孫鴻燕 吳小蓮 徐頌

摘 要：“儀器分析”課程是環(huán)境工程專業(yè)與環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)必修課程，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。本文主要以該課程為例，詳細(xì)介紹了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計步驟和要點，以期在新工科背景下為該課程的建設(shè)和發(fā)展提供借鑒。實施“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計可以顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，并很好地完成教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心；教學(xué)設(shè)計；儀器分析；學(xué)情分析；BOPPPS教學(xué)模式

中圖分類號：TQ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》（教高〔2019〕8號）中指出，要以提升教學(xué)效果為目的創(chuàng)新教學(xué)方法；強(qiáng)化課堂設(shè)計，解決好怎么講好課的問題，杜絕單純知識傳遞，忽視能力素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)象；要解決好教與學(xué)模式創(chuàng)新的問題，強(qiáng)化師生互動。要實現(xiàn)以上要求，關(guān)鍵在于教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，即從“以教師為中心”的教學(xué)設(shè)計向“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計轉(zhuǎn)變。

“儀器分析”課程是佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系與環(huán)境科學(xué)系大二學(xué)生的專業(yè)教育課程，具有明顯的理論與實踐相結(jié)合的特點。該門課程全面闡述了儀器分析的基本知識，為后續(xù)“環(huán)境檢測”等課程以及研究生課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。因此“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計應(yīng)用于本課程，對于建設(shè)一流本科課程、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力、提高人才質(zhì)量培養(yǎng)方面具有重要意義。

1 “以學(xué)生為中心”教育理念的形成

“以學(xué)生為中心”的教育觀點首先由美國心理學(xué)家卡爾·羅杰斯在1952年提出，史稱“羅杰斯挑戰(zhàn)”，由此引發(fā)了一場有關(guān)教育理念的討論［1］。1988年“教育新領(lǐng)域”研討會的主題定為“從以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變”，自此一些大學(xué)在不同學(xué)科中開始了實踐探索，也形成了不少有特色的教學(xué)模式。1998年世界高等教育大會通過了《21世紀(jì)的高等教育：展望和行動》大會宣言，要求各個國家和高等學(xué)校的決策者把學(xué)生及其需要作為關(guān)心的重點；把學(xué)生視為教育改革主要的和負(fù)責(zé)的參與者。這是“以學(xué)生為中心”理念首次見諸聯(lián)合國機(jī)構(gòu)正式文件，從此這一理念逐漸成為權(quán)威性的術(shù)語和全世界教育工作者的共識。

2 開展“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計的必要性

2.1 建設(shè)一流本科課程的基本要求

我國在人才培養(yǎng)過程中逐漸意識到課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定著人才培養(yǎng)的質(zhì)量。教學(xué)設(shè)計是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析研究教學(xué)的問題和需求，確定解決教學(xué)策略、教學(xué)方法和教學(xué)步驟，并對教學(xué)結(jié)果作出評價的一種計劃過程與操作程序。因此，從大課程論的角度看，教學(xué)是課程的實施過程，課程改革與課程建設(shè)最終需要依托教學(xué)設(shè)計加以實現(xiàn)。2019年《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》中特別強(qiáng)調(diào)要“確立學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度”。而高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的建立需要站在學(xué)生的角度，通過“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計來體現(xiàn)。

2.2 學(xué)生主動學(xué)習(xí)的前提

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計使學(xué)生成為課堂的主體，讓學(xué)生意識到學(xué)習(xí)是自己的事情，學(xué)習(xí)的好壞掌握在自己的手中。唯有積極參與課堂、主動思考、自己努力才能學(xué)有所成。而對于教育本身而言，唯有教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)手段的設(shè)計適合學(xué)生發(fā)展的特點，才能夠吸引學(xué)生，使其真正地參與課堂，與教師之間形成互動。

2.3 教師教學(xué)技能的基本要求

加涅在《教學(xué)原理》一書中指出，教學(xué)設(shè)計的目的是為了促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，即提出“以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心”的教學(xué)設(shè)計基本理念。該理念逐漸得到了廣泛認(rèn)可，目前“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計已經(jīng)成為新時期教師專業(yè)成長的重要組成部分，也是教師不斷追求教學(xué)卓越的一項修煉。此外，教學(xué)設(shè)計已經(jīng)成為高校教師教學(xué)技能比賽的基本要求。

