李春梅 陈妍慧 尹德忠

[摘 要] 为培养新工科背景下创新型、应用型、复合型人才，引入“以学为中心”的教学理念，改变传统“以教为中心”的教学模式，将学生作为学习的主体，教师参与辅助指导，提升学生的学习积极性和课堂参与度，形成学生为主、教师为辅的教学模式，促进学生独立思考，培养学生分析问题、解决问题的能力，提升教学质量和人才培养效果。从教学目标调整、线上与线下相结合的教学方式改进和评价方式优化三方面，在“普通化学实验”教学中进行了改革探索。

[关键词] 以学为中心;新工科;教学模式;化学实验

[基金项目] 2020年度国家自然科学基金“基于双重可逆非共价键构筑高强高韧室温快速自修复弹性体及性能研究”（21905227）;2020年度西北工业大学校级教育教学改革研究项目“‘普通化学实验线上线下混合式教学模式研究”（2020JGY30）

[作者简介] 李春梅（1989—），女，陕西西安人，博士，西北工业大学化学与化工学院助理研究员，硕士生导师，主要从事自修复聚合物研究;陈妍慧（1986—），女，陕西西安人，博士，西北工业大学化学与化工学院教授，博士生导师，主要从事高分子加工研究;尹德忠（1973—），男，陕西西安人，博士，西北工业大学化学与化工学院化学实验中心主任，教授，博士生导师，主要从事相变材料研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）20-0081-04   [收稿日期] 2021-01-01

一、引言

改变传统的实验教学模式，推动实验教学方法和教学手段的更新，使学生由被动接受知识到主动求知，培养创新型、多样性人才，是新工科背景下人才培養的核心[1]。传统的实验教学是以教为主，教师讲，学生听，学生按照实验步骤按部就班，完成实验内容和实验报告，缺乏创新能力、主动性和求知欲的培养。“以学为中心”的教学模式包括学生和学习两个重要维度，更加关注学生知识、能力、素质等方面的收益，以学生的学习结果为评价标准，包括学生学到了什么知识，获得了什么能力，培养了什么综合素质。以此为目标的教学须遵从“以学为本，少教多学，以学定教”。通过“以学为中心”教学模式的转变，可提升教学效果，使学生获得有意义的学习，更能培养学生的创新、实践、动手能力，进一步提高综合素质。

“以学为中心”的教学理念源于美国20世纪90年代中期[2]，之后在西方国家迅速发展，成为主流教育理念及教学模式。近年来，该教育模式也得到国内教育界的广泛关注[3，4]。“以学为中心”的术语越来越多地进入人们的视野，以此为目的的课程改革以及培养模式逐渐被应用到教学实践中[5-7]。教师可通过引导学生自行设计实验调动学生的积极性，发挥学生的主动性和创造性。通过课前活动和生活案例引导学生参与课前预习，以解决问题代替实验模仿，最终形成主动参与、乐于探究、勤于动手、掌握收集资料进行分析并获取新知识的能力。这种模式不仅能实现获取核心知识、学以致用的知识目标和技能目标，而且在全程参与中培养学生深度分析、大胆质疑、探索前沿的方法。同时，课程实施中强调人性维度、志趣情怀塑造等情感目标，最终达成知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观的三维目标，更符合新工科背景下对创新型人才的培养要求。

化学是一门实验性和实践性科学，化学实验教学是高校化学教育的重要组成部分，与理论教学相辅相成。西北工业大学“普通化学实验”是一门面向全校工科和理科学生开展的公共实验必修课，每年选课人数超过600人。实验课教学不仅是学生验证、巩固理论知识和提高动手能力的重要环节，更是培养学生观察问题、分析问题、解决问题以及创新意识培养的关键步骤，旨在培养一批创新能力强、具有较强工程实践能力的人才。

当前，我校普通化学实验仍以实验室集中教学为主，能在相对较短的时间内训练和提高大量学生的基本实验操作技能。虽然教师精心准备了实验课教案、课堂设计和实验器具，也全程操作，向学生演示实验流程及注意事项，但这种教学方式在实施过程中存在以下弊端：（1）实验前，独立预习，缺少交流，理解片面。现有教学模式中，虽通过实验报告的预习部分督促学生预习实验，但预习过程中，学生仅看实验教材和课本，往往印象仅停留在部分文字、图片等碎片化知识上，缺乏对实验具体实施的直观认识。（2）实验中，课时有限，疲于模仿，机械操作。普化实验课的每个实验仅有2学时，课堂上，教师先讲解实验原理、装置搭接、操作过程和注意事项，学生根据实验指导书和教师讲解完成实验过程。实验课上，学生基本都是小心模仿、机械操作，无暇顾及实验设计基本理论原理、需要掌握的基本技能甚至是安全知识，遇到问题不会分析，急于求助老师。（3）实验后，完成报告，缺乏思考，参与度低。由于实验过程中学生缺乏深入思考，按部就班完成实验，填写实验结果，通常也难以认真分析处理实验数据，总结归纳实验收获，实验讨论部分完成度差。

