孫鴻燕 吳小蓮 徐頌

摘 要：“儀器分析”課程是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)與環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)必修課程，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。本文主要以該課程為例，詳細(xì)介紹了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)步驟和要點(diǎn)，以期在新工科背景下為該課程的建設(shè)和發(fā)展提供借鑒。實(shí)施“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)可以顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，并很好地完成教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心；教學(xué)設(shè)計(jì)；儀器分析；學(xué)情分析；BOPPPS教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》（教高〔2019〕8號(hào)）中指出，要以提升教學(xué)效果為目的創(chuàng)新教學(xué)方法；強(qiáng)化課堂設(shè)計(jì)，解決好怎么講好課的問(wèn)題，杜絕單純知識(shí)傳遞，忽視能力素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)象；要解決好教與學(xué)模式創(chuàng)新的問(wèn)題，強(qiáng)化師生互動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)以上要求，關(guān)鍵在于教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，即從“以教師為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)向“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。

“儀器分析”課程是佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系與環(huán)境科學(xué)系大二學(xué)生的專(zhuān)業(yè)教育課程，具有明顯的理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)。該門(mén)課程全面闡述了儀器分析的基本知識(shí)，為后續(xù)“環(huán)境檢測(cè)”等課程以及研究生課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。因此“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用于本課程，對(duì)于建設(shè)一流本科課程、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力、提高人才質(zhì)量培養(yǎng)方面具有重要意義。

1 “以學(xué)生為中心”教育理念的形成

“以學(xué)生為中心”的教育觀點(diǎn)首先由美國(guó)心理學(xué)家卡爾·羅杰斯在1952年提出，史稱(chēng)“羅杰斯挑戰(zhàn)”，由此引發(fā)了一場(chǎng)有關(guān)教育理念的討論［1］。1988年“教育新領(lǐng)域”研討會(huì)的主題定為“從以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變”，自此一些大學(xué)在不同學(xué)科中開(kāi)始了實(shí)踐探索，也形成了不少有特色的教學(xué)模式。1998年世界高等教育大會(huì)通過(guò)了《21世紀(jì)的高等教育：展望和行動(dòng)》大會(huì)宣言，要求各個(gè)國(guó)家和高等學(xué)校的決策者把學(xué)生及其需要作為關(guān)心的重點(diǎn)；把學(xué)生視為教育改革主要的和負(fù)責(zé)的參與者。這是“以學(xué)生為中心”理念首次見(jiàn)諸聯(lián)合國(guó)機(jī)構(gòu)正式文件，從此這一理念逐漸成為權(quán)威性的術(shù)語(yǔ)和全世界教育工作者的共識(shí)。

2 開(kāi)展“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)的必要性

2.1 建設(shè)一流本科課程的基本要求

我國(guó)在人才培養(yǎng)過(guò)程中逐漸意識(shí)到課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定著人才培養(yǎng)的質(zhì)量。教學(xué)設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析研究教學(xué)的問(wèn)題和需求，確定解決教學(xué)策略、教學(xué)方法和教學(xué)步驟，并對(duì)教學(xué)結(jié)果作出評(píng)價(jià)的一種計(jì)劃過(guò)程與操作程序。因此，從大課程論的角度看，教學(xué)是課程的實(shí)施過(guò)程，課程改革與課程建設(shè)最終需要依托教學(xué)設(shè)計(jì)加以實(shí)現(xiàn)。2019年《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》中特別強(qiáng)調(diào)要“確立學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度”。而高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的建立需要站在學(xué)生的角度，通過(guò)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)。

2.2 學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的前提

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)使學(xué)生成為課堂的主體，讓學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)是自己的事情，學(xué)習(xí)的好壞掌握在自己的手中。唯有積極參與課堂、主動(dòng)思考、自己努力才能學(xué)有所成。而對(duì)于教育本身而言，唯有教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)手段的設(shè)計(jì)適合學(xué)生發(fā)展的特點(diǎn)，才能夠吸引學(xué)生，使其真正地參與課堂，與教師之間形成互動(dòng)。

2.3 教師教學(xué)技能的基本要求

加涅在《教學(xué)原理》一書(shū)中指出，教學(xué)設(shè)計(jì)的目的是為了促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，即提出“以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)基本理念。該理念逐漸得到了廣泛認(rèn)可，目前“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為新時(shí)期教師專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)的重要組成部分，也是教師不斷追求教學(xué)卓越的一項(xiàng)修煉。此外，教學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為高校教師教學(xué)技能比賽的基本要求。

