DOI:10.20047/j.issn1673-7210.2025.30.25
中图分类号:G642
邹淑君, 许树军, 贾力维, 徐暘
| 【作者机构】 | 黑龙江中医药大学药学院; 黑龙江中医药大学实验实训中心 |
| 【分 类 号】 | G642 |
| 【基 金】 | 黑龙江省教改项目(SJGY20210830)。 |
核心素养是指学生在接受相应学段的教育过程中形成的适应个人终身发展与社会发展的人格品质与关键能力,需通过具体的课程教学实践来培育[1-2]。本科生核心素养应具备家国情怀、自主学习能力、批判性思维能力、创新能力和全球胜任力[3]。无机化学课是医药类本科生入学后首修的专业基础课,在之后的课程学习和专业领域中应用广泛,对培养医药类人才不可或缺。普通院校医药类大一新生与其他类型院校相似,存在诸多痛点问题,如惯性沿袭中学学习方式、自我管理意志弱、自主学习动力不足、沉迷电子产品,对基础课认同感弱,因未进入理想专业而兴趣不足等[4-9]。这些痛点严重干扰本科生核心素养的发展,也不利于医药类本科生复合型人才培养[10-11]。所以在大一新生这一关键阶段及时改变学生学习态度和方式、激发学习兴趣、提升学习动力,消除痛点来发展核心素养是教师需要攻克的难题。为此,本团队借鉴了建构主义教学、线上线下混合式及多元化教学模式,探索了以“无机化学知识在医药领域中的应用”作为核心任务驱动学生学习的模式,为医药专业基础课教学提供思路[12-15]。
以往化学基础课教学多以课堂讲授概念、原理、规律、反应及计算为主,应用部分不被重视。事实上,学习知识的目的就是应用,因此,改革后重视知识的应用。结合大一新生的痛点问题,教师进行系统教学设计,主旨是促进学生发展核心素养、改变灌输式学习方式、重视基础课学习。将重点内容以“无机化学知识在医药领域中的应用等”作为大任务,结合章节小问题驱动学生通过线上线下多种路径建构知识,引导学生自学基本知识后进行学科融合了解知识在医药领域中的应用,并在解析应用原理的基础上进一步深刻理解知识和发展创新,在如此良性循环的过程中培养学生探索能力和知识迁移能力,形成应用驱动型教学模式。坚持以学生为中心,兼顾多元培养目标,育才的同时育人。内容上固基础、重应用、培创新,教学策略与方法、资源与途径上重视多元融合以达到拓展学生视野和激发潜能的效果。实施过程引导学生积极探究、提升课程认同感、发展多元思维和增强专业使命感。教学设计框架见图1。
图1 无机化学重点内容应用驱动法教学设计总体框架图
教师提前将要学习的内容设置成三项主体任务发布给学生:①主要知识在医药领域中的应用与研究设置成大任务;②课程基础知识学习设置成若干小问题;③根据内容设置体现医药文化、科学精神、榜样风范、家国情怀、专业使命的讨论话题。每项任务提出一定的要求,给出一些完成的建议。教师根据内容设置知识、能力和思政目标。
如黑龙江中医药大学医药类学生无机化学课的第二章内容为酸碱平衡,其中的缓冲溶液为重要内容,其在维持生命健康、疾病诊断与治疗、药物制备与保存等方面都不可或缺,且在后期课程、课题研究和工作中都经常接触,设计应用驱动学习模式有助于学生系统掌握缓冲溶液知识,为日后学习和工作奠定良好的基础。缓冲溶液占3个学时。在课前一周,教师将缓冲溶液学习内容和任务线上发布,具体的内容及目标要求见图2。教师引导学生自主学习基础知识和了解缓冲溶液在医药领域中的应用;课中利用1个学时对基础知识难点及易错点(通常为缓冲溶液pH值计算及配制)进行课堂讲解和讨论;利用2个学时进行翻转课堂,由学生讲解缓冲溶液在医药领域中的应用并实时互动讨论;课后学生提交形成性成果进行评价,教师设置有关缓冲溶液的话题、缓冲溶液应用的不足或现代药物研究亟须的新型缓冲溶液等话题进行线上讨论,以激发学生感悟、实践与创新。
图2 缓冲溶液教学内容及目标设计框架图
