基于思维导图的海洋技术工科实验教学模式优化(2)
(一)开展课程要求与专业人才培养方案的匹配度分析
根据人才培养方案要求海洋技术专业本科生能够熟练掌握“海”、“水”、“化”、“膜”等专业知识,将海洋基础实验教学大纲分为四大模块:①海洋科学、海洋(生、化)资源开发利用识、海洋环境监测与保护、海洋综合管理模块;②污水和废水处理及资源化、饮用水净化与海水淡化及资源化的工艺及技术模块;③化学、化学工程知识及分析检测模块;④膜分离技术(膜材料与制备技术、膜分离过程、集成膜装备及应用技术)模块。同时通过课程组等基层教学组织的集体讨论,进一步厘清理论教学和实验教学的相关关系。例如海洋技术专业的学生的课程体系中膜分离技术和水处理占有很大的比重,学生在理论课程上已经储备了很多膜制备的方法和膜应用的领域,在实验课程内容上更多的就是体现膜分离技术的应用过程。通过对教学大纲和人才培养的深入解读,我们重新布设实验内容,新增加多个实验内容,旨在分析不同膜原料性能与膜分离之间关系,比较不同膜制备方法,以及制备一张性能优良的膜为目的开设的相关实验。
(二)开展思维导图指引下的实验教学方法设计
在海洋技术基础/专业实验课中引入思维导图,有助于将专业理论课程学习要求与专业实验内容整体联系、系统梳理,易达到对实验内容的整体把握的同时还可以进一步增进对实验原理的拓宽和深化认识,从而解决目前海洋专业在实验教学所需要的改革要求。相关设计主要包括专业基础实验课程的核心能力筛选、专业基础实验课程教学的关键节点分析以及对后续专业辐射衍射确定。具体研究内容有:①明确实验课程的核心能力(主干)、相应专业素质(分支)要求,从而通过定位和设置关键的教学节点,构成明晰的思维导图。②着重在课上探究这一教学过程中引导和指导学生对知识体系的建立和思维发散,并在通过归纳总结,明确知识点之间的逻辑关系。
图1 实验教学设计
(三)指导学生编制思维导图
学生编制思维导图的过程是其思路展开展示的过程。首先,在教师指导下明确问题的焦点信息,对其以前的学习基础也即所积累的信息进行重新认识,将其与实验课程环节新引入的知识进行重组、嫁接,通过知识和信息的连接点扩展思维空间,此即思维导向的主干。其次,在绘制思维导图问题逐渐明朗清晰的过程中,与问题的焦点信息不相关或“联姻”相关性不大的信息可以逐步剔除。此过程中,学生通过教师指导下的自主学习、判别,提升了自我建构知识的能力,真正实现学生主体、教学并举。第三,学生通过实验过程的体会,即自我认识和自我反馈,可结合自身的学习特点和学习基础进一步完善自己的思维导图,从而做到个性化培养和因材施教。
图2 海洋技术实验思维导图的教学模式流程图
(四)基于思维导图的实验教学方法设计及评价重构
在此,以“聚丙烯腈超滤膜制备”为例来阐述教师的教学设计。以聚丙烯腈作为系列实验思路的思维起点,即思维导图中的中心主题。因为学生在之前的专业学习中已经具备了有机化学、分析化学、物理化学等知识能力,因而具备将本实验联系其典型结构、性质的能力;学生具备了化学工程基础特别是现代分离技术能力和基本化学工艺探索能力,也已经在专业课中接触了膜法分离工程的应用,因而可以将本实验中联系制备工艺及此类膜材料在特定化学实验和工程环节中的应用。这些要素可以作为中心主题的下一级子主题,而学生思路可以随实验探究的深入而得以拓展,进而使体现实验思路进程的图像不断清晰。此过程中,教师使实验过程和思维进程的“导航仪”,既使思维导图教学的实践者,也是引领学生运用思维导图学习的推动者。具体教学设计如下。
(1)教师课程设计
教师首先分析本实验课程核心思想和实验教学的目的,重点在于帮助学生厘清应掌握和了解的知识点。教师找到中心主题,构建分析思维导图框架的同时完成教学框架和教学层次的设计,在对学生学情能力分析的基础上合理计划并分析各教学步骤,使其能够与教学过程中对学生能力筛查相匹配。
(2)课前预习
在教师指导下,学生根据各层次学习目标通过预习对将要学习的实验内容建立整体性的了解,结合自身的知识掌握程度明确自身所要建构知识模块的主要知识点,完成个性化思维导图的初步构建。教师课前对学生个性思维导图进行检查并对此环节中所暴露问题加以综合归纳,以此作为实验备课的出发点和依据,进行实验前的重点讲解。图4为一典型案例,从学生所绘制的思维导图中可以清晰看出该学生实验思维的条理性虽然较为清晰,具备了一定的相关知识储备,但是问题也同样明显。相关问题主要包括:实验原理的拓展不足,进而子主题内容拓展不明确;各个思维点的联系不够紧密,整体性欠佳,特别是重、难点任务完成度不明确,不能有效地利用实验进行知识的学习与思维的训练,当然也不能有效激发学习热情。据此,教师可以快速找到学生在实验预习过程中的思维盲点和误区,合理修订实验教学中的重点、难点,从而使课堂教学更有针对性和实效性。
文章来源:《海洋技术学报》 网址: http://www.hyjsxb.cn/qikandaodu/2021/0128/327.html
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