教師在專題式實驗教學中的角色定位
——基于“土壤學”課程實驗教學

查同剛 聶立水 王海燕 欒亞寧 孟國欣

(1.北京林業(yè)大學水土保持學院，北京 100083；2.北京林業(yè)大學林學院，北京 100083)

教師在專題式實驗教學中的角色定位
——基于“土壤學”課程實驗教學

查同剛1聶立水2王海燕2欒亞寧2孟國欣1

(1.北京林業(yè)大學水土保持學院，北京 100083；2.北京林業(yè)大學林學院，北京 100083)

以“項目導(dǎo)向，自主學習”為特點的專題式教學法在高校創(chuàng)新性實驗教學中得到了廣泛應(yīng)用，但指導(dǎo)教師對專題式實驗教學過程中的教師角色定位不明晰，影響了教學效果的提升。在總結(jié)國內(nèi)外專題式教學的特點、組織過程和指導(dǎo)教師職責的基礎(chǔ)上，探討了“土壤學”課程實驗教學實施專題式教學過程中教師的角色定位問題，明確了指導(dǎo)教師在專題式實驗教學各個環(huán)節(jié)所承擔的角色：在專題設(shè)計階段，指導(dǎo)教師應(yīng)是引導(dǎo)者；在專題實施階段，指導(dǎo)教師應(yīng)是輔導(dǎo)者；在專題總結(jié)匯報階段，教師應(yīng)是啟發(fā)者。教師在專題式實驗教學中角色的準確定位，可以充分發(fā)揮指導(dǎo)教師在整個專題式實驗教學過程中組織、引導(dǎo)和協(xié)調(diào)的作用，從而提高專題式實驗教學的效果。

土壤學實驗;專題式教學；教師角色

專題式教學也就是基于項目的教學法，即通過創(chuàng)設(shè)一種類似科研的情境，指導(dǎo)學生以團隊的形式自主完成項目選題、方案設(shè)計、方案實施和產(chǎn)品評價等全過程[1-3]，與傳統(tǒng)“灌輸式”教學方法相比，專題式教學具有組合新、學科交叉、協(xié)同提高和自主學習等優(yōu)勢[2]，因而在生物、醫(yī)學、工程、社科等學科教學中得到了廣泛應(yīng)用，在激發(fā)學生學習興趣、提高學生學習自主性、培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊合作精神等方面發(fā)揮了重要作用[3-5]。

專題式教學改變了傳統(tǒng)的教學方式和學習方式，通過開展自主性學習、協(xié)作性學習和探究性學習，充分釋放了學生的學習潛能和創(chuàng)造才能，使學生成為真正意義上的學習主體[2，6]。專題式教學要求授課教師從傳統(tǒng)教學方法的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W活動的組織者、引導(dǎo)者和協(xié)調(diào)者。

然而，在專題式教學開展過程中，由于對教師職能認知的缺失，指導(dǎo)教師在教學實施過程中存在著兩種片面的角色定位。一種是僅在形式上實施專題式教學法，在實際教學中仍然沿用教師講授，學生被動聽講的傳統(tǒng)模式；另一種是忽視了全過程管理與輔導(dǎo)的要求，將“以學生為學習主體”理解成了放任學生自主學習，項目實施過程中沒有承擔起學生學習的指導(dǎo)者、推進者、協(xié)調(diào)者和資源條件提供者的角色[5，7]。因此，筆者在“土壤學”課程實驗教學中，針對專題式教學特點，探討了教師在專題式實驗教學過程中應(yīng)承擔的主要工作任務(wù)，明確了不同實施階段指導(dǎo)教師的角色定位。

