PBL教學模式特點及其在無機及分析化學實驗教學中的應用

吳湛霞，蔡 鷹，李思東

(廣東海洋大學 化學與環(huán)境學院，廣東 湛江 524088)

無機及分析化學實驗，是化學相關專業(yè)的主要基礎實驗課之一。無機及分析化學實驗往往是化學相關專業(yè)大學生進入大學后開始學習的第一門化學實驗課。首門實驗課對學生的“啟蒙”教育至關重要，課程教學質量和教學效果，影響著教師對后續(xù)相關課程的開展，同時對學生專業(yè)認知、思維方式、知識體系架構等方面均有重要影響[1]。

基于問題的學習(Problem-based Learning，簡稱PBL)，是60年代美國神經病學Barrows教授創(chuàng)立的一種“以問題為重心式學習”或“問題為導向學習”自主學習模式。倡導把學習設置于復雜的、有意義的問題情境中，讓學習者通過合作解決真實性問題，學習隱含于問題背后的科學知識，形成解決問題的技能，培養(yǎng)自主學習、終身學習能力。PBL教學法是目前國際上比較流行的一種教學方法，被譽為“多年來專業(yè)教育領域最引人注目的革新”[1-2]。PBL教學法顛覆了傳統(tǒng)的教學方法，不再是教師講授為主，它強調以學生的主動學習為主，教師引導為輔，把學生引入于問題中，讓學生自主探究，提高學生解決問題的技能，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)助精神。經過多年來不斷的發(fā)展與完善，PBL教學法已經從最初的醫(yī)學教學滲透到各個學科領域的教學過程之中。將PBL教學模式引入無機化學實驗教學中，可以調動學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的自主學習能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)助精神。

1 無機及分析化學實驗教學的現(xiàn)狀

目前，大部分無機及分析化學實驗教學依然沿襲傳統(tǒng)的教學模式，即以老師為主的傳授方式：課前學生自主預習，按要求書寫預習報告; 上課時老師講授實驗目的、原理、步驟及注意事項，學生嚴格按老師所講解步驟模仿式按部就班的完成實驗操作; 課后學生按模板填寫實驗報告，教師批改評分。傳統(tǒng)實驗教學模式可以鍛煉學生的實驗操作基本功，提高學生的動手能力，且安全性高，實驗成功率高，能在一定程度上提高大一新生實驗積極性，同時與基礎化學理論相結合，達到相輔相成的目的，在學生的學習過程中起著積極的作用。但也存在不少弊端，體現(xiàn)在：(1)學生處于被動學習狀態(tài)，一味模仿，照方抓藥，造成學生對實驗設備名稱記憶不清，操作過程混亂，對相關知識只“知其然，不知其所以然”的結果，無法有效調動學生自主學習的主觀能動性，不利于動手能力、探索能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。(2)教師通過課后學生所提交實驗報告對學生實驗成績進行評價，一方面，由于評價體系中強調實驗報告成績占比，導致部分學生為求高分偽造數(shù)據(jù)結果，助長了弄虛作假的不良風氣；另一方面，通過實驗報告反饋實驗結果，教師往往不能得到及時反饋，無法根據(jù)情況及時調整教學過程。 以上問題嚴重影響了無機及分析化學實驗課程的教學效果，助長了學生的惰性，不利于操作技能與科研素養(yǎng)的培養(yǎng)，無法充分調動學生學習積極性與主動性[3-4]。

2 PBL教學模式在無機及分析化學實驗教學的應用

PBL教學的主要原則如下：以學生為中心；從問題開始，而不是以講授的形式呈現(xiàn)新的信息；用問題激發(fā)引導學生的學習積極性[5]。

將PBL教學模式引入無機及分析化學實驗教學，實施過程包括幾個步驟: (1)教師提出問題；(2)學生自主討論；(3)方案擇優(yōu)，動手實驗；(4)教師歸納總結；(5)評價與考核。

2.1 基于PBL教學模式的無機及分析化學實驗教學

2.1.1 設計問題

教師根據(jù)學生實際情況和學生專業(yè)特點，設計適合學生知識水平、能力水平的問題。設計的問題應具有一定的深度和廣度，讓學生有學習的動力感，使學生更有目的地去查閱資料。教師在設計問題時，要能預測其解決途徑，同時要避免學生耗時太長的弊端。

2.1.2 分組討論

針對提出的問題，將學生分組，讓學生花費一定的時間和精力查閱資料，通過小組討論統(tǒng)一意見，提交實驗方案。

2.1.3 方案擇優(yōu)

把通過小組討論得到不同的方案，在實驗前，教師與學生一起，先將學生們討論得出的所有方案進行共同探討，選出2～3個具有代表性的方案，供實驗室準備實驗，學生可從中自行選擇方案進行實驗。

2.1.4 教師歸納總結

實驗結束，教師通過學生實驗操作及實驗結果的反饋，進行課堂分析總結，要側重于實驗操作的總結，使學生進一步掌握正確的實驗操作技能、加深學生對相關知識的理解。

2.1.5 評價與考核

學生課后進行數(shù)據(jù)處理，完成實驗報告，并選擇合適的方法完成自我評價；教師通過與學生的實驗方案探討、根據(jù)學生討論發(fā)言的次數(shù)、發(fā)言質量及資料查找、團隊組織協(xié)作、課堂實驗操作及課后實驗報告等環(huán)節(jié)，對學生進行綜合評價，給出較公正的成績[6]。

