教学创新丨秦素洁:如何将研究导向型教学引入到以知识和技能为目标的实践教学中

2020-02-25

由于安全健康等各方面的考虑,生化类实验课程的教学创新改革一直遇到困难。作为高等院校理工科学生必不可少的重要基础课程,教师如何在此类课程中不仅引导学生在实验中掌握基础的知识和技能,同时培养学生在情境中应用知识和技能的能力,也是值得深思的问题。

 

面对以知识和技能为目标的专业基础课《环境污染》,西交利物浦大学的秦素洁老师采用研究导向型教学,通过实验细节调整,设计各类基于真实情境的课题和多种过程性考核方式,引导学生在探究性的活动中,提高发现问题、团队协作和自主解决问题的能力。

 

授课对象

环境科学系大二学生

 

课程简介

作为一门以知识和技能为基础的课程,《环境污染》课程具有理论性强,实践性强和技术性强的特点。而其实验部分的设立旨在通过理论结合实际的教学过程,补充、深化课堂理论知识,使学生掌握环境污染监测过程所需要的各种相关知识和操作技能。

 

这是一门理论与实践相结合的课程,研究导向型学习不意味着学生将来一定要做研究,这种学习方式实际上是锻炼一种能力,一种独立思考的能力,一种批判性思考的能力,不仅仅可以放在科研上,也可以放在其它方面。

 

在开发并进行这门课教学的几年中,秦素洁老师本着精益求精的原则,一直在对如何改进这门课进行探索和反思。

 

1.如何帮助化学基础薄弱的学生,并增强他们的自信心?

有的学生化学基础比较薄弱,导致上这门课觉得吃力,秦素洁老师就在课前设置了自我评估环节,并给学生一些题目和相关的学习材料。学生们自我评估后如果觉得没准备好,就可以提前读一些相关学习材料,然后继续评估,以保证自己的准备能跟上授课内容。

 

实验前,秦老师根据学生实际情况,使用视频或者展示关键的实验操作环节供学生参考,并整理出错误的实验操作让学生进行鉴别以及思考对实验结果的影响。此外,秦老师改变传统教学中强调错误操作的陈述,而改为问答式,给出各种可能出现的问题,由学生来思考这些对实验测量的影响。

 

此外,为了增加学生们的信心,秦老师在最开始课程设计的六个实验的基础之上新增了一个简单的实验,让学生从心理上认为有些实验是很容易完成的,以减轻对课程难度的抵触心理。

 

2.结合真实情境进行实验,培养学生的自主学习和团队协作能力

传统的教学虽然有室外采样环节,但实践部分主要还是课堂实验,且以验证性实验为主。各项实验内容都是集中在分析测试,忽视了对学生整个系统过程的实践能力的培养。学生按部就班完成罗列的实验步骤后取得数据,对实验数据的分析也往往止步于误差分析,缺乏深度和广度。

 

例如在课堂中有一个PM2.5测量的实验,以往的实验是学生去固定的测量地点采集数据并了解仪器运行的原理。为了调动大家做实验的积极性和培养学生的团队协作能力,秦素洁老师让学生结合生活中的情境自主选择测量点,然后通过小组讨论给出解决方案,说明选点的原因及目的,预测采点的数据值及执行方案。

 

学生以团队形式讨论选题,分别提出了楼层高度、空气湿度、植被覆盖率、不同烹饪方式对PM2.5的影响等非常棒的设想,经过与老师的讨论确定实验的可行性后,各小组自主安排进程进行测量、数据整理和实验结果分析。

 

在整个过程中,秦素洁老师只做引导,并对学生的想法及可行性分析进行点拨,鼓励学生去查阅文献和收集资料等。实验过程中,学生们专注在自己喜欢和关心的问题上,掌握了科学研究方法的同时也提高了成就感。

 

例如有学生在不同楼层采集后,将结果发布在微信朋友圈,并且告诉亲朋好友,买房的话买哪些楼层比较好。

 

3.课堂活动引入角色扮演,进行情景模拟

在学习过程中,学生们很容易出现“看水是水,看山是山”的局限感,只了解某个知识点或某个解决方法,不了解环境监测的整个工作流程,容易出现对一些环节视而不见的现象。

 

