關(guān)于生物類基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用“問題學(xué)習(xí)法”的探討*

陳朝暉 陽澤平

(1.西南大學(xué)榮昌校區(qū)基礎(chǔ)部，重慶 榮昌 402460； 2.西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 400716)

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關(guān)于生物類基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用“問題學(xué)習(xí)法”的探討*

陳朝暉1陽澤平2

(1.西南大學(xué)榮昌校區(qū)基礎(chǔ)部，重慶 榮昌 402460； 2.西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 400716)

本文通過課前、課堂、課后三個部分的問題設(shè)置，緊扣教學(xué)大綱，緊密聯(lián)系中學(xué)化學(xué)和后續(xù)課程中相關(guān)知識，體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)科前沿。引領(lǐng)學(xué)生“主動學(xué)習(xí)，積極思考”，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)起到積極的、有效的鋪墊作用。

問題設(shè)置；主動學(xué)習(xí)；鋪墊作用

以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)(Problem-Based Learning,PBL)模式于1969年由加拿大麥克瑪斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院提出,之后，歐美等發(fā)達(dá)國家的醫(yī)學(xué)院校采用了這種教學(xué)方法[1]。從那時起，PBL就成為一種流行的學(xué)習(xí)方法并流傳至今[3]。

PBL是一種以學(xué)生為主的、主動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，它幫助學(xué)生建立批判性的思維模式，從而解決可能發(fā)生在現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜問題。在PBL的環(huán)境設(shè)定下，學(xué)生無法直接從教師那獲得問題的答案，相反，學(xué)生要進(jìn)行分組，通過開會討論對教師提出的問題進(jìn)行研究。這種方式下，學(xué)生可以以自我為導(dǎo)向，獨(dú)立、協(xié)作地完成學(xué)習(xí)目標(biāo)[2]。如今，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及以及新的學(xué)習(xí)方法(比如項(xiàng)目導(dǎo)向法、實(shí)踐導(dǎo)向法)的出現(xiàn)，使PBL得到了更好的發(fā)展[3]。

基礎(chǔ)化學(xué)，作為生物類的大一學(xué)生率先接觸的基礎(chǔ)課之一，其“課時少、內(nèi)容多”的特點(diǎn)成為困擾大一新生的主要問題?；诖?，我們提出，以問題教學(xué)法的基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)方式，體現(xiàn)學(xué)生為主的、主動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式[2]，不僅有利于大綱要求的順利落實(shí)，更重要的是期望能夠因此引領(lǐng)學(xué)生適應(yīng)“少課時、多內(nèi)容”的大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)，有效地突出基礎(chǔ)化學(xué)在后續(xù)課程以及實(shí)際應(yīng)用中的重要基礎(chǔ)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，也為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。

合適的問題設(shè)置在教學(xué)中會起到承上啟下，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生積極思考的作用。我們設(shè)想，將問題設(shè)置分成課前、課堂、課后三個部分。

(1)基礎(chǔ)化學(xué)每一章節(jié)學(xué)時分配不一，大部分的章節(jié)內(nèi)容分配的學(xué)時不多，如果沒有課前對下次課堂內(nèi)容的大致了解，很難積極跟上課堂節(jié)奏。因此，課前問題設(shè)置，目的是要求學(xué)生有方向性的預(yù)習(xí)。

這部分的問題，提示性為前提，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入基本概念、基本理論的初步認(rèn)識，并體現(xiàn)知識的整體框架。學(xué)生通過預(yù)習(xí)，能夠基本回答教師交付的問題，同時，學(xué)生對預(yù)習(xí)中的疑惑也有一定的提問，這對課堂聽課做好了充分的準(zhǔn)備。與中學(xué)知識關(guān)聯(lián)的問題，采用回憶的方式，加上與新知識的對比，通過溫故而知新的方式去探究表象下面的實(shí)質(zhì)。比如，在涉及標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表時，可以讓學(xué)生回憶金屬或活潑性順序，然后讓學(xué)生在標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表中找出金屬/金屬離子對的位置，從而得出金屬活潑性順序與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢值相對大小的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步思考標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表的應(yīng)用。

