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基于认知心理学的医学化学实验教学改革探索及评价

  摘 要:本文以“花生油的提取及油脂性质”实验为具体示例,探讨了认知心理学在医学化学实验教学中的运用,并从几个方面对化学实验的教学改革进行了探讨。
  关键词:医学化学实验;教学改革;认知心理学;评价
  在国内外高等医学教育中,化学是一门重要的基础学科。美国著名化学家Breslow.R指出:“考虑到化学在了解生命中的重要性和药物化学对健康的重要性,在医务人员的正规教育中包括不少化学课程一事就不足为奇了。今天的医生需要为化学在人类健康中起着更大作用的明天做好准备。”化学实验是化学教育的重要组成部分,其对培养学生的接受能力、锻炼学生的动手能力、提高学生的综合素质有着非常重要而深远的意义。为了更好地激发学生的学习积极性,使知识能被更好地消化吸收,我们从认知心理学入手,对传统实验教学的授课方法做了一些改革探索。
  一、传统化学实验教学的弊端
  在传统化学实验教学里,教师往往强调和重视知识的讲授,从实验讲授到实验的整体控制,教师是实验室的主导者,学生是跟随者,这就使实验教学形成了“教师讲―学生仿”的模式。在这种模式里,虽然也能完成教学计划,取得一定的教学效果,但没有完全调动起学生的积极性和主动性,学生体会不到自己积极思考、全程参与的乐趣和意义,感觉教师让做什么就做什么,对实验过程和意义探究不深,在演示实验的过程中往往出现学生提不出问题,碰见问题自己不能分析解决的现象。因此,转变化学实验教学思想,建立以学生为主导的教学新模式是医学化学实验教学中急需改革的问题。我们可以以认知心理学作为实验教学改革的理论指导。
  二、认知心理学与教学的关系
  认知心理学认为,决定学习效率和学习结果的直接原因是学生学习时知识表征和信息加工过程,把人作为主动的信息加工者,主张人脑在接收外部信息时应为积极的、主动的。学习者根据已有的知识和经验,对新学习到的信息进行相应的选择、整理、分析,结合有关知识,选择其主要的、有用的信息,抽取其本质,把它们储存在大脑中。因此,我们在教学实践中应充分重视发挥学生学习的主体性,注重结合学生头脑中的认知规律,创设可以激起学生进行思考和记忆等心理活动的外部条件。教师要充分利用好学生的学习心理机制,在教学活动中改进学生的学习策略并培养学生的原认知技能,培养学生对自己的认知活动进行自主管理,引导其进行自主性学习。
  大教育家孔子曾说过:“不愤不启,不悱不发。”他提倡在学生对所要解决的问题处于“心求通而未遂,口欲言而不能”的时候再去启发。怎样才能使学生处于“心愤愤,口悱悱”的状态呢?这就要求教师要从认知心理学的角度出发,抓住学生的求知心理,从而实现从“教师讲―学生仿”的旧模式到“学生求―教师授”新模式的转变。
  三、以“花生油的提取及油脂性质”实验为例,应用认知心理学,探索新型教学模式
  我们借鉴认知心理学的相关理论,在实验教学中进行了一些教法改革探索。下面以具体实验为例讨论新型教学模式的应用。“花生油的提取及油脂性质”是一个步骤比较复杂的综合性实验,由制备实验和验证实验两部分组成。我们把它安排在实验课的后期,待学生通过前期实验有一定的实验操作基础和技能后进行。在讲授过程中,我们结合学习内容选择恰当的策略展开教学,力求使“教师讲―学生仿”的旧模式转变为“学生求―教师授”的新模式。
  1.激发注意的策略―引出问题,激发学生的兴趣
  注意策略指人会对进入大脑的信息进行一定的选择,以保证大脑进行有效的信息加工。兴趣是最好的老师,问题是抓住学生注意力的有力武器。在实验的开始,我们没有对着实验讲义一项一项地照本宣科,而是以设问式开场:“我们今天做的实验是花生油的提取及油脂性质,大家知道平时我们生活当中用的花生油是怎么制得的么?”这个问题一下子调动起了学生的学习积极性,尤其是一些自己家中曾用传统工艺“压榨法”制取过花生油的学生,他们的回答更确切,一堂实验课在师生的对话式教学中展开。在学生进行了简短的讨论后,由教师引入正题:压榨法属于物理方法,是不是可以用化学方法制取花生油?这样就简洁有效地把学生的兴奋点过渡到实验中来。
  2.提高思维的策略――锻炼分析问题的能力
  思维策略是指解决问题时所采取的总体思路,是带有原则性的思维方法,是主体接触问题或目标后的思维决策选择。在提出问题后,学生马上考虑到,花生油是以液态的形式存在于固态的花生中,可以用高中时学过的萃取法使花生油发生相应的转移。这一原理学生都理解,但具体怎么操作他们都感到无从下手,这个时候的学生就处于“心愤愤,口悱悱”的状态,他们自己发现了问题,当然有强烈的求知欲,这时教师就可以充当“学生求―教师授”新模式中的角色了。
  教师首先要让学生明白用萃取法做实验,先要有萃取装置,在实验中可以采取直滴式脂肪提取器,同时讲解其原理和使用要点。用这种方式讲实验仪器,学生明白每一种仪器的选择都是为了满足实验的需要,而不是仪器已经摆在桌面上,随便用哪一件都可以。
