無機化學教學中開展PAD課堂教學實踐研究*

梁永鋒，楊楠楠，李振亮，韓新寧，趙文霞

(寧夏師范學院化學化工學院，寧夏 固原 756000)

高質(zhì)量的教學是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵。課堂教學改革、提高教學質(zhì)量是現(xiàn)階段高等教育教學改革的關(guān)鍵，也是每一位教師面臨且需要長期研究的課題之一。段連運教授在“第14屆全國大學化學教學研討會及第22 屆全國高師物理化學教學研討會”上提出，要“加強教學中學術(shù)性問題的常態(tài)化研究”的問題[1]。教學的學術(shù)性就是構(gòu)建高品質(zhì)課堂和開展高質(zhì)量的教學；高品質(zhì)的課堂構(gòu)建就是指將學生的主體能動性、教師的主導作用、教學內(nèi)容的育人功能協(xié)同統(tǒng)一；高質(zhì)量的教學就是要在教學中體現(xiàn)“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”。“高階性”是指教學中將知識傳授與能力素質(zhì)的培養(yǎng)有機融合，重點提高學生解決復雜問題的綜合能力和訓練學生的高級思維；“創(chuàng)新性”是指教學內(nèi)容要反映學科前沿和具有時代性，教學模式呈現(xiàn)先進性和互動性，學習方式具有探究性和體現(xiàn)個性化，學習結(jié)果既要追求實、深、厚的知識養(yǎng)成，又能夠理論聯(lián)系實際，解決或會思考生活、生產(chǎn)和社會發(fā)展中的現(xiàn)實問題，而不是對碎、淺、薄的知識追求；“挑戰(zhàn)度”是指課程內(nèi)容要有一定難度，通過師生共同努力才能夠完成[2]。如何在《無機化學》教學中實現(xiàn)“兩性一度”是我們課程組近年來一致思考和探索的問題。

1 《無機化學》教學現(xiàn)狀

從化學學科發(fā)展的視角，可以認為《無機化學》在化學科學中處于基礎和母體地位；從人才培養(yǎng)的視角來說，《無機化學》是化學及化工類相關(guān)專業(yè)的一門基礎課程，教學內(nèi)容極其廣泛，主要包括化學反應原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素化學三大部分。特別是，元素化學幾乎涵蓋了元素周期表中的所有元素及其化合物，所涉及的物質(zhì)結(jié)構(gòu)類型眾多，化學鍵型復雜，化學反應多式多樣?！稛o機化學》在化學、應用化學專業(yè)所有化學課程中，廣泛性最強，而且也是學生入學后的第一門基礎課，處于中學教學和大學教學的連接點上，對學生的專業(yè)學習起著承前起后的作用，在培養(yǎng)學生學習方法和習慣，提高專業(yè)興趣等方面也起著關(guān)鍵作用。但從創(chuàng)新性高素質(zhì)人才培養(yǎng)的視角審視無機化學教學，無論是教學效果還是教學方式都有許多需要持續(xù)研究和提高之處。從教學方式來說，目前常見的仍然是講授法，該法能夠高效的實現(xiàn)知識傳遞，但不利于學生主體作用的發(fā)揮，即便是講授過程中穿插提問，多數(shù)學生也羞于或不愿回答，教學互動幾乎為零，現(xiàn)實的課堂教學情境是教師講的神采飛揚，學生聽得昏昏欲睡[3]，大部分學生游離于課堂之外，很少參與到實際教學活動中，更談不上深入思考，整個教學過程中教師教的累，學生學的苦，效率不高[4]；從教學效果來說，學生除了死記硬背一些概念、原理和化學反應方程式外，知識的理解、遷移和解決問題的能力均較差，更談不上對學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5]，與課堂教學的“兩性一度”的要求相差甚遠。

2 PAD課堂教學模式

PAD 課堂(PAD class)教學模式是對分課堂教學模式的簡稱[6]。對分課堂教學模式是張學新教授有機融合了“以教師為中心”和“以學生為中心”兩大教學理念，通過創(chuàng)造性調(diào)整教與學的核心關(guān)系，提出的一種本土化、原創(chuàng)性的教學模式[7]。

該模式是指教學過程中將課堂時間靈活的劃分成教師講授和學生自學、討論與交流兩部分，并在兩者之間穿插引入內(nèi)化吸收環(huán)節(jié)。教學的核心就是在教師講解知識后，留出一定的時間讓學生自己獨立學習、內(nèi)化吸收，遇到簡單、低層次的問題可以通過同伴小組討論解決，遇到有一定難度、高層次的問題則通過全班交流，師生對話進行解決。對分課堂將教師主導和學生討論以時間為節(jié)點錯開，從環(huán)節(jié)上將一堂課清晰地劃分為講授(presentation)、內(nèi)化和吸收(assimilation)、討論(discussion)三個過程。

