問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)在有機化學(xué)實驗中的應(yīng)用

周 喜，劉 鵬，張 超

(邵陽學(xué)院 食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000)

問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)( Problem Based Learning，PBL) 是由Barrows教授最先提出的一種以問題為中心的教學(xué)方法[1]。目前，PBL已在教育界得到廣泛認可，普遍應(yīng)用于化學(xué)、化工、生物、教育、工程等專業(yè)領(lǐng)域[2-3]。PBL注重以學(xué)生為主體，教師起引導(dǎo)作用，學(xué)生以小組為單位，通過自主探索、獨立思考和小組交流等方式解決問題。在此過程中，學(xué)生能充分感受獲得知識的過程與成就，顯著提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，并培養(yǎng)學(xué)生自主分析、交流合作以及解決問題的能力。

有機化學(xué)是化學(xué)、制藥、化工、食品、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)等本科專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課程，也是一門理論性和實踐性并重的課程[4-6]。通過有機化學(xué)實驗，可以促進學(xué)生更好的掌握有機化學(xué)中的基本理論、化合物性質(zhì)、反應(yīng)類型、反應(yīng)機理等，對培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和創(chuàng)新性思維具有重要作用。本文以有機化學(xué)實驗中乙酸乙酯的制備為例，探討PBL教學(xué)法應(yīng)用于有機化學(xué)實驗的方法。

1 問題設(shè)計原則

應(yīng)用PBL教學(xué)法教導(dǎo)學(xué)生時，問題的設(shè)定是一個重要的因素，恰當?shù)脑O(shè)置問題可以讓學(xué)生積極主動的自主學(xué)習(xí)去解決問題。因此，在設(shè)定問題時要考慮以下因素：(1)設(shè)置的問題契合實驗教學(xué)目標，且應(yīng)具有引導(dǎo)性，使學(xué)生通過解決問題能更好的掌握相關(guān)知識，讓學(xué)生在完成后能充分的感覺到學(xué)有所用，從而保持學(xué)習(xí)興趣。(2)問題設(shè)置具有層次性，應(yīng)考慮學(xué)生的整體接受能力和知識水平，所選問題可以劃分為簡單、適中和較難三個層次，其中，相對簡單的問題應(yīng)占多數(shù)，主要涉及該實驗的原料性質(zhì)、儀器設(shè)備、實驗步驟等，學(xué)生通過簡單的預(yù)習(xí)，即可從教材或?qū)嶒炛笇?dǎo)書中尋找到答案；適中的問題主要涉及實驗原理、單元操作過程的規(guī)范及注意事項等，此類問題需要學(xué)生結(jié)合有機化學(xué)的理論知識，查找資料才能解決；較難的問題一般涉及提高產(chǎn)品收率及純度的方法，探討實驗中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象的原因等，需要學(xué)生綜合所學(xué)知識及實驗內(nèi)容，主動思考，積極交流才能完成。(3)設(shè)置的問題具有較強的實踐性，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象思考本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維與實踐能力。

以乙酸乙酯的制備為例，結(jié)合教學(xué)目標與知識要點，可設(shè)計如下問題：(1)乙酸、乙醇、乙酸乙酯的氣味、沸點、溶解度分別是什么？(2)實驗過程中涉及的主反應(yīng)及副反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是什么？(3)以流程圖的方式繪出實驗的基本步驟。(4)實驗的基本原理是什么？(5)有哪些方法可以提高乙酸乙酯的收率？(6)分液漏斗的作用及使用時的注意事項是什么？(7)實驗過程中需要哪些儀器設(shè)備？(8)影響產(chǎn)品純度的因素有哪些？(9)文獻中關(guān)于酯化反應(yīng)的催化劑有哪些類型？在以上問題中，(1)、(2)、(3)、(6)和(7)屬于相對簡單的問題，(4)、(5)、(8)屬于中等難度的，(9)屬于相對較難的。

2 課堂教學(xué)設(shè)計

與傳統(tǒng)的講授法相比，PBL教學(xué)法注重培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力。在有機化學(xué)實驗教學(xué)中，PBL要求學(xué)生在具有一定的實驗基本技能與知識的基礎(chǔ)上，在實驗過程中提升發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。為了實現(xiàn)上述目標，PBL教學(xué)的整體過程可分為明確目標、查閱資料、方案設(shè)計與分組討論、實驗操作、講解與總結(jié)等，具體如下：

