“應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)”課程理實(shí)一體化教學(xué)改革與實(shí)踐—以“從茶葉中提取咖啡因”為例

張小麗

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132013)

高等職業(yè)教育作為高等教育的一個(gè)類型，肩負(fù)著為國家培養(yǎng)高等技術(shù)技能型人才的艱巨任務(wù)，時(shí)代賦予的使命，使得職業(yè)教育迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在政策的推動(dòng)下，職業(yè)教育碩果累累。職業(yè)教育大發(fā)展的同時(shí)，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，尤其突顯的是生源問題，有學(xué)者指出“生源質(zhì)量”問題已經(jīng)成為制約大多數(shù)高職院校發(fā)展的“瓶頸”問題[1]，尤其近幾年生源數(shù)量萎縮，使得高職院校生源從分?jǐn)?shù)上逐年降低。同時(shí)，生源結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著不斷變化，包含了普招高中生源、單招生源、對口升學(xué)生源、“3+2”轉(zhuǎn)段生源等。生源知識結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、心里狀態(tài)參差不齊，在這種相對復(fù)雜條件下，如何提高教學(xué)質(zhì)量是每一位教育者都需要思考的問題，畢竟生源質(zhì)量是人才培養(yǎng)質(zhì)量保障的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)[2]。為此，因材施教，探索教學(xué)改革已然成為保證教學(xué)質(zhì)量的重要手段。經(jīng)過幾年的探索,課程組人員基于生源現(xiàn)狀，解構(gòu)了原有基礎(chǔ)化學(xué)課程所涵蓋的傳統(tǒng)知識體系，將以知識為主線的課程體系，重構(gòu)為基于技術(shù)技能培養(yǎng)的課程體系[3]。重構(gòu)的課程體系以實(shí)驗(yàn)為抓手，以技術(shù)技能培養(yǎng)為主線，將原有的基礎(chǔ)化學(xué)相關(guān)知識有機(jī)的融入到實(shí)驗(yàn)過程。利用化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的這一特點(diǎn)，采取理實(shí)一體的教學(xué)模式，做到“理”、“實(shí)”結(jié)合，做中學(xué)。

1 課程改革的基本思路

1.1 結(jié)合“學(xué)苗”特點(diǎn)，改革教學(xué)模式

課程組成員結(jié)合生源結(jié)構(gòu)多樣條件下的學(xué)苗特點(diǎn)，曾經(jīng)嘗試了補(bǔ)課、降低授課難度、刪減教學(xué)內(nèi)容、開放實(shí)驗(yàn)室、改革考評方式[4]等，但教學(xué)效果提高不明顯，學(xué)生收益不顯著。為此，大膽嘗試突破原有“基礎(chǔ)化學(xué)”的以知識為主線的課程體系，打破傳統(tǒng)以知識傳授為主線的授課方式，整合了基礎(chǔ)化學(xué)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程，將基礎(chǔ)化學(xué)課程的理論知識融入到實(shí)踐操作中，通過掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，滲透化學(xué)相關(guān)知識。改變原有的“理論+實(shí)踐”兩條腿走路的教學(xué)模式，將兩個(gè)相對獨(dú)立的體系有機(jī)融合，由傳統(tǒng)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槔韺?shí)一體化教學(xué)模式，使實(shí)驗(yàn)室成為了教學(xué)的主陣地。

1.2 結(jié)合技術(shù)技能人才成長規(guī)律，優(yōu)化課程內(nèi)容

課程組教師深入企業(yè)進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域調(diào)研，并借鑒大中型企業(yè)培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，選取能夠反映某個(gè)職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)的典型工作任務(wù)，針對化工總控工崗位技術(shù)技能要求,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，以任務(wù)為載體，通過完成工作任務(wù)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。課程組經(jīng)調(diào)研分析，確定將本課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為四大模塊，分別是化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識、化學(xué)反應(yīng)影響因素的測定與分析、有機(jī)化合物的制備與提純技術(shù)、物質(zhì)的檢測技術(shù)。同時(shí)，解構(gòu)原有的理論知識體系，將理論知識融入到具體的實(shí)踐項(xiàng)目中，每個(gè)模塊具體的項(xiàng)目內(nèi)容可參考文獻(xiàn)[3]。