针对上述问题，本文尝试将“以教为中心”的教学模式转变为“以学为中心”，并通过教学目标调整、改进线上（视频、课件等）与线下（课堂教学、师生互动）相结合的教学方式和优化评价方式三方面增强课程的设计性、互动性和拓展创新性，提高学生的学习积极性和学习效果，提升“普通化学实验”教学效果，如图1所示。

二、调整实验教学目标

课程的教学目标决定了课程的教学模式，从传统的“以教为主”转变成“以学为中心”的教学理念，必须对教学目标有所调整。基于“以学为中心”的教学理念，必须重视学生分析问题、主动获取知识、解决问题的能力。因此，实验的目的不是模仿和取得好成绩，也不是让学生记住几个化学反应，而是通过实验，让学生形成自己看问题的思维方式，养成分析问题、善于思考、动手解决问题的能力，教会他们能够通过化学知识分析生活和社会中面临的难题。在实验课程教学前，应让学生清楚本次实验课的目的，这样才能让学生轻松学习、主动学习，也可促进师生更好地沟通、互动，提高教学效果。因此，课程设计中，首先对教学目标进行调整，将实验课的实验操作、设备搭建、问题分析切入方式和解决问题的理论知识提前做成课程文档，让学生在课前完成基本知识的输入，提出问题，引导学生将学习重点从实验报告完成和成绩上转移到实验前、实验中和实验后整个学习过程中知识体系的构建、实验技能的掌握和学习能力的提升，做好充分准备，积极参与课程。

三、线上线下相结合，引入混合式教学方式

目前，丰富的在线资源（视频、音频、图片、文本、实时互动）可让学生方便获取课程信息，高效利用碎片化时间随时随地学习[8]。“普通化学实验”可充分结合线上教学和传统线下教学的优势，将课程分为课前在线学习、课堂学习和课后线上线下讨论交流三部分。

（一）课前在线学习，知识摸底、案例引导式预习

在播放每个实验视频前，给学生安排理论知识预测题，让教师掌握学生的知识储备情况，有针对性地在实验课堂上进行辅导。学生对课程的兴趣很大程度上决定教学效果，因此，引用生活中与化学有关且与教学内容相关的实例并通过线上平台发布，鼓励学生查阅资料，形成对问题的认识，要求学生讨论案例中涉及的化学知识或化学反应，经教师总结归纳，将学生的答案进行分组，待课程结束后大家再次分析学习，激发学生的学习热情。为方便学生学习，线上除提供视频、习题、案例外，还会将本实验的课程讲义放在课程网站上，学生可自由浏览学习。

（二）课堂实验操作，团队合作、角色翻转、互动讨论

学生和教师角色翻转，教师在教学中发挥引导作用，学生发挥主体作用。学生经过视频学习及课前预习后，教师可缩短对实验内容的讲解及实验演示，让学生有更多时间思考实验装备的搭建、操作。课堂教学中，学生以“教师”身份给任课教师及其他同学“授课”，在教师引导下逐步深入分析实验原理，制订出相对合理的方案，最终经各小组补充完善形成最终方案。学生分组进行实验讨论，并将实验原理、实验现象及结果以视频、图片等形式反馈到在线学习小组。教师可通过多种方式参与教学环节，如实验现场指导、设置线上问答题，掌握学生的实时体验、难点及问题，课后对学习小组的在线视频和图片进行评论、指导。

学生在教学过程中的高度参与能够培养他们解决问题、团队合作、理解复杂关系的能力以及面对不确定性问题的决策能力，充分发挥以学为中心教学理念的作用。

（三）课后总结，拓展知识

课后，学生对课前、课中学习的知识进行整理，再次对课前预留的引导性案例进行分析总结，比较课前、课后对同一问题的认识，完成课上预留作业和互相评价。教师设置优秀作业展示区，并对优秀作业进行点评，用榜样的力量带动学生课后学习氛围。阶段性实验完成后，预留综合性和创新型作业，如拍摄小视频介绍实验课上的原理在所学专业、生活、工业上的应用，一方面加深学生对专业知识的理解和认识，另一方面拉进学生与课程、实验及相关产业的距离，最终达成教学上知识、技能和情感的三维目标。