一、專題式教學法的特點及其實施的組織過程

專題式教學法是基于活動建構(gòu)教學理論的，是以學生為主體、以問題為起點、以項目工作為重要環(huán)節(jié)，將知識獲得與知識應(yīng)用相結(jié)合的探究型學習模式[8]。專題式教學法的定義包括5個方面的內(nèi)容：一是包含一個問題的解決方案，通常由學生自己提出；二是一個或一組學生主動參與教學，并從事一系列教育活動；三是形成終端產(chǎn)品，可以是論文、報告、設(shè)計方案、計算機程序或模型等；四是教學工作常需要相當長的一段時間；五是指導(dǎo)教師是項目的顧問，在專題實施各個階段承擔啟蒙、引導(dǎo)和助推的作用。因此，專題式教學法是對問題教學法、體驗式教學法、協(xié)作式教學法和基于工作的教學法的有機集成。它具有6個特點[6]。一是問題導(dǎo)向。即以問題的解決驅(qū)動各項學習活動，學生通過一連串的活動才能逐漸形成認知，保持強烈的好奇心。二是產(chǎn)品驅(qū)動。教學要求學生構(gòu)建一個真實的產(chǎn)品，學習產(chǎn)品的整個構(gòu)建過程，并像科研團隊或施工組織那樣實際操作每個步驟。三是自主學習。學生是學習的主導(dǎo)者，教師應(yīng)鼓勵學生基于自己的知識和經(jīng)驗，安排整個學習過程，包括項目的選題、方案設(shè)計、實際操作、產(chǎn)生產(chǎn)品。四是情境化學習。教師通過創(chuàng)設(shè)一種類似科學研究的情境，指導(dǎo)學生圍繞擬定的專題，查閱書籍及文獻資料、擬定實驗方案、進行實驗、完成專題研究。五是教學要素豐富。一方面可能是多學科理論、實踐和模型的綜合，另一方面也可以是摘要、實物、畫報、匯報或公式等。六是實用性。項目選題源于生產(chǎn)實際，并具有一定難度，學生在選題和構(gòu)建試驗方案過程中可以獲得強烈的主導(dǎo)感，這明顯區(qū)別于“填鴨式”教學。

Tseng等[3]將社會學專題式教學過程劃分為準備、設(shè)計、實施和評價等3個階段。準備階段包括明確專題目標、確定活動內(nèi)容和資源，組建工作團隊，選定研究課題；第二階段包括任務(wù)劃分、小組分工和預(yù)期成果設(shè)計，按工作表和工作指南具體實施，由指導(dǎo)教師監(jiān)督協(xié)調(diào)；第三階段主要是學習過程與效果的評價，也包括教師對教學方法的評估等。殷永帥[5]建議專題式教學法的實施流程應(yīng)包括設(shè)計與選擇項目、制定計劃、活動探究、作品設(shè)計、成果交流和效果評價等6個環(huán)節(jié)。

二、專題式教學中教師的主要任務(wù)

專題教學法以學生為學習主體，教師不再是傳統(tǒng)的權(quán)威或知識的灌輸者，教師要承擔情境創(chuàng)造、思路引導(dǎo)、資源供給、實時解惑等職責，幫助學生構(gòu)建自己的知識體系。Barad等[9]在虛擬太陽系專題式教學中，將教師定位為學生知識構(gòu)建過程的服務(wù)商，包括激發(fā)思維、解答問題、引導(dǎo)尋找解決方案、提供必需資源(資料)的背景知識和獲取途徑等。Sonia等[10]對50篇專題教學法進行了綜述，并總結(jié)出11種指導(dǎo)教師的具體的職責，見表1。

三、“土壤學”課程實驗教學實施專題式教學過程中教師的角色定位

“土壤學”是農(nóng)林類高校農(nóng)學、林學、園林、水土保持等相關(guān)學科重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，也是“土壤學實驗”的先修課程。參考國內(nèi)外專題實驗階段的劃分，筆者將“土壤學”課程專題式實驗組織過程分為專題設(shè)計、實驗操作、報告與匯報3個階段，在各個階段中教師均要承擔服務(wù)商的角色，但側(cè)重點各有不同。

(一)專題設(shè)計階段的引導(dǎo)者

專題設(shè)計階段包括構(gòu)建團隊、確立專題、擬定方案設(shè)計等步驟，在此過程中，教師要承擔引導(dǎo)者的角色。教師一方面要引導(dǎo)學生熟悉土壤學專題式實驗的大綱要求、組織流程和實施步驟，同時還要引導(dǎo)學生按照科研課題立項過程進行選題和實驗方案設(shè)計。

