PBL教學模式在無機及分析化學實驗課程中的應用①

夏伊靜

(浙江工商大學環境科學與工程學院)

一、引 言

無機及分析化學實驗是我校環境、給排水、食品、海洋等專業學生進入大學后的第一門基礎實驗課程。這門課程的目的是使學生掌握無機及分析化學實驗的基本操作技能，學會正確觀察化學反應現象以及數據處理方法，培養學生實事求是的科學態度、嚴謹的科學作風以及良好的實驗室習慣，為后續實驗課程的學習奠定基礎。然而，傳統無機及分析化學實驗課通常是授課教師在實驗操作前講授實驗目的、原理、步驟及注意事項等，學生按照教師講解的實驗步驟照搬照抄式地完成實驗內容。這樣的實驗教學模式無法激發學生的主觀能動性，不利于培養學生的創新思維能力、分析解決問題能力和團隊合作精神。因此，為適應社會對應用型人才的需求，我們嘗試將PBL教學模式引入無機及分析化學實驗課程中，激發學生自我探索知識的欲望及創新精神，從而提升學生綜合素質。

二、PBL教學模式概述

PBL教學模式是以問題為導向的教學模式，它主張教師在教學過程中通過提問的方法，不斷激發學生去思考、探索，鼓勵學生變被動學習為主動學習。這種教學模式由美國神經病學教授Borrows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學醫學院首創，隨后逐步被推廣應用。我國從20世紀90年代初在醫學教育領域開始嘗試PBL教學模式，取得了良好的教學效果。近年來，越來越多的教育工作者開始關注PBL教學模式，并在多個教育領域進行理論研究和實踐探索，如計算機教育、工程教育、商業教育和建筑教育等領域。不同于傳統教學以教師講解為主的填鴨式教學，PBL教學模式使學生在教師引導下圍繞著問題情境進行思考、分析、討論和研究，從而學習到隱含于問題背后的理論知識。因此，PBL教學模式具有以下幾個方面的優點：

①有利于培養學生在學習上的主觀能動性。

傳統的教學模式大多數是教師講學生聽的模式，其核心在于授課教師，沒能發揮學生在學習過程中的主觀能動性。然而，PBL教學模式更注重學生自主學習能力，以學生為主體，教師在教學過程中通過提問的方式，激發學生的求知欲，引導學生自主地分析問題、解決問題。

②有利于培養學生在學習上的實踐性和參與性。

PBL教學模式以問題為導向，針對教師提出的問題學生通過查找資料、組內討論的辦法提出解決方法。因此，這種教學模式更加注重學生學習能力的培養，鼓勵學生通過獨立思考和組內討論的方式解決問題，有利于提升學生的實踐性和參與性。

③有利于培養學生在學習上的創新能力。

與傳統教學法相比，PBL教學模式強調以學生為主，培養學生將其學到的理論知識有效運用到實際問題的解決中，即學以致用，使學生可以得到多方面能力的提升，如口頭表達、文獻檢索及歸納總結等，這在實驗教學過程中起到積極的作用。

三、基于PBL的實驗教學模式的實施方案

PBL教學模式的實施在于教師提出問題，學生在整個實驗學習過程中都圍繞著這些問題進行分析，最終給出實驗方案。圖1為PBL教學模式應用于實驗課程的技術路線圖。從圖中可以看出，與傳統的教學模式相比，PBL教學模式大大削弱了教師在課堂上的作用，真正實現以學生為主、教師為輔的教學模式。

圖1 PBL教學模式應用于實驗課程的技術路線

四、實驗教學案例

本文以“硫酸銅的重結晶實驗”為例，初步探討PBL教學模式在實驗課程中的應用。

1.創建問題

教師在實驗教學實施前需向學生簡要介紹PBL教學模式，加深學生對這種教學模式的理解，同時調動學生的積極性，使學生能夠配合教師并自主設計實驗方案。PBL教學模式應用的關鍵在于問題的合理性，因此授課教師應以實驗目的、實驗原理、實驗步驟及注意事項為依據，以提高學生自主學習和獨立解決問題的能力為目的創建問題?；谏鲜龇治?，硫酸銅的重結晶實驗，教師應在課堂上提出以下幾個引導問題：

①粗硫酸銅的制備方法，常見的雜質有哪幾種？

②粗硫酸銅里的雜質該如何去除？去除原理是什么？

③去除雜質后的硫酸銅溶液為什么要加入幾滴稀硫酸使其PH為1—2后再加熱蒸發濃縮？

④怎樣鑒定提純后的硫酸銅純度？

⑤實驗過程的關鍵點是什么？操作時應注意哪些方面？

問題①、②、③屬于基礎性問題，其目的在于引導、幫助學生建立基本的知識體系；問題④、⑤屬于開放性問題，其目的在于培養學生的開放性思維，激發學生自主探究的興趣。

2.自主學習，設計方案

學生以3—4人為一組進行組合，圍繞著教師提出的問題，通過利用網絡資源，查詢文獻、書籍等資料獲取答案。在查閱完資料后，學生通過開展組內討論的方式，整合收集的資料并梳理思路，初步提出可行的實驗方案。

3.實驗實施環節

實驗方案實施之前，各小組組長匯報各自設計的實驗方案，分析方案的可行性并提出預期的實驗結果。隨后，教師應對知識點進行全面的梳理及歸納總結，并針對學生分歧較大的問題進行具體分析，使學生形成統一的認識和理解。學生經過教師的講解后發現實驗方案中的不足之處，對其進行修正和完善。優化實驗方案后，學生利用實驗室提供的材料和儀器設備進行實驗操作。實驗過程中各個小組的成員要相互合作，并仔細觀察各個步驟的實驗現象是否與預期的實驗結果一致。如果不一致，小組成員要及時討論是什么原因導致的，實在不能解決再請教教師。此過程教師要全程參與，適當引導學生，必要時及時糾正學生的錯誤，嚴格規范學生的實驗操作。課后，學生處理原始實驗數據，分析實驗現象與結果，并完成實驗報告交給教師評閱。

4.課程評價體系

學生成績評定依據學生實驗前、中、后的表現，主要有實驗方案設計能力、課堂中小組討論時各個成員的參與度、實驗操作的規范性及實驗結果分析與實驗報告的撰寫等。這樣的評價體系考查了學生在各個環節的表現，其目的在于提高學生自主學習能力、分析及解決問題能力、語言表達能力和團隊合作能力。PBL教學模式下的課程評價體系較傳統的唯結果論更為客觀，大大減少了實驗結果的權重，更強調學生綜合能力的培養。

五、教學效果和總結

我們在2017、2018級環境類專業6個自然班的無機及分析化學實驗課程中進行了以問題為導向的PBL模式實驗教學，達到了預期的效果。通過對學生采取問卷調查發現，70.3%的學生對教學效果“非常滿意”，24.3%的學生對教學效果“滿意”，僅5.4%的學生對教學效果持“一般”的態度。此外，絕大多數學生認為PBL教學模式有利于提高自己獨立思考和解決問題的能力，能加深對所學知識的理解和掌握。

六、結束語

PBL教學模式在無機及分析化學實驗課程教學中的優勢已經顯現出來：此方法一方面激發了學生探索知識的興趣，培養了學生的綜合素質；另一方面又提升了課程的教學質量。PBL教學模式以學生為本，以問題為導向，教學相長，對提升地方本科院校應用型人才的培養起到了重要作用，是一種值得推廣的教學方法。