CDIO理念在卫生化学实验教学中的探索

侍雯婧 严朗 任丽君 高方圆 张晓芳 朱江波 陈基快

现代社会科学技术快速发展，处于知识经济爆炸的时代之下，社会竞争从本质上看是人才的竞争。教育作为国家创新体系的基础，需要面对时代发展的需求，培养更多具有创新精神和科学素养的关键人才。美国麻省理工学院提出的CDIO[即“conceive（构思）”“design（设计）”“implement（实现）”和“operate（运作）”]教育理念更加关注教学实践过程和实践经验的总结[1]，重视知识的合理内化发展以及应用，对于学生的多元化发展具有促进效果[2]。将CDIO 结合入卫生化学实验课中，可促进学生更快掌握试验设计、试验原理和关键知识点。大学生处于思维活跃期，对于知识点可以快速掌握，在试验操作过程中，适当给出引导，启发学生融入创新设计，然后进一步实践运作，使学生在掌握知识点的同时又在应用方面得到锻炼，对于课堂培养创新型人才具有重要意义[3]。

1 CDIO 理念对高校卫生化学实验改革的现实意义

卫生化学实验内容中涉及到生物技术、生物工程、化学技术等多个领域的知识，也是当前生命科学发展最快，应用前景最为广阔的前沿学科之一。因此在专业课程的学习过程中，需要进行教学改革工作转变现有的教学现状[4-6]。将高校卫生化学实验教学置身于CDIO 理念下，调动学生学习的积极性与主动性。CDIO 教学模式以学生为中心，以理论联系实际的方式开展，充分调动学生在项目学习中的积极性与主动性，学生有针对性地学习，学以致用。

培养学生合作交流能力。课程实施以团体合作方式进行，学生在合作项目过程中，通过做项目培养团队合作精神、交流沟通能力。实验与知识、技能相互融合，以技能培养为目标组织实施课程，促进专业知识的学习。不难看出现阶段的生物实验和社会生活之间联系紧密，不仅具有学术化特征，更具备生活化元素。在实验教学中更强调理论联系实际，将卫生化学实验与课外活动和研究性学习进行了整合，建构一个开放广阔的学科知识课堂。在新教育理念下，教师应该充分调动学生参与到实验课程当中，主动培养观察能力和解决问题的能力，让学生掌握操作技能的同时，培养科学技术相关的素养，也能让卫生化学成为面向未来的知识内容。

从20 世纪80 年代开始，世界各国也开始纷纷反思教育政策和课程的实施，究其根本都在于通过课程改革培养高素质的公民群体。从CDIO 教学理念中也能感受到其与我国新课程标准的要求具有相似之处，旨在培养学生获取知识的意识和分析解决问题的能力[7]。

2 高校卫生化学实验教学的现状

2.1 教学效果不突出

受特殊情况影响，卫生化学实验教学只能以教师为主导，学生被动参与的方式进行。无论是实验准备还是实验设计过程，都只能按照教师的指令展开验证性操作，某些使用到的试剂、设备等也是提前准备好的材料。学生只能参与到教学课中几个学时的实验过程，通过机械式的实验过程，编写试验报告。但学生对于实验原理和实验步骤的了解程度显然存在缺陷，不利于学生创新能力的培养。在这种单一化的教学体系下，不仅教学效果不突出，学生掌握知识时也缺乏系统性，无法通过针对性训练来完成相关的内容要求。实际上目前学生认为卫生化学实验对科学知识的理解和科学素养的提高具有很大帮助[8]，但现阶段的实验课程并没有按照能力和情感态度的要求展开多方面培养。对于学生而言，他们更希望通过实验去探究新的事物，而不仅仅是在实验过程中配合展开枯燥的内容学习。CDIO 理念中的“构思”和“设计”，也充分说明了提出问题并解决问题的重要性，也是卫生化学实验教学改革的意义所在[9]。

2.2 创新内容设置不足

由于时间的压缩，当前的卫生化学实验教学内容所进行的实验并没有过多涉及到最新的卫生化学技术知识应用，学生无法通过自主设计的方式进行实验内容方法的创新。卫生化学涉及到多个领域和多个学科的知识，学生应该具备跨领域的知识交流能力，并按照自身的能力要求设计一些具有趣味性的试验，综合提升知识水平、能力素养、实践创新意识等。换言之，学生需要在实验过程中进行主动思考，主动融入实验环节中，从结果中获取自己想要的信息，从一步步的操作中了解有哪些需要改进的地方[10]。

2.3 教育目标达成问题

课程实施过程应倡导学生的主动参与探究，从知识收集中提升问题解决的能力[11]。新教育理念强调目标达成，注重成果导向型的人才培养。卫生化学实验课的教学目标本身也高度重视学生的工程实践能力与思维创新意识，这与现代工程教育的要求也保持一致。传统卫生化学实践课程中，教师未能关注教育目标的达成程度，单纯地以教学过程的完整性作为课程结果的判定依据，使得学生的能力并未得到有效发挥。如果学生不能通过多种渠道了解卫生化学的学科性质、研究内容，就无法通过知识渗透内化的过程来提升能力，创新思维，对于个人发展也是极为不利的。