教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容，分別是教學(xué)前端分析、教學(xué)資源與工具的選擇、教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)?！耙詫W(xué)生為中心”的教學(xué)理念可以體現(xiàn)在每一步的教學(xué)設(shè)計(jì)中。

3 教學(xué)前端分析——“以學(xué)生為中心”

教學(xué)前端分析主要包括學(xué)情分析、教學(xué)內(nèi)容的分析和教學(xué)目標(biāo)的確定。其中，教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容相互對(duì)應(yīng)。

3.1 學(xué)情分析

學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容理解不到位以及缺乏知識(shí)應(yīng)用能力等問(wèn)題很大程度上源于教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行學(xué)情分析，學(xué)情分析不到位導(dǎo)致對(duì)學(xué)生特點(diǎn)把握不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不理想?！耙詫W(xué)生為中心”的學(xué)情分析主要包括對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)知特點(diǎn)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、信息素養(yǎng)等進(jìn)行綜合分析，并根據(jù)分析特點(diǎn)制定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容［2］。

“儀器分析”課程的授課對(duì)象是大二學(xué)生，學(xué)習(xí)這門(mén)課程之前他們只學(xué)習(xí)過(guò)“基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容，基本沒(méi)有進(jìn)過(guò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)各種儀器分析的操作方法都不了解。此外，根據(jù)調(diào)查了解，學(xué)生對(duì)高中知識(shí)掌握并不扎實(shí)，部分學(xué)生高考甚至沒(méi)有選擇化學(xué)科目?；诖?，我們將“儀器分析”中的高等儀器分析內(nèi)容如質(zhì)譜分析、核磁共振分析等進(jìn)行刪除，選擇易于理解的光學(xué)分析法和電化學(xué)分析法進(jìn)行講授。鑒于學(xué)生思維形象性的特點(diǎn)，我們將電化學(xué)分析法章節(jié)中的公式推導(dǎo)部分弱化，強(qiáng)化例題分析，將復(fù)雜內(nèi)容簡(jiǎn)單化，促進(jìn)學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)的掌握。考慮到學(xué)生喜歡使用多媒體的特點(diǎn)，在課程中插入視頻、動(dòng)畫(huà)以及采用課堂互動(dòng)小程序等方式吸引學(xué)生的注意力，以提升課堂學(xué)習(xí)氛圍，寓教于學(xué)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容分析

教學(xué)內(nèi)容的分析關(guān)鍵在于厘清教學(xué)內(nèi)容涵蓋的知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，明確教學(xué)的重難點(diǎn)。在明確重難點(diǎn)過(guò)程中要站在學(xué)生的角度，從以下兩個(gè)方面考慮：一是教學(xué)內(nèi)容抽象性與學(xué)生思維形象性矛盾產(chǎn)生的難點(diǎn)，二是教學(xué)內(nèi)容深化與學(xué)生思維定式矛盾產(chǎn)生的難點(diǎn)。

根據(jù)上述要求，我們將“儀器分析”內(nèi)容進(jìn)行拆分、重組，重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容。課程中教學(xué)的重點(diǎn)在于每種儀器分析的基本原理和定性定量分析依據(jù)，而每章節(jié)的難點(diǎn)則各有不同。例如光學(xué)分析法中的難點(diǎn)在于闡明原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析和紫外吸收光譜分析的異同點(diǎn)，并且明確各方法適合使用的場(chǎng)景；而電化學(xué)分析法中的難點(diǎn)則在于計(jì)算公式的推導(dǎo)以及公式的應(yīng)用。

3.3 教學(xué)目標(biāo)的確定

教學(xué)目標(biāo)指的是教學(xué)中師生預(yù)期達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)，而“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定需要對(duì)學(xué)生通過(guò)教學(xué)后應(yīng)該表現(xiàn)出的可見(jiàn)行為進(jìn)行具體明確的表述，即教學(xué)目標(biāo)的描述要精確可測(cè)，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定的主語(yǔ)須為學(xué)生。此外，教學(xué)目標(biāo)的表述應(yīng)盡可能少用“理解”“知道”“掌握”等詞語(yǔ)，而選用“解釋”“舉例”“判斷”“評(píng)價(jià)”“設(shè)計(jì)”等詞語(yǔ)。

在以往的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教學(xué)目標(biāo)主要關(guān)注學(xué)生認(rèn)知目標(biāo)和能力目標(biāo)的培養(yǎng)，而沒(méi)有根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，制定相應(yīng)的情感目標(biāo)［3］。教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知中指出，專(zhuān)業(yè)課程是課程思政建設(shè)的基本載體，要深入梳理專(zhuān)業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合不同課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念，深入挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的育人效果。

