以学习动机为驱动的基础化学实验课程教学改革与实践*

李青云，韦 旭，覃杏珍，周艳玲，蒋林斌

(广西大学 化学化工学院，广西 南宁 530004)

教育是有目的地培养人的社会活动，提高教学质量和人才培养质量是高等教育教学始终关注的重点问题[1-2]。特别在当前国家实施创新驱动发展战略的时代背景下，高校必须充分发挥基础研究人才培养的主力军作用，进一步提升人才培养质量。学生是学习的主体对象，充分发挥“学”的主体性和自主性对提高教学效果和人才培养质量尤为重要。教育心理学研究表明，学习动机(即激发个体进行学习活动，维持已引起的学习活动并使学习行为朝向一定目标的内在过程或内部心理状态)是影响学习行为、提升学习效率、提高学习效果的重要因素[3]。根据马斯洛的需求层次理论，人的动机是由人的需求决定的。学习动机取决于学习需要，并能激发和维持自主学习[4]，因此，提高教学质量和人才培养质量需要在“教”与“学”上找问题、下功夫。

基于此，本文对我校现行基础化学实验课程存在的共性问题进行了认真查找与分析，以学生兴趣爱好和学习需求为着手点，开展课程内容和教学模式的改革研究与实践，建立满足学生学习需求、维持长效学习动力的教学体系，切实提高教学质量与人才培养质量，不断推动我校本科实验课程建设的高质量发展

1 基础化学实验课程教学的共性问题分析

基础课程在拔尖创新人才培养过程中发挥着基础性和关键性的作用，课程是人才培养的核心要素。我校基础化学实验课程面向全校10个理工学院、24个专业大一、大二本科学生教授无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验和化工原理实验，具有基础性强、专业门类广、学生人数多的特点。2018年学校进行课程体系改革，将实验操作与理论课程相剥离而独立设课，把实验课程的重要性摆在了更为突出的位置。作为独立课程，基础化学实验课程在教学内容和教学模式上仍然存在如下短板问题：

1)课程建设力度不够，教学内容相对僵化，不利于培养学生的创新能力。

基础化学实验课程是学生实践理论知识、提高思维能力的重要途径，在教学过程中发现，当代大学生思维活跃、勇于探索。除了完成规定的教学内容之外，一些热爱化学实验的学生有自己的独立想法，他们对自主选题的实验探讨、实验大赛表现出极大的兴趣爱好，而现有的课程内容、教学形式相对僵化、不够丰富，不利于学生的学习发展需求。因此，基础化学实验课程需要用活教学资源，释放更多自主探讨的空间，充分激发各类学生的创新潜能和学习内生动力，充分培养学生的创新能力。

2)教学模式守旧，现代化教学手段运用不够，不利于提高教学质量。

将传统的“以教为主”的教学模式改革为“以学为主”的教学模式已获得广泛共识，文献报道的多种教学模式如“CDIO”工程教育模式、“PBL问题为导向”教学、“翻转课堂”教学、线上-线下混合教学等提供了很好的参考与借鉴[5-7]，但在基础化学实验课程中并未广泛实践，教师仍然采用讲授+演示的教学模式，并且信息化教学手段在课前、课中、课后全流程教学中的应用很欠缺，粉笔+黑板仍是主要的教学手段，教学反馈也主要为实验报告形式，不利于教学质量和人才培养质量的进一步提高。因此，基础化学实验课程迫切需要完成“智慧黑板”的教学转变。

2 基础化学实验课程的改革研究与实践

2.1 “多维进阶-线上线下”双循环的教学体系及教学实践

基于上述教学问题的分析与思考，围绕综合性创新人才的培养目标，从“以学生为本”的教学理念出发，结合当代大学生思维活跃、勇于探索的学情特点，将学生的兴趣爱好与学习需求作为课程改革建设的抓手，以学习动机驱动教学内容、教学方法手段等方面的改革。通过重新梳理教学内容和教学结构，改革使用有利于提高学生学习兴趣及学习效率的方法手段，创建了以“强基、创培、拔尖”为核心的“基础训练、拓展提升、综合拔尖”多维进阶-线上线下双循环的教学体系(图1)，开展分层次、多样化的教学来满足不同学生个体的学习需求，提高课程教学的有效性，从而提高教学质量和人才培养质量。课程改革选取大一新生首个基础化学实验课程——无机化学实验作为试点进行建设与实践，从以下3个维度全面提高人才培养质量。