3 CDIO 理念在高校卫生化学实验教学中的改革措施

通过对现有内容的研究不难看出，卫生化学实验课程的开设情况并不如人意，作为教育工作者，也需要正确认识到特殊情况下新的教育理念的应用，以此为基础开展教育改革工作。

3.1 以学生为主体的高效化、多元化实验教学

在每一个实验开始前都需要全过程贯彻CDIO 教学理念，转变陈旧的教学思想，以学生为主体，教师为辅导的方式进行内容调整。实验问题的改进和提高都应该注重学生的创新性参与，让学生发挥主观能动性并主动融入实验过程当中[12]。例如在实验开始前，将构思和设计的职责交给学生，让他们从探究和实践的过程中全方位满足兴趣需要，并发挥团队协作精神，调动学生的积极性。而在实验进行的过程中，教师可以对某些关键的知识点进行延伸，尝试通过知识引导的方式启发学生。如原子吸收光谱分析仪这个知识点，可以与紫外吸收光谱仪有关的实验进行联系，启发学生如何进行问题分析，从问题中尝试解决问题。教师也应鼓励学生展开提问，注重多种方法的灵活应用。这样一来，无论是实验的构思、设计还是实现运作环节，学生都可以亲自参与到实验的全过程当中。且实验相关的资料都由学生自行查阅并筛选，强调全过程参与机制，既符合CDIO 教育理念，也从根本上提升了学生的综合实践能力[13]。

当然实验课与理论课程是相辅相成的，教师既要在实验教学中关注学生能力的提高，为他们营造一个宽松和谐的实验环境，从而让学生的情感处于积极主动的状态下；同时也应该注重理论知识的掌握，但不拘泥于教材内容，可以让学生更多地从网络资源中获取有价值的信息，为实验过程提供参考和借鉴。按照建构主义学习理论，学生要充分发挥主观能动性和学习积极性，实现对知识的意义建构。实验教学本身是一个科学活动过程，学生只有处于主体地位，并亲自参与实验，才能了解学科知识和生活之间的联系，从中总结经验并提出问题，创造科学探究的条件，在不同的目标中培养科学探究能力，实现对于知识的建构和构建。换言之，知识和理解是互相影响的，知识的建构过程可以通过实验展开，让个人意识与问题情境交互作用。

3.2 现代教育技术的完善与辅助

现代教育技术可以为实验教学提供有效的支持，将一些教学重难点信息直观展现在学生面前。例如可以通过动画的方式，将卫生化学实验中仪器的使用、试剂的配置和软件操作界面的操作都可以以视频的方式展现在学生面前。另外，当前很多院校都开展了相关的虚拟实验室案例教学，以生动的辅助教学手段保障了学生的积极性。教师可以尝试通过技术手段来合理划分实验教学的有关内容，包括基础知识实验、探究实验等多个模块，通过重组实验内容来打造能力创新要求下的新实验教学体系，满足现代教学理念下的要求[14]。

学校需要不断更新实验所需的仪器、设备，让实验教学可以有效开展。卫生化学实验和其它学科的实验有所不同，涉及到某些探究性知识学习时，具有一定的场地与一起要求。学校在条件允许的情况下，应明确实验需求，加大基础设施与技术研究的投入，为课程改革提供根源性基础保障。

3.3 基于实验过程的评价体系与能力培养目标

评价体系与能力培养目标的确定有助于未来的实验教学明确重点，从卫生化学的学科性质入手。按照CDIO 的要求，课程考核评价工作一方面要对学生实验结果进行评估，另一方面也应该从实验过程中了解实验数据的获取情况，从实验构思、设计运作与实验结论的打成情况展开考核。教师可以指导学生展开实验，并记录学生在设备操作与知识理解方面的完成情况。如果学生出现错误，也可以对学生进行点拨，让他们了解问题产生的主要原因和问题的改进方法[15]。

课程教学评价的改进方式可以从两个角度展开讨论。一是评价内容与教学目标，即实验成功的认定与否，不仅取决于学生得到的实验成果，更重要的是取决于他们参与实验的过程。当学生能够主动参与实验并通过实验获取结论，那么证明实验教学的开展对能力提升和素养培养具有明确效果；二是对现有的评价方法进行调整，采取定性评价与定量评价相结合的方式，考核学生的能力、技能熟练度、实验态度等，从而确定下一阶段的教育目标与教育开展方式。

4 结语

综上所述，CDIO 为我们提供了一个可以借鉴的“做、学、教一体化”的成熟模式。可以看到，将 CDIO 理念应用于卫生化学实验教学，强化了学生的能力培养，有利于培养高素质的、具有可持续发展潜力的技能型创新人才。CDIO 理念可以为当下的高校教育提供参考，并在课程设计、安排、实施等多个方面进行改进。通过对卫生化学实验教学改革模式的分析讨论，我们可以总结理论依据，同时为其它学科的实验研究改进提供可借鉴的思路。未来的实验教学应调整人才培养目标与人才培养模式，关注学生学习方式的转变和学习经验的积累，以创新型评价方式培养学生的终生学习意识。