程序性開放實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)模式
——高校實(shí)踐類課程改革的理論基礎(chǔ)及實(shí)踐研究之二

黃都 盧昕 趙書林 蘇桂發(fā)

(廣西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 廣西桂林 541004)

課程與教學(xué)模式是指教育教學(xué)工作者在長(zhǎng)期的理論與實(shí)踐探索中，逐步形成的一整套穩(wěn)定、簡(jiǎn)潔的理念、目標(biāo)、內(nèi)容、方式和方法體系。當(dāng)前，在教育研究領(lǐng)域，人們普遍關(guān)注的課程與教學(xué)建模研究，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)建模活動(dòng)，來(lái)促進(jìn)教師在實(shí)踐與反思行動(dòng)中理解、發(fā)現(xiàn)和發(fā)展教育教學(xué)理論，并進(jìn)一步以有效理論指導(dǎo)實(shí)踐達(dá)到提高教育教學(xué)質(zhì)量、提升教師教學(xué)水平的目的?！俺绦蛐蚤_放實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)”模式是我們根據(jù)多年的實(shí)踐探索，針對(duì)分析化學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段提煉出來(lái)的，下文將以設(shè)計(jì)研究的基本方法為主線，從建模歷程、實(shí)施效果和研究收益等3方面進(jìn)行介紹。

1 建模歷程

1.1 一個(gè)有意義的問(wèn)題

2007年1～8月，我們思考了這樣的問(wèn)題：如何在有限的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)里，通過(guò)課程、教學(xué)與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，來(lái)促使學(xué)生減少機(jī)械操練，增加思維參與，從而提升創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,感受分析化學(xué)的價(jià)值和意義，進(jìn)而提高社會(huì)責(zé)任感、團(tuán)隊(duì)精神等素質(zhì)。對(duì)于以上問(wèn)題的剖析和洞察，我們分別從自上而下的教育學(xué)理論層面和自下而上的多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)層面，提出了自己的觀點(diǎn)和看法。

1.2 關(guān)于學(xué)與教的理論

針對(duì)上述問(wèn)題，借助學(xué)習(xí)科學(xué)與教育學(xué)的最新理論，我們總結(jié)出了本研究的理論模型——真正有意義的學(xué)習(xí)總是發(fā)生在那些真實(shí)的、復(fù)雜的、具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境之中；學(xué)生對(duì)某一學(xué)科本質(zhì)和內(nèi)在價(jià)值的認(rèn)識(shí)，是在相關(guān)真實(shí)問(wèn)題解決過(guò)程中“體悟”出來(lái)的，而不是通過(guò)講授或機(jī)械操練得到的。在此基礎(chǔ)上，形成了本研究的基本假設(shè)，即基于該理論模型所設(shè)計(jì)出的有意義的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，能切實(shí)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

1.3 確定干預(yù)的關(guān)鍵因素

為克服人的思維惰性，需要借助一些干預(yù)因素。我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)過(guò)程引導(dǎo)工作單。依照從感性到理性、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)知規(guī)律，將工作單上的整體學(xué)習(xí)任務(wù)分為3個(gè)階段：感受性實(shí)驗(yàn)、形成性實(shí)驗(yàn)和拓展性實(shí)驗(yàn)[1]。每一個(gè)階段的工作單在內(nèi)容、目標(biāo)和要求上既有關(guān)聯(lián)性又有遞進(jìn)性。占據(jù)大量學(xué)時(shí)的第二階段——形成性實(shí)驗(yàn)，將基本技能訓(xùn)練與問(wèn)題意識(shí)和探究能力的培養(yǎng)進(jìn)行整合，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中由教師或?qū)W生提出附加的小課題研究，由學(xué)習(xí)者自行設(shè)計(jì)研究方案并實(shí)施。經(jīng)歷3個(gè)學(xué)期的反復(fù)修訂，工作單最終匯總形成具有結(jié)構(gòu)性和可操作性的《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究指南》工作手冊(cè)。我們將這種設(shè)計(jì)模型稱為“程序性開放實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)設(shè)計(jì)模式”(表1)。

