青海新发展定位背景下“资源循环科学与工程概论”课程教学改革探索与实践

黎四霞,郭 珍

(青海师范大学 化学化工学院, 青海 西宁 810016 )

青海地区清洁能源和战略性矿产资源富集,多民族融合聚居,有着“中华水塔”重要而特殊的生态地位.2021年6月9日,习近平总书记在青海考察时明确指出了青海生态安全、国土安全、资源能源安全在全国大局中的重要战略地位[1].资源循环利用、生态保护与全社会的可持续发展相辅相成,守护好青海的生态和资源均离不开化学专业知识,更离不开化学类专业的人才.为地区发展培养愿意扎根基层,专业技术过硬以及道德素养良好的专业技术人才,是高校的重要责任[2].因此,构建具有地域经济、社会、文化特色的课程体系,能服务于地区经济社会建设的课程显得尤为重要.

“资源循环科学与工程概论”是一门研究资源循环科学原理和资源循环利用工程技术的学科,涉及化工、材料、生态、环保、社会、经济管理等各个领域,旨在追求资源损失最低、环境污染最少、生态破坏最小的生产发展路径[3].这与青海当前的发展定位紧密契合,因此,在化学类专业课程中的重要性日益凸显,现已在资源循环科学与工程,应用化学,环境科学专业的不同年级开设.通过对学生调研以及平时的教学反思过程发现,该课程在教学内容,教学方法以及考核评估等各方面均存在问题,现将较突出的问题归纳分析如下(数据见表1,2).

1 课程现状和存在的问题

1.1 教材内容繁杂、同质化

作为一门知识综合性非常强的课程,“资源循环科学与工程概论”课程的教材内容涉及学科领域非常庞杂,唯一可采用的教材存在内容重复和同质化,广而不深,缺乏特色,强烈的拼凑感让学生感到冗长无味.比如,第二章“资源循环科学基本原理”中的所涉及的绿色设计,“3R”原则等,在应用化学专业的“绿色化学”课程中属于重点内容;第三章“资源循环工程技术基础”中的固体废物处理与循环利用相关内容,其理论基础和基本技术与环境科学专业的“固体废物处理与处置”课程重叠.第八章中“污水再生利用”的内容也与环境科学专业的“水污染控制与工程”重叠.在表1,学生对课程教学满意度调查的数据中可知,97.6%的学生认为教材内容太多,课程信息量将非常庞大.为了完成教学任务,老师讲解过快且无法深入剖析,最终导致学生在知识获得上囫囵吞枣,在能力习得上走马观花.

1.2 教学内容前沿性不足

作为一门概论性的课程,对于各个领域的发展动态及前沿的介绍是非常重要的.当前,全球都在积极探索可持续发展的科学原理和实施路径,有关资源循环科学与工程的科研成果日新月异,新技术、新概念层出不穷.而教材中的部分内容,特别是统计数据和对未来趋势的预测和展望方面,与社会生产生活结合不够紧密,甚至存在滞后或者脱节的现象.这也和当前学生快速进步的学习状态不符,无法激起学生的学习兴趣和探索欲望,急需与时俱行,改革创新.如表1中的调查数据显示,通过与教师提供的最新发展前沿资料对比,75.6%的学生认为,教材内容存在滞后,这不利于激发学生的学习兴趣.

1.3 教学方法未体现学生的主体性

本课程传统的教学以教师讲解学生聆听为主,这种单一的教学形式已无法吸引学生的注意力.表1显示,56.1%的学生不会在课余时间学习本课程,其余学生每周花1～2个小时自学.36.6%的学生认为教学内容枯燥,41.5%的学生认为对课程不感兴趣,学生不感兴趣,自然不会花时间深入探究,也从侧面说明课程内容的组织和教学形式未能很好的激发学生的学习兴趣.该课程概念类的知识点繁多,加之课堂时间紧迫,教学内容任务重,使得课堂氛围更加平淡,最终导致学习体验和学习效果差.新媒体的涌现给学生提供了一种无时间空间限制的学习方式,这让学生对传统的、一对多的教学方式产生了轻视,甚至反感,所以教学效果差强人意.如何充分利用新的教学方法,丰富课堂活动,充分调动学生主动性,体现学生学习的主体性,是提高教学效果的必由之路.