2 理實(shí)一體化課程改革實(shí)施案例

2.1 以學(xué)生獲得為根本，精選教學(xué)項(xiàng)目

有機(jī)物分離與提純技術(shù)及天然產(chǎn)物的分離提純相關(guān)理論知識，廣泛應(yīng)用于制藥、石油化工、香料、染料、濕法冶金、水處理、化工生產(chǎn)等多個(gè)行業(yè)，是分析檢驗(yàn)工、化工總控工等崗位人員必備的技術(shù)技能。因此，教學(xué)內(nèi)容中設(shè)計(jì)了 “模塊四-典型有機(jī)化合物的制備與提純”。

茶葉作為中國特有的飲品被世人所熟知，茶葉中含有多種生物堿，其中以咖啡因?yàn)橹?，同時(shí)還含有纖維素、蛋白質(zhì)、單寧酸和葉綠素等，通過完成“從茶葉中提取咖啡因”項(xiàng)目，學(xué)生將了解咖啡因的一般性質(zhì)，掌握提取咖啡因的基本原理和方法，進(jìn)一步熟悉萃取、蒸餾、升華、提純等基本操作，熟悉脂肪提取器提取有機(jī)物的原理和方法，逐漸具備天然產(chǎn)物的分離及提取相關(guān)理論和技術(shù)。

2.2 任務(wù)引領(lǐng)，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性

教師提前做好微課，準(zhǔn)備好項(xiàng)目素材，并以任務(wù)書的方式下發(fā)給各教學(xué)小組。實(shí)驗(yàn)開始前首先檢查自學(xué)情況，通過提問或?qū)W生PPT展示等方式了解學(xué)生自學(xué)情況，同時(shí)回答學(xué)生提出的相關(guān)問題，然后教師利用簡短的PPT進(jìn)行講解，包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)的原理、使用的儀器設(shè)備等，并通過規(guī)范的操作視頻讓學(xué)生快速的了解脂肪提取器的安裝步驟及安裝時(shí)注意事項(xiàng)。

2.3 團(tuán)隊(duì)協(xié)作，貫穿素質(zhì)教育

課程實(shí)施過程強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，在學(xué)習(xí)知識和技能的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、解決實(shí)際問題等能力，并在教學(xué)過程中全面貫徹素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生樹立誠實(shí)守信意識、安全環(huán)保健康的意識以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。以高加3161為例，班級共計(jì)24人，分為12個(gè)小組，每個(gè)小組2名學(xué)生。每組組長在上課之前都要幫助老師準(zhǔn)備上課所需的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)藥品，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，負(fù)責(zé)組內(nèi)同學(xué)的自評，以及其他小組的互評，能做到公平公正的進(jìn)行評價(jià)，在下課之前檢查自己組負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)臺是否整理完畢，包括實(shí)驗(yàn)儀器是否按照教師制定的位置擺放，實(shí)驗(yàn)藥品是否擺放整齊，實(shí)驗(yàn)臺面是否清潔，實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液廢渣是否合理處理等。

2.4 “理實(shí)一體”，提高教學(xué)效果

本次實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)階段，咖啡因的提取、溶劑的回收和咖啡因的升華。每個(gè)階段涉及的理論和操作要點(diǎn)各不相同，可根據(jù)學(xué)生情況，決定先做后教或是先教后做，通過 “學(xué)習(xí)-討論-做-討論-做”循環(huán)模式(教師全程指導(dǎo))，最后達(dá)到教學(xué)目的。

第一階段提取：學(xué)生根據(jù)教師的講解及視頻操作的觀看，以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)第一步咖啡因的提取，將茶葉研磨成粉末狀，并選擇正確的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)藥品進(jìn)行操作。在此過程中教師負(fù)責(zé)指出學(xué)生每一步操作過程中的錯(cuò)誤及儀器安裝的問題，根據(jù)技能考核量化表，對每個(gè)小組進(jìn)行第一階段的評價(jià)。

