大学化学, 2021, 36(9): 2106054-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202106054

教学研究与改革

竞赛讨论教学模式在仪器分析课程中的应用

刘晓燕1, 张海霞,1, 纪永升2, 周雷1, 董立军1

1 兰州大学化学化工学院, 兰州 730000

2 河南中医药大学药学院, 郑州 450046

Application of Competitive Discussion in Teaching of Instrumental Analysis

Liu Xiaoyan1, Zhang Haixia,1, Ji Yongsheng2, Zhou Lei1, Dong Lijun1

1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China

2 College of Pharmacy, Henan University of Chinese Medicine, Zhengzhou 450046, China

通讯作者: 张海霞, Email: zhanghx@lzu.edu.cn

收稿日期: 2021-06-30   接受日期: 2021-08-5  

基金资助: 2020年兰州大学本科专业课程教学团队项目(仪器分析)

Received: 2021-06-30   Accepted: 2021-08-5  

Abstract

In order to improve the teaching quality and subjective initiative of the students, we carried out the competitive discussion teaching in instrumental analysis course under the situation of large-scale class even with multi-class teaching. The initial results show that the proposed teaching model can improve the students' initiative in course learning. It is also beneficial to promoting the all-round abilities of the students.

Keywords: Instrumental analysis ; Discussion teaching ; Multi-class teaching ; Competitive model

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刘晓燕, 张海霞, 纪永升, 周雷, 董立军. 竞赛讨论教学模式在仪器分析课程中的应用. 大学化学[J], 2021, 36(9): 2106054-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202106054

Liu Xiaoyan. Application of Competitive Discussion in Teaching of Instrumental Analysis. University Chemistry[J], 2021, 36(9): 2106054-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202106054

在双一流专业建设中,本科教学占据非常重要的地位,提升本科教学质量是当前高校的重中之重。我们都知道,教学是双向的,因此在教学的过程中,如何避免传统教学中教师单方面"输出"的状态,增加学生的教学参与度,激发学生的学习热情,提升学生的综合能力,让教师在"教"的过程中"学",让学生在"学"的过程中"教",是作为教师需要在教学过程中进行探讨的问题。基于此,我们开展了讨论式教学模式,尝试通过该模式更好地"疏通"教师和学生之间知识传递和能力提升的"通道"。

在目前高校教育方案设置中,化学专业课通常分为若干个平行班,由不同教师授课。为了保证学生参与活动成绩的科学性与公平性,保护学生的学习积极性,该教学模式的方案制定由几位教师共同探讨,并统一在这几个平行班开展。

为了实现上述教学理念,在兰州大学仪器分析课程近几年的教学过程中,分别采用了教师讲授、翻转课堂和小组讨论三种教学方式。而本科生的最终成绩为平时成绩、阶段性测试和期末成绩三者的综合评价结果。其中平时成绩涉及到学生日常参与教学活动的各个方面,也是让学生参与翻转课堂和讨论式教学模式的动力之一。

其中,课堂讨论环节已经被广泛认可并逐渐付诸于实践[13],2020年春季我们也对小班讨论课探索的结果进行了总结[4],证实讨论过程能调动学生学习积极性。这些探索研究表明,对于人数较少的班级来说,多种教学方式确实可以增进学生和教师之间的链接,有效提升学生的专业理论知识、查阅文献和科学研究水平,并激发他们的科研兴趣[5]。但是,对于人数超过45人的授课班级来说[6],因学生人数的增加和学习基础的差异,开展与小班同样的多模式教学方法,在实施效率和时间成本上必将受到一定的限制。此外,在对学生的考核过程中,还要考虑多个平行班之间成绩评价的合理性,这就对多模式教学细节提出了更高的要求[7]