1.組建團隊

團隊協(xié)作能力培養(yǎng)是土壤學專題式實驗的重要教學目標之一。團隊以4～6人為佳，一般可以由學生自由組合，也可以由教師指定。在土壤學專題實習過程中一般按學號隨機指定，不鼓勵學生自由組合。在此，教師要注意引導(dǎo)學生在不同團隊中充分展示各自的才華，學會和不同性格、能力的人分工協(xié)作，高效完成任務(wù)。團隊負責人(組長)由團隊內(nèi)部自主產(chǎn)生，教師要明確指出團隊負責人是臨時但具有一定權(quán)力和義務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)，要負責協(xié)調(diào)工作、組織討論和實施專題設(shè)計，當組內(nèi)成員有分歧不能達成共識時，負責人有決定權(quán)，以保證專題設(shè)計的順利實施。

2.確定選題

選題可從教師推薦的項目中選定，也可以由學生根據(jù)自己的興趣與關(guān)注點自主擬定。教師首先應(yīng)闡明選題要求，既要在內(nèi)容和學時上符合土壤學實驗教學大綱的要求，又要具有一定的科學創(chuàng)新性和實踐意義。教師推薦的選題有：水土比對土壤pH值測定的影響；土壤有效磷測定影響因素分析；前處理對土壤粒徑分析的影響；土壤有機碳測定的氧化率等。教師介紹選題時應(yīng)重點闡述背景知識和選題思路，如土壤pH值測定常用土水比有1∶1、1∶2.5、1∶5和1∶10，依據(jù)中學化學知識，不同體積水將導(dǎo)致pH值的差異；但土壤中土壤膠體的存在，又導(dǎo)致稀釋時部分氫離子進入水溶液，實際測定的pH值可能和依據(jù)溶液體積變化計算的結(jié)果有所差異。通過選題說明，既能引導(dǎo)學生了解選題思路，又能激發(fā)學生探究的熱情。如果學生自擬選題，教師應(yīng)在文獻資料檢索、選題目的、意義、創(chuàng)新性等方面加以引導(dǎo)。

3.設(shè)計方案

方案設(shè)計是專題實施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師首先要把握方案的科學性和可行性，遇到學生方案不夠完善或可行性較低時，不能直接否決，而應(yīng)引導(dǎo)學生換個角度或思路解決問題；其次，方案設(shè)計要突出以學生為主，鼓勵和激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性，不可越俎代庖，直接制定具體的試驗方案甚至操作步驟。方案設(shè)計一般包括兩個步驟。

(1)方案設(shè)計要素與過程的介紹

方案設(shè)計過程是培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師可以通過講義或工作圖表，并結(jié)合課堂講授，引導(dǎo)學生熟悉方案設(shè)計的要素及其設(shè)計方法。一般專題方案設(shè)計應(yīng)包括8各方面的內(nèi)容：一是專題假設(shè)，基于背景知識和文獻資料閱讀提出預(yù)期結(jié)果；二是分工，明確每個步驟的負責人和每個成員的主要職責；三是進度安排，繪制技術(shù)路線圖，明確每個實驗操作步驟及實驗進度；四是準備藥品器材，明確器材的規(guī)格、藥品的劑量、濃度和配置方法等；五是提煉實驗結(jié)果與計算，明確計算公式及其來龍去脈，了解實驗結(jié)果的合理取值范圍；六是統(tǒng)計分析與制圖，確定擬用的統(tǒng)計分析方法和圖件等；七是預(yù)期成果與意義；八是整理參考文獻。

(2)專題方案的討論與完善

各團隊通過查閱資料和內(nèi)部討論后，制定出最初的專題方案，每個團隊以時長3～5分鐘的課件在課堂上進行專題方案的匯報。聽取匯報的學生可以隨時就方案設(shè)計進行提問，教師應(yīng)表揚發(fā)表觀點和提出建議的學生。指導(dǎo)教師一方面要鼓勵團隊的創(chuàng)新思路和方法，以提高方案的科學性和創(chuàng)新性；另一方面，教師還要根據(jù)實驗室條件(藥品、器材等)和實驗工作量等對團隊的方案設(shè)計進行把關(guān)，提出修改思路，再由各團隊根據(jù)討論會的建議進行方案的修改與完善。專題方案課件匯報可進行2～3次，若方案仍有需要修改完善的地方，可由指導(dǎo)教師會同課題團隊集中一個時間段共同討論修改，直至形成相對完善的方案。

(二)專題實驗實施階段的輔導(dǎo)者

“土壤學”課程實驗一般在大一下學期或大二上學期開展，這一階段學生的實驗技能往往不能滿足專題實驗的需要，因此，指導(dǎo)教師應(yīng)在實驗全程對學生進行輔導(dǎo)和提醒，切不可因已有完整的實驗方案而忽視專題實驗過程的安全與質(zhì)量控制。

