應用化學專業(yè)綜合實驗中體驗式學習模式的構建

雷 琳，陳亞舉

(1．廣東石油化工學院 分析測試中心，廣東 茂名 525000；2．廣東石油化工學院 化學學院，廣東 茂名 525000)

應用化學是一門理論與實踐并重的學科。隨著國內就業(yè)形勢的發(fā)展，各行業(yè)除了關注大學畢業(yè)生的專業(yè)基礎素質，對創(chuàng)新和實踐能力的重視程度也日益凸顯。因此，培養(yǎng)學生運用理論知識、獨立思考以解決實際問題的能力成為當前本科教育的重要研究內容之一。對應用化學專業(yè)而言，綜合實驗作為實踐教學課程，是實現綜合型人才培養(yǎng)的有效手段和重要途徑[1-2]。

受傳統(tǒng)教學與學習模式的影響，教師對專業(yè)實驗的教學設計定位，以及學生自身對實驗預期的定位都不約而同地統(tǒng)一于“照本宣科，按部就班”的模式中，這直接導致了專業(yè)實驗過以“走馬觀花”的形式進行，實驗過程并未牽涉到學生完整的自身——身體、想法、感覺和行動。教師起主導作用并且教學方法和手段單一，而學生則處于被動和機械的學習狀態(tài)。長此以往，學生學習積極性和參與度下降，導致真實授課效果并不理想，這樣通過實驗課程鍛煉學生獨立思考、實踐和合作能力的目標就難以實現[3-4]。因此，基于培養(yǎng)目標，通過合理設計和構建創(chuàng)新的教學方式以變革學生的學習模式顯得十分有必要。

1 體驗式學習理論

20世紀80年代，大衛(wèi)·庫伯(David Kolb)在總結和吸收約翰·杜威、庫爾特·勒溫和讓·皮亞杰等人合理思想的基礎上，提出了著名的“體驗式學習圈”[5]。該理論界定學習是基于體驗的持續(xù)過程，包括具體經驗、觀察反思、抽象概念化和主動實踐四個階段(圖1)。總的來說，具體體驗是學習者參與體驗，獲得各種知識，產生相應感悟。反思性觀察是指學習者回顧他們的經歷，對體驗進行分析改造。抽象概念化是指學習者把感性認識上升為理性認識，建構一種理論或模型。主動實踐則關注學習者將他們從經驗中獲得的理論用于新情境。教學過程中，教師既要扮演設計者的角色，又要扮演促進者的角色。教師應設計開放式、多元化的活動，并表現出高度創(chuàng)造性，這將鼓勵學生發(fā)現新經驗，而不是尋找“標準答案”。作為促進者，教師應對解決問題的方法持開放態(tài)度，鼓勵學生以不同角度和方式探討問題。

圖1 體驗式學習圈

與傳統(tǒng)教學模式不同，體驗式學習把學習看作是對情感、知覺、符號和行為的整合，即知、情、意和行的統(tǒng)一[6]。通過將開放的學習活動納入課程教學實踐，給學生帶來創(chuàng)新的學習體驗。學生積極參與學習活動，這有助于激發(fā)學生學習動機、增強學習自主性并提高學習效果。鑒于此，Kolb學習圈理論作為體驗式學習理論的代表，被廣泛應用于教育與培訓過程中。Abdulwahed將選修拉夫堡大學實驗室課程的學生分成實驗組和控制組，對實驗組的學生采取Kolb學習圈理論指導下的教學模式，而對控制組的學生則采用傳統(tǒng)的教學模式，研究發(fā)現實驗組的學生整體學習效果明顯優(yōu)于控制組[7]。現有研究表明體驗式學習模式有助于夯實理工科學生的理論知識，提高其問題解決能力、團隊合作能力和實踐能力等。

目前，國內學者對該領域的研究、尤其應用相對較少。這與體驗式學習理論自身特性有一定的關系，如設計并建立適合體驗式學習的環(huán)境并不容易。同時，由于缺乏有效的現場學習指導，實施成本高，或者現場環(huán)境不合適，其效果也大大降低。而實驗類實踐課程具有環(huán)境較開放、內容豐富、形式多樣、理論知識有層次和可操作性強等特點，可作為體驗式學習理論教學實踐的優(yōu)良載體。