從裝置組裝到整個(gè)提取結(jié)束需要進(jìn)行兩到三次虹吸，大概耗時(shí)一小時(shí)，在此期間教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)，包括茶葉的主要成份是什么？咖啡因的化學(xué)式是什么？為什么選用乙醇作為溶劑？脂肪提取器的工作原理是什么？教師通過下發(fā)項(xiàng)目訓(xùn)練題的方式，讓學(xué)生以小組的形式通過查閱課本、網(wǎng)絡(luò)資料，分組討論來完成任務(wù)，最后通過提問講解將所有問題解決。在安裝儀器、藥品的稱量等過程中培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力，最后達(dá)到通過實(shí)踐操作強(qiáng)化理論基礎(chǔ)的目標(biāo)。

第二階段蒸餾回收溶劑：學(xué)生在進(jìn)行第二步蒸餾回收溶劑時(shí)，教師在學(xué)生組裝儀器之前通過復(fù)習(xí)提問的方式讓學(xué)生理解蒸餾操作的基本要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，通過設(shè)問的方式使學(xué)生認(rèn)識到溶劑回收的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的安全、環(huán)保意識。整個(gè)蒸餾回收溶劑的過程大概需要半個(gè)小時(shí)，在此時(shí)間段內(nèi)，教師除了要求學(xué)生認(rèn)真觀察蒸餾現(xiàn)象外，還會布置學(xué)習(xí)任務(wù)，包括咖啡因主要存在哪些植物中？咖啡因在醫(yī)藥、生活中的用途？咖啡因有哪些特殊的性質(zhì)？在學(xué)生小組討論的過程中，加強(qiáng)學(xué)生的安全意識，遠(yuǎn)離毒品，正確對待咖啡因這種產(chǎn)品。

第三階段升華得到產(chǎn)品：學(xué)生通過升華的方式得到咖啡因，各個(gè)小組分別展示自己的產(chǎn)品，通過產(chǎn)品的質(zhì)量、顏色來進(jìn)行小組互評，學(xué)生上交產(chǎn)品，教師最后進(jìn)行終極評價(jià)。根據(jù)各個(gè)小組的評價(jià)結(jié)果，學(xué)生討論影響咖啡因產(chǎn)率的原因是什么？影響咖啡因顏色的原因什么？在升華的過程中要注意哪些點(diǎn)？在討論的過程中促使學(xué)生學(xué)會思考并發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題的過程當(dāng)中獲得知識、學(xué)會方法和技能，與此同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生表達(dá)、溝通的能力和樹立標(biāo)準(zhǔn)化意識。最后教師進(jìn)行總結(jié)，布置下次課的預(yù)習(xí)任務(wù)。

3 調(diào)整考評方式，注重過程考核

考核在教學(xué)過程中不僅發(fā)揮著指揮棒的作用，更有助于學(xué)生形成標(biāo)準(zhǔn)意識，因此，每一個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中都需要設(shè)計(jì)技能考核表，本項(xiàng)目技能考核表見表1。但最終成績不能單純以技能考核量化表為依據(jù)，還要考慮學(xué)生在討論、學(xué)習(xí)、操作等過程當(dāng)中的整體表現(xiàn)，注重每個(gè)學(xué)生表現(xiàn)的職業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成。最終整個(gè)項(xiàng)目過程考核和技能量化考核的結(jié)果按照一定比例匯總，得到每個(gè)學(xué)生的課程評價(jià)結(jié)果。

表1 從茶葉中提取咖啡因操作技能考核評價(jià)表

表1(續(xù))

4 結(jié)論

化工與材料技術(shù)學(xué)院的所有學(xué)生都進(jìn)行了應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)課程的理實(shí)一體教學(xué)實(shí)施，采用了新的教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)手段及課程考核評價(jià)辦法。相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師不在課堂的主角，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、合作者、幫助者?；仡櫾谝酝虒W(xué)時(shí)，教師只是給出概念，講解關(guān)鍵詞語，演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是聽、劃、記、看?，F(xiàn)在卻出現(xiàn)了不同現(xiàn)象，現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計(jì)問題常從學(xué)生熟悉的生活情境出發(fā)，對于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，化學(xué)不再像天書一樣難懂，把要解決的問題設(shè)成一些簡單的討論活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)的參與學(xué)習(xí)，符合學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展規(guī)律。同時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通能力等人文素質(zhì)真正得到了提升。響應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)，取得教學(xué)了實(shí)效。

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