教材上以難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液為例，講解了包括蒸氣壓降低、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降、滲透壓等依數(shù)性及計(jì)算公式；而在實(shí)際應(yīng)用中，常常用到電解質(zhì)溶液、濃溶液的依數(shù)性諸如解釋溶液越濃，沸點(diǎn)越高，凝固點(diǎn)越低；甘油溶液和氯化鈣溶液凝固點(diǎn)相等這一類涉及濃溶液、電解質(zhì)溶液依數(shù)性的時候，學(xué)生不太容易理解。對這類問題，我們采用由遠(yuǎn)及近、層層追問的方式提問，引導(dǎo)學(xué)生逐步清晰地進(jìn)入課堂討論。具體如下：溶液的哪些性質(zhì)稱為依數(shù)性？什么樣的溶液具有依數(shù)性？什么樣溶液的依數(shù)性可以由公式定量計(jì)算？嘗試用依數(shù)性解釋醫(yī)學(xué)上為什么把0.9%氯化鈉溶液和5%的葡萄糖溶液稱為血液的等滲溶液？通過這些提問，學(xué)生會首先覺得依數(shù)性是溶液的性質(zhì)，進(jìn)一步知道溶質(zhì)是難揮發(fā)的溶液的性質(zhì)，這就為接受電解質(zhì)甚至濃溶液具有依數(shù)性做好了心理準(zhǔn)備。然后進(jìn)一步體會難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性是可以計(jì)算的。最后體會電解質(zhì)和非電解質(zhì)只要其中獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)相等，會有相等的依數(shù)性。通過這樣一種層層剝開的方式，避免了學(xué)生在公式的應(yīng)用以及依數(shù)性的定性理解上的困惑。

(2)由于課堂是師生交流的最主要場所，因此課堂問題設(shè)置，是本教學(xué)模式的核心組成部分，目的是激發(fā)學(xué)生的主人翁學(xué)習(xí)態(tài)度。在這個階段，學(xué)生對本次課大體輪廓已經(jīng)心中有數(shù)，并對一些基礎(chǔ)知識有一定程度的理解。因此，教師要一邊講解，一邊在合適的地方停頓，設(shè)置問題便能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂討論，積極互動。為留更多時間給予討論，我們在課件上做了很大的改動，提示性為主，由淺入深設(shè)置問題，精選有代表性的例題，引發(fā)學(xué)生思考、學(xué)生能解決的問題，一定要交給他們自己解決。

能斯特方程是氧化還原反應(yīng)中十分關(guān)鍵的公式，直接決定著氧化還原是否發(fā)生，但是一直以來學(xué)生對這個公式掌握得不好，主要的原因是不清楚其來源。因此，我們通過問題設(shè)置的方式，逐步引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)例出發(fā)，反過來理解公式，清楚科學(xué)家們得到這個公式的過程，從而加深印象。

以增大氧氣濃度，碳燃燒更劇烈為例，讓學(xué)生體會氧化劑濃度對其氧化能力有影響。學(xué)生在中學(xué)階段已經(jīng)熟知濃鹽酸與二氧化錳會反應(yīng)制備氯氣，而稀鹽酸不能夠發(fā)生該反應(yīng)，一字之差，決定了反應(yīng)是否進(jìn)行。請學(xué)生寫出反應(yīng)方程式，找出氧化劑和還原劑，體會還原劑濃度對氧化還原反應(yīng)的影響。是否還有其他因素呢？

教師可以再舉一些需要加熱才能進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。比如，在酸性溶液中，高錳酸鉀與草酸鈉的反應(yīng)，在室溫下此反應(yīng)緩慢，常常加熱到75℃-85℃進(jìn)行。這說明溫度不僅會影響速度，對高錳酸鉀氧化能力也可能有影響。除了氧化劑或還原劑的濃度、溫度對氧化還原反應(yīng)有影響以外，還有沒有其他影響因素呢？

比如說用重鉻酸鉀滴定二價鐵，要事先加入一定濃度的酸，為什么要加入酸呢?氧化還原還會受到酸度影響嗎？通過這樣一個從表象出發(fā)，追根溯源，從實(shí)踐中體會理論的過程，引導(dǎo)學(xué)生逐步探求原因，進(jìn)入能斯特方程的公式理解，應(yīng)用環(huán)節(jié)，遠(yuǎn)比直接要求學(xué)生識別公式的教學(xué)效果好。

