南昌师范学院化学与食品科学学院董瑞婷课题组,就“普通高等院校化学专业基础实验课程教学如何培养学生的高阶能力”这一问题进行探索,基于《无机化学实验》课程进行教学研究及实践,提出以“融合式、进阶式、个性化”的探究性实验项目为载体,循序渐进的培养学生的创新、分析、批判、评价等高阶能力,打破专业基础课程难以培养学生的高阶能力的局面。

　　一、案例简介

　　教学团队基于超星泛雅平台建设了《无机化学实验》线上教学资源,并应用于实验课程的SPOC教学中。在混合式教学的过程中,发现以下教学问题亟待解决:1.对学生的实验创新能力及应用能力训练不够;2.课程内容的安排由基础验证性实验向高阶设计性实验呈现出断崖式切换,脱离了学生的认知规律;3.课程缺乏师范性特色,师范生的实验教学技能难以提高。

　　针对于以上痛点,开发一些中、小型的探究性项目,穿插到混合式实验教学过程中进行实施。不同于传统的项目式教学,本教学先将探究性实验项目依据其复杂程度进行分类,按照学生的认知规律进行分阶段实施,从而循序渐进的培养学生的探索创新等能力,有效的解决课程内容的断崖式切换的难题,为后续的设计性实验奠定良好的基础。同时结合费曼学习技巧进行分类实施,即要求学生以“教会他人”为目的进行输出,凸显课程教学的“师范性”特色。并借助现代化信息技术、拓展成果转化形式,全面提升教学成效。并且将学生的创新成果纳入课程建设,实现资源共享,促进教学迭代优化、教学相长,打造“学习共同体”,提高学生的学习内驱力,形成融高阶能力培养和课程资源建设为一体的双赢模式。

　　二、教学方法及模式

　　本案例从项目开发、项目分类、组织实施、成果转化、持续改进五个环节构建了进阶式探究性实验项目在无机化学实验中的应用过程(图1)。

图1  教学实践过程

　　1. 项目开发-“五原则”+“四途径”

　　依照“安全性、科学性、可行性、清洁性、实用性”五个原则,从“教学内容拓展、教师科研转化、生活问题转化、学生自我创新”四个途径开发、挖掘探究性实验项目。

　　2. 项目分类—“基础类”+“进阶类”

　　根据项目所需要的时长、实验用品、实验操作的复杂程度等方面,将项目分为两类:

　　(1)基础类。一般是从当次实验教学内容中拓展出来的探究内容,操作简单,能够控制在半个小时内完成,所涉及的实验用品一般不需要额外准备,或者可以当场准备,学生基本上可以自主完成;

　　(2)进阶类。项目所涉及的知识系统性、综合性较强,短时间内难以完成,但是能够控制在一个星期内完成,实验用品较多但易获得,操作较为繁琐,学生难以独立完成。主要是通过团队合作方式展开。

　　3. 组织实施—“分类实施”+“费曼学习法”

　　“分类实施”即根据探究性实验项目的类型,采用不同的教学方法及形式完成实验探究,其优点在于可以提高教学的有效性。对于“基础类”项目主要采用自主式、探究式教学方法,对于提早完成基础实验任务的学生,则可以开展随堂探究,从而达到分层教学、个性化教学的目的;对于“进阶类”项目主要采用合作式、探究式教学方法,教师在课外时间开放实验室进行拓展教学,引导学生以团队形势完成探究内容。

　　“费曼学习法”的核心是教授他人。学生通过“明确学习目标—研讨、实践、探索、创新—教授他人 —以评促思—以思促学”的学习闭环,逐渐将隐性思维显性化。在此过程中,学生需要从教师教学的角度去思考:如何设计实验、如何表达、是否能够教会他人等问题。从而充分锻炼了师范生的教学技能,体现出课程教学的“师范性”特色。

图2 费曼学习法的学习过程

　　4. 成果转化—“四形式”+“五融合”

　　“成果转化”是评价体系的关键环节,将学生课堂创新成果进一步转化成创新创业孵化项目、学生科研项目、社团作品、论文等形式,促进课内+课外、线上+线下、理论+实践相结合,提高学生应用知识的能力。并将专业知识服务于社会,如参加三下乡、社会调研等活动,形成覆盖课堂、校园、社会“点-线-面”一体的课程教学体系。

　　5. 评价改进 —“系统计分”+“师生共评”

　　依托于学习通线上教学平台,针对不同类型的项目,实行不同的评价机制。

　　基础类的项目采用的是系统计分的方式。教师以讨论话题的形式发布任务于学习通中,学生将探究作品上传至相应的任务下,单次参与话题的分值可以根据教学实际情况来定。

　　进阶类项目采用师生共评的方式,评分标准如表1所示。以小组任务的方式将项目任务发布于线上教学平台,要求学生将视频作品、探究报告、实验感悟及反思上传之后,组织师生进行评价。其中教师评价占60%,学生小组互评占30%,组内互评占10%。

　　表1 进阶类项目评分标准

　　三、实践效果

　　自改革以来,学生评教结果每次均90分以上,课堂学生反馈满意度达到95%以上;学生的价值塑造及能力提升培养效果显著。大一学生团队获得3项省级大学生创新创业比赛“铜奖”,3项“国家级”创新创业项目等,成为学生科研创新的主力军(均为本课程的创新成果转化);学生的社会服务意识增强,能够充分发挥专业优势,取得较好的社会效益。由于教学效果显著,该课程于2020年被认定为江西省混合式一流本科课程;2022年获得了“南昌师范学院省级教学成果奖培育项目”立项;在本研究的基础上发表了教学核心论文2篇;在南昌师范学院“教学展示月”实验教学创新技能大赛获得一等奖,并作为示范课在学校层面进行教学展示,受到师生的一致认可。