環(huán)境分析化學(xué)教學(xué)中研究生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

柳玉英 王平 劉青 藺紅桃

[摘要]課程組提出了一種以培養(yǎng)研究生自主學(xué)習(xí)能力為目的的教學(xué)模式，并在環(huán)境分析化學(xué)課程的教學(xué)中進(jìn)行了有效的探索與實(shí)踐，通過建立學(xué)習(xí)理念、改革教學(xué)和評價(jià)方法等一系列有效措施，培養(yǎng)與提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

[關(guān)鍵詞]自主學(xué)習(xí)能力;反轉(zhuǎn)課堂;合作學(xué)習(xí);環(huán)境分析化學(xué)

[中圖分類號]G643 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]2095-3437（2019）12-0041-04

研究生教育是我國高等教育的最高層次，研究生是我國科技創(chuàng)新的重要主體，研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為高等教育的一項(xiàng)重要目標(biāo)。如何提高研究生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，完成本科生到研究生的角色轉(zhuǎn)變，成為高校、研究生導(dǎo)師關(guān)心的重要內(nèi)容。文獻(xiàn)認(rèn)為研究生教學(xué)的規(guī)律和特點(diǎn)是以研究為主、以自學(xué)為主，研究生主體地位的創(chuàng)造性自主學(xué)習(xí)和主動鉆研是實(shí)現(xiàn)研究生培養(yǎng)目標(biāo)的有效途徑。而課程教學(xué)則是研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，有必要積極探索研究生教學(xué)的新方法，以提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。

自主學(xué)習(xí)是與傳統(tǒng)的接受式教育相對應(yīng)的一種現(xiàn)代化學(xué)習(xí)方式，它以學(xué)生為學(xué)習(xí)的主體，在教師指導(dǎo)下，通過學(xué)生在學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法上獨(dú)立地分析、探索、實(shí)踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)過程，是學(xué)生有目的、有要求、有信息反饋、有反思的主動學(xué)習(xí)。從本質(zhì)上來說，自主學(xué)習(xí)是一種能力。影響自主學(xué)習(xí)能力的因素主要有外部因素和內(nèi)部因素兩大方面，其中外部因素主要是指學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境;內(nèi)部因素主要包括學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)意識、學(xué)習(xí)策略的掌握等方面。

環(huán)境化學(xué)分析課程的特點(diǎn)是內(nèi)容多、學(xué)時少，且具有較強(qiáng)的學(xué)科前沿性和超前性，該領(lǐng)域中的新問題、新方法、新儀器、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)注重學(xué)科交叉滲透和應(yīng)用發(fā)展，要培養(yǎng)與提升學(xué)生緊跟學(xué)科前沿的能力以及創(chuàng)新研究的能力，為今后的科研、工作奠定必要的理論基礎(chǔ)。我們應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容與自身的實(shí)際研究工作緊密結(jié)合，逐步內(nèi)化為自身的知識結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)學(xué)生的社會適應(yīng)能力和競爭力。在近三年的環(huán)境分析化學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中，配合山東省研究生教育優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè)項(xiàng)目，課程組的教師通過培養(yǎng)自學(xué)學(xué)習(xí)觀念、革新教學(xué)方法、提供教學(xué)資源等系列措施，有效地提高了研究生的自主學(xué)習(xí)能力。

一、培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的觀念與意識

教師首先應(yīng)充分認(rèn)識到學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主導(dǎo)地位，教師身份由引導(dǎo)者代替講授者，成為幫助學(xué)生建立自主學(xué)習(xí)理念的引路者，引導(dǎo)學(xué)生明確研究生階段不但要學(xué)習(xí)理論知識，還要進(jìn)行科學(xué)研究。自主學(xué)習(xí)是獲取知識和開闊視野的主要方式，教師應(yīng)逐步使學(xué)生認(rèn)識到較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力不僅可以幫助他們打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，也是他們能夠獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究、提升科研創(chuàng)新能力的前提和基礎(chǔ)。因此，研究生不僅要學(xué)習(xí)知識、學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)，還要在學(xué)習(xí)中不斷實(shí)踐、鍛煉和提升自主學(xué)習(xí)能力。教師應(yīng)堅(jiān)持把這一理念貫穿于整個教學(xué)過程中，從課程內(nèi)容設(shè)置、課堂教學(xué)方法、師生交流互動、評價(jià)方法等方面人手，著重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和能力。

二、改革教學(xué)方法和手段

學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)是一個長期的系統(tǒng)過程，需要教師在課堂上結(jié)合學(xué)科內(nèi)容，逐步向?qū)W生滲透式地傳授科學(xué)有效的學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地提高學(xué)習(xí)能力。在環(huán)境分析及化學(xué)課程的教學(xué)過程中，我們根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，分別采用了傳統(tǒng)的教師講授、翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)生分組學(xué)習(xí)、課堂討論等方法。各種方法所占比例見圖1。