2020年秋季学期,兰州大学仪器分析课程有3个平行班(A,B,C),每个平行班由2个自然班组成,65人左右,不能完全照搬小班的教学经验。为了克服传统教学模式对学生学习成长的限制[8],我们采用分组讨论的方式进行教学环节的改进,并总结了具体方案的实施过程和收获的心得,以期在与同行共同探讨的过程中获得共同提升教学质量的目的。

1 确定讨论题目

讨论题目是讨论课顺利实施和达到课程教学目的的关键,也决定了学生参与活动的广度和深度。因此,设置讨论题目必须覆盖课程主要知识领域、兼顾基础知识与科学研究前沿,以达到部分同学"复习"与一些同学"猎奇"的目的。2020年秋季兰州大学仪器分析课程确定了如下讨论题目(表 1)。仪器分析课程包括光谱、波谱、电化学和色谱4大基础部分,在讨论题目的设置上覆盖了所有内容,同时也联系了实际社会需求。这些题目在学期初发布,给学生充足的时间准备。

表1   讨论题目

序号题目知识点
1紫外和红外光谱简单实用,请查阅文献说明这两类光谱的新用途(课本知识除外)知识扩展;对应分子光谱
2土壤重金属污染严重,请查阅文献,总结比较可行的分析方法知识归纳及扩展;对应原子光谱和电化学
3客户送来一个有机物,要求这个有机物的纯度与结构信息,请设计分析方案知识综合;对应波谱和色谱
4请查阅文献归纳不同分析方法在环境治理中的应用方法总结与拓展;对应电化学和光谱、色谱分析知识
5各类仪器方法联用能解决很多问题,请以色谱为例,总结可以与色谱联用的各类可能性,并讲解文献细节方法总结与拓展;对应仪器构建等知识

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2 讨论课的实施

因为课程安排及平行班人数的限制,我们尝试采用每个教学班自行讨论择优后再进行全年级集中授课展示的方式,集中讨论课通过网络教学平台开展,采用部分学生现场,部分学生在线的模式。这种方法的优点是三个平行班可以同时展开讨论,解决全部学生同一时间在现场或网络的困难,但这种方式不容易做到教学班之间的统一性,特别是在成绩的评定上存在一定的弊端。

讨论课安排在学期15–17周,分3个时段进行,安排如表 2所示。每个小组展示规定30分钟,包括20分钟的自我展示和10分钟的质疑与交流,讨论课在录播教室开展,以便通过回放对整个过程进行反思和改进。

表2   讨论课安排与知识总结

时间题目知识点
自然班1自然班2
第15周讨论题1紫外光谱(UV)在中药鉴别和含量、水质、聚合物分析中的应用UV在水质、食品、大气、药物中的应用
红外(IR)在探测、考古、医学上的应用;近红外光谱(NIR)IR在安全、食品、衣物、药物中的应用
第16周讨论题2X射线荧光光谱法二次质谱;中子活化检测
电化学分析法磁力信息检测;可视化成像检测;卫星遥感;荧光探针
高光谱分析技术
激光诱导击穿光谱电感耦合等离子体(ICP)-质谱(MS);ICP-发射光谱(OES);冷原子吸收光谱
生物量间接测定技术
讨论题3气相色谱(GC)按小分子、高聚物、生物分子分类介绍
液相色谱(HPLC)(衍生)GC-MS;GC-MS/MS
核磁共振(NMR)HPLC-MS/MS;UV;IR
荧光光谱(FL)HPLC-示差折光(或蒸发光散射)
手性分析盖勃氏乳脂计;亲和色谱
热分析二维色谱;二维电泳
UV;IR;MS酶标仪;DNA测序仪
第17周讨论题4电化学氧化电化学氧化;电凝聚和电气浮
电凝法;电渗析电渗析;光电化学法
光电化学法电容去离子技术;电化学还原
电吸附;电沉积络合吸收–生物电化学还原烟气脱硝集成系统
讨论题5GC-MS;GC-IRGC-MS;GC-MS/MS;SPME-GC-MS
固相微萃取(SPME)-GCLC-NMR;毛细管电泳-MS
LC-MS;LC-NMR分子印迹-MS;HPLC-MS-FL
LC-原子荧光光谱气相色谱-ICP-MS;SERS-HPLC
表面增强拉曼光谱(SERS)-HPLC固相萃取(SPE)-HPLC-MS/MS