2.2.1 基础知识自学 本部分充分调动学生自主学习。教师引导学生通过教材、自建线上课及大学慕课等资源进行自学,自学效果根据线上自测题做初步检测。然后在学习通讨论区讨论教师布置的基本问题。教师根据多年教学经验、学生自测结果及讨论情况发现基础知识在学生中体现出的易错点和难点,用部分课堂时间进行讲解与讨论来解决。
如缓冲溶液学习难点是计算缓冲溶液pH值及混合溶液是否具缓冲作用。教师课前组织学生进入开放实验室了解不同情况下混合溶液是否具有缓冲作用;利用1个学时课堂时间指导学生用不同理论类比推理pH值计算公式。
2.2.2 了解无机化学知识在医药领域中的应用 此过程是教学的最重要部分,是全方位锻炼学生素质和能力的过程。是有效调动学生进行线上线下、校内校外立体化获取应用资源的重要过程。教师根据不同的内容引导学生利用图1所示的多元资源与途径进行查阅、走访、调研、咨询而获取信息,并与医药领域多学科进行融合。
如缓冲溶液学习中,学生需要了解缓冲溶液在医药领域中的6项应用任务,并自愿结组重点选择几项进行深度学习并作讲述。见图2。教师引导各组学生查阅中外文数字文献及图书馆里的书籍,如生物化学、病理生理学、体外诊断试剂分类学、医学检验学、实验诊断学、实用眼科学等获取一些信息。另外,也进行实地调研获取直接信息。由于黑龙江中医药大学拥有多个附属医院、校属药厂及合作药厂及医药公司,教师与医院医师、药厂等有广泛教学与科研合作,学校也积极倡导并协助。教师与医院检验科医师及药厂药剂科药师提前联系沟通,引导选择了“医学检测应用”“组织修复和保护”及“药物稳定与保存”任务的学生组按预约时间到医院、药厂进行学习调研。一般先由医师、药师所带研究生帮助介绍普及常见检测试剂种类、名称、用途及哪些药物需要添加缓冲剂辅料等常识,然后会取有代表性的药物供学生参观,以及参观检测和制剂过程。选择“缓解药物刺激作用”的学生组一般自行到附近药店进行药物调研。“医药科学研究实验”学生组由教师介绍到硕博士实验室了解实验中常用缓冲溶液,其他组以查阅文献为主获取资料。各组学生结合调研和查阅文献获取的信息,经过不断的总结、归纳及优化完成初步任务,运用基础知识所涉及缓冲溶液组成、应用原理等的解析,并制作汇报用PPT、初步撰写报告或论文。在此过程中,遇到疑难问题在学习通平台与同学和老师进行深度探讨,比如24届“缓解药物刺激”组在药店查寻发现硫酸阿托品滴眼液(兴齐)及普拉洛芬滴眼液(安必多)都是可做消炎用滴眼液,但兴齐除了主成分硫酸阿托品外,辅料添加的是羟丙甲纤维素、依地酸二钠、磷酸二氢钠、氯化钠辅料。而安必多滴眼液里除了普拉洛芬药效成分,辅料为硼酸、硼砂、氯化苄烷铵成分。学生在学习通里发起讨论,问“为什么兴齐滴眼液里的缓冲剂只有磷酸二氢钠一种物质,看着不符合缓冲对原则?为什么兴齐滴眼液里有NaCl而安必多里不加NaCl……”。引起同学广泛讨论,综合文献检索、网络搜索及咨询药厂人员,最后得出一致的结论,提示兴齐主成分为硫酸阿托品是一种强酸弱碱盐,安必多主要成分是普拉洛芬为有机酸。二者酸碱度不同,兴齐显酸性且涉及水解作用,所以所用缓冲液为磷酸二氢钠一种物质,看似只是一种物质,实际它既水解也电离,在溶液中能组成两组缓冲对,其中的NaCl是调节渗透压的作用。安必多在溶液中比兴齐酸性更强,所以用硼酸、硼砂做缓冲液,且硼酸、硼砂既有缓冲和稳定作用,也具备调节渗透压作用,所以不必再加NaCl……
2.2.3 翻转课堂展示收获与感悟 本环节充分锻炼学生总结能力、表达能力、逻辑思维能力及感悟能力等。将部分计划学时留给学生进行翻转课堂,学生展示无机化学知识在医药领域中应用的收获和体会,也是分工之后的合作交流与互换知识。重点展示的内容有:①本组收集到哪些应用;②相关应用如何运用所学化学知识进行解析;③相关应用大致发展状况及前景,无机化学知识在该方面研究中提供的支持作用;④从应用领悟到的哲学思考、日常感悟及激发的希望等。另外,教师还随机提出与本次主题相关的事例或热点问题进行探讨。
