的基础化学实验教学中，常常要求学生通过参阅基本文献设计实验，独立处理操作中的问题，会使用现代前沿测试手段准确完成定性定量实验，并能分析实验结果得出的结论[5]。而国内大多数实验教材均详细列出反应式、所需试剂、实验原理及步骤、注释和思考题，学生只是机械地完成实验操作，不能完全激发学生的研究兴趣，更不能较好的培养学生发现问题和解决问题的科研能力，所以对实验教学模式的改革势在必行。团队协作式实验探究教学是以学生团队为组织形式，通过小组成员协同工作实现教学目标的一种新型教学策略。随着学习研究的深入和学习观念的更新,实验教学的主体从个体向团队的拓展和提升成为当前实验教学的新尝试和新举措[3]。南开大学的实验创新团队按研究生模式配备导师进行的实验探究式教学；北京大学因材施教实行“小班教学”的团队教学模式；蚌埠医学院的“卓越医生教育改革实验班”实施了生物化学探究式教学，并将其教学效果与普通班的传统教学方法进行对比分析，数据表明采用探究式教学学习的学生具有更高的自主学习能力、批判性创新能力、团队协作能力、语言表达和交流能力与查阅文献能力[6]。

1 探究式团队实验教学的人才培育研究

1.1 研究意义

针对新课改下学生学习方式要向“自主学习、合作学习、探究学习”转变的新要求，设立探究式实验团队，实施探究式实验教学人才培育模式，通过引导实验团队学生阅读文献，自主进行创新实验的方式，培养学生的实验创新能力和自主分析问题解决问题的能力。另外团队教学模式实际上是从传统的实验教学“以教师教为中心”转变为了新课改形式下的“以学生学为中心”的自主教学，教学设计也多以综合性、创新性的实验项目为主。探究式团队学习还可以促进团队成员之间不同思想和心得的交流，共享团队智慧结晶，团队学习在增强了学生团队合作能力的同时也培养了学生的批判性思维和高级认知能力。

1.2 实施团队教学的有效方法

1.2.1 探究式实验团队的创立。

实验团队成员为大一大二学生，根据实验兴趣自愿报名参加，在团队学习期间，如果学生发现自己不适合可以主动退出；同时优秀的非团队学生也可以补充进来，保留人数在10人左右。

1.2.2 探究式团队实验教学以实现选拔人才培育的具体途径

改变传统实验教学的以教师教为主的验证性实验教学为以学生学为主的自主探究式实验教学，注重因材施教，实施个性化培养方案，努力使探究式团队教学培养的学生成长为实验创新型人才，具体方法如下：

(1)对于实验理论课学习：采用实验导师授课制，进行实验安全培训和基础实验理论知识学习。采用启发式讲授、指定阅读文献和课堂探究式讨论相结合的模式进行教学，课堂讨论的内容包括对指定文献的收获总结、创新实验的实验方案设计和具体实施步骤的指定等。探究式团队学习独特的群体氛围，使团队成员在探究式探讨的过程中对小组产生强烈的认同感和归属感，从而产生强烈的学习动机。团队学习不仅能使团队成员开阔视野，从多角度理解知识和看待问题，而且能让团队成员在不同思想的碰撞和争论中激发智慧和灵感。

(2)对于创新实验的开展：采用实验导师引导，学生自主实验和导师考核实验效果的模式进行。由实验导师给出一个研究方向和若干文献，学生通过查阅文献进行实验设计，通过团队内部讨论确定分工，在导师的监督下自主进行实验，并对实验中出现的问题进行团队讨论自主解决。最后导师对整个实验的优缺点进行总评，纠错答疑、查缺补漏。由著名的教育家兼科学家施瓦布提出的“探究式学习”使学生不再被动地按照实验教材按部就班地进行验证式实验，而是通过团队合作实验融入到科学探究的过程中去，真正培养了学生的创新能力。

(3)对于学生情商教育：情商与智商并重，请专业的思政老师和心理老师对学生进行思想品德教育和心理团建，培育学生形成良好的团队协作能力和语言表达能力，建立温馨和谐的人际关系。以培育具有高尚道德情操、拥有家国情怀、具有扎实学识的学术拔尖人才。

