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摘要：以槐花米提取藥物蘆丁實驗為例，探討基于設(shè)計的學習模式在化學實驗教學中的應(yīng)用。在以設(shè)計為核心的DBL教學模式中，學生接受任務(wù)后確定實驗?zāi)繕恕z索文獻、設(shè)計實驗方案、收集準備材料、完成實驗過程、撰寫實驗報告并進行交流展示。實踐證明以設(shè)計為核心的學習模式應(yīng)用于實驗教學能有效培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和獨立解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：實驗教學；DBL模式；自主學習；教學評價

實驗教學是高等教育教學體系的重要組成部分[1]。化學實驗課程重在鍛煉學生在教師提供的學習情境中對所學知識的綜合運用與遷移，及實驗過程中不斷學習、思考和解決問題的能力。合適有效的教學方法可以增加學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，鍛煉學生的實驗操作能力，還能促使學生將所學的專業(yè)知識、技能與生活相聯(lián)系，用以解決現(xiàn)實生活中的實際問題。傳統(tǒng)“以教師為中心，以課堂為中心”的實驗教學使得學生過分依賴教師[2]，而自身很少主動參與探究，主動思考問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力得不到較好的培養(yǎng)[3-6]。如果學生都是按照教師演示，跟著教師的“模板”被動學習，很少自主思考探討，做實驗時缺少交流與討論，則發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力培養(yǎng)目標難以達成，因此，多種有效的教學模式應(yīng)用于實驗教學被廣泛研究[7-8]。設(shè)計型學習是一種基于項目的探究學習方法，學生通過反復探究的方式完成教師提出的設(shè)計型學習的挑戰(zhàn)，來學習所需的知識與技能[9]。為更好達成化學實驗在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的目標，本文以有機藥物提取實驗為例，運用基于設(shè)計的學習模式（design-basedlearning模式），以學生為中心[10]，激發(fā)學生學習興趣，優(yōu)化實驗過程，提高化學實驗的教學效果[11]。

1DBL在實驗教學中的應(yīng)用

DBL模式是基于建構(gòu)主義理論和以問題解決為目的的探究型教學模式，以“任務(wù)—準備與實驗—產(chǎn)出成果”三個階段的學習為主線應(yīng)用于實驗教學[12-14]。DBL模式化學實驗教學流程圖如圖1。教師輔助或引導實驗教學，學生根據(jù)的任務(wù)明確實驗?zāi)繕?、查閱文獻，然后討論設(shè)計實驗方案、收集準備原料，最后制備產(chǎn)品并撰寫報告進行交流展示。在此過程中學生自主對相關(guān)知識進行重新的整理深化，結(jié)合情境設(shè)計實驗方案，并通過對方案的循環(huán)修改而不斷思考與提高，最終落實實驗任務(wù)并促成自身能力的提升。

1.1任務(wù)

教師任務(wù)，鼓勵學生主動參與實驗設(shè)計與探究，學生跟著自己的思維模式去思考并學習。DBL模式中，任務(wù)應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標及學生知識水平提出，注重基于化學學科主題的整體設(shè)計，而不應(yīng)只局限于局部[15]，學生在完成任務(wù)過程中起主導作用，注重對實際操作能力的鍛煉，培養(yǎng)學生主動參與任務(wù)的積極性，有效提高教學效果。

1.2準備與實驗

任務(wù)后，學生分小組迅速分工準備與實驗相關(guān)的內(nèi)容?；谠O(shè)計的學習模式在實驗準備階段給予學生較多的發(fā)揮空間，也是學生能力培養(yǎng)的重要階段。知識與實驗工具的準備。學生學習并熟練使用各種渠道進行文獻檢索與查閱，自主學習掌握實驗相關(guān)知識，并預測、分析、解決實驗中可能出現(xiàn)的問題。教師開放實驗室并提供可能用到的實驗儀器，并對儀器進行管理與講解；學生進行原材料的收集與制備。整個過程中，教師需要適量為學生提供設(shè)計任務(wù)案例等相關(guān)知識方面的支持。實驗方案的預設(shè)。教師根據(jù)學情實驗任務(wù)，構(gòu)建實驗情景，給出多種可選擇的實驗建議方案的輪廓。學生結(jié)合自己的知識自主選擇實驗方案，自主設(shè)計實驗任務(wù)并完成實驗。在這個過程中，鍛煉了學生自主思考能力，培養(yǎng)學生解決復雜狀況的能力。學生準備過程中，教師只需提供適量的幫助和維持實驗制度的管理，而學生則需要按照教師提供實驗任務(wù)的目標，自主組成學習小組并合作交流探究完成學習任務(wù)。合作與交流。強化小組合作交流的學習方式，在完成分組后，各小組迅速分配好組員的工作，并開始決定實驗方向，討論制定初步設(shè)計實驗計劃。在教師的指導下，各小組展示本組的實驗方案與實驗思路，提出設(shè)計任務(wù)時碰到的難題，通過小組討論或聽取其他小組的意見或建議解決。在學習過程中，提升學生團隊合作的意識，能夠分享交流自己的想法，加強學生的邏輯思維、解決問題以及語言表達能力。評價反思與循環(huán)論證。DBL模式應(yīng)用于實驗課程教學的特點在于不會以設(shè)計出一次性任務(wù)方案為終點，而是在學生展示自己的實驗設(shè)計成果后，在師-生、生-生之間展開交流與討論，接受評價與指導，查閱文獻解決具體問題，對實驗設(shè)計加以完善之后進入多次循環(huán)再設(shè)計過程。這樣不停循環(huán)論證以獲得更加完善的方案。學生在不斷思考與討論，接受教師和組員的指導和評價，對自己的設(shè)計方案不斷修改、完善的過程中有效的提升了創(chuàng)造性和批判性思維。學生可以充分的將書本上的知識運用到實踐中，加深對已獲得知識的理解和重構(gòu)，從而激發(fā)出對實驗課程的熱情。試驗與操作。學生完成經(jīng)過深度參與、精心準備的實驗方案后，準備實驗試劑與儀器，開展試驗與操作，進一步熟悉實驗流程，學習實驗技能和方法，完成知識內(nèi)化的同時，拓展各方面的能力。