图1 “多维进阶-线上线下”双循环的课程教学

1)强基层次(强化基础)，使学生掌握扎实的基础理论和化学实验操作技能，培养核心素养。

通过对实验教学项目的整合、教学内容的重新设计，将简单的验证性实验项目由原来的12个减少为7个，而综合性和设计性的实验项目由原来的3个增加为8个。对课前-课中-课后的教学流程改革优化，课前预习环节，教师通过线上发布微视频、问答题等方式帮助学生熟悉实验原理和操作，积极启发思维。在课堂讲解过程中，教师不再进行重复演示，而是根据学生课前预习的情况进行答疑解惑，加强学生对实验过程及其理论依据的理解。课后环节通过布置思考题和实验操作反思总结，促进学生对实验结果的分析与思考，进一步加深实验原理的理解和各单元操作的逻辑关系。经过“理论-实践-理论”的闭环训练，全面强化并且夯实学生的化学实验操作技能和基础理论，使其理论与实践并举，知与行相统一。

2)创培层次(创新培育)，使学生拓展知识，提升实验技能，具有一定的分析问题、解决问题的能力，孵育创新能力。

“创培”主要面向全校热爱化学实验的学生开放实验平台进行自主探究，提升实验技能，孵育创新能力。创培的实验项目全都来自于学生的兴趣爱好，完全由学生自主提出，它们可以是基础实验过程中发现问题的探讨。例如，学生对“三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备”实验中二次添加草酸的方式及条件进行探讨；也可以是选修的实验项目，比如自行设计“硫代硫酸钠的制备”实验方案并操作完成；还可以是学生查阅文献资料后再动手实践的趣味化学实验，例如蜡烛、香皂、叶脉书签等化学工艺品的制作。只要学生提出的实验方案正确且可行，实验室条件许可，指导教师在实验场地、实验用品、实验操作等方面提供全力支持。

3)拔尖层次，使学生具有科研精神与创新能力，掌握突出的实验技能，全面提高综合素质与能力。

充分利用并发挥大一新生思维活跃、学习能动性强的优势，对有志成为领军人才的学生进行高阶训练。将基础化学课程组的教师团队与学生进行对接，提供全国大学生化学实验邀请赛、广西高校大学生化学实验技能竞赛、全国大学生化学实验设计大赛、全国/全区大学生创新创业大赛、国家基金/广西基金等各类赛事和科研课题的专项指导。通过以赛促学、以赛促教、以赛促改，以科促教，科教融合等多种途径，让学生能够从大一开始参与科学研究的训练，并在此过程中不断淬炼技能，磨练意志，发展科学思维与创新能力，不断培养成为领军型“拔尖”人才。

2.2 改革实践效果及特色

2.2.1 初步实践情况

无机化学实验课程经过1年多的改革建设，面向2021级的学生进行了初步实践。从目前收到的反馈信息来看，改革后的实验课程受到学生们的喜爱和好评，课程改革初见成效。线上-线下双循环的教学模式能够促使学生理论与实践知行合一、以知促行、以行求知，切实提高了教学的有效性和教学质量。与2020级的学生相对比，2021级的学生通过线上预习的充分准备，他们对实验原理以及实验过程的理解更为透彻，进而对实验操作过程中遇到的问题也能较好地运用理论进行分析与解释。同时，线下操作的完成速度和完成质量也明显优于2020级学生。而更令人欣喜的是，课内-课外双循环的教学体系极大地激活了学生的学习热情与动力，周末、节假日时间开放的实验室全部被约满，学生自主查阅资料、设计方案、操作完成课外实验项目。与此同时，2022年大一学生申报和参与国家级、区级“大学生创新创业训练计划”项目的人数比2021年增加了36%。“课内练技能、课外秀实力”的新型教学体系有利于充分发挥学生的主观能动性，对学生的成长发展、人才培养质量的提高起到了积极的促进作用。