如缓冲溶液学习的翻转课堂中,由学生讲解缓冲溶液在医药领域中的应用,学生展示内容的相关题目基本是六大应用主题做汇报题目,只是每组学生汇报的具体内容不同、实例不同。汇报过程要应用基础知识说明所涉及缓冲溶液的组成、应用原理、适用条件、使用注意事项、局限性及应用改进等。另外,教师引出一些话题供探讨,如社会上商家宣传的“弱碱性水有益健康,酸性食物容易致癌”的说法进行讨论,这可检验学生对知识的理解程度及灵活应用能力。
2.2.4 拓展思维、激发创新与实践 本环节重点培养批判性思维、创新能力和使命感。教师一般举实例或提出问题发动学生运用已掌握的知识进行线上探讨。特别是能深化对复杂问题理解、能激发学生将所学知识转化成为社会服务和推动创新发展的问题。
比如,缓冲溶液学习后,教师以“您是否发现有些医药问题因缓冲溶液的局限而不能得到很好的解决?您对开发新型医药用缓冲溶液的建议?”“解释生活中有人因焦虑、恐惧等出现胸闷、头昏、呼吸急促症状,施救者用塑料袋或纸袋捂住患者口鼻施救的原理”……以此激励学生学以致用及发展创新思维。
评价常包括三部分,每一部分都包括多方面,各方面在学习通系统设置了相应的得分比例。①基础知识的评价:自学部分通过线上自测系统自动评价,线上讨论由同学及老师给与的点赞及小花获得评价,基础知识作业评价,课堂部分由互动中的抢答、随堂练习及讨论进行评价。②知识应用的评价:要求学生写总结报告、综述性论文、感悟性小文,以及翻转课堂的PPT均以小组任务上传到学习通平台的分组活动库里。教师和学生根据报告内容的完整度及内容深度,综述性论文内容的深度、广度、观点及格式,感悟小文与生活的接近度及共情度,结合翻转课堂汇报的表现进行综合评分。学生评价占比30%,教师评价占比70%。③情感与思政评价:相关话题在学习通上讨论,以得到的点赞量及小花数量获得评价。每次学习任务评价最后折合到期末综合成绩里。教师和学生按图1的反思内容进行反思,不妥之处提出下一次教学的修改方案。
在缓冲溶液的学习中,基础知识基本按基础知识的评价中的项目进行评价,知识应用部分绝大多数学生以写综述论文或20种以上医药领域常用缓冲溶液的报告来呈现。综述论文以阐述缓冲溶液的应用内容是否清晰明了、举例是否恰当、文献引用是否具有代表性、涉及面是否广泛、是否提出新的合理建议或观点、论文格式是否完整、规范来评价。总结报告以体现缓冲溶液具体应用方面、涉及哪些缓冲溶液、缓冲溶液具体组成、缓冲作用原理、pH值范围、适用条件等来评价。感悟小文以所引发的对生活中应用缓冲溶液的思考、激发的实践行动和创新思维提示来评价。思政部分以讨论事例深度及激发的利他性行动来评价,如对“生活中偶发呼吸性碱中毒事例”的感悟、激发的责任心及使命感的表述进行评价。缓冲溶液学习结束,学生根据形成性评价所获得的综合成绩反思自己基础知识、应用部分及思政部分的优势与不足,激励在下一章学习中进行改进或再接再厉。教师根据学生表现反思缓冲溶液教学内容设置的合理性,所设置的学习资源和路径对发展学生核心素养的促进作用,对学生培养目标是否达到。我们的教学近几年呈现出明显的良好效果,因此说明该教学法值得持续运用。
学生借助多种途径和多学科融合充分认识到无机化学知识在医药领域中发挥的重要作用,具体且深刻地体会到化学知识在专业领域中的应用原理、适用条件等,使学生充分认识到化学作为医药专业基础课的意义。以对中药学类专业大一新生问卷为例,入学时以“你是否喜欢化学课”;缓冲溶液学习作为第一次综合任务,完成后以“您对缓冲溶液应用任务学习形式是否喜欢”;学期末以“经过一学期的学习,您对无机化学课的兴趣度如何”进行调查。调研2022级、2023级、2024级学生的结果见图3。3届学生学期初与第1次应用任务结束后对比,以及学期初与学期末进行对比发现,应用驱动型任务教学法确实能提升学生对课程的兴趣,提示教学改革确实能够有效提升学生对无机化学课的认同感,这为发展学生核心素养奠定了基础。