2 體驗式學習模式的構建

綜合實驗是專門為應用化學專業(yè)大三年級開設的實踐課程，旨在提高學生運用理論知識、進行基本操作以及分析總結能力。本文以“應用化學專業(yè)綜合實驗”課堂教學設計為應用案例，基于Kolb體驗式學習圈理論，論述如何構建體驗式學習模式。同時，貫徹“以學生為中心”的思想，改善學生學習體驗，增強學習效果。下面將從實驗前期引導式教學方法對學生相關基礎知識強化出發(fā)，介紹教學過程中Kolb學習圈的四個階段，即具體體驗、反思觀察、抽象概念化和主動實踐。

2.1 引導理論知識強化

通過教師講解實驗相關內容，引導學生回顧所涉及的理論知識，從而強化學生對基礎知識的理解和掌握。在講解實驗原理與相關概念時，可以通過問題引導式的模式，帶領學生回顧課堂理論知識。講解實驗裝置時，帶領學生回顧每個裝置的作用與使用注意事項。同樣，在講解實驗所涉原料時，引導學生挖掘各組份在使用過程中的作用，進而加深對實驗原理的理解，并對后續(xù)實際操作時的實時調整起指導作用。最后，教師對實驗操作過程中的注意事項、可能產生的后果進行講解，使同學們可在相對開放的環(huán)境下安全進行實驗。至此，教師引導學生進行基礎理論知識的儲備工作與實驗基本準備即完成。

2.2 具體體驗

學生們將在相對開放的環(huán)境中進行具體體驗。該教學過程設定目的是為了讓學生體驗到團隊合作概念與化學實驗的通用處理方式，即方法學概念。此過程即為“做中學”的過程，教師只是資源和架構的提供者，學生作為主體主動、直接地參與到實驗過程中，進而獲取經驗。比如，可以將學生分為2人一小組、5小組為一大組以及3組單人成組。根據實驗指導手冊，每個大組圍繞一個實驗條件作為變量，當中的小組保持其他條件相同，對此變量進行相應梯度變化，在實驗過程中允許與同學和老師進行溝通和交流。單人組則完全按照實驗指導手冊的方案進行實驗，在實驗過程中不允許與同學和老師進行溝通和交流。結合教師設定的規(guī)則，學生從頭至尾將實驗進行完畢，這樣具體體驗就完成了。實驗結束時，每組都要簡要介紹自己對實驗過程的總體感受。這一環(huán)節(jié)只作為“引子”，無需花費太多時間。而對于學生提交的實驗報告，教師應該引導學生進一步發(fā)展和分享他們的反思觀察和所獲經歷的抽象概念。

2.3 反思觀察和抽象概念化

在學生進行實驗過程中，教師鼓勵學生和小組之間可按照設定規(guī)則進行交流。交流過程中，提問者通過關聯自己的實驗操作與結果，進行了自我觀察反思。已經碰到問題的同學不僅可以幫助后面的同學避免類似的問題，而且在提出自己的建議時，會先回顧自己尋求解決問題、實施解決方案及產生結果這些過程，也進行了自我反思觀察。同時，教師可以直接詢問學生遇到的具體問題以及產生的相關感受來幫助學生進行反思觀察。當學生提出解決方案時，教師可以問學生基于何種考慮或者原理提出的解決方案，是否可以判斷解決方案的有效性，以及方案實施后的感受。通過直接詢問學生這些具有啟發(fā)性的問題，可以激發(fā)學生進一步回顧他們在實驗過程中的經驗。同時，通過對比不能交流的單人小組遇到問題的感受，能夠使其直接感受到團隊合作與有效溝通的力量。事實上，在解決問題的活動中，學生可能會產生孤獨感，也可能在不知道正確解決路徑的情況下陷入困境。在一定程度上，這種感覺和困境體現了他們對活動經驗的反思。此外，學生相互討論解決問題時，會發(fā)生分歧，難以達成共識。一方面，這表明一些學生在解決方案上與他人存在一定的差異。另一方面，學生們在協商解決問題時也將獲得知識與經驗。盡管他們的嘗試可能會遇到許多障礙，但他們在處理問題方面的努力證明抽象概念化已經發(fā)生。