秦素洁老师采用模拟情境,让学生自主选择角色,通过模拟项目竞标的方式,让学生从不同角度综合考虑实际问题,帮助学生对以往知识的理解,期盼学生充分认识到环境监测工作中各种环节的重要知识点,增强对课程的认同感。

 

有一块地方以前是一个化工厂,现在要用来建一所学校,如何判断这里环境污染是否有残留,对学生健康是否有影响?这就需要做环境质量调查。

 

秦老师请学生们以小组为单位模拟公司,每个公司出一个环境检测的方案,然后一部分同学作为决策组来评估方案的可行性。

 

一个团队做完报告后,决策组成员就提问:我怎么能相信你的数据是真实的?

 

通过一系列类似的提问和挑战,学生们真切认识到他们应该从不同的角度去综合地考虑实际问题。之后在做实验的时候,学生就非常注意一些之前老师再怎么强调也不会重视的细节,如检测使用的仪器是什么品牌,哪个国家生产的,并随时记录过程性数据,来确保数据的真实性。

 

4.使用虚拟仿真实验平台进行分析,让学生有更好的学习体验

考虑到实验室条件的安全问题,高端仪器的保养和运行及学生学习时间限制等等因素,实验操作技能部分的学习往往遇到很多局限。

 

为此,秦素洁老师引入了虚拟仿真实验平台,让学生们可以对这部分学习进行充分准备及课后重演,在电脑上可以模拟操作实验各个环节甚至做出一些改动扩展学习学习范围。学生们甚至可以在手机上观看有关仪器的相关理论知识、原理视频并模拟如何使用这些高端仪器。

 

5.多样化的考核方式

1、将闭卷考试设置为开卷

想到自己以前学过背过的东西都会忘掉很多,秦素洁老师决定与其让学生死记硬背有限的知识点,不如了解和理解更多内容。为此秦老师将闭卷考试设置为开卷,更侧重于让学生知道应该去哪里找答案。

 

2、部分实验报告改海报和小论文

学生多次递交实验报告觉得重复和无聊,并且实验报告整体缺乏创造性思维。面对这种情况,秦素洁老师将考核方式改成了实验报告、海报和撰写小论文的方式,学生体验多了,成长也多了。

 

特别是撰写小论文,学生们开始不知道怎么写,秦素洁老师就找了很多文章为范本进行指导,学生在完成论文的过程中拥有了批判性思维,也为之后写毕业论文也打下了一定的基础。

 

3、学生自评、互评作业

随着学生人数的增加,老师很难给每个学生的作业给予充分反馈。秦素洁老师就设置了学生自评和互评的方式,通过集体给两到三份作业评分和讨论,以及对比老师对同样作业的评判,学生可以更深刻体会到学习的重点。

 

更为关键的是,自己给别人评价的同时,也是向别人学习和反思的过程,通过这种互评的方式使秦老师意外的发现,在学习和改进上,比起老师给学生指出问题,学生们自己发现问题更加有效。

 

6.学生收获及反馈

环境科学涵盖了社会各个方面,它也在影响我们的生活。所以,实地调研对我们的意义是让我们能生动地理解到现实中的真实情况以及这门学科与生活的联系。

 

从高中完全被动的受教育模式到大学主动寻找解决问题的方法的模式转换中确实遇到了一些困难,但秦素洁老师一直引导我们去自己获得知识,帮我们理清逻辑。

 

老师引导我们走进实验室,通过一些实验比如空气质量的检测、水的检测等,让我们更深刻地了解到我们周边的环境到底是怎么样的。

 

附:教学创新小技巧

1. 提前告诉学生们为什么要对教学和考核方式进行改动,对他们的好处是什么,学生理解了可以更好的合作和支持,才能更好的取得预期的效果;

2. 应该进行循序渐进的教学设计与调整。好几个变动一起推行,不仅仅是师生工作量急剧加大的问题,而且给鉴定哪些改动方式孰优孰劣增添了很多困难,无法真正评估教改效果;

3. 应该注意并经常收集学生的真实反馈,作为下一步教学改革的重要参考。


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