以學生為中心的物理化學課程教學模式的改革與實踐*

鄒建新，張鳳春，彭富昌，梁新元

(1.成都工業(yè)學院，四川 成都 611730；2.攀枝花學院，四川 攀枝花 617063；3.重慶工商大學，重慶 400067)

物理化學課程是高校材料、化工、冶金類理工科的專業(yè)基礎課和必修課，在整個知識體系中起著基礎性和先導性作用，占有極其重要的地位。因此，高校相關理工科專業(yè)必須要把儲備和掌握物理化學知識與技術(shù)作為一項重要任務，為培養(yǎng)新時代國家應用型技術(shù)人才奠定根基。課程所涉及的基礎知識較多，公式推導繁瑣，歷來是高校理工科相關專業(yè)中老師難教、學生難學的一門典型課程，卷面不及格率普遍較高，高達50%是比較常見的，已成為授課教師和學生的一塊心病。

高校理工科相關專業(yè)堅持“以學生為中心”的教育理念，許多教師試圖從傳統(tǒng)講授法打開缺口，嘗試翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等方法，但教學成效差異較大。有的教師竭力提升自身講課水平，或增加課時數(shù)，但忽略了“以學生為中心”的導向，只注重“教”而輕視了“學”，結(jié)果也不太理想[1-2]。如何貫徹目標導向性OBE理念，如何落實“以學生為中心”新時代教學指導思想，如何解決物理化學課程難的困境，已成為不少教師夢寐以求的愿景[3-4]。作者結(jié)合成都工業(yè)學院等高校實際，提出了一種“四元三導一對分”線上線下混合式教學模式，并在物理化學課程中進行了實踐，取得了較好成效。

1 “四元三導一對分”教學模式的原理與流程構(gòu)建

“四元三導一對分”教學模式中的“四元”是指講授、獨學、討論和答疑等四個教學環(huán)節(jié)，是以時間為主線的、相互獨立的不同教學過程?！叭龑А笔侵妇v導學、以案導學和題庫導學等三種指導方式，是以學材為主線的、形式上獨立的不同學習媒介?！耙粚Ψ帧笔侵笇⒄n堂時間一分為二，前半部分時間留給學生，后半部分時間用于教師講授，是以課堂時間掌控權(quán)力為主線的、知識吸收與知識輸出相互獨立的不同時段。其流程如圖1所示。

圖1 “四元三導一對分”教學模式示意圖

該流程中，第一節(jié)課是學，第二節(jié)課是教，在整個大節(jié)課中，實際上是將先教后學與先學后教融合在一起。同時，也將討論式教學與講授式教學進行了有機整合，符合學生學習的心理學規(guī)律。四元教學法的講授、獨學、討論和答疑等的順序不能更改。教師必須要先講，講完之后學生才能學，學了之后才能反思，反思之后才能帶著反思的結(jié)果參與小組交流，交流之后才可以提煉共性問題，提交給老師，進行統(tǒng)一或個別的答疑解惑?；驹砼c詳細操作流程如下所述。

1)四元教學法

自班級授課制開創(chuàng)以來，“教師講授”與“學生獨學”是最經(jīng)典的教學模式，至今也仍是全世界普遍采用的一種教學模式，即“二元”教學法。在“二元”教學法基礎上融入了討論環(huán)節(jié)的教學模式，即為“三元”教學法。國內(nèi)教學效果較好的老師，通常都采用“三元”教學法。在私塾或精英教育中，“答疑”容易做到，但在大眾化批量教育中，實施成本較高，譬如2020年獲得國家教學特等獎的四川大學小班制教學改革，投入經(jīng)費高達2億元以上，且?guī)熧Y力量十分充足，非一般普通院校的人力、物力、財力所能承受。