以上方式有利于幫助學生進一步認識、鞏固和回顧他們自己經歷，這些反思性觀察也構成學生學習經驗的一部分。為了鞏固和反思體驗，教師也應該幫助學生從他們的體驗中發(fā)展他們的抽象概念。如果沒有適當的引導，學生不僅難以將反思觀察轉化為潛在學習機會，而且可能會將其轉化為對教師的負面情緒，這將會影響學生的學習動機[8]。教師幫助學生進一步發(fā)展他們的抽象概念的方法之一則是總結匯報，使學生將體驗中得到的反思與知識聯系起來。在教學過程中，教師要求每一個大組在這個試驗結束后進行問題總結、結果統(tǒng)計與數據分析、總結匯報。教師在匯報和討論過程中加以引導，將實驗前期知識儲備、單因素對比實驗、實驗現象與結果及分析過程整合起來，就形成了化學實驗中室溫方法學概念。同時，通過單人小組的孤獨和無助感來引導他們理解合作的概念與重要性。結合多人小組在實踐中產生的分歧和達成共識的途徑，指出成功合作所需條件因素。如此一來，通過為學生提供相關和有意義的體驗，實驗方法學的概念和合作在實踐中的重要性不再成為學生的抽象知識。同時，通過構建這樣的學習模式，學生們發(fā)現自己已經準備好消化和轉換他們在課堂上學到的知識，使之成為更有意義和相關的經驗，并將其應用于其他實驗或課程中。

2.4 主動實踐

在鞏固了學生從實驗中所獲體驗和所學知識之后，對這些體驗和知識加以應用是非常重要的。Kolb指出，任務或項目是實現主動實踐的一種可能和合適的方法[9]。此外，Hawk和Shah也提出了通過作業(yè)來激發(fā)學生從體驗式學習中進行主動實踐的策略之一[10]。針對專業(yè)綜合實驗課程，學生必須在實驗課結束一周后提交一篇個人實驗報告和一篇下次實驗的預習報告，要求學生展示他們分析和應用實驗課程中所涵蓋的知識的能力。如此一來，所構建的教學模式很大程度上能夠在學生之間形成了化學實驗方法學的概念與團結合作的經驗，并幫助他們準備個人實驗報告和預習報告。報告提交后，課程教師基于一定的規(guī)則進行評閱，進而對教學效果進一步驗證。作為實驗課程的教師，能夠觀察到學生對所構建的教學模式的反應。如果學生在隨后的實驗課上，在教師提醒學生解決問題時，一些學生就會通過不同的理解方式表現出積極的反應，如以書面形式記錄下來。這就表明提出的教學方法構成了Kolb在學生中具體經驗、反思觀察、抽象概念化和積極實驗的學習循環(huán)。

3 結語

構建了一種基于Kolb體驗式學習圈理論的教學模式，并應用于應用化學專業(yè)綜合實驗課堂中。這種學習模式可以幫助學生以更深刻的印象來回顧和鞏固所學的知識。同時，有助于學生超越個人層面，將體驗學習轉化為合作互惠的能力。更重要是的，可將教學活動從教室內延伸到教室外，學生將課堂內吸收的積極經驗應用于其他活動中。因此，從“以學生為中心”角度出發(fā)，教師在構建教學活動時，無論課堂內外，都應該充分調動學生的主觀能動性以激發(fā)他們的學習動機和參與度。如此一來，學生的自主學習能力、獨立思考能力、邏輯思維能力、實際動手能力和團隊協作能力將得到有效提升，為他們將來成為具有良好科學素養(yǎng)的綜合型人才奠定基礎。