(3)基礎(chǔ)化學(xué)知識點(diǎn)多、公式多，如果不及時復(fù)習(xí)，前面學(xué)習(xí)的，到后面章節(jié)就全忘了。學(xué)生的課后復(fù)習(xí)不僅為后面的知識銜接，同時也為期末考試做好了充分準(zhǔn)備。課后問題設(shè)置，目的是督促學(xué)生復(fù)習(xí)所學(xué)知識。學(xué)生通過課前預(yù)習(xí)，課堂聽講，課堂討論，基本完成了本次教學(xué)內(nèi)容的掌握，但要通過習(xí)題靈活應(yīng)用所掌握知識點(diǎn)，所以這部分的問題設(shè)置主要是習(xí)題，并加以知識的拓展延伸，一方面，體現(xiàn)知識的實(shí)際應(yīng)用；另一方面，可以體現(xiàn)知識的延續(xù)性，關(guān)聯(lián)性。

又比如；瓷水槽里沉積的紅棕色Fe(OH)3常用H2C2O4溶液洗滌除去。試通過下列溶解反應(yīng)Fe(OH)3(s)+3H2C2O4(aq)=[Fe(C2O4)3]3-(aq)+3H2O+3H+(aq)的平衡常數(shù)解釋原因。這個問題利用“配位化合物的溶解度大”、“平衡常數(shù)的大小可以衡量反應(yīng)進(jìn)行得是否徹底”兩個知識點(diǎn)來進(jìn)行其實(shí)際應(yīng)用的解釋，會激發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識進(jìn)行科技實(shí)驗(yàn)的興趣。

比如：納米材料是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象。納米材料，是指結(jié)構(gòu)單元的尺寸是介于1-100nm尺寸之間。介孔基納米復(fù)合材料就是科學(xué)家們準(zhǔn)備在天宮二號研究的材料之一。 納米材料應(yīng)用廣泛，在醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物、化學(xué)等方面都有應(yīng)用。膠體溶液中哪一部分屬于納米材料的結(jié)構(gòu)單元？這里的問題體現(xiàn)知識的延續(xù)性，關(guān)聯(lián)性。

“合理設(shè)置問題”在問題教學(xué)法中很關(guān)鍵，具體操作時，我們注意了以下幾個方面：

①問題設(shè)置的有效性：問題設(shè)置圍繞大綱進(jìn)行，既體現(xiàn)出大綱的整體要求，又突出重難點(diǎn)。大綱不要求的不提及，重難點(diǎn)問題設(shè)置由淺入深、層層遞進(jìn)。

②問題設(shè)置的實(shí)用性：聯(lián)系實(shí)際，由生活中得來的經(jīng)驗(yàn)幫助提問，學(xué)生不僅容易回答，也容易理解從中抽象出來的理論知識。

③問題設(shè)置的時尚性：與時俱進(jìn)，不拘泥于教材，學(xué)習(xí)是一個流動的過程，教材中的基本概念、基礎(chǔ)理論一定會在時下的科學(xué)研究中有所體現(xiàn)，即問題設(shè)置要聯(lián)系學(xué)科前沿，這樣可以在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究興趣。

④問題設(shè)置的連續(xù)性：加強(qiáng)基礎(chǔ)化學(xué)與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)及后續(xù)課程的重要聯(lián)系，不僅可以調(diào)動學(xué)生積極性和主動性，夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)知識，更重要的是希望因此讓學(xué)生對專業(yè)知識有初步認(rèn)識，培養(yǎng)對所選專業(yè)的感情。氣體的分壓、溶液的組成、滲透壓、酸堿度、催化劑等知識在后續(xù)課程中應(yīng)用相當(dāng)多，在基礎(chǔ)化學(xué)里面應(yīng)該有一些表現(xiàn)形式。我們通過閱讀材料，后續(xù)課程中的類似術(shù)語，相應(yīng)的例題將“基礎(chǔ)”與“專業(yè)”聯(lián)系起來。這樣會讓學(xué)生直接感受到基礎(chǔ)化學(xué)在后續(xù)專業(yè)課中的重要基礎(chǔ)作用。

比如，對滲透壓大小的理解，可以對家畜生理學(xué)中的血漿膠體滲透壓進(jìn)行探討：在正常情況下，血漿膠體滲透壓是相對穩(wěn)定的。只有全身血漿蛋白的濃度明顯降低時，才出現(xiàn)血漿膠體滲透壓的降低，那么快速靜脈注射生理鹽水時，可因血漿膠體滲透壓發(fā)生什么樣的變化？而引起腎小球?yàn)V過率的增加，尿量增多。另外，家畜外科學(xué)中提到：葡萄糖溶液主要提供能量，減少消耗，若大量補(bǔ)充不含電解質(zhì)的葡萄糖液，處于何狀態(tài)？使細(xì)胞水腫，故用量應(yīng)加以限制。