有些教師尤其是高校中的不少教師認為，教學就是講課，講得好，就教得好了，怎么講都行，教無定法，講無定式。疫情倒逼下的線上教學，暴露了這種認識背后的重大問題：全國高校這么大的群體每天都發(fā)生的教育教學的社會活動，它的內(nèi)核居然是不夠規(guī)范的，就是怎么講都可以，怎么講都行，沒有辦法評價誰講得好，誰講得不好。沒有規(guī)范，那就是不太科學，不太科學就不能保證教學效果。因此，我國的教學標準尚不夠規(guī)范，無法保證效果，亟需變革，走向規(guī)范性的四元教學?？梢哉f，“四元”教學法滿足了“以學生為中心”的述求，保證了學生被動聽講獲取知識與主動答疑獲取知識的完整性，是教育教學現(xiàn)代化的必由之路。

2)三導教學法

信息化時代獲取知識的途徑已完全不同于過去，“以學生為中心”理念倡導的是教師引導學習而非“滿堂灌”授課，“導學”能力已成為任課教師的基本功?！叭龑А卑ㄕn堂精講導學、導學案導學、題庫導學等三種。后兩種必需依靠一種信息化教學云平臺來實現(xiàn)。

“課堂精講”要求教師在熟練掌握教學內(nèi)容的基礎上，只將基本概念、重點、難點以及前后邏輯關系等內(nèi)容在有限的 45 min 內(nèi)傳授給學生，克服“滿堂灌”，做到精講留白，以便學生課后自我探索。事實上，現(xiàn)在的學生對教師的事無巨細的講解是不歡迎的，認為低估了他們的智商。

導學案的作用在于指導學生課后獨學，向?qū)W生提供一個自我內(nèi)化時的標準，讓學生課后獨學時知道哪些內(nèi)容是重點、哪些內(nèi)容應該掌握到何種程度，是大致了解還是深刻理解，是熟記還是認識即可，是會推導公式還是只記住后會計算即可等等。如：“深入領會自由焓(ΔH)的內(nèi)涵，融入靈魂深處” “會由標準摩爾燃燒焓熟練地計算化學反應的焓變” “知道如何計算ΔG，牢記ΔG=ΔH-TΔS公式”“記住等壓熱容與溫度的經(jīng)驗公式：Cp，m=a+bT+cT2”等。導學案既是學生學習內(nèi)容的廣度與深度的標準，也是期末考核的標準。

題庫的作用還向?qū)W生提供了一種獨學的有效訓練工具。僅靠課后閱讀課本、PPT課件的獨學效果通常不如再布置一定量的作業(yè)。題庫是題量擴大了多倍的作業(yè)，且?guī)缀鹾w了所有學習內(nèi)容，涵蓋了不同深度的內(nèi)容，便于學生在章節(jié)復習、期末復習時開展以問題為導向的探索。如果存在較多類型的題不會做的情況，那么很難說該學生已較好地掌握了物理化學知識。期末試題、題庫與導學案三者應保持一致性，題庫的題量應足夠，才能保證學生獨學的需求。

3)對分教學法

“以學生為中心”的指導思想要求將學習主動權(quán)交還學生，教師不能通過“滿堂灌”方式來獨霸課堂時間?！皩Ψ帧钡乃悸吩谟趯⒓s一半的時間留給學生，只講授約一半的時間，本質(zhì)上是學生與教師在課堂時間掌控上的權(quán)力分割。每次課的前 45 min 由學生自己支配，學生自我深度內(nèi)化，針對上次課老師講授的新課內(nèi)容，在課后作業(yè)的初步內(nèi)化基礎上，在課堂上再次深度內(nèi)化學習。然后，針對問題開展同伴間相互討論，再有不清楚的地方，請求教師答疑。在后 45 min 則由教師講授新課，實現(xiàn)課堂時間上的對分[5]。

2 “四元三導一對分”教學模式在物理化學課程中的實踐

物理化學課程教學內(nèi)容主要包括熱力學三大定律、化學反應平衡、相圖、動力學等。特點是內(nèi)容多、公式多、原理深奧難懂。學生深度內(nèi)化并吃透原理是關鍵，教師引導、答疑是抓手。按照重構(gòu)后的教學流程與教學方式，作者選用了簡潔易用的“對分易”信息化教學云平臺(當然，也可以采用“雨課堂”“智慧樹”等云平臺)，采用“四元三導一對分”教學模式在材料科學與工程專業(yè)的2019級、2020級、2021級共三屆學生的物理化學課程中進行了實踐。教學成效評判主要采用定量的期末卷面(閉卷)考試成績，對比樣本選用同一專業(yè)的采用傳統(tǒng)講授方法的2016級、2017級、2018級學生的物理化學課程。教學成效評判同時也采用了定性的學生滿意度測評法。