2.2 學生和教師在PBL教學模式中的角色要求

PBL教學模式的實行在一定程度上彌補了傳統(tǒng)教學模式的不足，能夠顯著提高學生的綜合素質。這種新的教學模式，顛覆了教與學的兩大觀念，對學生和教師有了更高的要求。

在PBL教學模式中，學生不再被動者的接受者，而是課堂的主角，是問題的解決者，改變了過去只從課堂上接受知識的局限性，通過自己查閱資料、小組組員間相互討論交流來獲得知識。PBL課堂以學生為中心，課前需要學生充分準備，如針對提出的問題，花費時間和精力查閱資料，與同學主動交流，小組討論。在小組討論的過程中，通過同學間的相互啟發(fā)、相互補充、互相監(jiān)督，相互分享學習成果，從而培養(yǎng)了人際交流和團結合作的能力。在新教學模式下，學生必須學會通過課堂以外的其他途徑來獲得知識，學會如何與人交流共同協(xié)作。PBL 模式的整個學習過程中，鍛煉了學生的團隊合作精神和協(xié)作能力，大大提高了學生的主動學習能力。

PBL教學過程中，雖然教師僅作為引導者而不再是課堂的中心，但對教師的教學技巧和自身素質卻提出了更高的要求。教師不僅要熟練掌握本專業(yè)的課程內容，熟悉相關學科的知識，還要有較強的實踐能力、組織能力和應變能力。此外，在整個教學過程中，要對學生有充分的了解。教師在設計問題時，應遵循學生的認知規(guī)律，設計與學生現(xiàn)有的認識、知識構架和生活經驗相聯(lián)系的問題，要給學生提供學習的目標和思維的空間，使學生通過努力就能完成任務，這樣才能激發(fā)出學生強烈的求知欲，從而調動學生的積極性，最終達到PBL教學模式的應用要求和實施效果。在新的教學模式中，教師由知識的傳授者轉變?yōu)閷W生自主學習的引導者，教師的主要工作是設計問題、提出問題，與學生一起討論、探討問題，引導學生分析問題，尋找解決問題的方法與途徑，最終解決問題。這要求教師適應角色轉變，不斷提高自己的知識修養(yǎng)和教學技能，以適應新教學模式的需要。

3 PBL教學模式運用于無機及分析化學實驗教學面臨的問題

PBL教學模式，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力和綜合分析能力，能培養(yǎng)學生自主學習和解決實際問題的能力，鍛煉團隊合作、協(xié)作能力。但是，沒有一種教學模式可以是完美無缺的。PBL教學模式對教學條件要求較高，在我國目前的教學實踐中采用PBL教學仍存在很多障礙。將PBL教學模式應用到無機及分析化學實驗教學過程中，會存在以下問題:

(1)PBL教學模式與傳統(tǒng)教學模式相比，該教學模式教授知識不夠系統(tǒng)；

(2)PBL教學模式較之傳統(tǒng)教學模式，學生要付出更多的努力，可能有部分學生難以堅持，半途而廢；

(3)PBL教學模式是學生分組討論，這有利于培養(yǎng)學生的團體合作精神，利于相互討論學習。但是也會有部分學生存在僥幸心理，依賴其他組員，自己并不思考任何問題，坐享其成。這就導致了積極的、熱愛學習的學生能夠學習到較多知識，較全面的提高了學習能力，而怠惰學生收獲甚少；

(4)PBL教學模式需要學生全程參與，因此學生需要花費較多時間查閱資料，加上其他學科的學習壓力，不免會造成顧此失彼、影響到其他課程學習的現(xiàn)象，因此，要求學生能夠合理安排學習時間；

(5)PBL教學模式對教師提出更高要求，要求教師具備全面、扎實的學科知識，同時全面了解學生的情況，具備靈活運用自身掌握的知識引導學生的能力和技巧。該模式大大增加了教師的工作量，要求教師具備很高的敬業(yè)奉獻精神。

(6)以PBL教學模式進行無機及分析化學實驗教學，目前缺乏合適的實驗教材。基于以上存在的問題，加上無機及分析化學實驗開課對象是一年級學生，學生的實驗基本功差，沒有經過系統(tǒng)訓練，因此，PBL教學模式運用于無機及分析化學實驗教學，不能完全套用PBL教學模式，在教學過程中應將PBL教學和傳統(tǒng)教學兩者有機結合，例如“分析天平的使用”、“酸堿平行滴定”這類基礎性實驗采用傳統(tǒng)的教學模式，而“混合堿的測定”、“硫酸亞天銨的制備”、“NaOH-Na2CO3固體試樣中各組分含量的測定”這類綜合性、設計性實驗采用PBL教學模式，將新舊兩種教學模式結合運用，可以達到最佳實驗教學效果。

4 結束語

基于PBL教學模式的實驗教學改革，顛覆了教與學的兩大觀念，以構建問題導向模式，把學生的學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學生的自主探究和團隊合作來解決問題。在整個過程中，學生是解決問題的主體，教師只起引導的作用，把教學從“以教師為中心”轉變?yōu)椤耙詫W生為中心”，給予了學生充分發(fā)揮自主學習的空間，從而提高了學生自主學習和解決問題的能力，大大增強了學生的主動性和創(chuàng)新能力。PBL教學模式應用于無機及分析化學實驗教學，能較好地提高學生分析問題、解決問題、獨立設計實驗的能力，適當結合傳統(tǒng)實驗教學模式，對培養(yǎng)優(yōu)秀、高素質的創(chuàng)新型人才有著重要意義。