PBL教學(xué)模式在無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用①

夏伊靜

(浙江工商大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院)

一、引 言

無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校環(huán)境、給排水、食品、海洋等專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。這門課程的目的是使學(xué)生掌握無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，學(xué)會(huì)正確觀察化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象以及數(shù)據(jù)處理方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)以及良好的實(shí)驗(yàn)室習(xí)慣，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。然而，傳統(tǒng)無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課通常是授課教師在實(shí)驗(yàn)操作前講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟及注意事項(xiàng)等，學(xué)生按照教師講解的實(shí)驗(yàn)步驟照搬照抄式地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式無法激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、分析解決問題能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。因此，為適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，我們嘗試將PBL教學(xué)模式引入無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，激發(fā)學(xué)生自我探索知識(shí)的欲望及創(chuàng)新精神，從而提升學(xué)生綜合素質(zhì)。

二、PBL教學(xué)模式概述

PBL教學(xué)模式是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，它主張教師在教學(xué)過程中通過提問的方法，不斷激發(fā)學(xué)生去思考、探索，鼓勵(lì)學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Borrows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院首創(chuàng)，隨后逐步被推廣應(yīng)用。我國(guó)從20世紀(jì)90年代初在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域開始嘗試PBL教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。近年來，越來越多的教育工作者開始關(guān)注PBL教學(xué)模式，并在多個(gè)教育領(lǐng)域進(jìn)行理論研究和實(shí)踐探索，如計(jì)算機(jī)教育、工程教育、商業(yè)教育和建筑教育等領(lǐng)域。不同于傳統(tǒng)教學(xué)以教師講解為主的填鴨式教學(xué)，PBL教學(xué)模式使學(xué)生在教師引導(dǎo)下圍繞著問題情境進(jìn)行思考、分析、討論和研究，從而學(xué)習(xí)到隱含于問題背后的理論知識(shí)。因此，PBL教學(xué)模式具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

①有利于培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的主觀能動(dòng)性。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式大多數(shù)是教師講學(xué)生聽的模式，其核心在于授課教師，沒能發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動(dòng)性。然而，PBL教學(xué)模式更注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，以學(xué)生為主體，教師在教學(xué)過程中通過提問的方式，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生自主地分析問題、解決問題。

②有利于培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的實(shí)踐性和參與性。

PBL教學(xué)模式以問題為導(dǎo)向，針對(duì)教師提出的問題學(xué)生通過查找資料、組內(nèi)討論的辦法提出解決方法。因此，這種教學(xué)模式更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生通過獨(dú)立思考和組內(nèi)討論的方式解決問題，有利于提升學(xué)生的實(shí)踐性和參與性。

③有利于培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的創(chuàng)新能力。

與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，PBL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主，培養(yǎng)學(xué)生將其學(xué)到的理論知識(shí)有效運(yùn)用到實(shí)際問題的解決中，即學(xué)以致用，使學(xué)生可以得到多方面能力的提升，如口頭表達(dá)、文獻(xiàn)檢索及歸納總結(jié)等，這在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中起到積極的作用。

三、基于PBL的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施方案

PBL教學(xué)模式的實(shí)施在于教師提出問題，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中都圍繞著這些問題進(jìn)行分析，最終給出實(shí)驗(yàn)方案。圖1為PBL教學(xué)模式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)課程的技術(shù)路線圖。從圖中可以看出，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，PBL教學(xué)模式大大削弱了教師在課堂上的作用，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)模式。

圖1 PBL教學(xué)模式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)課程的技術(shù)路線

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

本文以“硫酸銅的重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)”為例，初步探討PBL教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用。

1.創(chuàng)建問題

教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施前需向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹PBL教學(xué)模式，加深學(xué)生對(duì)這種教學(xué)模式的理解，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生能夠配合教師并自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。PBL教學(xué)模式應(yīng)用的關(guān)鍵在于問題的合理性，因此授課教師應(yīng)以實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)為依據(jù)，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立解決問題的能力為目的創(chuàng)建問題?；谏鲜龇治觯蛩徙~的重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)在課堂上提出以下幾個(gè)引導(dǎo)問題：

①粗硫酸銅的制備方法，常見的雜質(zhì)有哪幾種？

②粗硫酸銅里的雜質(zhì)該如何去除？去除原理是什么？

③去除雜質(zhì)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(fā)濃縮？

④怎樣鑒定提純后的硫酸銅純度？

⑤實(shí)驗(yàn)過程的關(guān)鍵點(diǎn)是什么？操作時(shí)應(yīng)注意哪些方面？

問題①、②、③屬于基礎(chǔ)性問題，其目的在于引導(dǎo)、幫助學(xué)生建立基本的知識(shí)體系；問題④、⑤屬于開放性問題，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維，激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣。

2.自主學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)方案

學(xué)生以3—4人為一組進(jìn)行組合，圍繞著教師提出的問題，通過利用網(wǎng)絡(luò)資源，查詢文獻(xiàn)、書籍等資料獲取答案。在查閱完資料后，學(xué)生通過開展組內(nèi)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(shí)驗(yàn)方案。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)施環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施之前，各小組組長(zhǎng)匯報(bào)各自設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，分析方案的可行性并提出預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨后，教師應(yīng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面的梳理及歸納總結(jié)，并針對(duì)學(xué)生分歧較大的問題進(jìn)行具體分析，使學(xué)生形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和理解。學(xué)生經(jīng)過教師的講解后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案中的不足之處，對(duì)其進(jìn)行修正和完善。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案后，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室提供的材料和儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)過程中各個(gè)小組的成員要相互合作，并仔細(xì)觀察各個(gè)步驟的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否與預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。如果不一致，小組成員要及時(shí)討論是什么原因?qū)е碌?，?shí)在不能解決再請(qǐng)教教師。此過程教師要全程參與，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生，必要時(shí)及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤，嚴(yán)格規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。課后，學(xué)生處理原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告交給教師評(píng)閱。

4.課程評(píng)價(jià)體系

學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前、中、后的表現(xiàn)，主要有實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力、課堂中小組討論時(shí)各個(gè)成員的參與度、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫等。這樣的評(píng)價(jià)體系考查了學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，其目的在于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析及解決問題能力、語(yǔ)言表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。PBL教學(xué)模式下的課程評(píng)價(jià)體系較傳統(tǒng)的唯結(jié)果論更為客觀，大大減少了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的權(quán)重，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

五、教學(xué)效果和總結(jié)

我們?cè)?017、2018級(jí)環(huán)境類專業(yè)6個(gè)自然班的無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行了以問題為導(dǎo)向的PBL模式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，達(dá)到了預(yù)期的效果。通過對(duì)學(xué)生采取問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70.3%的學(xué)生對(duì)教學(xué)效果“非常滿意”，24.3%的學(xué)生對(duì)教學(xué)效果“滿意”，僅5.4%的學(xué)生對(duì)教學(xué)效果持“一般”的態(tài)度。此外，絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為PBL教學(xué)模式有利于提高自己獨(dú)立思考和解決問題的能力，能加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。

六、結(jié)束語(yǔ)

PBL教學(xué)模式在無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)出來：此方法一方面激發(fā)了學(xué)生探索知識(shí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)；另一方面又提升了課程的教學(xué)質(zhì)量。PBL教學(xué)模式以學(xué)生為本，以問題為導(dǎo)向，教學(xué)相長(zhǎng)，對(duì)提升地方本科院校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到了重要作用，是一種值得推廣的教學(xué)方法。