基于BOPPPS模式的“化學(xué)勢”教學(xué)設(shè)計研究

韓曉燕，王 娜，張師愚

(天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 300193)

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基于BOPPPS模式的“化學(xué)勢”教學(xué)設(shè)計研究

韓曉燕，王 娜，張師愚

(天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 300193)

從知識建構(gòu)和以學(xué)生為中心的角度出發(fā)，通過“化學(xué)勢”教學(xué)實例，介紹實施BOPPPS模式的教學(xué)過程，將課堂教學(xué)延伸至課前和課后，探討學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式，以提高物理化學(xué)課程的教學(xué)效果。該研究同時也表明強(qiáng)調(diào)注重知識框架的建構(gòu)，注重揭示知識背后的原理和方法及提高物理化學(xué)教學(xué)層次的必要性。

導(dǎo)學(xué)互動的加式教育模式；物理化學(xué)；教學(xué)設(shè)計

中醫(yī)藥院?！段锢砘瘜W(xué)》課程是藥學(xué)、藥劑學(xué)及中藥學(xué)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。該課程集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)知識于一體，具有概念多、公式多、公式使用條件多等特點，是教師和學(xué)生公認(rèn)的難教、難學(xué)、難考的課程之一。如何在本課程學(xué)習(xí)中讓學(xué)生理解抽象概念、定律，使學(xué)生獲得該課程最有價值的部分-對化學(xué)現(xiàn)象解釋的理論框架，進(jìn)而掌握其中各種處理、解決問題的思路與方法，并能靈活應(yīng)用是本課程的重點和難點。結(jié)合中醫(yī)藥院校學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題和《物理化學(xué)》課程的特點，教師在講授內(nèi)容與講授方法上需要精心選擇與設(shè)計[1]。

BOPPPS(導(dǎo)學(xué)互動的加式教育)模式由加拿大不列顛哥倫比亞理工學(xué)院[2]創(chuàng)建并推行，用于教學(xué)模式的設(shè)計，旨在進(jìn)行有效的教學(xué)，以盡可能獲得最佳的教學(xué)效果。BOPPPS依據(jù)人注意力維持的特點，將課程按“起承轉(zhuǎn)合”分為六個階段，依次為B(Bridge-in，導(dǎo)言/導(dǎo)入)、O(Objective/Outcome，學(xué)習(xí)目標(biāo)/結(jié)果)、P(Pre-assessment，先測)、P(Participatory Learning，參與式學(xué)習(xí))、P(Post-assessment，后測)以及S(Summary，摘要/總結(jié))[3]。

BOPPPS模式也是教師進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計的一種有效方法。其基本模式由“我們要到哪里去？我們怎樣到那里去？我們是否到了那里？”三部分組成。具體包括下面六部分的教學(xué)設(shè)計內(nèi)容，該模式可以對課堂教學(xué)過程的引發(fā)、目標(biāo)設(shè)定、學(xué)生參與程度、教學(xué)反饋進(jìn)行及時準(zhǔn)確地監(jiān)控和調(diào)整，進(jìn)而高效地提高教學(xué)質(zhì)量。

本文以BOPPPS模式為指導(dǎo)，以解決《物理化學(xué)》課程教學(xué)中出現(xiàn)的具體問題為目標(biāo)，以其中第二章“熱力學(xué)第二定律”的第八節(jié)“化學(xué)勢”為例說明。

1 導(dǎo) 入

第一部分的目的是吸引學(xué)生的注意力，幫助學(xué)生專注在即將要介紹的內(nèi)容。教師于此階段可采用的授課策略包含：提供學(xué)習(xí)此課程的理由、重要性或共通性；敘述與課程主題相關(guān)的故事，或者教師的個人經(jīng)驗；提出和教學(xué)主題相關(guān)的問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課程；提供一個吸引人的引言或不尋常的事實；將接下來的內(nèi)容與已經(jīng)學(xué)過或未來要學(xué)的內(nèi)容相連結(jié)[4]。