表1 分析化學(xué)程序性開放實(shí)驗(yàn)課程體系的結(jié)構(gòu)與功能

將上述理念和框架轉(zhuǎn)化為每一個(gè)工作單的內(nèi)容，還需要進(jìn)一步細(xì)化。以下是工作單的樣例：

活動(dòng)主題：我們可以怎樣補(bǔ)鈣——(各小組工作內(nèi)容)

一、工作內(nèi)容

項(xiàng)目依據(jù)：“鈣”是人體重要的生命元素之一。如何補(bǔ)鈣首先需要了解可直接或間接為人體提供鈣源的物質(zhì)，但這必須依賴于對(duì)相關(guān)物質(zhì)鈣含量的了解。

工作內(nèi)容：根據(jù)興趣自行選擇一個(gè)具有高含量鈣的樣品，自行確定測(cè)定方案(鼓勵(lì)創(chuàng)新)，完成其鈣含量測(cè)定。并就如何補(bǔ)鈣給出建議。

組織方式： 4人一組完成全部測(cè)定任務(wù)，共同提交工作單及活動(dòng)報(bào)告 (另附)。

兩個(gè)小組匯總?cè)鄿y(cè)定結(jié)果，給出“補(bǔ)鈣”的最佳選擇——探究活動(dòng)的最終結(jié)論。

二、反思與展望

1. 從方案制定到實(shí)施，小組成員經(jīng)過(guò)努力成功解決了如下關(guān)鍵問(wèn)題(至少2個(gè))。

2. 本實(shí)驗(yàn)的最大收獲。

3. 我們希望用類似的分析化學(xué)手段解決如下社會(huì)和生活中感興趣的問(wèn)題。

4. 我們特別希望充實(shí)如下知識(shí)。

5. 我們有話要對(duì)老師說(shuō)(意見、建議、問(wèn)題等)。

三、評(píng)價(jià)量表

評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)細(xì)則賦分自評(píng)分教師評(píng)分備注研究方案(40分)科學(xué)合理,有效解決研究問(wèn)題富于創(chuàng)造性,視需要靈活調(diào)整方案2020實(shí)驗(yàn)階段(20分)統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)步驟、正確選用儀器正確、熟練的觀察及操作技術(shù)整潔的實(shí)驗(yàn)區(qū)完整、真實(shí)的原始記錄5555實(shí)驗(yàn)報(bào)告反思總結(jié)(40分)正確的數(shù)據(jù)處理、準(zhǔn)確的分析結(jié)果及表達(dá)(表格設(shè)計(jì)、文字表述)合理、并有一定見解的研究結(jié)論積極反思實(shí)驗(yàn)的收獲與不足201010總計(jì)100

上述工作單中的“反思與展望”和“評(píng)價(jià)量表”旨在引導(dǎo)學(xué)生明白在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中應(yīng)該在哪些方面做出更多的投入，同時(shí)，也為教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供信息。工作單的使用對(duì)教師提出了更高的要求，除必須熟知相關(guān)的理念和方法，還需要以專家、合作伙伴等多重角色來(lái)促進(jìn)學(xué)生實(shí)施技能訓(xùn)練、問(wèn)題探究和知識(shí)建構(gòu)。

1.4 記錄包括成功與失敗的實(shí)施全過(guò)程

在整個(gè)建模歷程中，設(shè)計(jì)的工作單記錄了學(xué)生探究學(xué)習(xí)過(guò)程中資料收集、樣品采集、測(cè)定方案、偶發(fā)問(wèn)題及其解決、提出課題、知識(shí)技能學(xué)習(xí)期望、對(duì)教師的期望和自我評(píng)價(jià)等方面的信息。此外，教師的課程與教學(xué)設(shè)計(jì)主要是通過(guò)電子郵件來(lái)交換信息和意見，包括工作進(jìn)程、工作單設(shè)計(jì)與修正、學(xué)生學(xué)習(xí)困難分析、教育教學(xué)理論探討等，這些信息對(duì)反思整個(gè)設(shè)計(jì)研究的歷程很有幫助。