建立基于問題學(xué)習(xí)法的基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)模式，通過合理的問題設(shè)置，緊扣教學(xué)大綱，緊密聯(lián)系中學(xué)化學(xué)和后續(xù)課程中相關(guān)知識，體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)科前沿。引領(lǐng)學(xué)生“主動學(xué)習(xí)，積極思考”，逐步完成從中學(xué)“課時多、內(nèi)容少”到大學(xué)“課時少、內(nèi)容多”的學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。努力開發(fā)學(xué)生的潛能、培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、分析判斷能力、發(fā)展新知識的能力，增強(qiáng)大學(xué)學(xué)習(xí)適應(yīng)能力，提高教學(xué)質(zhì)量、為后續(xù)課程學(xué)習(xí)起到積極的、有效的鋪墊作用。

2015年10月至2016年1月，我們將基礎(chǔ)化學(xué)課程分成兩部分：第一部分為基礎(chǔ)化學(xué)序言、第一章至第四章，第二部分為第六章至第十一章。在這兩部分，我們分別采取了講授法、問題設(shè)置法進(jìn)行對比教學(xué)。選擇2015級動醫(yī)方向、179名同學(xué)(來自于7個班級)參與本課題研究，學(xué)期末，進(jìn)行了關(guān)于“課前問題設(shè)置”部分的問卷調(diào)查(見表一)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，絕大部分同學(xué)對問題教學(xué)法持肯定態(tài)度。同學(xué)們反映到：課前問題設(shè)置，類似于中學(xué)的課前導(dǎo)讀，讓學(xué)習(xí)有了方向；有了課前問題設(shè)置，老師再也不用擔(dān)心我的學(xué)習(xí)了。

表1 關(guān)于“課前問題設(shè)置” 的問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)

對2016級大一學(xué)生，我們繼續(xù)選了動醫(yī)、寵醫(yī)方向7個班級，共221名學(xué)生參與本課題的研究，從課程緒論部分開始直至本門課程結(jié)束，進(jìn)行包括課前問題設(shè)置、課堂問題設(shè)置、課后問題設(shè)置的全面教學(xué)改革。

在問題設(shè)置的任務(wù)和引導(dǎo)下，大部分學(xué)生不僅能聯(lián)系中學(xué)相關(guān)知識、更好地理解“教學(xué)大綱”精神要求，從了解知識輪廓開始，逐步探究理論知識的來源，進(jìn)行相關(guān)公式的推導(dǎo)，解釋實(shí)際生活中的應(yīng)用，清楚所學(xué)知識在學(xué)科發(fā)展中的狀況。經(jīng)歷一個由遠(yuǎn)及近、由模糊到清晰的認(rèn)識理論知識的全過程，有利于學(xué)生更專注于重難點(diǎn)的把握；有更多的時間和教師進(jìn)行課堂互動，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主體的能動性，從而提高學(xué)習(xí)效果。

[1] 張英爽，宋紅松，樊東升.CBT與PBL教學(xué)法在神經(jīng)病學(xué)教學(xué)應(yīng)用中的比較與思考[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育，2015(8)：101.

[2] HUANG KUO-SHU.A study on the incorporation of Problem-Based Learning(pbl)in a university freshman English class[J].The Journal of International Management Studies,October,2012,7(2):125-134.

[3] 施應(yīng)玲，孟雅儒，胡夢淇.國外問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)法(PBL)的發(fā)展趨勢分析[J]. 教育教學(xué)論壇，2015，10(40).

A Discussion on the Application of “Problem-Based Learning” in the Teaching of Basic Chemistry of Biology

CHEN Zhao-hui1YANG Ze-ping2

(1.DepartmentofBasicCourses,SouthwestUniversity(RongchangCampus),Rongchang,Chongqing402460,China; 2.CollegeofBiotechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China)

This paper focuses on the syllabus and is closely related to the knowledge of the middle schoolChemistrycourse and the follow-up courses by means of the set-up questions reflecting the relation between theory and practice, and theory and frontier of discipline in three parts, including preview, class and review. Leading students to active learning and positive thinking, problem-based learning plays a positive and effective bedding role in learning the follow-up courses.

Question setting; Active learning; Bedding effect

* 資助項(xiàng)目：西南大學(xué)教改項(xiàng)目“基于問題學(xué)習(xí)法的基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)研究與實(shí)踐”(No.2015JY085)。