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2.1 单一教学班的讨论课

A教学班包括2个自然班,每个自然班分配5个讨论题,最终形成10个讨论小组,每个讨论课题由2个小组独立完成,老师和同学通过2个小组讲解内容的科学性、条理性和前沿性几个方面进行考查评分。

2.2 整体教学班的讨论课

仪器分析最后一节课,集中A、B、C合班授课。每个教学班推选各自最佳小组进行展示,三个教师组成打分小组。这个环节中不安排台下学生质询,有问题的同学递交纸条,教师收集,收集后挑选有共性的问题让展示小组成员进行解答。

3 讨论课的结果

3.1 单一教学班

课前:对讨论同一个题目的2个小组,课前这2个小组学生需要自行协商、避免内容上"撞车",有的小组偏基础,达到了复习的目的,甚至一个同学总结了"复习期间的矛盾与化解"等学习心得,让教师感到耳目一新;有的小组偏课外知识,将所学的知识进行网络搜索,展示了新用途、新设备以及解决一个问题可以采用的其他手段。出现了高光谱、低光谱、表面增强拉曼、荧光探针、雷达、微生物毒性分析等手段,扩宽了知识点。课前准备环节锻炼了学生的沟通能力和协作精神。

课堂展示:课堂环节要求展示小组成员的分工内容,锻炼了演讲学生的口头表达能力及总结能力(表 2)。在课堂质询环节,台下同学认真听讲,大胆询问,锻炼了讲解学生的随机应变能力,考查了该学生对讲解内容的熟悉掌握程度,培养了台上台下双方的自学能力。图 1展现的是学生讨论课中几张有代表性的PPT。

图1

图1   学生制作的有代表性的PPT


课后:学生与教师讨论最多的是:"如何提高自己的演讲水平""如何组合团队,扬长避短""如何制作PPT""课程知识与课外获得的方法异同与选择"。多数同学也表达了演讲带给自己性格上的突破和自信心的提升(图 2a),并对自己和同学讨论环节进行客观评价,反思今后需要改进的地方(图 2b)。整个过程中,学生不仅相互间学到知识,更多的是懂得了分享和共同进步。

图2

图2   讨论课给学生带来的影响及反思


3.2 合班讨论

每个教学班的优胜小组各具特色,对所讲解的领域均有一定的挖掘和探索,该环节收到台下学生反馈的65份问题。这些问题包括对讲解内容的勘误、对讲解人如何讲清楚的建议等。对新知识的咨询占据30%,这些问题学生课后自行查阅文献时可以解决。该环节中讲解小组代表着自己的教学班水平,增加了学生的集体荣誉感,加强了他们的凝聚力,发挥了榜样的力量。最后我们为3个小组颁发了仪器分析讨论课一等奖的奖状(图 3)。

图3

图3   获奖同学与任课教师合影


3.3 讨论课的效果

通过讨论课可以达到以下目的:(1) 全面巩固基础知识,学生为了讲明白课外方法与课本知识的关系和差异,会仔细学习课本知识,达到了全面复习的目的;(2) 提升个体全面能力,包括自学、总结、展示能力;(3) 提升综合素养,包括团结协作、小组和集体荣誉感;(4) 培养学生的正确认知和评价体系,形成相互学习的风气,通过同学讲解,自我认识差距,提升自己的能力;通过寻找解决问题的方案,形成全局观,培养解决问题的能力;同学之间更能接受传递的新知识,让教师更加了解学生的学习兴趣和动力,一些同学的复习思路,让个别同学的紧张情绪能得到缓解。