教學(xué)設(shè)計主要包括以下幾個內(nèi)容，分別是教學(xué)前端分析、教學(xué)資源與工具的選擇、教學(xué)過程的設(shè)計和教學(xué)評價的設(shè)計?！耙詫W(xué)生為中心”的教學(xué)理念可以體現(xiàn)在每一步的教學(xué)設(shè)計中。

3 教學(xué)前端分析——“以學(xué)生為中心”

教學(xué)前端分析主要包括學(xué)情分析、教學(xué)內(nèi)容的分析和教學(xué)目標(biāo)的確定。其中，教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容相互對應(yīng)。

3.1 學(xué)情分析

學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、對學(xué)習(xí)內(nèi)容理解不到位以及缺乏知識應(yīng)用能力等問題很大程度上源于教學(xué)設(shè)計過程中沒有進(jìn)行學(xué)情分析，學(xué)情分析不到位導(dǎo)致對學(xué)生特點把握不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不理想?！耙詫W(xué)生為中心”的學(xué)情分析主要包括對學(xué)生的知識基礎(chǔ)、認(rèn)知特點、學(xué)習(xí)風(fēng)格、信息素養(yǎng)等進(jìn)行綜合分析，并根據(jù)分析特點制定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容［2］。

“儀器分析”課程的授課對象是大二學(xué)生，學(xué)習(xí)這門課程之前他們只學(xué)習(xí)過“基礎(chǔ)化學(xué)實驗”內(nèi)容，基本沒有進(jìn)過實驗室進(jìn)行過實驗，對各種儀器分析的操作方法都不了解。此外，根據(jù)調(diào)查了解，學(xué)生對高中知識掌握并不扎實，部分學(xué)生高考甚至沒有選擇化學(xué)科目?；诖?，我們將“儀器分析”中的高等儀器分析內(nèi)容如質(zhì)譜分析、核磁共振分析等進(jìn)行刪除，選擇易于理解的光學(xué)分析法和電化學(xué)分析法進(jìn)行講授。鑒于學(xué)生思維形象性的特點，我們將電化學(xué)分析法章節(jié)中的公式推導(dǎo)部分弱化，強(qiáng)化例題分析，將復(fù)雜內(nèi)容簡單化，促進(jìn)學(xué)生對重難點的掌握?？紤]到學(xué)生喜歡使用多媒體的特點，在課程中插入視頻、動畫以及采用課堂互動小程序等方式吸引學(xué)生的注意力，以提升課堂學(xué)習(xí)氛圍，寓教于學(xué)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容分析

教學(xué)內(nèi)容的分析關(guān)鍵在于厘清教學(xué)內(nèi)容涵蓋的知識點與知識點之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，明確教學(xué)的重難點。在明確重難點過程中要站在學(xué)生的角度，從以下兩個方面考慮：一是教學(xué)內(nèi)容抽象性與學(xué)生思維形象性矛盾產(chǎn)生的難點，二是教學(xué)內(nèi)容深化與學(xué)生思維定式矛盾產(chǎn)生的難點。

根據(jù)上述要求，我們將“儀器分析”內(nèi)容進(jìn)行拆分、重組，重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容。課程中教學(xué)的重點在于每種儀器分析的基本原理和定性定量分析依據(jù)，而每章節(jié)的難點則各有不同。例如光學(xué)分析法中的難點在于闡明原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析和紫外吸收光譜分析的異同點，并且明確各方法適合使用的場景；而電化學(xué)分析法中的難點則在于計算公式的推導(dǎo)以及公式的應(yīng)用。

3.3 教學(xué)目標(biāo)的確定

教學(xué)目標(biāo)指的是教學(xué)中師生預(yù)期達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)，而“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定需要對學(xué)生通過教學(xué)后應(yīng)該表現(xiàn)出的可見行為進(jìn)行具體明確的表述，即教學(xué)目標(biāo)的描述要精確可測，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定的主語須為學(xué)生。此外，教學(xué)目標(biāo)的表述應(yīng)盡可能少用“理解”“知道”“掌握”等詞語，而選用“解釋”“舉例”“判斷”“評價”“設(shè)計”等詞語。