图3 学生不同阶段对课程兴趣的调查问卷结果
学生完成一次系统的任务经历翻转课堂及讨论式学习充分提升了交流与表达能力;经历在网络、图书馆、药店、医院、药厂及科研室的活动过程,所接触到的线上线下环境、阅读的各类文献、付出的思考及用实际行动解决问题的收获都远超过课堂单向传输式学习。充分锻炼了学生自主学习能力及信息收集、整理、辨析和筛选的能力。进行访谈和调研快速锻炼了探索、沟通、协作和交流能力。学生倍加珍惜通过各种渠道获得的第一手资料,对各项任务的态度明显体现出深度的思考,所提交的综合任务报告及论文水平明显提升,其中有些学生经过认真修改发表3篇综述论文,题为“缓冲溶液在医药领域的应用研究”“几种缓冲溶液简介及应用”“配位化合物在医药领域的研究与应用”的期刊论文,表明学生归纳总结及提出观点的能力有效提升。学生积极进行大创项目研究,统计自2021级以来大一年级药学类专业学生参与的项目有校级50项、省级21项、国家级9项。其中与无机化学相关的项目有26项,占大一年级总项目的32.5%,其中与溶液依数性的渗透压相关的项目3项、与缓冲溶液选择及改进有关的6项、与氧化还原反应中的电化学密切相关的有5项、与配合物相关的药物配位改性及微量元素配位利用有关的有12项。调查问卷反馈表明与无机化学相关的项目,申报者直接受学习无机化学课时对应章节的知识在医药领域中的应用而获得启发。这表明学生在大一年级科学研究能力比入学时明显增强,其中无机化学课程教学发挥了重要作用。
批判性思维是新时代学生必备的思维,要对所接收的信息保持理性、怀疑和分析,评估证据,从而做出判断。无机化学课有效提升了学生批判性思维。如学生学习完缓冲溶液知识,对于“弱碱性食物有益健康”的宣扬提出质疑并进行查证,总结出“人体不同部位体液保持稳定pH值范围,食物酸碱性过强对口腔和食管会产生强烈刺激而难以受众,弱碱性食物遇见酸性很强的胃液会被中和,且经历消化吸收后原有成分基本已经改变,因此所谓弱碱性食物有益健康可信度低”。并在不断求证过程,与社会上一些营养学人士以经过消化、吸收、代谢后的终产物在体内的酸碱性来界定酸碱性食物进行区分。从而认识到对大众化言论要进行质疑,既不能盲从,也不武断否定,发挥了批判性思维。
学生通过广泛了解无机化学知识在医药领域中的应用,学会将所学知识与专业、生活及社会联系。如学习缓冲溶液讨论“弱碱性水”时激发学生进行社会调研,发现社会上以“碱性保健品”为噱头进行产品推销的现象屡见不鲜。激励参与公益社团的学生学以致用,用所学缓冲溶液知识进行科普活动,给人们讲解pH碱性食物与营养学里碱性食品的区别,提醒老年人保持理性购买碱性保健品。再如,学生结合实验诊断学利用缓冲溶液知识解释呼吸性碱中毒施救事例,深刻认识到要扎实积累专业知识和技能,厚积薄发,在关键时刻才能胸有成竹地用专业能力治病救人,为大众健康保驾护航。教学中穿插哲学思考、人物、事例等思政元素,有效提升了学生的辩证思维、专业情怀及专业使命感。
应用驱动模式实现了学生中心,教师引导的关系。做到授之以渔而非授之以鱼。学生通过自主探索获取知识的效果远比单向传输理解的直接和深刻。在了解知识应用的过程与专业广泛关联,有助于提升课程认同感。建构知识过程运用讨论式、翻转课堂、线上线下多种资源与校内校外多元途径充分调动学生发展核心素养,为药学类人才培养建立了良好的开端。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Exploration of the application driven teaching model in inorganic chemistry to develop the core competencies of pharmaceutical students
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