1.4 考核重知识轻能力

考核是教学以及学习过程的指挥棒.本课程传统的考核方式为平时成绩10%(出勤+课后书面作业)、期中考试30%(闭卷)、期末考试60%(闭卷).根据对青海师范大学环境科学专业A班41名同学就考核评价体系满意度进行调查,主要问题如表2所示.通过数据分析,这种以考试成绩为中心的考核评价方式,尽管有七成学生认为公平合理,但同时又有86.9%仅通过死记硬背等“应试技巧”来通过考核.这不仅反映了卷面的部分问题,同时反映出考核方式重知识和理论,轻能力和素质;其中有73.5%的学生靠考前突击来应付考试,说明该考核方式不能调动学生平时学习的积极性;从表中还得知90.2%的学生不觉得考核过程促进了自己的主动学习和深度学习,这又应证了考核方式在能力和素养引导方面的缺失.因此,以卷面成绩为主的考核方式催生了临阵磨刀,高分低能,学过就忘的纯应试学习模式.这严重违背了我们对学生能力培养的初衷,同时背离了学生培养计划中的培养目标.

针对以上问题,课程教学组对该课程的整体教学环节进行了思考,整合了教学内容,改进了教学方法,探索了能激励学生主动参与学习、注重能力突破的考核途径,形成了一套多元化、形成性的考核方案.有望为概论类课程的改革和探索提供借鉴.

2 教学内容的改革探索

2.1 合理精炼教材内容,紧贴地区发展

如本文1.1所述课程教学内容存在繁杂、同质化的问题.改革的首要是对课本的教学内容进行全面的梳理,对比培养计划中的课程,进行必要的精炼和选择性的重组,在有限的课时中拓展教学深度.通过对经典的传统内容进行精炼和筛选,确保主干的基础科学理论和工程技术得以保留;通过贯通、融合的方法将同类以及能够相互渗透的内容进行归纳与合并,解决教材内容重复、罗列的问题,提升教学效率;突出符合青海新发展定位的生态、能源等相关内容,形成课程特色;同时,选取恰当的内容进行案例和项目式教学,丰富教学形式,调动学生主观能动性(操作路线如图1所示).

比如,第三章第二节为资源循环过程的分离技术,其中涉及到的色谱等经典的分离技术,其原理学生在前期“仪器分析”课程中已经学习过,所以在本课程中便不安排相应的课时,仅做简单的复习,但突出该技术在工程应用中的实际案例进行讲解.

2.2 更新学科前沿,拓宽教材广度

大学专业课的教学内容不应局限于课本,针对1.2所述的问题,解决之道在于注重教学内容随时更新,特别是特定领域的发展前沿的更新(如图1).教师通过广泛阅读或者追踪学科相关的文献,及时了解国际上最新的研究成果,动态地结合研究前沿来拓宽学生的视野,拓展学生的思维,让学生从宏观的角度把握该领域的发展前景,同时展现课程的时代性和开放性,激发学生的学习兴趣.此外,课程内容在兼顾国际国内发展前沿的同时,要紧密结合青海当地实际落实课程思政,深挖地区在该课程所涉及领域中取得的成绩,做出的贡献及存在的问题,最终构建地区特色突出的课程内容.

图1 教学内容优化整合路线

3 教学方法的改革

就本文1.3中提到的,传统教学过程未体现学生主体性,因而学生学习积极性差强人意.课程组通过对教学方法进行改革和探索,引入混合式教学,案例式教学以及项目式学习法,积极调动学生主观能动性.