1.5 實(shí)施過(guò)程中的迭代修正設(shè)計(jì)

迭代修正設(shè)計(jì)[2]的目的是使設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)工具更符合指導(dǎo)思想，更貼近學(xué)生學(xué)習(xí)心理發(fā)展規(guī)律和研究的需求。本研究中的形成性實(shí)驗(yàn)階段的小課題研究部分，最初是由教師提出，之后由學(xué)生自己提出；研究?jī)?nèi)容可涉及理論或技術(shù)的多個(gè)方面。這部分內(nèi)容設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)踐進(jìn)程中出現(xiàn)的問(wèn)題不斷調(diào)整應(yīng)對(duì)措施，修正設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)；但整個(gè)框架沒(méi)有發(fā)生質(zhì)的變化。

1.6 多維度描述變量

對(duì)變革的描述，需界定其本質(zhì)定義和操作性定義。操作性定義實(shí)質(zhì)上是對(duì)變量?jī)?nèi)涵的剖析和表達(dá)。例如，將學(xué)生操作技能層面存在的問(wèn)題，分解為稱量、定容、滴定、移液和終點(diǎn)控制等5個(gè)方面；對(duì)學(xué)生提出課題的水平，從合理性、可行性、研究性、創(chuàng)新性4方面來(lái)予以評(píng)估。

2 實(shí)施效果

(1) 通過(guò)研究，提升了學(xué)生的技能水平和探究式學(xué)習(xí)能力。實(shí)驗(yàn)班在滴定終點(diǎn)判斷、分析方案設(shè)計(jì)、小課題研究、團(tuán)隊(duì)合作、對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的清晰記憶等工作上要明顯優(yōu)于非實(shí)驗(yàn)班，而其他方面的操作水平與非實(shí)驗(yàn)班一致。其原因在于：實(shí)驗(yàn)班在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中都加入了研究成分，學(xué)生追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)意識(shí)更強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解更深，探究能力明顯強(qiáng)于非實(shí)驗(yàn)班。

(2) 通過(guò)設(shè)計(jì)研究，有效改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)觀。實(shí)驗(yàn)班與非實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生普遍認(rèn)為只有多做實(shí)驗(yàn)，才能提升技能。而且，兩個(gè)群體的學(xué)生都傾向于在探究中學(xué)習(xí)，但實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的傾向性顯著高于非實(shí)驗(yàn)班。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)班的學(xué)生已經(jīng)體驗(yàn)到程序性開放實(shí)驗(yàn)的探究興趣和價(jià)值所在。實(shí)驗(yàn)班的多數(shù)學(xué)生對(duì)在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)完全照著書上的方案做實(shí)驗(yàn)不再感興趣，而非實(shí)驗(yàn)班的多數(shù)學(xué)生仍然認(rèn)同這種學(xué)習(xí)方式。

(3) 基于設(shè)計(jì)研究，創(chuàng)造了有利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力的學(xué)習(xí)環(huán)境，涌現(xiàn)出了個(gè)別學(xué)生的原創(chuàng)性課題研究。例如，05級(jí)一學(xué)生在一次研討會(huì)中提出了滴定終點(diǎn)比色卡的設(shè)想，并帶領(lǐng)一批07級(jí)學(xué)生，最終研發(fā)出產(chǎn)品滴定分析常用指示劑終點(diǎn)比色卡，已申請(qǐng)發(fā)明專利。

3 研究收益

通過(guò)研究，我們獲得了關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)心理、教師教學(xué)方法等方面的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，具體體現(xiàn)如下：