1.3 团队实验教学的一些实践

团队教学模式(TBL)是 2002年Larry K Michaelsen提出的一种有助于促进学习者团队协作精神的新型教学模式，其形式多样，主要以团队协作为基础，以教师讲授和学生讨论相结合的一种教学方法[7]。新乡医学院抽取2011 级临床专业本科生4个班，其中2个班的学生(60名)作为对照组，另外2个班的学生(60名)作为实验组实行TBL 教学法。结果表明每次实验课的测试平均成绩实验组均高于对照组，并且实验组学生的学习积极性和自学能力、协作能力、沟通能力和表达能力较之对照组都有所提高[8]。中北大学化学工程与技术学院实施了教改后的团队实验教学模式(学生自愿组队+团队选课模式)，将实验课讲授模式由传统的“教师讲授”转变为“组长介绍+教师补充”，实验操作阶段由原先的“无具体分工”转变为“有明确分工+岗位责任制”。通过改革后的团队实验教学效果与传统教学效果对比，新型团队实验教学提高了学生参与实验的积极性，提升了学生的团队认同感和获得感，锻炼了团队成员的组织能力和团队协作能力[9]。山西财经大学经济学院对学生实施了探究式教学与团队实验学习模式，其模式示意图如图1所示。通过教师在教学过程中以引导者身份在教学过程中引导学生，提升学生主动探索的兴趣，使学生掌握分析与研究问题的方法；同时团队学习使学生之间充分进行信息交换，增进了团队凝聚力和人际关系[10]。

Fig.1 "inquiry-based teaching and team-based experimental learning"schematicdiagram[10]

1.4 探究式团队实验教学中常见的问题及对策

探究式实验教学分为四个阶段：提出问题、探索尝试、团队探究、自主创新[7]，其中任何一项要深入开展，使学生真正融入进去，制定实验设计、进行自主实验、得出实验结论并用自己的语言进行表达交流，必然要花费大量的时间和精力[2]。在整个探究型实验过程中，仅提出问题，做出假设，制定实验计划就需要学生做大量的工作，搜集和查阅相应文献，再对文献中所获知识进行比较分析、综合选择，然后才能设计出一个可行性实验方案。由于这一阶段工作难度比较大，实验导师往往代为制定实验方案，学生没有进行独立的思考，这样一来，教学重点还是放在“做实验”上了，从而失去了探究型实验教学的意义。其次，团队学生通过指定课题的文献阅读后发现的问题一般不适合研究[11]。学生由于认知水平有限，所发现问题太过浅显，开放性不够使得探究式实验教学过程沦为简单回答问题式，探究活动缺失。而部分问题难度又过大、开放性过强，学生的认知水平和学习能力不足以解决[12]。

实验团队作为一个团队必然面临一个团队建设的问题，如何在学生团队中建立一个良好的合作与竞争机制是一个值得深思的问题。对当代大学生团队合作精神的培养是现代高等教育更高更全方位的要求[13]，团队合作模式有利于团队成员获得队友的支持，使学生更敢于怀疑、敢于假设、敢于创新，它能够促进高质量学习的发生。而探究式学习又可营造一种群体氛围，进一步促进团队学习。而传统教学却忽视了团队合作探究式学习带来的学习成果最大化效果。以至教学效果远达不到预期高度。另外，团队建设必然存在合作与竞争同在的集群建设问题，要想建立良好的合作与竞争机制，必须对团队成员加强思想政治和心理健康教育，以形成在协作中有竞争、在竞争中求发展的和谐的创新团队。

要想使探究式团队实验教学真正变成一种自主意识、挖掘潜能、激励创造学习过程[14]，把普通本科学生培养成具有探究型思维精神、团队协作意识的研究型人才。一方面,教师需要创设情景，鼓励引导学生团队成员参与到文献查阅、设计具体实验方案、自主进行实验、讨论解决问题中去；另一方面，教师要对每个学生制定个性的学习目标和计划，设置相应的激励措施比如参加实验竞赛等，使学生具备学习的质量追求意识，主动自主进行探究式实验。