3.1 采用混合式教学方式发展教学新途径

考虑到网络教学平台不受空间和时间的限制,根据疫情期间的现实情况,我们积极探索了以“线上+线下”结合为路径的混合式教学模式[ 4].结合学生的学习规律,将教学过程从课堂这个点,拉成课前、课中、课后串联的一条线,并设计了依托这条线的全过程考核方式(见本文第4部分).课前通过学习通平台,推送基础知识文本、案例视频资料、前知识检测题,公布课堂中要重点解决的问题,让学生进行充分的预习.既可了解学情,也可让学生带着问题进课堂,明确学习目标.课中,抓住45分钟进行重难点的讲解及突破,或用案例解读穿插重点内容的方式,或采用项目式学习方式,期间在网络学习平台即时发布随堂测验,依据测验结果及时对课堂教学做微调,保证课堂教学效果.课后,通过课程群等搭建线上答疑通道,在学习通发布拓展学习资料,满足学生个性化学习需求.

3.2 采用案例教学法拓展教学深度

我们通过局部深挖教学内容,整理出部分适合案例式教学的内容,从学生的前知识背景出发,采用融合穿插案例式教学模式,形成以案例(问题)为导向的逻辑线引出教学内容,课前通过学习通等平台发布,抓住学生的眼球,使学生带着问题进入课堂,推动学习内容入眼、入脑、入心[5 ].

比如表3中第4个案例.首先以学生关注的新闻热点“俄‘北溪2号’被制裁”引出近代典型的能源危机事件以及对世界格局造成的影响,顺势突出教学内容中世界能源格局和我国能源安全的重要性和紧迫性,同时和学生共同解读最新的《BP世界能源展望》和国家统计局的相关数据,针对我国原油对外依存度超过60%这一现实情况,引导学生形成资源安全与国家安全的忧患意识,最后重点解读“清洁生产案例——天合光能(西宁)新能源产业园项目”案例,让学生知晓我国西部发展光伏等“绿电”产业在全国能源大局中的重要作用及意义,培养学生的大局意识.该教学方法将空泛的知识渗透在与学生生活紧密联系的具体事件和案例中,引发兴趣,促进深入理解和思考,提升了教学深度.

3.3 采用项目式学习方法,构建以学生为主的教学模式

引进项目式学习,调动学生积极性,同时培养学生发现问题,多角度多维度分析问题,以及创新性的解决问题的能力[6].把马克思主义的方法论与学生科学精神的培养结合起来,以项目为引线,在完成项目的过程中,学生团队之间充分协作,自主探索,主动发现问题、提出问题、思考问题、解决问题,最终自己完成知识体系的建构,而不是被动接收老师的传授[7].结合学生精力有限和课时限制的现实情况,从现有的教学内容中,筛选一部分进行项目式教学(如表4).学生依据自己的兴趣,参与1～2个项目.

本课程中项目式学习流程如下:通过提前预习教材内容,学生根据自身基础和兴趣提出问题→老师和学生针对问题的可行性进行探讨、筛选→老师对于可行的项目提供学习目标→学生根据自身兴趣选择加入相应的项目组(5～6人)→项目组根据学习目标明确学习内容,进行分工,选择学习方法并制定学习计划→老师就学生的学习计划补充查阅资料的途径→学生完成项目形成项目报告并进行汇报答辩(10分钟),重点考察让项目组展示、解释并反思他们的收获→其他组长代表该组和老师共同对答辩项目进行打分,指出优点和不足,给出建议,评分计入该项目组成员的总评成绩.

在项目式学习中,为了避免个别学生“浑水摸鱼”,在项目进行过程中期分发调查问卷,让学生匿名进行组内互评.分别从认知,参与度,情感三个维度进行过程监控,了解学生之间的合作状态,发现未参与项目或者参与不积极的同学,及时提醒.图2为第2组的中期监控数据,显示李*温同学项目参与度差.表现在认知方面不请教,不建议,不提问;参与度方面不思考,没观点;情感方面不赞赏或者忽视其他成员的想法等.为此,及时单独约见该同学,通过询问帮其解决问题,理清思路.图2后期的监控数据显示,及时的提醒和帮助使得李*温同学在项目后期很好的参与了项目式学习,锻炼了团队协作能力.