3 PAD課堂教學模式在《無機化學》教學中的操作程序

根據(jù)教學實際，對分課堂在《無機化學》教學中可分為“當堂對分”“隔堂對分”和“組合對分”三種形式。根據(jù)《無機化學》章節(jié)或課程單元知識的容量大小、內(nèi)在邏輯關(guān)系及難易程度，靈活的選擇對分形式。一般來說，對于教學內(nèi)容容量小、相對獨立的章節(jié)或單元選擇“當堂對分”；教學內(nèi)容容量大、內(nèi)在邏輯關(guān)系緊密、相對較難的章節(jié)或單元選擇“隔堂對分”或者“組合對分”，其實施流程如圖1所示。

圖1 無機化學教學中對分課堂教學模式操作流程

“當堂對分”指在1節(jié)課(2學時)中，將課堂講授、內(nèi)化吸收和課堂討論一次性完成。若1節(jié)課按照 90 min，教師先講解 45 min，學生自學、思考和得出自己的結(jié)論 15 min，接著用 15 min 進行小組討論，最后 15 min 教師組織全班交流。

“隔堂對分”是指教師第一次課堂精講教學內(nèi)容的框架、重點和難點；學生利用課后的時間自己獨立學習，完成教師布置的作業(yè)，形成各自的理解，同時把自己不會的問題標記出來；第二次課，根據(jù)班級容量分組討論(一般4～6人一組效果較好)，針對教師第一次課講授內(nèi)容和自己內(nèi)化吸收階段的學習結(jié)果進行分組討論，互相幫助，互相答疑，分享交流解決簡單的低層次的問題；最后在教師的組織指導下，進行全班交流，將小組之間經(jīng)過討論無法解決的、產(chǎn)生分歧的問題進行答疑和總結(jié)。

4 對分課堂教學模式在《無機化學》中的教學實踐

4.1 研究對象與分組

選取寧夏師范學院2020級應用化學專業(yè)78名學生作為對象，實驗組(應用化學1班)40人，對照組(應用化學2班)38人。班級是學生入學前由學院輔導員隨機分班，兩組學生在年齡、性別、民族、入學成績等方面無明顯統(tǒng)計學差異，具有可比性。實驗組采用 PAD課堂教學模式，對照組采用以講授為主的傳統(tǒng)教學模式。

4.2 實踐時間

2020—2021學年。

4.3 實踐過程

4.3.1 實驗準備

首先，制定教學計劃。重組和優(yōu)化教學內(nèi)容，確保課堂講授時間內(nèi)能夠幫助學生構(gòu)建知識體系，使學生能初步理解課程內(nèi)容及突出重、難點，而對于與中學化學聯(lián)系緊密的知識或內(nèi)容相對簡單或事實性知識則留給學生進行自學。其次，設計綜合性問題。在把握具體教學內(nèi)容(章節(jié))核心知識的基礎上，根據(jù)學情設計具有一定深度和挑戰(zhàn)性的綜合性題目作為課后習題。其三，根據(jù)學生學業(yè)情況搭配組建學習小組。每組4-6人為宜，分組后無特殊情況不再改變。其四，上課前向?qū)W生介紹對分課堂教學模式教學流程。特別是，學生活動過程中要完成的作為作業(yè)和討論的工具——“亮考幫”(即‘亮閃閃’——收獲最大的內(nèi)容，‘考考你’——考別人的知識點，‘幫幫我’——求助別人的問題)。

4.3.2 實踐過程及教學案例

以大連理工大學無機化學教研室孟長功教授主編，高等教育出版社出版的《無機化學》第六版教材第八章“原子結(jié)構(gòu)”為例。該章主要內(nèi)容有氫原子光譜和Bohr理論、微觀粒子運動的基本特征、氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學描述、多電子原子結(jié)構(gòu)、元素周期表、元素性質(zhì)的周期性，計劃教學10學時(每學時 45 min，兩學時連續(xù)上課，中途可以休息 10 min)。采用“隔堂對分”和“當堂對分”相結(jié)合的教學方式。其中，1～2課時與3～4課時進行第一次“隔堂對分”；5～6課時與7～8課時進行第二次“隔堂對分”;9～10課時進行“當堂對分”。第二次“隔堂對分”主要教學過程如表1所示，學生完成的“亮考幫”如表2所示。

表1 “原子結(jié)構(gòu)”第二次“隔堂對分”教學過程

表2 學生完成的“亮考幫”

4.4 教學實踐效果

以兩學期學生期末考試成績對PAD和傳統(tǒng)教學模式(主要以講授法為主)的教學效果進行比較評價，同時第二學期課程結(jié)束后，采用問卷調(diào)查的方式對學生學習目標的達成度、學習行為方式的轉(zhuǎn)變等進行了調(diào)查，并用SPSS16.0軟件對考試成績和調(diào)查結(jié)果進行了處理。

4.4.1 期末考核成績分析

兩次期末考試采用閉卷筆試，試題由教研室指派教師，根據(jù)《無機化學》課程標準命制3套試題，考前主管教學的副院長抽取1套進行考試。試題分為客觀性試題和主觀性試題兩大類，兩次期末考試成績分析結(jié)果如表3和表4所示。