1.實驗安全的要求

“土壤學”課程實驗需要對土壤樣品進行前處理，在進行土壤化學全量分析時，常采用高溫和強酸強堿進行消煮的方式，氯氣、硫氧化物等有毒氣體會逸出，有的實驗甚至會涉及劇毒性藥品。常規(guī)化學實驗只強調(diào)對水、電、器材等進行安全監(jiān)控，而“土壤學”課程實驗更要強調(diào)對學生人身安全的監(jiān)控，“實驗可以不做，安全必須萬無一失”是第一原則。指導(dǎo)教師在涉及具體操作時不僅要強調(diào)操作規(guī)范，更要結(jié)合實際予以細致輔導(dǎo)，在學生進行實驗操作時全程監(jiān)控，隨時提醒。例如，在測定土壤有機質(zhì)時，需要用到濃H2SO4，指導(dǎo)教師要求學生首先必須做到所有實驗都要在通風櫥(操凈工作臺)內(nèi)進行；其次，手邊準備一塊濕抹布，隨時擦拭瓶壁和桌面；第三，標簽朝向掌心；第四，非操作學生不得以任何形式打擾；第五，進行實驗操作的學生要膽大心細，如果有心理障礙，不可以承擔該工作。

2.實驗質(zhì)量的監(jiān)控

實驗質(zhì)量監(jiān)控不僅指“將分析誤差控制在允許限度內(nèi)”，而是包括對整個實驗操作過程的實時監(jiān)控和專題系列實驗順利進行的監(jiān)控。專題實驗強調(diào)操作規(guī)范，既是保證實驗數(shù)據(jù)的準確，又是培養(yǎng)學生養(yǎng)成嚴謹科研習慣的必要條件。專題實驗是由一系列相互關(guān)聯(lián)的實驗項目組成的有機整體，單個實驗的準確性可能對其他實驗產(chǎn)生影響。例如，土壤粒徑分析的前處理需要測定pH值，選擇分散劑時，若pH值測定值偏差較大，就可能導(dǎo)致分散劑的選擇錯誤，導(dǎo)致分散效果不好而影響粒徑分析的實驗結(jié)果。所以，在學生操作過程中一旦有不規(guī)范操作，指導(dǎo)教師不應(yīng)簡單地予以否定或給出正確的操作，而應(yīng)指出操作錯誤的原因，提醒學生思考這種不規(guī)范操作可能導(dǎo)致的后果，輔助學生通過思考和資料查閱，獲取正確的解決方法。

(三)專題報告和課件匯報階段的啟發(fā)者

專題報告不同于一般的實驗報告，而是對整個專題式實驗過程的全面總結(jié)，是培養(yǎng)學生展現(xiàn)研究成果、反思實驗過程、探究各種實驗現(xiàn)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。課件匯報既能鍛煉學生的表達和思辨能力，又是集思廣益、提升專題成果、啟迪下一步研究思路的重要環(huán)節(jié)。

1.專題報告的撰寫

專題報告的撰寫類似于科研項目的結(jié)題報告，但由于學生缺少數(shù)據(jù)分析、制圖制表等方面的基本技能，面對實驗結(jié)果常常不知道如何分析，特別是面對一些與預(yù)期(假設(shè))不太吻合的結(jié)果時，往往陷入迷惘甚至有修改原始數(shù)據(jù)的傾向。因此，指導(dǎo)教師要啟發(fā)學生結(jié)合實驗設(shè)計，進行科學的數(shù)據(jù)分析，啟發(fā)學生用“數(shù)理統(tǒng)計”課程學習的線性回歸、多重比較、主成分分析等統(tǒng)計手段分析和解釋實驗數(shù)據(jù)，同時用相對規(guī)范的表、圖呈現(xiàn)結(jié)果。在面對與專題設(shè)計階段學生提出的假設(shè)不吻合或不完全吻合的實驗結(jié)果時，教師應(yīng)啟發(fā)學生進行多維度思考。例如①假設(shè)本身是不是基于一定的前提條件或具有一定的局限性；②實驗過程是否存在導(dǎo)致偏差產(chǎn)生的設(shè)計；③樣品或藥品是否有可能與實驗要求有差異；④他人是否有和本實驗類似的結(jié)果；⑤實驗結(jié)果能不能有合理的解釋等。學生在多角度思考和回答這些問題的過程中，要廣泛地查閱資料，尋找答案，從而獲取了更多知識，鍛煉了分析問題、探究真相的能力。需要注意的是教師不能對實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果進行評判，也不能據(jù)此對學生成績進行評定，而應(yīng)要求學生在尊重原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，避免學生為獲得高分而更改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，使學生養(yǎng)成嚴謹認真、實事求是、善于思考的良好科研習慣。

