PBL教學(xué)方法在基礎(chǔ)化學(xué)緩沖溶液教學(xué)中的應(yīng)用

孫立平 孫 紅 張 倩 王 騰 董 建

泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院 山東泰安 271016

PBL教學(xué)方法在基礎(chǔ)化學(xué)緩沖溶液教學(xué)中的應(yīng)用

孫立平 孫 紅 張 倩 王 騰 董 建

泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院 山東泰安 271016

PBL教學(xué)方法是一種以學(xué)生為中心，問題為載體，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓展學(xué)生的知識面、培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、發(fā)展學(xué)生綜合思考和解決實際問題能力的一種教學(xué)方法。為了突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限，提高基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，筆者嘗試在基礎(chǔ)化學(xué)理論課的授課中采用PBL教學(xué)方法。

PBL教學(xué)方法；基礎(chǔ)化學(xué)；緩沖溶液

PBL教學(xué)方法(problem-based learning，PBL)是以學(xué)生為中心，問題為載體，要求學(xué)生通過自學(xué)、研究、討論和合作來分析問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，發(fā)展其綜合思考問題的能力，教師根據(jù)學(xué)生的需要提供指導(dǎo)的一種學(xué)習(xí)方法[1,2]。PBL教學(xué)法較傳統(tǒng)的教學(xué)方法具有如下的長處：PBL教學(xué)法可以提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行批判性思維和創(chuàng)造性思維的能力，符合當(dāng)今社會對人才培養(yǎng)的要求。PBL教學(xué)方法提高了學(xué)生的團(tuán)隊意識、師生間的交流進(jìn)一步 加強(qiáng)，同時學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有很大提高[3]。過去的研究結(jié)果表明，PBL教學(xué)方法得到了很多教育工作者的認(rèn)同，世界上許多國家的醫(yī)學(xué)院校都采用了這種教學(xué)方法。在國內(nèi)，PBL教學(xué)方法多應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中，而在基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用相對較少。為了適應(yīng)新形勢下的教學(xué)方法和教學(xué)方式的改變，我們在基礎(chǔ)化學(xué)理論課教學(xué)中嘗試采用PBL教學(xué)方法，為形成新的教學(xué)模式和教學(xué)體系提供參考。

圖1 應(yīng)用PBL教學(xué)方法學(xué)生代表講解PPT

基礎(chǔ)化學(xué)是我們學(xué)校醫(yī)學(xué)類新生必修的一門基礎(chǔ)課，其教學(xué)目標(biāo)是：培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才，該課程是學(xué)習(xí)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，也是以后學(xué)生工作的基礎(chǔ)。大學(xué)一年級新生剛跨入大學(xué)校門，接觸大學(xué)課程，對大學(xué)課程設(shè)置不了解，沒有掌握大學(xué)課程需要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)，同時沒有適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)方式，這樣學(xué)生自學(xué)能力不能得到很好的發(fā)揮。如何幫助學(xué)生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法，是基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)過程中亟須解決的一個重要課題。為此，我們在基礎(chǔ)化學(xué)理論課程的教學(xué)中對部分教學(xué)內(nèi)容嘗試了PBL教學(xué)法，取得了較好的效果。

1 PBL教學(xué)方法在基礎(chǔ)化學(xué)理論教學(xué)中的探索

PBL教學(xué)法在基礎(chǔ)化學(xué)理論課程教學(xué)過程中的具體操作程序。

1.1 研究對象

本研究以我校 2014級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科一、二班為研究對象，來研究 PBL 教學(xué)法在基礎(chǔ)化學(xué)理論課程教學(xué)(以“緩沖溶液”一章為例)中的應(yīng)用。把一班(48人)作為實驗班(采用 PBL 教學(xué)法教學(xué))，按照學(xué)生個性特征和知識水平及學(xué)習(xí)情況分成6個小組，每個小組8人；二班 50 人為對照班(采用傳統(tǒng)教學(xué)方法教學(xué))。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析，兩個班級學(xué)生的年齡、性別和入學(xué)成績沒有顯著差異，可以作為研究對象。