在以往的教學(xué)設(shè)計中，教學(xué)目標(biāo)主要關(guān)注學(xué)生認(rèn)知目標(biāo)和能力目標(biāo)的培養(yǎng)，而沒有根據(jù)學(xué)生特點，制定相應(yīng)的情感目標(biāo)［3］。教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知中指出，專業(yè)課程是課程思政建設(shè)的基本載體，要深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程特點、思維方法和價值理念，深入挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤物無聲的育人效果。

因此，“儀器分析”課程中根據(jù)專業(yè)目標(biāo)、社會需求和學(xué)生特點，制定了如下教學(xué)目標(biāo)：（1）知識目標(biāo)：學(xué)生能夠描述原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紫外吸收光譜分析、電位分析法、伏安分析法和庫侖分析法的基本原理和定性定量依據(jù)，并能夠比較上述分析方法的異同點。（2）能力目標(biāo)：學(xué)生能夠列舉原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紫外吸收光譜分析、電位分析法、伏安分析法和庫侖分析法的定量分析方法，并在不同情景下，能夠正確運(yùn)用合適的儀器分析樣品中未知元素的含量。（3）情感目標(biāo)：通過介紹儀器分析的發(fā)展歷史，對比國內(nèi)外儀器發(fā)展趨勢，學(xué)生能夠樹立大國工匠精神和民族情懷；通過介紹儀器分析在環(huán)境檢測中的應(yīng)用，學(xué)生可以養(yǎng)成良好的責(zé)任意識和環(huán)保意識。

4 教學(xué)資源的選擇——“以學(xué)生為中心”

許多青年教師會沿用老教師的課件，部分課件可能存在制作簡單、字多圖少、圖片不清晰、相關(guān)內(nèi)容過時等問題，這可能使課件缺乏吸引力，從而導(dǎo)致學(xué)生上課注意力不集中。因此，教師需要掌握信息化教學(xué)技能，定期更新PPT課件，采用多種教學(xué)資源，吸引學(xué)生的注意力。在信息化教學(xué)中常用的教學(xué)資源有多媒體素材、PPT課件、微課、數(shù)字教材和在線開放課程等。“儀器分析”課程借鑒MOOC等在線開放課程，基于課本內(nèi)容的同時，進(jìn)行一定的拓展和深化，實現(xiàn)課程教學(xué)改革對于“兩性一度”的要求，并利用視頻和動畫等多媒體素材，展示儀器的結(jié)構(gòu)組成，將抽象內(nèi)容形象化，便于學(xué)生的理解。

選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)工具，可以有效促進(jìn)師生之間進(jìn)行互動，提高學(xué)生注意力，促進(jìn)其有效參與課堂活動?！皟x器分析”課程中選擇華南師范大學(xué)研發(fā)的“課堂有點酷”小程序，該程序中的“紙條范”可以與學(xué)生進(jìn)行匿名對話，教師可以拋出問題，學(xué)生通過手機(jī)掃描二維碼即可進(jìn)行互動，避免課堂上無人回答問題的尷尬。此外，“快搶”和“擊鼓傳花”等功能可以對學(xué)生進(jìn)行課堂測試，通過搶答等形式吸引學(xué)生注意力，既能提高課堂互動率，又可以檢驗學(xué)生對知識點的掌握情況。

5 教學(xué)過程的設(shè)計——“以學(xué)生為中心”

教學(xué)過程指的是教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的教與學(xué)相統(tǒng)一活動的時間進(jìn)程。教學(xué)過程的設(shè)計是教學(xué)理念的體現(xiàn)，它將教師講授的教學(xué)內(nèi)容、選用的資源工具和設(shè)計的教學(xué)方法有機(jī)“串聯(lián)”起來，最終達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。由溫哥華大學(xué)道格拉斯·克爾教授團(tuán)隊提出的BOPPPS教學(xué)模式很好地體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，促進(jìn)教師與學(xué)生進(jìn)行全方位的互動探討［4］。該模式一共由六個模塊組成，分別是導(dǎo)言（Bridgein）、目標(biāo)（Objective）、前測（Pretest）、參與式學(xué)習(xí)（Participation）、后測（Posttest）與總結(jié)（Summary），各模塊的作用如下表所示。這六個模塊中“參與式學(xué)習(xí)”是核心，最能體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，但是所有模塊都是為“目標(biāo)”服務(wù)，都需要緊扣目標(biāo)，圍繞目標(biāo)開展，否則即使學(xué)生與教師互動再頻繁，也是無效互動。