  有了萃取装置,还需要合适的萃取溶剂,教师再次征求学生的意见,与他们讨论。学生通常会根据他们原来学习的知识建议使用花生油等溶解性较大的有机溶剂,但是有机溶剂的种类这么多,到底选择哪一种呢?学生们又困惑了。这个时候教师就可以讲实验药品了,综合考虑实验效果、环保性、试剂的常用性、价格等方面,实验选择用氯仿。在这个过程中,学生就明白了选择试剂的原则,而不是仅停留在本次实验用什么试剂的简单层面上。同时,因为学生是医学专业的,可以简单介绍氯仿在临床上用作麻醉剂的利弊,使这种药品作为化学、医学学科的交叉点,激发医科学生学习化学的积极性。
  在讨论完萃取后,教师进一步引导学生深入思考。这个实验是综合实验,在制取花生油之后还有一个性质验证实验,需要用纯的花生油,因此还要将萃取到的花生油和萃取溶剂相分离。教师可以介绍一下花生油和氯仿的沸点,引导学生回忆曾经做过的实验,学生通常可以自己提出常压蒸馏分离混合溶液的办法,教师引导学生回忆实验要点即可。   3.实验操作以教师示范为辅,以培养学生动手能力为主
  实验课上教师操作示范非常重要,是理论讲解所不能替代的,但在示范的过程中仍要激发学生的积极性,以学生为主体。比如:实验中需要切花生,教师不需要马上示范,可以先询问学生怎么切比较合适?学生可能说切得越细越好,因为可以增大萃取反应的表面积,教师可以再提醒学生细小的花生虽然反应相对充分,但很容易堵塞仪器且易随溶液溢出,学生在综合考虑的基础上可以自己想出办法,切大小合适的花生薄片。再比如常压蒸馏的加热装置,教师可以提醒学生实验中加热火候很重要,但用电热套很难控制,引导学生思考,学生往往能想到以前实验中用到过的水浴加热法。在实验的巡回指导中,当有学生提问时,教师不是马上给出答案,而是帮助学生先自己找出问题所在,再一起解决问题。
  四、教学改革效果评价
  在实验的讲解中,我们始终注意运用认知心理学的相关理论,精心设计课堂教学,充分利用启发式、提问式、设问式、讨论式、图解式、示范式等教学手段,使实验教学不再是教师给学生讲授,而是学生在教师的引导下自己“设计”整个实验,不断地发现问题、提出问题和解决问题。教师不再是知识的灌输者,而变成了学生学习的帮助者、大方向的引导者和疑难问题的解答者,从而实现了从“教师讲―学生仿”的旧模式到“学生求―教师授”新模式的转换。
  我们在12个平行班的学生中采用新旧两种授课模式做对比授课实验,结果显示:
  1.采用“教师讲―学生仿”旧模型式授课的班级
  在这种教学模式下,教师是课堂的主体,学生自主学习的积极性不高,在授课过程中学生只是忙于埋头记笔记。因为教师没有把学生考虑进来,因此学生只是被灌输知识。随着课堂的推进,学生的注意力逐渐涣散,对教师讲的要点记不清楚,动手操作时出错率高,提出的问题有深度的不多。在实验完成后写实验结果分析时,学生往往无从下笔,不会从实验和理论的角度分析实验的成败。
  2.采用“学生求―教师授”新教学模式的班级
  在这种教学模式下,课堂气氛活跃,学生学习的积极性明显高涨,回答问题踊跃,同学间、师生间讨论热烈,由讲授式教学转变为对话式教学。学生是课堂的主体,是实验的设计者和实施者,其主动性、积极性、能动性被充分地调动起来,教师主要充当实验实施的辅助者,从“讲”实验变成了“帮助”学生做实验。因为是学生自己“发现”了实验方法,实验的每一步推进都经过了他们的思考,所以他们对实验原理、仪器药品、操作步骤、注意事项等实验要点记得更清楚,问的问题大多经过了更深入的思考,如“如果实验不用氯仿,用丙酮会怎样?”在实验结果分析中,学生往往能自己从实验和理论的角度找出实验中的问题和不足,还有的学生能在实验设置上提出大胆的设想。在实验操作时间上,虽然讨论、讲解的时间稍长,但是“磨刀不误砍柴功”,因为学生操作前做到了心中有数,动作比较迅速、准确,因此相比采用旧模式教学的班级需要4个小时左右完成的实验,新模式班级的学生普遍可以提前半小时左右完成,做到了又好又快。
  五、教学体会
  通过利用认知心理学对化学实验教学改革所做的一点探索,我们发现,实行以学生为主体的“学生求―教师授”新模式教学,可以使学生充分开动脑筋,从被动接受知识变成主动回忆、探索、整合知识,能更好地培养学生的开放性思维,锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养他们相互协作的意识和素质,使学生能从实验设计的原则、方法上更深入地体会、理解实验设置,同时将理论知识和实验知识进行了有机结合,为今后进一步深造和进行科研工作打下了坚实的基础。
  总之,我们将不断总结经验,找出不足,改进方法,进一步探索化学实验教学,使化学实验教学成为化学教育和整个大学素质教育的有力组成部分。
  参考文献:
  [1]吴展遥.浅谈发展性教学评价下教师的教学反思[J].课程教育研究,2013,(02):195.
  [2]Lefrancois.G.R.Psychology for Teaching(9thed)[M].Belmont,CA: Wadsworth Publishing Company,1997.

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