（一）教師講授

環(huán)境分析化學(xué)是研究如何運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論和先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)來鑒別和測定環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的種類、成分、含量、化學(xué)形態(tài)和毒性的科學(xué)。其前修課程為本科期間所學(xué)的分析化學(xué)、儀器分析、波譜分析等。因而該課程所涉及的基本理論學(xué)生已基本了解或掌握，只有痕量分析基礎(chǔ)、環(huán)境樣品的預(yù)處理等相關(guān)的基本概念、理論等內(nèi)容學(xué)生比較陌生，而這兩部分內(nèi)容是環(huán)境分析化學(xué)中極其重要的理論基礎(chǔ)，且難度系數(shù)較大。所以，在本課程的教學(xué)過程中，教師講授的內(nèi)容主要集中在該兩個章節(jié)。另外，基于該課程的前沿性和前瞻性較強(qiáng)的特點(diǎn)，這兩個章節(jié)的講授內(nèi)容也在不斷更新和調(diào)整，不但要介紹現(xiàn)代分析化學(xué)中的各項(xiàng)新成就（新理論、新方法、新技術(shù)），而且要使學(xué)生了解如何利用近代化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)和其他技術(shù)科學(xué)的最新成就來解決環(huán)境污染分析問題。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂

在環(huán)境分析化學(xué)課程中翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)所占比例較大，約占40%，主要是針對相對簡單的、不難理解的理論知識，能夠和日常生活及學(xué)習(xí)有一定聯(lián)系的、通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料后靠自主學(xué)習(xí)基本能夠掌握的內(nèi)容（見表1）進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。學(xué)生按照教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)后，根據(jù)自己的思路進(jìn)行備課并制作課件。課件可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或郵件等方式提交給教師，教師批閱后將意見及時反饋給學(xué)生。上課時，學(xué)生可根據(jù)課前的學(xué)習(xí)及備課，自主設(shè)計(jì)教學(xué)形式和方案，自主選擇授課方式。講課的學(xué)生可以是教師隨機(jī)抽取的，或者是學(xué)生自愿的，但要確保每位學(xué)生至少講授一堂課。進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)時，教師應(yīng)隨時注意以下問題：

（1）對于學(xué)生講課過程中存在的科學(xué)性的錯誤或其他問題，教師要及時進(jìn)行糾正、講解、補(bǔ)充。

（2）對于講課的學(xué)生或其他學(xué)生提出的疑問，教師要進(jìn)行解答，也可組織學(xué)生進(jìn)行分析、討論。

（三）分組學(xué)習(xí)

分組學(xué)習(xí)也稱合作學(xué)習(xí)。對于某些有一定難度的教學(xué)內(nèi)容，可采用分組學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，組織研究生學(xué)習(xí)、匯報(bào)、討論、交流所學(xué)內(nèi)容，開展合作學(xué)習(xí)。因?yàn)槊繉醚芯可倪x課人數(shù)大多在10人以下，所以在分組學(xué)習(xí)時基本上讓學(xué)生自由組合，3人一組。在此基礎(chǔ)上，教師根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。由于每組成員不多，所以學(xué)生的參與度較高。教師要指導(dǎo)學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上，通過共同討論、相互啟發(fā)達(dá)到合作學(xué)習(xí)的目的。學(xué)生討論問題后，各組推選一人匯報(bào)學(xué)習(xí)內(nèi)容，其他成員可做補(bǔ)充。在分組學(xué)習(xí)過程中，教師應(yīng)盡量做到以下幾個方面：

（1）合理分組，做到優(yōu)勢互補(bǔ)。盡量讓學(xué)術(shù)背景和研究方向不一致的學(xué)生相互搭配，以便學(xué)生之間的知識結(jié)構(gòu)相互補(bǔ)充，在學(xué)習(xí)過程中相互啟發(fā)，取長補(bǔ)短。

（2）分工合作，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。組內(nèi)的成員每人都有相對側(cè)重的一項(xiàng)任務(wù)，同時組內(nèi)學(xué)生針對要討論的每一個問題各自發(fā)表意見，充分調(diào)動學(xué)生參與合作學(xué)習(xí)的意識，并使每個學(xué)生都體驗(yàn)到合作學(xué)習(xí)特有的魅力。

（3）角色互換，培養(yǎng)合作能力。針對不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生的不同學(xué)術(shù)背景，盡量使組內(nèi)的各成員在合作學(xué)習(xí)中體驗(yàn)不同角色，在充分發(fā)揮各自優(yōu)勢的同時，有效培養(yǎng)學(xué)生們和諧相處、合作共事的意識和能力。