本節(jié)導(dǎo)入問題：

(1)100 mL酒精和100 mL水混合后的體積是多少？

(2)什么是偏摩爾量(可考慮用一個相對直觀的體積來討論)？什么是化學(xué)勢？

(3)化學(xué)勢的表達(dá)式有什么特點及應(yīng)用價值？

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

第二部分，學(xué)習(xí)目標(biāo)由知識、技能和情感三個元素組成，教師應(yīng)清楚傳達(dá)教學(xué)目標(biāo)，如課程的重點知識、學(xué)習(xí)價值，以及可習(xí)得之能力，讓學(xué)生明確掌握學(xué)習(xí)的方向。課程目標(biāo)必須是具體明確的敘述，包含：對象是誰 (who)、將學(xué)到什么 (will do what)、在什么情況下 (under what condition) 及學(xué)得如何 (how well) 等組成要件。

通過本節(jié)化學(xué)勢內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握偏摩爾量與化學(xué)勢的概念和意義，了解它們之間的區(qū)別。掌握不同狀態(tài)物質(zhì)的化學(xué)勢表示。學(xué)會處理化學(xué)反應(yīng)、相變化這樣的復(fù)雜多組分系統(tǒng)的處理方式，理解熱力學(xué)第二定律在多組分體系中應(yīng)用的重要指導(dǎo)意義。

3 先 測

建立在學(xué)習(xí)目標(biāo)之后的先測環(huán)節(jié)，對于老師而言可了解學(xué)生的興趣與能力，進(jìn)而調(diào)整內(nèi)容的深度與進(jìn)度；對學(xué)生而言，可透過先測聚焦于特定目的，也可藉此向教師表達(dá)復(fù)習(xí)或澄清的需求?？荚?、作業(yè)，或者非正式提問，如開放式問題及腦力激蕩，皆可達(dá)到先測的目的。例如本節(jié)內(nèi)容先測要點如下：

(1)相關(guān)基本概念回顧：廣度性質(zhì)，強(qiáng)度性質(zhì)，組成不變的封閉體系變化的方向和限度判據(jù)。

(2)以水和乙醇混合為例說明廣度性質(zhì)-體積的加和“不簡單”，如何解決？

(3)無論用熵判據(jù)還是吉布斯自由能判據(jù)均需計算廣度性質(zhì)，可否簡化？如何簡化？

4 參與式學(xué)習(xí)

此部分為提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分為兩種類型，常見的一種是教師與學(xué)生之間的互動，另外一種則是同學(xué)之間的討論。在這個階段，教師要善用教學(xué)策略，為課堂內(nèi)的參與積極度加溫。常見的做法，是將學(xué)生分成小組來討論教材中的問題，或者在講課中停頓一下，讓學(xué)生進(jìn)行反思。還可以與其他各種教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行交叉與融合，比如將啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、案例式教學(xué)等教學(xué)方法融入到互動環(huán)節(jié)。還可以混合使用PBL教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等形式，發(fā)揮不同教學(xué)方法的長處，以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其主動思考，改變學(xué)生的思維方式，從而主動參與到課程的學(xué)習(xí)過程中，甚至起到主導(dǎo)作用[5]。此外，亦可鼓勵學(xué)生提出自我思考問題，或者設(shè)計模擬情境，將課堂參與者都拉入互動的情境中。

本節(jié)最大的難點就在于多組分系統(tǒng)的數(shù)學(xué)處理，公式復(fù)雜，學(xué)生接受難度大，因此化學(xué)勢的教學(xué)是本節(jié)應(yīng)對的核心。在從單組份過渡到多組分系統(tǒng)時，學(xué)生這種不適應(yīng)可能還會加大，以至無法理解化學(xué)勢。

化學(xué)勢判據(jù)最重要的是從化學(xué)勢大的向化學(xué)勢小的方向進(jìn)行。組織專題討論，理解理想液態(tài)混合物中任一組分以及理想稀溶液中溶質(zhì)和溶劑標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢的是真實的還是假想態(tài)的？真實溶液的化學(xué)勢表達(dá)式是如何建立的？理論意義如何？總結(jié)各種化學(xué)勢表達(dá)式中的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及修正項的規(guī)律。