1.2 教材

對照班和實驗班選用同一本規(guī)劃教材。

1.3 任課教師

兩班均由無機(jī)化學(xué)教研室具有豐富教學(xué)經(jīng)驗和堅定教改信念的同一教師授課。

1.4 研究方法

對照班采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法組織教學(xué)。

實驗班采取如下的PBL教學(xué)方法：(1)由于在基礎(chǔ)化學(xué)實驗中有“緩沖溶液的配制和性質(zhì)檢驗”這一個實驗內(nèi)容，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)緩沖溶液理論知識內(nèi)容前，教師采用PBL教學(xué)法把和緩沖溶液理論知識相關(guān)的問題提供給學(xué)生，學(xué)生分組后，每組學(xué)生根據(jù)任務(wù)去查閱資料整理答案，制作PPT。(2)在上課時，每個小組派一名學(xué)生講解老師給出的問題，然后學(xué)生討論部分有爭議的問題。(3)老師根據(jù)學(xué)生對與本章內(nèi)容相關(guān)問題的解答情況進(jìn)行講解，講解要有針對性，重點解決學(xué)生不好理解和不能掌握的難點問題以及在理論聯(lián)系實踐中出現(xiàn)的難以解決的問題，達(dá)到通過理論結(jié)合實驗的方法，掌握本章內(nèi)容(見表1)。

表1 泰山醫(yī)學(xué)院2014級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)課程PBL教學(xué)過程

教學(xué)大綱中規(guī)定緩沖溶液一章的教學(xué)目標(biāo)是：(1)熟悉緩沖溶液的定義、組成及緩沖作用機(jī)制；(2)掌握緩沖溶液緩沖容量和緩沖范圍；(3)掌握緩沖溶液pH的計算、配制方法以及血液pH計算公式。

為完成教學(xué)目標(biāo)(1)，提出以下問題。

分別用0.1 mol?L-1HAc 和NaAc溶液配制pH為4.0的A緩沖溶液，用0.05 mol?L-1Na2CO3和NaHCO3溶液配制pH為10.0的B緩沖溶液。然后按表2內(nèi)容取12支大試管進(jìn)行如下實驗。

表2 緩沖溶液性質(zhì)

根據(jù)實驗結(jié)果回答以下問題：觀察A、B兩種溶液和其他兩種溶液分別加入相同量的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或蒸餾水后，溶液的pH有什么變化；分析A、B兩種溶液的組成與其他兩種溶液的組成有什么區(qū)別，得出緩沖溶液的定義、組成和緩沖機(jī)制。

為完成教學(xué)目標(biāo)(2)，提出以下問題。

為了讓學(xué)生理解緩沖容量的定義及緩沖容量的影響因素，讓學(xué)生根據(jù)表3和表4內(nèi)容做以下實驗，分別取兩支大試管配制C、D兩種緩沖溶液，分析此時兩種緩沖溶液的pH值是否相同；分別將2滴甲基紅溶液加入兩支試管中，觀察溶液的顏色變化；然后分別逐滴加入2 mol?L-1NaOH溶液，直至溶液剛好變?yōu)辄S色。記錄各管所加氫氧化鈉溶液的滴數(shù)，將結(jié)果匯總?cè)氡?中，根據(jù)以上結(jié)果得出緩沖容量的定義，分析為什么使兩種緩沖溶液由紅色變?yōu)辄S色所需要NaOH溶液的體積不同，與哪些因素有關(guān)；同時計算實驗的理論值，分析實驗誤差并對所得結(jié)果加以解釋。

表3 緩沖溶液緩沖容量實驗(1)

為了讓學(xué)生理解緩沖容量與緩沖組分比值的關(guān)系，設(shè)計如下實驗：取2只小燒杯，按表4所示的體積，分別配制不同緩沖比的E和F緩沖溶液。用pH計測其pH值。然后用分別取0.1 mol?L-1NaOH溶液1.00 mL加入兩個燒杯中，測其pH值，將結(jié)果記入表4中，根據(jù)實驗結(jié)果，分析E和F兩種緩沖溶液緩沖比和pH的區(qū)別，解釋兩種緩沖溶液加入相同體積的NaOH溶液后pH的變化情況，分析原因，得出緩沖溶液緩沖容量與緩沖比之間的關(guān)系。

表4 緩沖溶液緩沖容量實驗(2)

為完成教學(xué)目標(biāo)(3)，設(shè)計下列問題。

人體每天都在攝入不同的酸堿性食物，機(jī)體每時每刻都會產(chǎn)生不同種類和不同濃度的酸性或堿性物質(zhì)，但正常人血漿的pH為什么仍會維持在7.35～7.45之間呢；人體內(nèi)存在哪幾種主要的緩沖系，它們是如何維持正常血液pH穩(wěn)定的；舉例說明緩沖溶液在臨床醫(yī)學(xué)上有哪些應(yīng)用。