（4）把控過程，培養(yǎng)評價(jià)能力。教師要把控好學(xué)生的合作學(xué)習(xí)過程，不能單一地用最終的學(xué)習(xí)結(jié)果來評價(jià)學(xué)習(xí)的效果。另外，合作學(xué)習(xí)活動中的評價(jià)不只是教師對學(xué)生做出的評價(jià)，也包括學(xué)生之間的相互評價(jià)、學(xué)生的自我評價(jià)和學(xué)生對教師的評價(jià)等。教師要引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)結(jié)果、學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價(jià)。

（四）課堂研討

討論作為主動學(xué)習(xí)的重要方法，是以學(xué)生為主體通過交流來深化對知識的理解，促進(jìn)思考技能，增強(qiáng)師生之間融洽的關(guān)系，提高學(xué)生的人際合作意識，有效促進(jìn)學(xué)生主動參與和積極投入課堂學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。討論教學(xué)法作為重要的教學(xué)方法之一，可以引導(dǎo)學(xué)生共同追蹤本學(xué)科研究最新進(jìn)展，探索新的知識領(lǐng)域或研究方向，具有探索、協(xié)作、互動和激勵的特點(diǎn)，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，更重要的是有利于學(xué)生創(chuàng)新性思維的拓展。本課程中的某些章節(jié)的內(nèi)容比較適合課堂討論。如：突發(fā)環(huán)境事件的快速應(yīng)急分析技術(shù)、重大國際環(huán)境問題及相關(guān)分析技術(shù)、國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法與快速分析方法的比較，等等。一堂好的討論課，首先要有一個好的問題，教師設(shè)計(jì)的研討問題要兼具廣度與深度。進(jìn)行課堂研討前，教師要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)不同的研討題目并提出具體要求，指導(dǎo)學(xué)生搜集有關(guān)資料，認(rèn)真準(zhǔn)備意見和寫出發(fā)言提綱。討論進(jìn)行時，教師要充分啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，鼓勵他們各抒己見，引導(dǎo)他們逐步深入問題的實(shí)質(zhì)并就分歧的意見進(jìn)行討論。在討論課上可根據(jù)學(xué)生的參與程度采用下面幾種方式獲得學(xué)生的意見：

（1）自愿回答，教師提問后征求自愿者回答;

（2）輪流回答，以個人為單位，依序輪流發(fā)表意見或想法;

（3）隨機(jī)抽點(diǎn)，隨機(jī)指定回答者。

此外，在整個討論過程中，教師要以和善、尊重的姿態(tài)予以引導(dǎo)和評價(jià)，多使用激勵性詞語，使學(xué)生始終處于一種放松狀態(tài)，真正享受到討論的樂趣。

討論結(jié)束時，教師應(yīng)對學(xué)生們的觀點(diǎn)做出歸納和總結(jié)，也可提出進(jìn)一步思考和研究的問題。

（五）其他

除了上述各種教學(xué)方法外，本課程在教學(xué)過程中還采取了因材施教、因人而異、個別輔導(dǎo)等教學(xué)方法，即根據(jù)不同學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力、知識結(jié)構(gòu)以及學(xué)術(shù)背景、專業(yè)特長、科研領(lǐng)域等，教師進(jìn)行有針對性的教學(xué)，有的放矢地進(jìn)行有差別的教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的長處，彌補(bǔ)學(xué)生的不足，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研需求。如對于研究方向?yàn)樗幚韯┑膶W(xué)生，可以適當(dāng)增加工業(yè)廢水中污染物的分析方法等有關(guān)內(nèi)容;對于從事生物傳感方向研究的學(xué)生，則應(yīng)盡可能加強(qiáng)生物傳感器章節(jié)的學(xué)習(xí)，使其較好地掌握生物傳感器的工作原理、特點(diǎn)、分類以及新型的生物傳感器等相關(guān)知識。

三、提供學(xué)習(xí)資源

信息化環(huán)境下，學(xué)生自主學(xué)習(xí)所需的資源必須是豐富的、多方位的、多層次的。除了傳統(tǒng)的教材以及參考書目外，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源也是學(xué)生獲取知識的重要渠道。本課程組教師充分利用信息化的教學(xué)環(huán)境以及本校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立了資源豐富的環(huán)境分析化學(xué)教學(xué)網(wǎng)站，其教學(xué)資源包括：課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)課件、作業(yè)、習(xí)題庫、討論區(qū)、案例庫、國際標(biāo)準(zhǔn)、與環(huán)境化學(xué)分析有關(guān)的時事熱點(diǎn)問題等。在對前幾屆學(xué)生的教學(xué)過程中，我們較多地利用了信息化的教學(xué)手段，通過網(wǎng)絡(luò)布置自學(xué)任務(wù)和作業(yè)，學(xué)生可以利用以上教學(xué)資源隨時、隨地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)生之間、師生之間進(jìn)行實(shí)時交流，便于教師及時指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，極大拓寬了教學(xué)的時間和空間。同時，根據(jù)不同的專業(yè)，在對專業(yè)需要和學(xué)生個性特征進(jìn)行準(zhǔn)確分析的基礎(chǔ)之上，把一些本專業(yè)經(jīng)常用到的網(wǎng)站、資料根據(jù)其特點(diǎn)分類整理出來，供研究生自行選擇學(xué)習(xí)，以擴(kuò)大其學(xué)習(xí)的知識面，開闊學(xué)生眼界，活躍其思路。