(1)明確目標，以課程和實驗教學(xué)目標為導(dǎo)向，設(shè)置教學(xué)問題，介紹PBL實驗的流程與目標。

(2)查閱資料，引導(dǎo)學(xué)生以實驗?zāi)繕撕徒虒W(xué)問題為探索對象，閱讀實驗指導(dǎo)書，查閱常用的數(shù)據(jù)庫，掌握文獻資料的查閱方法，初步獲得實驗問題的答案。

(3)方案設(shè)計與分組討論，根據(jù)查閱資料結(jié)果，結(jié)合掌握的基本理論與實驗知識，設(shè)計實驗方案；教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)水平將學(xué)生分組，在分組時還會要考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格以及性別特征，把愛好相同，水平相近的同學(xué)分成一個組，并盡可能讓學(xué)生自由分組，給學(xué)生一個好的學(xué)習(xí)氛圍；分組后，同組的學(xué)生可針對實驗方案及問題進行自由討論，以進一步完善方案，解決部分學(xué)生尚未掌握的內(nèi)容與問題。

(4)實驗操作，學(xué)生準備實踐設(shè)計的實驗方案，實驗教師根據(jù)學(xué)生的實驗方案，提前準備好儀器設(shè)備和化學(xué)試劑，分組安排好實驗室和時間進行實驗；各組的組長負責(zé)溝通和協(xié)調(diào)，教師負責(zé)引導(dǎo)與實驗室安全，實驗小組獨立實施實驗，并注意觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)。

(5)講解與總結(jié)，在實驗操作完成后，教師需進行實驗講解，其原因在于：學(xué)生在進行 PBL 有機化學(xué)實驗學(xué)習(xí)中，可能遇到一些自己無法理解或解決的問題，通過詳細講解可幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識和解決問題，并獲得一些在實驗操作過程中的經(jīng)驗，提升學(xué)生的實踐能力；學(xué)生在實驗完成后，對有機化學(xué)及實驗的理論知識會有新的理解，教師的針對性講解可以幫助學(xué)生鞏固相關(guān)知識，引導(dǎo)其分析和解決問題。此外，在每個實驗項目完成后，每個學(xué)生均需提交一份實驗報告，對實驗過程與結(jié)果進行總結(jié)，實驗報告的內(nèi)容除包括普通實驗報告外，還需著重突出學(xué)生在實驗中遇到的問題，針對性的解決方案，以及解決結(jié)果。

3 實驗評價標準

教師對學(xué)生完成實驗的過程及結(jié)果的評價標準是否科學(xué)合理的反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)能力，會直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及教學(xué)效果。因此，必須建立專業(yè)合理的實驗評價標準，且此評價標準應(yīng)得到學(xué)生的普遍認可，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)他們在實驗過程中充分發(fā)揮自己的主動學(xué)習(xí)能力，盡情挖掘自己的潛力，并取得好的實驗學(xué)習(xí)成績。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)評價主要由老師對學(xué)生的實驗報告和實驗結(jié)果進行評分，注重結(jié)論性評價，而忽略了形成性評價，存在一定的局限性。PBL教學(xué)法的實驗評價標準則應(yīng)綜合考慮結(jié)論性評價與形成性評價。其中，結(jié)論性評價除實驗報告和實驗結(jié)果以外，還應(yīng)注重考察學(xué)生分析和解決問題的結(jié)果；形成性評價注重考察學(xué)生的自主學(xué)習(xí)態(tài)度與能力，包括查閱資料、方案設(shè)計、實驗操作和分組討論等方面。

4 結(jié)語

PBL教學(xué)法充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教育理論，有助于培養(yǎng)學(xué)生自主分析、交流合作以及解決問題的能力。以有機化學(xué)實驗為例，PBL教學(xué)的實施需注意教學(xué)問題的設(shè)計原則，完善教學(xué)設(shè)計，科學(xué)合理的制訂評價標準。在此基礎(chǔ)上，才能確保在提升學(xué)生的有機化學(xué)實驗基本知識與操作能力的同時，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)、分析、交流和解決問題的綜合能力。