“儀器分析”的教學(xué)過程設(shè)計以BOPPPS教學(xué)模式為基礎(chǔ)，根據(jù)每節(jié)課內(nèi)容的不同將六個模塊進(jìn)行多種組合，例如每節(jié)課的“導(dǎo)言”部分或者“前測”部分可以采用設(shè)置小問題（判斷題或選擇題）的形式讓學(xué)生回顧上節(jié)課的重點內(nèi)容，使其快速進(jìn)入課堂狀態(tài)，并可考查學(xué)生對上節(jié)課知識點的掌握情況。如果學(xué)生掌握得好，那么可以通過提問法引出本節(jié)課內(nèi)容。若學(xué)生掌握得不好，那么在本節(jié)課的講授過程中則要回顧上節(jié)課的重點內(nèi)容，逐步引出上節(jié)課知識點與本節(jié)課知識點的聯(lián)系。“目標(biāo)”部分主要是明確本節(jié)課的重要知識點，方便學(xué)生在聽課的過程中明確學(xué)習(xí)的重點。光學(xué)分析法章節(jié)的“參與式學(xué)習(xí)”多采用提問討論的方式，教師可將通常的陳述句轉(zhuǎn)化為問句，引導(dǎo)學(xué)生思考，解決一個問題后可通過追問的方式引入下一個討論話題。而在電分析化學(xué)章節(jié)由于計算公式比較多，因此多采用案例分析的方式，請多個同學(xué)進(jìn)行解答，引發(fā)學(xué)生討論，從而強(qiáng)化公式的應(yīng)用?！昂鬁y”部分可以采用判斷題或選擇題等形式，檢驗本節(jié)課目標(biāo)達(dá)成度。這個部分也可以結(jié)合教學(xué)工具（搶答等形式）與學(xué)生進(jìn)行互動，提高學(xué)生的參與度。最后以思維導(dǎo)圖等形式對本節(jié)課或本章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并布置作業(yè)。

6 教學(xué)評價的設(shè)計——“以學(xué)生為中心”

教學(xué)評價是以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，運(yùn)用可操作的科學(xué)手段，系統(tǒng)收集有關(guān)教學(xué)的信息資料，并通過量化對教學(xué)的過程和結(jié)果做出價值性判斷，以促進(jìn)學(xué)生的自我發(fā)展和教學(xué)的完善［5］?！皟x器分析”課程中采取了過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合的方式，將課程考核設(shè)置為平時成績占比30%，期末成績占比70%，從而避免單一評價。除了知識目標(biāo)與能力目標(biāo)的考查外，更重視學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)。過程性評價主要采用課堂練習(xí)、課堂測試和課后作業(yè)等形式，根據(jù)學(xué)生的完成結(jié)果及時反饋易錯點，并調(diào)整后續(xù)教學(xué)內(nèi)容。結(jié)果性評價則主要采用考試的形式對學(xué)生知識點掌握情況進(jìn)行考查。

7 教學(xué)成效

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計實施后，課堂上學(xué)生的注意力明顯提高，與教師之間的互動增強(qiáng)，學(xué)生回答問題的積極性增加，學(xué)習(xí)氛圍濃厚，教學(xué)目標(biāo)也在很大程度上得到實現(xiàn)。這都反映出在“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念指導(dǎo)下，學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主體，教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，并取得了預(yù)期教學(xué)效果。

結(jié)語

本文以“儀器分析”課程為例，介紹了“以學(xué)生為中心”教學(xué)理念指導(dǎo)下教學(xué)設(shè)計的主要步驟，并較好地實現(xiàn)了課程教學(xué)目標(biāo)。因此，在新工科建設(shè)背景下，有效實現(xiàn)教改目標(biāo)，“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計是必經(jīng)之路。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，如何將多種信息化技術(shù)應(yīng)用于課堂、建立線上+線下的混合式教學(xué)是后續(xù)教學(xué)設(shè)計改革的重點。

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*通訊作者：孫鴻燕（1992— ），女，浙江臺州人，博士，講師，主要研究方向為水處理過程中納米顆粒的微界面作用過程和聚集動力學(xué)機(jī)制。