4 讨论课的成绩

讨论课最终成绩的确定是通过随机抽取6名台下同学与教师构成打分小组,即参与讨论的学生得到7份成绩,统计平均后作为该环节成绩。小组讨论的形式、分工、PPT制作、知识点作为评分的依据[4]。学生打分的优点在于从学生视角判断优劣,弥补教师判断的偏差。

为了兼顾不同时段讨论成绩的公平性,所有讨论课均在录播室进行,记录每次课堂情况。在确定最终成绩前,教师回放录像,回忆过程,再次调整不平衡的成绩,确保公正。

根据合班讨论课的表现,授课教师共同制定三个小组的成绩,以此为参考依据,确定每个讨论小组的成绩,达到全年级学生讨论课成绩的相对公正。

5 讨论课的进一步完善及学生的受益情况

为了更好地提高讨论课的效果,使每个同学从中受益,在2020年开展讨论课之后,我们在学生中收集了讨论课形式、课题选择、时间安排以及成绩评定等相关意见。2021年的仪器分析课程中,我们在成绩评定中增加了组内互评、组间互评以及自评的环节,并在学习通平台上上传各小组准备的相关资料,以增加课题准备期间小组内成员的参与度和小组间成员的相互借鉴和学习(图 4)。随着小组讨论课的不断实施,在后期的教学中,我们将会有更多的经验和反思,进一步对课程授课环节进行完善。

图4

图4   讨论课学生资料细节展示及评分制度的完善


此外,讨论课给学生带来的影响是我们教学过程中真正关心所在。2021年,笔者有幸成为该年级"现代光谱分析"选修课的授课教师,在该课程中,学生在课堂上很明显地表现出积极的参与状态,主动要求上台展示他们所感兴趣章节中的前沿研究进展(图 5),他们在课堂上自如的表现让我们更加肯定前期教学模式中对学生训练的必要性,也坚定了继续执行和完善讨论课的信心。

图5

图5   该年级同学在后期课程中的表现


6 结语

小组讨论课主要是针对课程设置中班级人数较多,又期望提升学生综合能力而开展的一种教学模式。从实施以来,也得到学生一些积极的反馈和响应,课堂展示环节锻炼了学生查阅文献、总结知识、讲解以及团队合作等方面的能力,更重要的是,该方式让学生作为"讲者"在"教"的过程中学会学习,同时也让教师作为"听者"在学习的过程中拓展"教"的思路,真正做到教学相长。当然,讨论课要实现课程目标,不能偏离知识体系和能力体系。因此,我们讨论课的课题一定是在课程内容的基础上设置的。

在讨论课的实施过程中,课时不足是主要制约因素,讨论课鼓励提问与质疑,气氛活跃,如何将讨论课的活跃气氛带入其他授课环节也是我们思考的问题。如何让学生作为课程的主要参与者,带着思考上好每一堂课,是我们在授课中需要进一步提升的方向。

参考文献

刘凯; 李琪琪; 蔡玉芬. 大学化学, 2016, 31 (10), 49.

DOI:10.3866/pku.DXHX201602006      [本文引用: 1]

Omatseye B. O. J.Educ. 2007, 128 (1), 87.

Colleen G. Commun. Educ. 1996, 45 (3), 212.

DOI:10.1080/03634529609379050      [本文引用: 1]

张海霞; 纪永升. 大学化学, 2021, 36 (1), 2007049.

URL     [本文引用: 2]

朱月香; 来鲁华. 大学化学, 2017, 32 (7), 8.

URL     [本文引用: 1]

Molryan-kyne C. Teach. High. Educ. 2010, 15 (2), 175.

DOI:10.1080/13562511003620001      [本文引用: 1]

陆厚祥; 吴崇彪. 阜阳师范大学学报(社会科学版), 2009, 127 (1), 131.

URL     [本文引用: 1]

陈云; 高英; 吴庆生. 大学化学, 2017, 32 (11), 7.

DOI:10.3866/PKU.DXHX201707011      [本文引用: 1]

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