解決上述問題最重要的是建立相對概念，具體說，化學(xué)勢=基準(zhǔn)值+修正項。即使不知道絕對值，但知道針對同一基準(zhǔn)值的相對值的差值，就可以比較大小，化學(xué)勢判據(jù)最重要的是從化學(xué)勢大的向化學(xué)勢小的方向進(jìn)行。第二個重要的方法是，液體的化學(xué)勢不知道，但可以借助拉烏爾定律和亨利定律，用氣體的化學(xué)勢描述，拉烏爾定律和亨利定律的最大特點是左邊說的是液體，右邊是氣體，是完美的橋。第三是非理想怎么辦，沒有公式可用，左右連不上，又一個最重要的概念出來了，活度，就是校正，把一切偏離理想的都?xì)w結(jié)到濃度校正上，即用活度代替濃度。其實前面講解理想氣體與真實氣體化學(xué)勢的區(qū)別，已經(jīng)做好了活度的鋪墊。

5 后 測

課程進(jìn)行到一定階段后進(jìn)行后測，以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成效、以及是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

(1)偏摩爾體積的測定方法？偏摩爾體積變化規(guī)律？

(2)如何配制色譜分析中使用的1000 mL的50%的甲醇水洗脫液。

(3)偏摩爾量與化學(xué)勢的異同之處。

(4)空氣中水的化學(xué)勢如何計算？

(5)在密閉且事先抽成真空的容器內(nèi)，放入一杯清水與一杯糖水，問足夠長時間后，會發(fā)生什么現(xiàn)象。

6 結(jié) 語

此階段有著承先啟后的功用，教師應(yīng)幫助學(xué)生總結(jié)課堂內(nèi)容、整合學(xué)習(xí)要點、以及預(yù)告下堂課的內(nèi)容。教師可以直接用講授的方式做內(nèi)容復(fù)習(xí)，或是透過回饋意見進(jìn)行。例如，本節(jié)內(nèi)容總結(jié)如下：對于多組分體系用化學(xué)勢來判斷(相變化、化學(xué)變化)過程的方向和限度；化學(xué)勢是判斷物質(zhì)變化與傳遞方向的函數(shù)的總稱，偏摩爾吉布斯自由能只是最常用的一種化學(xué)勢形式，某物質(zhì)只能從化學(xué)勢高的相流向化學(xué)勢低的相，直至兩相的化學(xué)勢相等為止。

綜合上述，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該首先明確課程既要傳授知識，也要教方法、能力和素質(zhì)，并要激發(fā)學(xué)生的興趣和思考。而后以此為教學(xué)目標(biāo)，采用新型的教育模式，設(shè)計課堂教學(xué)過程，通過采用高效教學(xué)方法，引領(lǐng)、指導(dǎo)和督促學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)和討論，在引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確、牢固掌握學(xué)科語言的同時，達(dá)到更高層次的學(xué)習(xí)，從而完成課程的教學(xué)目標(biāo)。

[1] 韓曉燕,張師愚,齊學(xué)潔.物理化學(xué)探究性學(xué)習(xí)問題設(shè)計研究[J].廣州化工,2015,43(14):205-206.

[2] CHUNG Chih-Chao, Dzan Wei-Yuan, SHIH Ru-Chu, et al. Study on BOPPPS application for creativity learning effectiveness, International Journal of Engineering Education[J]. 2015, 31(2): 648-660.[3] LOU Shi-Jer, DZAN Wei-Yuan, CHUNG Chih-Chao. Learning Effectiveness of Applying TRIZ-Integrated BOPPPS[J]. International Journal of Engineering Education, 2014, 30(5): 1303-1312.

[4] 劉玲.BOPPPS教學(xué)模式在微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)中的探索與實踐[J].決策與信息,2015(8):60-62.

[5] 袁芳,許瑞,周勇. BOPPPS教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 課程教育研究,2016(1):250-252.

Study on“Chemical Potential” Teaching Design Based on BOPPPS Mode

HANXiao-yan,WANGNa,ZHANGShi-yu

(College of Chinese Materia Medica, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300193, China)

From the angle of knowledge construction and teaching design, “chemical potential” was chose as an example to illustrate the applying process of BOPPPS teaching mode. Extending the classroom instruction before class and after class and students’ actively taking partas the new teaching mode in the class were explored to improve the teaching effect of Physical Chemistry. It was revealed that it was important to emphasize the construction of knowledge framework and pay attention to reveal the principle and method behind the knowledge.

BOPPPS mode; Physical Chemistry; teaching design

韓曉燕 (1976-)， 女， 博士， 副教授， 主要從事藥物載體制備和新型給藥系統(tǒng)研究。

O64

A

1001-9677(2016)020-0180-02