四、提高課堂效率

提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)對課堂教學(xué)提出了更高的要求。課堂教學(xué)既不能只局限于傳統(tǒng)教學(xué)的“圓滿完成規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容”，也不僅是解決學(xué)生自主學(xué)習(xí)時遇到的問題，而是在強(qiáng)化重點(diǎn)、細(xì)化難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對于學(xué)生提出的有價(jià)值的學(xué)習(xí)疑問，要及時將其轉(zhuǎn)化為新的學(xué)習(xí)主題，組織學(xué)生共同討論解決。同時，教師也要根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并提出具有一定深度、廣度、綜合性強(qiáng)的問題，讓學(xué)生思考、分析、討論。在教學(xué)過程中，教師講授、反轉(zhuǎn)課堂以及合作學(xué)習(xí)的教學(xué)方法和手段并不是完全獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系、相互融合的。例如，教師在講授痕量分析中的空白值對準(zhǔn)確度的影響時，可以在課前先布置以下作業(yè)：讓學(xué)生自己復(fù)習(xí)環(huán)境分析化學(xué)課程中學(xué)過的空白實(shí)驗(yàn)的定義、空白實(shí)驗(yàn)的作用等。這樣，學(xué)生就能夠比較容易地將新的知識與已有的知識體系聯(lián)系起來。

五、檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果以及更新評價(jià)方法

自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果可以通過學(xué)生提交的作業(yè)及課件、課堂討論等多種渠道進(jìn)行檢驗(yàn)。其評價(jià)方式也由以往的以期末考試為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰灾鲗W(xué)習(xí)的形成性評價(jià)為主。在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的教學(xué)過程中，要加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交流，掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效果，并對其進(jìn)行監(jiān)控、考核與評價(jià)。近兩年來，本課程的期末總結(jié)性的考試成績只占總成績的50%左右，40%～60%的成績來源于學(xué)習(xí)過程中的形成性評價(jià)，且期末考試的試題也各不相同，解決了以往期末考試成績區(qū)分度不夠明顯的問題。同時，形成性評價(jià)也可以激勵學(xué)生逐步養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，而學(xué)生在習(xí)慣形成的過程中又提高了自己的自主學(xué)習(xí)能力。

六、結(jié)語

在新的教學(xué)模式下，經(jīng)過對2014-2016級三個年級研究生的教學(xué)探索與實(shí)踐，結(jié)果表明：研究生學(xué)習(xí)環(huán)境分析化學(xué)的動機(jī)是自發(fā)的，學(xué)習(xí)策略是自我調(diào)節(jié)的，學(xué)習(xí)的效果基本是可以自我監(jiān)控和評估的，因而能將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，有效培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及語言表達(dá)能力。課程組的體會是：

（1）通過學(xué)習(xí)理念的培養(yǎng)及教學(xué)方法的改變，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意愿和能力在逐步提高。盡管開始時有個別同學(xué)對翻轉(zhuǎn)課堂感到茫然、無奈，甚至抵觸，但經(jīng)過教師的耐心引導(dǎo)及指導(dǎo)，學(xué)生對其有了科學(xué)的把握，了解了自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，并據(jù)此完善認(rèn)知策略，將智力因素與非智力因素都以最佳的狀態(tài)呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)活動中。

（2）激發(fā)了教師從事教學(xué)研究的熱情，使之能夠做到合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和方法，科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。因?yàn)閷W(xué)生的自主學(xué)習(xí)對教師的教學(xué)水平以及掌控課堂的能力都提出了更高的要求，教師需要不斷充實(shí)和提高自己，才能和學(xué)生一起探究、學(xué)習(xí)，因此老師的言傳身教，使學(xué)生的思維方法得到了充分的訓(xùn)練。

（3）自主學(xué)習(xí)的效果不僅取決于教育理念的轉(zhuǎn)變，還取決于教育者和學(xué)習(xí)者本身的素質(zhì)。除了要求教師自身應(yīng)具備較高的專業(yè)素養(yǎng)，能夠熟練運(yùn)用各種方法組織自主學(xué)習(xí)外，還要求學(xué)生能夠積極主動地配合教師，實(shí)施教師的理念和方法。