2.2.2 两个“双循环”的特色

1)以课程内容(基础训练)“内循环”为主体，课内课外(拓展提升、综合拔尖)双循环相互促进的教学体系。

根据重新梳理、整合的课程教学内容，将实验项目分别归类为验证性实验、综合性实验和设计性实验并组成内循环“强基”进阶模块；课程教学内容之外，以学生的学习动机驱动设置了拓展提升能力的“创培”进阶模块与综合选拔的“拔尖”进阶模块，由此形成以课程内容(即基础训练进阶)“内循环”为主体，课内与课外(即创培训练、拔尖训练进阶)双循环的多维进阶教学体系。该课程体系以当代大学生的学习情况与特点为基础，充分发挥并挖掘基础实验课程的平台作用，通过基础实验项目的进阶训练，强化学生对基础实验技能、基础理论的认识与学习，深刻理解实验过程，掌握解决实验问题的思路与方法手段，树立实践与理论相结合的辩证思想。基于学习动机发展的课外进阶模块，通过“横向拓展”的自主探究开放实验和“纵向延伸”的科研/赛事专项训练，促进学生建立长效稳定的学习内驱机制，并为学生的个性化多元发展提供助力，使得学生人人皆可成才。激发学生的创新潜能，支持学生的创造能力，实现人人尽展其才，同时也为加快建设多元发展、多极支撑的现代基础化学实验课程教学新体系奠定基础。

2)以“学生为主，教师为辅”的线上-线下融合、精准反馈-互促共赢的双循环教学模式。

“互联网+” “智能+”等线上教学方式是未来信息化教学的发展方向[8-9]，线上教学赋能传统黑板教学的改革创新，使得原来单一写报告的预习形式拓展为包括虚拟仿真实验平台、微课、慕课、雨课堂等多种预习途径。通过QQ课程群的即时通讯软件功能，教师与学生之间可以实现全流程无障碍交流讨论；借助线上教学的数据统计分析结果，教师能够准确掌握学生的学习情况，更好地进行精准辅导与答疑，有利于提高教学效率与教学质量，从而形成良好的教师-学生双向互助共赢的闭环教学关系。在“创培”和“拔尖”模块中，源自于学生自我发展需要的内生学习驱动力促使师生间的交流合作更为紧密，“点对点”的即时反馈机制极大地提高了教学的有效性，从而实现教学相长最大化。线下教学环节中，教师同样可以借助视频、虚拟仿真等多种形式进行课程讲授，通过“问题导向”来启发、引导学生解析实验过程及其涉及的原理，加强学生对理论知识的理解与运用。改革后的线上-线下混合交互教学模式不仅有效提高教师与学生的“教”“学”效果，全方位提高教学质量，而且为进一步建设从课前到课后的全流程沉浸式教学奠定基础。

3 结语

子曰：知之者不如好之者，好之者不如乐之者。本文基础化学实验课程改革在综合分析实验教学存在的问题、学生学情特点和兴趣需求等情况的基础上，将学生的兴趣与需求转化为持续性学习动力的改革思路，以学习动机来驱动课程体系重构和教学模式改革，将外部“教”与内生“学”双向融合考虑，重新创建以学生多元发展、强基创新为核心的多维进阶、课内课外双循环的无机化学实验课程教学体系，因材施教、精准施教，在促进教学相长，提高教学质量和人才培养质量方面初见成效。后续教改工作需要在师资队伍整合优化、线上-线下教学深度融合、多维度评价考核等方面进一步细化与完善，持续深化我校基础化学实验课程的教学改革与一流本科课程建设。