表3 第1學期(無機化學I)學生的成績統(tǒng)計分析

表4 第2學期(無機化學Ⅱ)學生的成績統(tǒng)計分析

通過對實驗組與對照組學生的兩學期末考試成績(表3和表4)分析，結(jié)果表明: 實驗組學生的兩學期的期末考試平均成績均顯著高于對照組，分別高出9.24分和7.79分，實驗組與對照組成績存在顯著差異(p<0.01)。分析兩大類試題得分情況進一步發(fā)現(xiàn)，實驗組與對照組學生兩學期期末考試在客觀性試題(選擇題、填空題、判斷題、概念解釋)的平均成績無顯著性差異(p>0.05)，主觀性試題(簡答題、計算題、推斷題、論述題、鑒別題)實驗組的兩學期期末考試的平均得分明顯高于對照組，分別高出7.51和6.49分，且存在著明顯差異(p<0.01)，說明PAD教學模式更有利于培養(yǎng)學生獨立思考、知識的運用、遷移和解決問題的能力。

4.4.2 學生學習行為的變化

課程結(jié)束后，采用匿名方式對實驗組和對照組學生進行了問卷調(diào)查，調(diào)查問卷設置了10個問題，主要問詢學生對教學目標的達成情況，及學生學習行為的變化等，重點關(guān)注與有效學習相關(guān)的學生學習態(tài)度和學習行為的變化。為了便于結(jié)果統(tǒng)計，選項設“是”和“否”兩個選項。根據(jù)收回的有效問卷統(tǒng)計結(jié)果、計算百分率并進行組間比較。

調(diào)查過程中共發(fā)放問卷78份(實驗組40份，對照組38份)，收回問卷78份，回收率100%，有效問卷78份，調(diào)查結(jié)果見表5。

表5表明，實驗組學生認為PAD教學模式能夠激發(fā)學生的學習興趣，促進學生主動學習，有利于培養(yǎng)學生的團結(jié)合作意識，提升學生的學習效率，提高學生的表達溝通能力及課堂上師—生、生—生之間互動交流的比例明顯高于對照組，且差異均具有統(tǒng)計學意義(p<0.01)。

表5 學生對兩種教學模式教學效果評價

5 討論與結(jié)論

1)實踐證明，《無機化學》教學中運用PAD課堂模式具有許多優(yōu)勢：一是不受學校技術(shù)條件限制、不改變教學環(huán)境，成本低廉，尤其適用于偏遠經(jīng)濟不發(fā)達的西北地區(qū)院校；二是符合大學一年級學生身心發(fā)展規(guī)律和學生認知特點；三是無論是年輕教師還是中老年教師均容易上手；四是該教學模式改變了教學生態(tài)，改變了學生的學習行為，強調(diào)先教后學，避免了學生因為預習不好而導致的聽課效果差和有利于減輕學生心理壓力，課堂上學生能更好的聽教師講授，促使學生更能自主的學習，教學效果提升顯著；五是教學中將教師和學生對應的權(quán)利與責任合理劃分，靈活變化，體現(xiàn)了學生學習主體的理念，實現(xiàn)了師生權(quán)利與責任的均衡。

2)《無機化學》教學中運用PAD課堂教學模式，真正體現(xiàn)了以人為本，以學生發(fā)展為中心的教學理念，教學中通過“以學定教”和“權(quán)責對分”的方式，對學生實現(xiàn)了個性化的教學和分層次的培養(yǎng)，通過講授、內(nèi)化吸收、互動交流，完成作業(yè)和“亮考幫”高效的達成了學習目標?！傲量紟汀敝械摹傲痢笔姑课粚W生在展示出自己的作業(yè)同時，提升了學習的信心和課堂參與度，“考”既鍛煉了學生的合作和溝通能力，又培養(yǎng)了學生的批判性思維能力和創(chuàng)新能力。

3)《無機化學》教學中運用PAD課堂教學模式，繼承了“講授法”“討論法”的優(yōu)勢，摒棄了二者的不足。將“講授法”與“討論法”二者有機融合，在教師講授的支撐下，使學生討論具有了堅實的根基；在學生討論、內(nèi)化的基礎上，使教師講授發(fā)生了本質(zhì)的變化，實現(xiàn)了教師和學生以科學的方式分配對教學活動的掌控權(quán)，構(gòu)建了真正的師生共同體，促使無機化學課堂教學獲得最大程度的價值，讓教師和學生的智慧互相激發(fā)，共同成長[8]。

4)將“對分課堂”應用于《無機化學》課程教學中，激發(fā)了學生的學習興趣和自主學習的意識，促使大多數(shù)學生變被動學習為主動學習，加強了生生互動和師生互動的有效性，提升了學生的無機化學學習成績和教學效率。

5)《無機化學》教學中運用PAD課堂教學模式，不要拘泥于形式，要根據(jù)教學內(nèi)容靈活的選擇對分形式，重點關(guān)注學習缺乏主動性和自主學習能力弱的學生，對課后自習不到位，討論不積極的少數(shù)學生要加強監(jiān)督和督促作用。