2.課件制作與匯報

教師在引導(dǎo)學生制作信息豐富、重點突出、圖文并茂的課件時，應(yīng)鼓勵學生發(fā)揮自己的特長，如攝影、視頻/音頻制作等技能，選擇與學術(shù)題材相吻合的版式、圖件和動畫等制作精良的課件。專題課件的時長限制在10分鐘內(nèi)，一個團隊在全班進行匯報時，其他團隊可以隨時提問。這種方式既可以促進科學觀點的碰撞，使匯報團隊對自己的專題實驗認識更加深入，對部分問題產(chǎn)生新的認識角度，同時，又能使全班同學相互促進，對各個專題的內(nèi)容和結(jié)果都有所了解。各團隊在進行專題匯報時，指導(dǎo)教師應(yīng)敏銳捕捉學生發(fā)言中的閃光點，并適時表揚、啟發(fā)、引導(dǎo)，使討論逐漸深入。

四、“土壤學”課程實驗教學實施專題式教學對教師素質(zhì)的要求

(一)有較強的教學和科研能力

“土壤學”課程專題實驗既是教師對實驗課的講授過程，也是學生科研思維、能力和科研習慣培養(yǎng)的初始過程。指導(dǎo)教師不僅要完成教學大綱規(guī)定的教學任務(wù)，培養(yǎng)學生具備基本的實驗技能，更要做好大學生從事科學研究活動的啟蒙者。精力充沛、思維活躍的年輕學生，常常會提出很多新穎甚至有些天馬行空的問題，這時指導(dǎo)教師就要充分調(diào)動自己的知識儲備，查閱資料或向有經(jīng)驗的老教師請教咨詢，不斷提高自己的教學科研能力，作好學生科研活動的引領(lǐng)者。

(二)對教學和科研活動富有激情

專題實驗設(shè)計以學生為學習主體，但在整個實施過程中由“教師控制著標準，而不是學生”，所以“土壤學”課程專題式實驗，在本質(zhì)上是教師指導(dǎo)下學生融土壤學實驗于科學研究活動的學習過程，教師在不同階段均承擔著不可或缺的重要角色。指導(dǎo)教師需要對教學和科研活動富有熱情和激情，將實施專題式實驗教學作為創(chuàng)新實驗教學的方法和培養(yǎng)創(chuàng)新性科研人才的有效途徑。

(三)在對教學和科研活動的時間和精力投入上具有奉獻精神

專題性實驗一般由一系列實驗組成，持續(xù)時間較長，指導(dǎo)教師作為教學主體需要全程參與專題實驗過程，與普通實驗課程相比，專題性實驗的指導(dǎo)教師要付出更多的時間和精力，甚至將業(yè)余時間也投入到實驗活動中。

專題性實驗教學在突出學生學習主體的同時，也不可忽視教師的教學主體作用。北京林業(yè)大學“土壤學”課程教學團隊近3年來在20多個班級進行了“土壤學”專題式實驗教學的實踐，團隊中無論資深教授還是青年講師，都較好地指導(dǎo)了多個班級的專題實驗，取得了良好的教學效果。教師在專題實驗不同組織階段的“引導(dǎo)—輔導(dǎo)—啟發(fā)”角色的定位，使教師指導(dǎo)工作的重點和工作內(nèi)容更加明晰。這種基于實驗過程的角色區(qū)分更便于教學活動的組織與實施，對推動專題性實驗教學的廣泛開展，提高教師的教學技能和水平，培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)的一流人才具有重要的促進作用。

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(責任編輯 王 偉)

北京林業(yè)大學2013年教學改革研究項目“土壤學實驗教學方法與成績考評研究”，項目編號BJFU2013JG009。