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建構主義理論作為國際科學教育改革的一種新的主流思想正不斷滲透進現代教育的各門學科領域。建構主義理論認為,只有當一個人已有的知識無法解決他所面臨的問題時,真正的學習才會發生。學習不是由教師向學習者傳遞知識的活動,而是學習者自己建構知識的過程,而且這種建構教師不能代替。利用建構主義的學習理論和教學觀點,實施儀器分析課程教學改革,對彌補傳統儀器分析教學中存在的不足有不可或缺的指導性和啟發性。
1.1基于建構主義理論的項目驅動教學模式的探究
建構主義提出:有意義的學習發生于真實的任務和情境中。基于這一觀點,項目驅動教學模式應運而生。簡單地說,關于儀器分析課程的項目驅動教學模式就是在教師指導下,學生主動地完成一個相對獨立的項目,包括:有關儀器原理、操作程序及發展史等信息的收集,具體分析測試方案的設計,分析測試的操作,數據處理及最終各項指標的評價,學生通過完成一個項目,了解、熟悉和掌握了某種儀器分析方法的原理、操作及應用,自主學習、分析問題和解決問題的能力也得以大力提升。例如,在進行儀器分析課程(《分析化學》下冊,華中師范大學等主編,第四版,高等教育出版社)第十七章高效液相色譜法的教學時,由于該章節與前面的光學分析法、電分析化學等聯系較少,學生從未接觸涉獵此類方法,加之專業術語和關系式較多,學生掌握起來有一定的困難。為此,借助基于建構主義理論的項目驅動教學模式,將知識點分配到項目下的各項任務中,以具體的分析檢測任務為載體,在完成項目的過程來學習和掌握專業理論,不僅可以拓展學生操作實踐能力,而且提高了學習的目的性和主動性,促進學生學會自主學習和探究學習,并培養團隊協作精神。舉例說明,以某新疆特色藥用植物中齊墩果酸的分離分析為項目內容及任務,在執行任務的過程中完成高效液相色譜法的分離原理、儀器組成、基本操作程序和色譜流出曲線的信息解讀等。具體如下:任務一,了解任務意義。教師從新疆特色藥用植物資源的豐富性與應用開發價值以及齊墩果酸的生物活性功能等引入主題,明確本次項目的主要任務是從新疆某些地區采集特色藥用植物,提取有效成分,將齊墩果酸從提取物中分離出來并進行含量測定,在完成任務前可以布置相關思考題來激發學生的學習興趣。
(1)新疆在國內知名的特色藥用植物主要有哪些?
(2)特色藥用植物的應用價值?
(3)常用的提取方法都有哪些?
(4)齊墩果酸具有什么樣的結構和功效?任務二,學習相關知識。教師結合項目任務,運用多媒體手段(PPT、視頻、掛圖等)介紹特色藥用植物采樣的注意事項、常用的提取方法、高效液相色譜法的分析流程、高效液相色譜儀的結構和使用,期間鼓勵學生發言、質疑與討論,力求使學生容易接受從未接觸的一些知識點。任務三,設計具體方案。學生分成若干組(人數不超過5人),根據所學知識和課前查閱的相關資料,提出實驗方案,教師鼓勵某組學生講解方案,各組間可以討論,教師對方案的可行性提出疑問和建議,指導修改,制定出可行性實驗方案。任務四,掌握基本技術。學生在教師的指導下進行實驗,主要完成項目所需試劑的配制,試樣和流動相的預處理,色譜儀的調試,進樣測試,數據處理等五個步驟,教師在此過程中給予現場指導。任務五,互相評價反饋。各組交換檢測結果進行評價,教師對各組作出評價,對實驗項目實施期間每個學生的表現作出綜合評價,教師對本項目的知識點進行總結,學生撰寫項目報告。
1.2基于能力培養為目的的立體教學平臺的搭建
如何結合儀器分析的學科特點,保證教學效果和提升教學質量,激發學生的學習熱情和興趣,改善學生的學習效果,培養學生的綜合素質與能力,實踐發現,立體化教學平臺的搭建是較為適用且效果顯著的方法。立體化教學平臺主要包括:
(1)多媒體與網絡輔助教學。多媒體和網絡媒介可以提供多種展現形式,圖形、文字、聲像等等,可以很大程度地激發學生的樂學與善學。
(2)小組專題討論互助。圍繞任務,開展專題分組討論,學生間相互協作學習,鍛煉表達,學會溝通,取長補短,使學生綜合素質得到協調發展。
(3)開放儀器分析實驗室。大型分析儀器對親身參加相關創新實踐項目和相關綜合性以及設計性實驗的學生開放,讓具有儀器分析應用實踐背景的教師指導學生。其中,多媒體與網絡輔助教學是技術基礎平臺,夯實學生專業理論基礎,后兩者屬于素質拓展平臺,強調應用能力協調發展,體現了教學平臺的資源化、制度化、素質化和立體化的特點,創造了培養高素質應用型儀器分析人才的立體化教學環境。
2結語
關于儀器分析課程的教學改革還處于實踐階段,基于建構主義理論與項目驅動模式的儀器分析課程教學改革仍處于探索階段。俗話說,萬事開頭難,但有益的探索與實踐是必要的,也是勢在必行的。教學實踐表明:基于建構主義理論的項目驅動教學模式突破了傳統教學模式的限制,拋棄了學科化的由知識演繹技術,轉變為由技術歸納知識,通過解決工作項目實踐中的一些現實問題來實現學生對知識的建構和應用,充分調動了學生的學習積極性和主動性,使學生的專業技術應用、解決實際問題和團隊合作等一系列能力有顯著的增強,在拓展了學生實踐能力的同時,又進一步提高了學習的目的性和主動性,為后續課程的學習打下了堅實基礎。最后,對教學中的主導與主體再多說兩句:作為主導者,項目驅動教學模式中的教師扮演著特殊的角色,不僅是知識的傳遞者,更是學習活動的發起者、組織者,不僅需要有專業能力,而且必須在項目計劃和決策過程中提供必要的幫助,因此,教學準備要充分,才能起組織協調作用。作為主體者,項目驅動教學模式中的學生,是以小組為單位,采取合作學習方式,學生要學會在學習過程中將共同探索或發現的信息和材料與其他學生共享,才能更為有效地培養學生團隊協作能力。
作者:關明劉叢李桂新杜為軍單位:新疆師范大學化學化工學院