图2 项目式学习法中的认知、参与度及情感监控

在项目式学习中,教师不再仅仅是知识的传授者,而是作为一个经验丰富的学习者,对学生的学习进行观察和引导,给予策略方面的建议并充当学生辩证讨论的对手.在教师启发-学生提问-师生讨论-学生回答-教师再提问-学生补充回答的模式中,学生通过问题递进式的探索加深了知识的理解和掌握,内化了知识,同时锻炼了能力.而课堂也从单一的知识传授区,变成学生应用知识、交流情感、锻炼能力的场所,这充分发挥了课堂的育人功能.

4 基于学习全过程的形成性考核方式探索

本课程知识点众多,零碎,学科交叉频繁,如前文1.4部分所述,传统的“期末”考核方式考察的往往是学生的“记忆、理解、运用”等低阶思维;未重视“分析、评价、创造”等高阶思维的考察.成绩往往是学生学习最直接的动力和导向[8],但在这种简单的考核模式下,学生往往考前突击(见表2),所以传统的考核模式无法发挥全过程学习的积极导向作用.

4.1 考核改革的实施路径

考核不应仅仅对学生的学习成绩划分等级,更重要的是调动学生平时参与学习,锻炼能力的积极性.因此,在考核改革中,增加了平时学习考核的比重(见图3).通过课前测验,随堂测验、项目式学习答辩、课堂讨论中的发言,课程大作业(论文)及期末考试,将得分分散在整个学习环节,以强化过程性考核;此外,在期末考试环节中,除了考察学生理论知识掌握的程度以及对知识的综合运用能力以外,还通过结合生产、生活中的资源循环利用案例设置一定的主观题目,考察学生的分析创造等高阶能力.如此,将考核过程贯穿于学习的整个过程,构建学生全面发展的形成性考核方式.同时随着学习进度的推进,学生可以阶段性的在学习平台查看自己的得分,若得分低于相应阶段的及格值,则是一种警示,学生可及时自我调整和“追赶”,提升学生在学习过程中的自我成就和价值感.如此,通过将考核重心从卷面得分向平时迁移来牵引学生的学习重心,使其转移到学习发生的过程中来.切实将“指挥棒”指向各种能力的发展.表5以刘*同学为例,展示了全过程考核过程中该同学的各项成绩变化趋势及最终成绩计算过程.由表可知,随着教学的进行,该同学课前预习的积极性提高;课堂中一直在参与互动和测验,项目式学习积极参与,在答辩中表现良好等;整体学习状态是积极参与的,最终取得了良好的成绩.

图3 基于学习全过程的形成性考核实施途径

表5 刘*同学考核过程各项成绩统计

4.2 考核改革的实施效果

由表6可知,考核改革实施前,分别有55%和68.3%的学生成绩处于60～80之间,不及格者不在少数,折射出多数学生“60分万岁”的心态;实施后,学生成绩整体提高,有62.8%的学生成绩超过80分,且没有不及格者,说明全过程的形成性考核方式对学生的学习积极性和学习成效有明显的促进作用.

表6 基于学习全过程的形成性考核方式实施前后学生成绩分布情况

5 结语

青海在进入新发展阶段后,生态安全、国土安全、资源能源安全在全国大局中的重要地位更加凸显.资源循环科学与工程概论作为一门系统介绍资源、能源、生态等方面可持续发展理论与工程技术的概论性课程,是化学类专业基础课的“拔高课”,又是专科核心课之间重要的桥梁.为了提高教学效果,更好发挥该课程的作用,探索了以下改革.精炼原有教材中交叉重叠的部分,突出契合地方发展的内容;动态增加学科前沿以拓宽教材广度,开阔学生视野;探索了混合式教学新途径,突破特殊时期教学上的时空限制;采用案例式教学法引发学生的探索欲望,加强教学深度;引入项目式学习法调动学习积极性和主动性;实施基于学习全过程的过程性考核模式,使学生无法靠考前突击应付考试,切实引导学生投入平时学习,锻炼团队协作和解决问题等各项能力,实现知识传授和能力培养的统一.以上探索过程,可平移于化学类专业的其他课程中,有望为推动服务于地区建设的人才培养提供一定的参考.