因此，“儀器分析”課程中根據(jù)專(zhuān)業(yè)目標(biāo)、社會(huì)需求和學(xué)生特點(diǎn)，制定了如下教學(xué)目標(biāo)：（1）知識(shí)目標(biāo)：學(xué)生能夠描述原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紫外吸收光譜分析、電位分析法、伏安分析法和庫(kù)侖分析法的基本原理和定性定量依據(jù)，并能夠比較上述分析方法的異同點(diǎn)。（2）能力目標(biāo)：學(xué)生能夠列舉原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、紫外吸收光譜分析、電位分析法、伏安分析法和庫(kù)侖分析法的定量分析方法，并在不同情景下，能夠正確運(yùn)用合適的儀器分析樣品中未知元素的含量。（3）情感目標(biāo)：通過(guò)介紹儀器分析的發(fā)展歷史，對(duì)比國(guó)內(nèi)外儀器發(fā)展趨勢(shì)，學(xué)生能夠樹(shù)立大國(guó)工匠精神和民族情懷；通過(guò)介紹儀器分析在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用，學(xué)生可以養(yǎng)成良好的責(zé)任意識(shí)和環(huán)保意識(shí)。

4 教學(xué)資源的選擇——“以學(xué)生為中心”

許多青年教師會(huì)沿用老教師的課件，部分課件可能存在制作簡(jiǎn)單、字多圖少、圖片不清晰、相關(guān)內(nèi)容過(guò)時(shí)等問(wèn)題，這可能使課件缺乏吸引力，從而導(dǎo)致學(xué)生上課注意力不集中。因此，教師需要掌握信息化教學(xué)技能，定期更新PPT課件，采用多種教學(xué)資源，吸引學(xué)生的注意力。在信息化教學(xué)中常用的教學(xué)資源有多媒體素材、PPT課件、微課、數(shù)字教材和在線開(kāi)放課程等。“儀器分析”課程借鑒MOOC等在線開(kāi)放課程，基于課本內(nèi)容的同時(shí)，進(jìn)行一定的拓展和深化，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)改革對(duì)于“兩性一度”的要求，并利用視頻和動(dòng)畫(huà)等多媒體素材，展示儀器的結(jié)構(gòu)組成，將抽象內(nèi)容形象化，便于學(xué)生的理解。

選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)工具，可以有效促進(jìn)師生之間進(jìn)行互動(dòng)，提高學(xué)生注意力，促進(jìn)其有效參與課堂活動(dòng)?！皟x器分析”課程中選擇華南師范大學(xué)研發(fā)的“課堂有點(diǎn)酷”小程序，該程序中的“紙條范”可以與學(xué)生進(jìn)行匿名對(duì)話，教師可以拋出問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)手機(jī)掃描二維碼即可進(jìn)行互動(dòng)，避免課堂上無(wú)人回答問(wèn)題的尷尬。此外，“快搶”和“擊鼓傳花”等功能可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行課堂測(cè)試，通過(guò)搶答等形式吸引學(xué)生注意力，既能提高課堂互動(dòng)率，又可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

5 教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)——“以學(xué)生為中心”

教學(xué)過(guò)程指的是教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的教與學(xué)相統(tǒng)一活動(dòng)的時(shí)間進(jìn)程。教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)是教學(xué)理念的體現(xiàn)，它將教師講授的教學(xué)內(nèi)容、選用的資源工具和設(shè)計(jì)的教學(xué)方法有機(jī)“串聯(lián)”起來(lái)，最終達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。由溫哥華大學(xué)道格拉斯·克爾教授團(tuán)隊(duì)提出的BOPPPS教學(xué)模式很好地體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，促進(jìn)教師與學(xué)生進(jìn)行全方位的互動(dòng)探討［4］。該模式一共由六個(gè)模塊組成，分別是導(dǎo)言（Bridgein）、目標(biāo)（Objective）、前測(cè)（Pretest）、參與式學(xué)習(xí)（Participation）、后測(cè)（Posttest）與總結(jié)（Summary），各模塊的作用如下表所示。這六個(gè)模塊中“參與式學(xué)習(xí)”是核心，最能體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，但是所有模塊都是為“目標(biāo)”服務(wù)，都需要緊扣目標(biāo)，圍繞目標(biāo)開(kāi)展，否則即使學(xué)生與教師互動(dòng)再頻繁，也是無(wú)效互動(dòng)。