以学为中心结合線上线下混合教学方式的实施内容如表1所示。

四、优化考核评价方式

传统教学中，教师只能根据学生的课堂操作和实验报告反馈结果进行考核，实验过程、基本知识掌握和团队协作能力无法体现，故最终成绩只能片面反映学生的学习表现。在以学为中心的教学模式中，充分考虑学生实验过程中的整体表现，可以采用过程评价与最终评价相结合的综合方法以及多元评价体系。

建立课前、课中、课后全过程的学习效果评价机制，可形成学生过程学习的导向机制，提高学生全过程参与的积极性，加强各学习环节中对学生的管理和学习效果评价。首先，在课前预习阶段，通过设置问答题对预习效果进行评估，并通过课前案例掌握学生对问题的分析、基础知识理解和阐述能力。实验课上，采取角色互换的方式，通过学生对实验目的、实验原理及实验操作的讲解，评价其对知识的理解及掌握程度;发布实时问答题，让学生判断正确的实验操作，分析可能的现象及原因;引导学生拍摄实验视频，上传至QQ群或微信群，供师生讨论。课后，学生对课前和课中的学习过程进行总结归纳，提出有新意的实验方案。每个阶段，教师按照学生的表现（包括积极性、创造性、团队合作能力）、对知识的理解和实验操作的规范性等进行定量打分评估，并给出相应的评语。

五、结语

从“以教为中心”向“以学为中心”的课堂转型，让学习和学生回到主体地位。通过优化教学目标、改进教学方式、优化评价体系，充分调动了学生参与积极性，引导学生全过程参与学习，也改变了传统模式下学生预习效率低、缺乏交流及参与度不高的缺点，最终达到实验课程构建知识体系、掌握实验技能、提升学习能力的三大核心目的。这有助于培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，进一步提高创新能力及综合素养。

参考文献

[1]祁永庆，崔雪.新工科背景下应用型本科实验教学改革初探[J].科技风，2018（1）：28-29.

[2]Robert B. Barr & John Tagg. From teaching to learning： a new paradigm for undergraduate education[J].Change：The Magazine of Higher Learning， 1995，27（6）：12-26.

[3]靳贺伟，宋艳苹，张志远.新工科背景下“以学为中心”的《制冷压缩机》课程建设[J].科技视界，2020（33）：10-11.

[4]张海红.以学为中心”建设高阶教学目标下的“金课”[J].大学教育，2021（1）：79-80.

[5]王维荣，王艳新.实验教学要向以学为中心转变[J].实验室研究与探索，2004，23（11）：54-55.

[6]李俊秀，陈桂，孙文静.“以学为中心”的应用型本科教学质量评价研究[J].南京工程学院学报，2019，19（3）：67-71.

[7]郁韵秋， 邹艳， 姜琳琳， 等. “以学为中心”的教学理念在分析化学教学中的探索[J].中国临床药学杂志， 2019，28

（5）： 374-375.

[8]盧新坡， 魏凤春， 关春龙. 基于“以学为中心”的《材料科学与工程基础》线上线下混合式教学模式研究[J].山东化工， 2020（49）： 226-227.

Exploration of the Talent Training Model of“Learning as the Center”in Teaching

LI Chun-mei， CHEN Yan-hui， YIN De-zhong

（School  of  Chemistry  and  Chemical  Engineering， Northwestern Polytechnical University， Xian， Shaanxi 710072， China）

Abstract： In order to cultivate innovative， practical and inter-disciplinary talents in the background of “emerging engineering education”， the teaching idea of “learning as the center” is introduced to replace the traditional model of “teaching as the center”， making students as the main body of learning and teachers as supervisor to enhance students enthusiasm   for   learning   and   class   participation. Finally， the model of student-centered and teachers-led is formed， promoting the student to think independently， raising the students ability of problem analysis and solving， improving the quality of education and talent training. The teaching reform of General Chemistry Experiment is explored from three aspects： the adjustment of teaching objectives， the improvement of online and offline teaching methods and the optimization of evaluation methods.

Key words： “learning as the center”; “emerging engineering education”; teaching model; chemical experiment