1.3成果

在DBL模式的實驗教學任務(wù)完成后，學生通過探索得出滿足任務(wù)要求的成果。各實驗小組通過實驗探究得到優(yōu)化的有機藥物蘆丁提取試驗路線，完成教師的課題任務(wù)。在實驗過程中，學生通過自主學習、合作學習、探究學習等方式掌握了實驗探究本領(lǐng)，學會了各種實驗技巧，不再依靠教師提供的“模板”進行實驗，掌握了學習的主動性，取得了好的學習效果。

2基于DBL模式的實驗項目

基于DBL模式應(yīng)用于實驗教學分為“任務(wù)—準備與實驗—產(chǎn)出成果”三個主要階段?；贒BL模式的實驗流程如圖2。首先由教師實驗任務(wù)。本文以有機藥物提取實驗為具體任務(wù)，提出“尋找身邊熟悉的植物并設(shè)計化學實驗提取其主要成分”為學習課題，以一個開放性課題鼓勵學生對周邊事物進行觀察思考，提升學生的探索興趣，培養(yǎng)科學創(chuàng)新能力。學生通過對校園周邊的觀察，發(fā)現(xiàn)校園種植了許多槐樹已經(jīng)開花，在教師指導下，學生查閱文獻獲知槐花米中含有藥物成分蘆丁，以槐花米為原料進行提取藥物蘆丁實驗。學生通過文獻檢索與學習，了解了提取蘆丁的方法及影響收率的因素，進行了實驗方案的設(shè)計，采集了校園周邊的槐花米，并進行了蘆丁提取實驗探究，依據(jù)實驗的結(jié)果，撰寫了實驗報告并進行了交流展示。整個模式以設(shè)計為核心，設(shè)計任務(wù)來源于實際生活，而完成這一任務(wù)的過程，便是將學生掌握的知識技能重新整合利用的過程?；诮處熖岢觥皩ふ疑磉吺煜さ闹参锊⒃O(shè)計化學實驗提取其主要成分”為學習課題，學習小組通過查閱相關(guān)文獻資料后決定以校園中生長的槐樹為目標，以小組成員采集槐樹上的新鮮槐花米為原材料，通過曬干處理得到實驗所用材料。在教師的適當引導下，展示自己的實驗思路，小組討論實驗方案的優(yōu)缺點，吸取每個實驗思路的優(yōu)點，并通過多次互相討論論證，明確實驗方向和實驗任務(wù)分配，最終確定各組實驗的具體方案。各小組依照實驗方案進行實驗，以不同影響因素為研究變量，對比不同條件下藥物蘆丁的產(chǎn)率及產(chǎn)物純度，得到最佳實驗路線，解決了最初提出的問題?；贒BL模式應(yīng)用于化學實驗，以“從槐花米中提取藥物蘆丁”課題為導向，學生在討論制定詳細的實驗方案并將方案實施過程中，了解實驗相關(guān)知識，并熟練掌握實驗用到的各種儀器，并由實驗成果確定了以槐花米為原料提取藥物蘆丁的最佳實驗路線，達成了教學目標。

3基于DBL模式的實驗教學評價

基于DBL模式的實驗教學，注重對學生解決實際問題能力的培養(yǎng)，以學習設(shè)計為核心教學目標[16]，讓學生不斷對所學知識進行梳理和構(gòu)建，從而掌握新的知識與技能。在教學過程中培養(yǎng)學生的批判性思維、邏輯性思維和創(chuàng)造性思維，以及解決復雜問題的能力。在實驗過程中，教師一些開放性課題任務(wù)來提升學生對實驗課程的參與興趣，鼓勵學生大膽創(chuàng)新與嘗試，學生在設(shè)計和完成課題的過程中，積累自主學習探究的能力。以學生為主體的實驗探究過程中，學生居于主導地位，從而能夠很好的培養(yǎng)學生的動手能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力，以及團隊合作、獨立意識等優(yōu)良品質(zhì)。教學實踐證明，這種以設(shè)置開放性問題為導向設(shè)計性實驗，能夠促進學生自主學習、交流探討，結(jié)合實際確定實驗材料、實驗方法，深化對實驗的認識，最終達到實驗?zāi)繕薣17-19]。

4小結(jié)

以有機藥物分離提取實驗項目為例，探討了DBL在化學實驗教學中的應(yīng)用，提出了DBL模式應(yīng)用于化學實驗教學的詳細流程。在以設(shè)計為核心的學習模式應(yīng)用于分組實驗教學中，學生能夠了解如何從文獻中獲得自己需要的知識并將知識整理設(shè)計成實驗方案，能夠自主學習設(shè)計實驗并在探究過程中占據(jù)主動性，能夠?qū)W習掌握相關(guān)儀器操作、數(shù)據(jù)處理軟件等實驗儀器或工具的使用方法，能夠積累從事科學研究的知識與經(jīng)驗，從而提高其科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

作者:苗慧 劉杰 楊松 崔玉民 王鑫 單位:馬克龍阜陽師范大學