“儀器分析”的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)以BOPPPS教學(xué)模式為基礎(chǔ)，根據(jù)每節(jié)課內(nèi)容的不同將六個(gè)模塊進(jìn)行多種組合，例如每節(jié)課的“導(dǎo)言”部分或者“前測(cè)”部分可以采用設(shè)置小問(wèn)題（判斷題或選擇題）的形式讓學(xué)生回顧上節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，使其快速進(jìn)入課堂狀態(tài)，并可考查學(xué)生對(duì)上節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。如果學(xué)生掌握得好，那么可以通過(guò)提問(wèn)法引出本節(jié)課內(nèi)容。若學(xué)生掌握得不好，那么在本節(jié)課的講授過(guò)程中則要回顧上節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，逐步引出上節(jié)課知識(shí)點(diǎn)與本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系?！澳繕?biāo)”部分主要是明確本節(jié)課的重要知識(shí)點(diǎn)，方便學(xué)生在聽(tīng)課的過(guò)程中明確學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。光學(xué)分析法章節(jié)的“參與式學(xué)習(xí)”多采用提問(wèn)討論的方式，教師可將通常的陳述句轉(zhuǎn)化為問(wèn)句，引導(dǎo)學(xué)生思考，解決一個(gè)問(wèn)題后可通過(guò)追問(wèn)的方式引入下一個(gè)討論話題。而在電分析化學(xué)章節(jié)由于計(jì)算公式比較多，因此多采用案例分析的方式，請(qǐng)多個(gè)同學(xué)進(jìn)行解答，引發(fā)學(xué)生討論，從而強(qiáng)化公式的應(yīng)用?！昂鬁y(cè)”部分可以采用判斷題或選擇題等形式，檢驗(yàn)本節(jié)課目標(biāo)達(dá)成度。這個(gè)部分也可以結(jié)合教學(xué)工具（搶答等形式）與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，提高學(xué)生的參與度。最后以思維導(dǎo)圖等形式對(duì)本節(jié)課或本章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并布置作業(yè)。

6 教學(xué)評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)——“以學(xué)生為中心”

教學(xué)評(píng)價(jià)是以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，運(yùn)用可操作的科學(xué)手段，系統(tǒng)收集有關(guān)教學(xué)的信息資料，并通過(guò)量化對(duì)教學(xué)的過(guò)程和結(jié)果做出價(jià)值性判斷，以促進(jìn)學(xué)生的自我發(fā)展和教學(xué)的完善［5］?！皟x器分析”課程中采取了過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，將課程考核設(shè)置為平時(shí)成績(jī)占比30%，期末成績(jī)占比70%，從而避免單一評(píng)價(jià)。除了知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)的考查外，更重視學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)。過(guò)程性評(píng)價(jià)主要采用課堂練習(xí)、課堂測(cè)試和課后作業(yè)等形式，根據(jù)學(xué)生的完成結(jié)果及時(shí)反饋易錯(cuò)點(diǎn)，并調(diào)整后續(xù)教學(xué)內(nèi)容。結(jié)果性評(píng)價(jià)則主要采用考試的形式對(duì)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況進(jìn)行考查。

7 教學(xué)成效

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施后，課堂上學(xué)生的注意力明顯提高，與教師之間的互動(dòng)增強(qiáng)，學(xué)生回答問(wèn)題的積極性增加，學(xué)習(xí)氛圍濃厚，教學(xué)目標(biāo)也在很大程度上得到實(shí)現(xiàn)。這都反映出在“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念指導(dǎo)下，學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主體，教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，并取得了預(yù)期教學(xué)效果。

結(jié)語(yǔ)

本文以“儀器分析”課程為例，介紹了“以學(xué)生為中心”教學(xué)理念指導(dǎo)下教學(xué)設(shè)計(jì)的主要步驟，并較好地實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)目標(biāo)。因此，在新工科建設(shè)背景下，有效實(shí)現(xiàn)教改目標(biāo)，“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)是必經(jīng)之路。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，如何將多種信息化技術(shù)應(yīng)用于課堂、建立線上+線下的混合式教學(xué)是后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)改革的重點(diǎn)。

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*通訊作者：孫鴻燕（1992— ），女，浙江臺(tái)州人，博士，講師，主要研究方向?yàn)樗幚磉^(guò)程中納米顆粒的微界面作用過(guò)程和聚集動(dòng)力學(xué)機(jī)制。