(1) 對(duì)開放性實(shí)驗(yàn)的理解：可從問(wèn)題、條件、技術(shù)、方法、結(jié)果等多個(gè)要素來(lái)控制實(shí)驗(yàn)的開放性。判定某一學(xué)習(xí)環(huán)境是否實(shí)現(xiàn)真正的開放，可以通過(guò)觀察學(xué)生是否“學(xué)然后知不足”，是否在學(xué)習(xí)過(guò)程遭遇棘手問(wèn)題，是否可提出有價(jià)值的問(wèn)題，是否生成更多的策略性知識(shí)。此外，不能因?yàn)殚_放性實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)而隨意減少實(shí)驗(yàn)數(shù)量。至于在一門課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要做多少個(gè)實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到“入門級(jí)別”，要根據(jù)學(xué)生水平、教學(xué)條件和任務(wù)難度而定。

(2) “嵌入性”評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)模式：對(duì)學(xué)習(xí)和教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，其根本目的不是在于評(píng)判出“好”、“中”、“差”，而是通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)有效發(fā)揮評(píng)價(jià)的診斷、促學(xué)和導(dǎo)學(xué)功能。嵌入性評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)模式是將評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)結(jié)果與后續(xù)學(xué)習(xí)建議向?qū)W生講解和公布，使學(xué)生明白在實(shí)驗(yàn)探究中哪些行為、思想和表達(dá)方式更重要，并沿此方向做出最大努力。

(3) 技能習(xí)得的時(shí)間問(wèn)題：精密度和準(zhǔn)確度要求頗高的操作技能，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到專業(yè)水準(zhǔn)具有一定難度。即使學(xué)習(xí)者熟知操作要領(lǐng)，但在有限次的操作訓(xùn)練中，多數(shù)學(xué)生仍難以維持穩(wěn)定的高水平。通過(guò)對(duì)工作單中學(xué)生反映的操作方面問(wèn)題進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析顯示，技能方面的問(wèn)題出現(xiàn)的頻度和種類呈現(xiàn)不斷波動(dòng)的狀態(tài)，直到學(xué)習(xí)結(jié)束仍有一些技術(shù)被學(xué)生認(rèn)為不能讓自己滿意。這表明，默會(huì)性知識(shí)的習(xí)得主要依賴于在實(shí)踐中的不斷體悟。但各種不同難度的技術(shù)到底需要多少次的訓(xùn)練，還需要尋找更多有力的證據(jù)才能給出答案。

(4) 技能學(xué)習(xí)的情境條件：?jiǎn)渭儥C(jī)械操練與有意義環(huán)境(如我們所開發(fā)的程序性開放實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)模式)中的練習(xí)與運(yùn)用所習(xí)得的技能水平并無(wú)顯著差異性。但后者將使學(xué)習(xí)者的積極態(tài)度、探究能力、創(chuàng)造意識(shí)得到發(fā)展。而單一功能的技能操練式教學(xué)將失去培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蜕鐣?huì)責(zé)任感的大量時(shí)機(jī)，這樣的教學(xué)，不能稱為有效教學(xué)。

(5) 有效的合作學(xué)習(xí)發(fā)生的條件是什么？本研究表明，復(fù)雜性任務(wù)驅(qū)動(dòng)的合作學(xué)習(xí)更能讓學(xué)習(xí)者建構(gòu)合作學(xué)習(xí)的策略、方法和價(jià)值，同時(shí)，也遭遇最多的關(guān)于有效合作的問(wèn)題。我們所增加的小課題研究正是將原有經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的難度適當(dāng)提高，這樣促使合作學(xué)習(xí)成為他們完成這樣的復(fù)雜任務(wù)所必須依賴的一種學(xué)習(xí)方式。

上述研究知識(shí)為我們進(jìn)一步探索與實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)，并將在今后的研究與實(shí)踐中得到進(jìn)一步完善。

1 黃都，盧昕，于青.高教論壇,2009(3):30

2 高文.學(xué)習(xí)科學(xué)的關(guān)鍵詞.上海:華東師范大學(xué)出版社,2009