1.5 評價指標(biāo)

(1)課程考核成績：課程教學(xué)結(jié)束時，對實驗班和對照班學(xué)生進(jìn)行同一試卷進(jìn)行閉卷考核(總分100 分)；

(2)問卷調(diào)查：課程結(jié)束后要求每名學(xué)生不記名填寫問卷調(diào)查表(見表5)，我們對調(diào)查表進(jìn)行統(tǒng)計分析、并對教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行總結(jié)。

表5 泰山醫(yī)學(xué)院2014級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)課程PBL教學(xué)方法調(diào)查問卷

1.6 研究結(jié)果

通過在2014級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)部分章節(jié)教學(xué)中進(jìn)行PBL教學(xué)實踐，90%的學(xué)生認(rèn)為在基礎(chǔ)化學(xué)理論課程的學(xué)習(xí)中，PBL教學(xué)模式有很大的優(yōu)勢，通過這種主動的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生將枯燥的化學(xué)理論知識和醫(yī)學(xué)知識有機(jī)地聯(lián)系起來，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)能力有了很大提高，學(xué)生通過理論結(jié)合實驗的方法，更為牢固的掌握了知識，變“被動”學(xué)習(xí)為“主動”學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率，為以后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。與此同時，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中提出的許多問題促使教師不斷學(xué)習(xí)。因此，PBL教學(xué)模式實現(xiàn)了教學(xué)相長，教學(xué)效果有了很大的提高。

2 討論

基礎(chǔ)化學(xué)是我校醫(yī)學(xué)類專業(yè)新生的一門必修課，內(nèi)容多，學(xué)時少，選課學(xué)生數(shù)量大，這對PBL教學(xué)法的大規(guī)模開展造成一定困難。通過在2014級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)理論教學(xué)的部分章節(jié)中實施PBL教學(xué)實踐，取得較為滿意的教學(xué)效果，為以后在基礎(chǔ)化學(xué)課程中深入開展PBL教學(xué)法奠定了一定的基礎(chǔ)。但是由于學(xué)生長期養(yǎng)成的不同學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)生個體間的差異，部分學(xué)生認(rèn)為傳統(tǒng)以教師系統(tǒng)講解為主的教學(xué)方法更符合學(xué)生學(xué)習(xí)特點，對于大學(xué)一年級的新生來說，全面、多學(xué)時地推廣PBL教學(xué)方法是有一定困難的。為此，我們在倡導(dǎo)PBL教學(xué)法的同時，還應(yīng)該輔之以其他教學(xué)方法，如案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、文獻(xiàn)教學(xué)法等，以提高教學(xué)效率，構(gòu)建適合我國培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力大學(xué)生的教學(xué)模式。

[1]王君明,賈玉梅,崔瑛.基于PBL的中藥學(xué)案例教學(xué)模式[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報,2012,9(6):145-147.

[2]Hmelo CE. Problem-based learning: Effects on the early acquisition of cognitive skill in medicine[J].The Journal of the Learning Science,1998,7 (2):173-208.

[3]Marilla D. Svinicki. Moving Beyond “It worked”: The Ongoing Evolution of Research on Problem-Based Learning in Medical Education[J]. Educational Psychology Review Rev,2007(19):49-61.

Application of PBL Pedagogy in Basic Chemistry Buffer Solution

Sun Liping, Sun Hong, Zhang Qian, Wang Teng, Dong Jian
Institute of Chemistry and Pharmaceutical Engineering, Taishan Medical University, Tai'an, 271016, China

PBL teaching method is a kind of student-centered, a problem-based teaching method that can improve students’ interest in learning, expand students’ knowledge, enhance students’ learning initiative and train students’ thinking ability to make teaching and learning in a harmonious atmosphere. In order to break through the limitations of the traditional teaching mode, improve the quality of basic chemical course teaching, the author attempts to in basic chemistry theory teaching with PBL teaching method.

PBL teaching method; fundamental chemistry; buffer solution

2016-10-13

孫立平，博士，副教授。孫紅，博士，講師。

山東省高等醫(yī)學(xué)教育研究中心科研規(guī)劃課題(編號：YJKT201519)；山東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃(重點)課題(編號：2013GG172)；泰山醫(yī)學(xué)院教育教學(xué)研究課題(編號：kXY2015033)。