2.1 期末卷面成績評價

采用傳統(tǒng)講授方法的2016級、2017級、2018級共三屆本科學生的物理化學課程期末卷面(閉卷)考試成績與采用“四元三導一對分”教學模式的2019級、2020級、2021級共三屆本科學生的物理化學課程期末卷面(閉卷)考試成績比對情況如表1所示。需要說明的是，六屆學生所用教材均為《物理化學簡明教程》(邵謙編著)，沒有變化，所用教學大綱、試題范圍、試題難度、題型等均大體相當，變化不大。

表1 不同教學模式的物理化學課程期末卷面成績對比

根據(jù)表1可以進行教學模式改革前后成績分析比較?？梢钥闯觯?016級、2017級、2018級的傳統(tǒng)講授模式的成績不及格率大致介于50%～70%區(qū)間，2019級的“四元二導一對分”教學模式的成績不及格率大致介于20%～38%區(qū)間，2020級、2021級的“四元三導一對分”教學模式的成績不及格率大致介于15%～21%區(qū)間。平均分也大致由55分提升到60分，再到70分。這里的“四元二導一對分”教學模式與“四元三導一對分”教學模式相比，缺失了一個“以題導學”的題庫。以上數(shù)據(jù)表明，“四元三導一對分”教學模式在物理化學課程中取得了明顯的教學效果。

2.2 學生滿意度評價

通過對學生的物理化學課程學習滿意度無記名投票發(fā)現(xiàn)，2019級物理化學課程一二合班中更喜歡“四元二導一對分”教學模式的占比為26.56%，認為跟傳統(tǒng)講授模式差不多的占比為37.5%，即認同“四元二導一對分”教學模式的合計占比為64.06%(單選)。2020級物理化學課程一二合班中，更喜歡“四元三導一對分”教學模式的占比為97.01%(多選)。2021級物理化學課程三班中，更喜歡“四元三導一對分”教學模式的占比為53.66%(單選)。2021級物理化學課程一二合班中，更喜歡“四元三導一對分”教學模式的占比為93.06%(單選)。另外，對比2019級和之后的兩個年級，可以發(fā)現(xiàn)，學生對“四元三導一對分”教學模式的滿意度明顯高于“四元二導一對分”教學模式，說明題庫的缺失對學習效果的影響還是較大的。以上情況表明，與傳統(tǒng)講授模式相比，絕大多數(shù)學生更喜歡“四元三導一對分”教學模式。

3 結(jié)語

高校要以學生為中心辦教育，以學生的學習結(jié)果為中心評價教育，以學生學到了什么、學會了什么評判教育的成效，這些要求是推動教育回歸常識的關鍵所在。只有堅持“以學生為中心”教育理念的課堂教學模式才是科學的高等教育教學模式，才符合學生的心理學認知規(guī)律?！八脑龑б粚Ψ帧苯虒W模式的講授、獨學、討論和答疑環(huán)節(jié)遵從了學生學習的心理學規(guī)律，精講導學、以案導學和題庫導學滿足了學生獲得學習援助的述求，課堂時間“對分”在課堂權(quán)力把控上落實了“以學生為中心”的指導思想，歸納類作業(yè)與深層內(nèi)化等環(huán)節(jié)叩擊了學生的人性弱點，誘導了學生自主學習?！八脑б粚Ψ帧苯虒W模式相較于傳統(tǒng)講授方法，物理化學課程期末卷面不及格率由50%～70%區(qū)間降低至20%～38%區(qū)間，“四元三導一對分”教學模式更降低至15%～21%區(qū)間，平均分也由55分提升到70分，教學效果明顯提升。喜歡“四元三導一對分”教學模式的學生比率介于54%～93%區(qū)間。較好的教學成效展現(xiàn)了“四元三導一對分”教學模式的推廣應用前景。