基于問題的學(xué)習(xí)法(PBL)在無機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)中應(yīng)用

李 強(qiáng) 廖蓉蘇 徐 鵬

北京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院 北京 100083

無機(jī)及分析化學(xué)是化學(xué)科學(xué)的兩門基礎(chǔ)學(xué)科—無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)整合、改革后形成的一門新課程，它是一門重要基礎(chǔ)課程。目前高等林業(yè)院校有關(guān)本科專業(yè)，普遍開設(shè)該課程。但由于課程內(nèi)容多、課時(shí)有限，師生在教學(xué)中普遍感到教和學(xué)的效果欠佳。無論在教育理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上，還是在培養(yǎng)目標(biāo)等許多方面，與高等學(xué)校發(fā)展創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的要求相差甚遠(yuǎn)。由于受歷史和教學(xué)模式、教學(xué)方法等所限，目前我們的高等教育還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未完成實(shí)施創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才這一根本任務(wù)。著名科學(xué)家錢學(xué)森也向教育界和溫家寶總理提出了“錢學(xué)森之問”：“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出人才？”因此，為了實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)改革勢在必行。

為了探索無機(jī)及分析化學(xué)課程新的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，在教學(xué)中應(yīng)用了PBL教學(xué)法，即以問題為中心，以學(xué)生為主體來組織教學(xué)，通過自學(xué)、問題討論、教師指導(dǎo)評講等環(huán)節(jié)，有效地解決了內(nèi)容多、課時(shí)少以及傳統(tǒng)教學(xué)法中存在的問題，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果較好。

1 PBL教學(xué)方法概述

教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)共同的教學(xué)目標(biāo)，完成共同的教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)過程中運(yùn)用的方式與手段。教學(xué)方法對完成教學(xué)任務(wù)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的具有重大意義，是關(guān)系到教學(xué)成敗的重要問題。教師的教法制約著學(xué)生的學(xué)法，同時(shí)對學(xué)生智力的開發(fā)、人格的形成具有重要作用[1]。但由于考試制度的原因，在教學(xué)中教師經(jīng)常采用講授法，即教師以語言為主來傳遞信息，學(xué)生被動(dòng)地接受知識。盡管講授法具有同時(shí)向許多人傳授知識、教師更容易掌握且有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，但也容易導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械、被動(dòng)地學(xué)習(xí)，是填鴨式地學(xué)習(xí)，不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2,3]。再加上目前高等教育進(jìn)行的課程改革，總的趨勢是教學(xué)時(shí)數(shù)大大減少，無機(jī)及分析化學(xué)課程大量的教學(xué)內(nèi)容，只靠講授法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)完不成教學(xué)任務(wù)的。

在諸多的教學(xué)方法中，我們認(rèn)為講授法、問題法等教學(xué)方法仍然導(dǎo)致表面膚淺的學(xué)習(xí)和依賴性學(xué)習(xí)。教師通常僅重視知識的傳授，忽視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，忽視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和創(chuàng)造性潛能的發(fā)揮。為了克服上述教學(xué)方法的不足，幫助學(xué)生進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，使學(xué)生成為更加獨(dú)立、終身、活躍、積極的學(xué)習(xí)者，在無機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)中，我們試圖考慮對教學(xué)策略進(jìn)行變動(dòng)，設(shè)法研究PBL在本課程教學(xué)中的應(yīng)用。

PBL是指以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，最早使用PBL學(xué)習(xí)法的是美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows，是他于1969年在加拿大McMaster大學(xué)醫(yī)學(xué)院試行的一種新的教學(xué)模式[4]。PBL的學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者從實(shí)際問題出發(fā)，發(fā)掘與主題相關(guān)的所有問題，以問題為焦點(diǎn)，以團(tuán)隊(duì)合作的方式收集和整理有關(guān)信息資料，從而讓學(xué)習(xí)者了解解決問題的思路與過程，靈活掌握相關(guān)概念和知識，從中獲得解決現(xiàn)實(shí)問題的經(jīng)驗(yàn)，最終養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2 PBL在無機(jī)及分析化學(xué)中的應(yīng)用

中學(xué)的應(yīng)試教育和學(xué)生機(jī)械、被動(dòng)的填鴨式學(xué)習(xí)方式不是在大學(xué)一門課程中就能徹底改變的，無機(jī)及分析化學(xué)作為大學(xué)一年級學(xué)生的基礎(chǔ)課程，完全實(shí)行PBL的教學(xué)模式可能有一定的困難，我們僅嘗試在部分章節(jié)的教學(xué)中實(shí)行PBL的教學(xué)模式。以酸堿平衡和酸堿滴定一章，介紹我們的實(shí)踐。

2.1 問題的提出

問題的提出是PBL教學(xué)法的第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生的特點(diǎn)、專業(yè)情況等來設(shè)計(jì)問題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。根據(jù)我校的專業(yè)特點(diǎn)，在酸堿平衡和酸堿滴定一章中，我們選用如下問題進(jìn)行PBL教學(xué)。

脫落酸(Abscisic Acid)，學(xué)名丙烯基乙基巴比妥酸，是指能引起芽休眠、葉子脫落和抑制生長等生理現(xiàn)象的植物激素，因能促使葉子脫落而得名。1961年，W.C.劉和H.R.卡恩斯首先從成熟棉鈴里分離出了脫落素Ⅰ；1963年，大熊和彥和F.T.阿迪科特等從棉花幼鈴中分離出了脫落素Ⅱ；1963年，C.F.伊格斯和P.F.韋爾林用色譜分析法從歐亞槭葉子里分離出了休眠素；1965年，韋爾林等比較研究休眠素和脫落素Ⅱ的化學(xué)性質(zhì)后，證明兩者是同一物質(zhì)，分子式與大熊和彥等在1965年提出的一致。統(tǒng)一命名為脫落酸。它在植物中普遍存在，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 脫落酸的結(jié)構(gòu)

脫落酸具有促進(jìn)脫落、抑制生長、促進(jìn)休眠、引起氣孔關(guān)閉、調(diào)節(jié)種子胚的發(fā)育等作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。例如2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，為使百萬盆鮮花保持盛開的狀態(tài)，均施加脫落酸，美化了我們的環(huán)境[5]。

要求學(xué)生在閱讀完資料后，解決下列問題：

(1)什么是酸？什么是堿？歷史上，酸堿理論有哪些？重點(diǎn)掌握酸堿質(zhì)子理論。

(2)如何比較酸堿的強(qiáng)弱？什么是酸堿的解離常數(shù)？什么是水的解離平衡？

(3)酸度與溶液pH值有何區(qū)別？怎樣計(jì)算弱酸弱堿溶液的pH值？

(4)什么是緩沖溶液？如何配制？其pH值如何計(jì)算？

(5)如何測定酸堿的含量？滴定的基本原理是什么？怎樣繪制酸堿滴定曲線？有何特征？怎樣判斷一種弱酸堿能否被準(zhǔn)確滴定？如何選擇指示劑？使用指示劑的注意事項(xiàng)有哪些？怎樣配制和標(biāo)定酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液？

(6)舉例說明酸堿滴定在實(shí)際工作中的應(yīng)用。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)有機(jī)弱酸測定的實(shí)驗(yàn)方案。

2.2 小組學(xué)習(xí)與問題解決

以上“問題”應(yīng)在教師講授“酸堿平衡與酸堿滴定”這一章前一周發(fā)給學(xué)生，以4～6人為1個(gè)學(xué)習(xí)小組，分別選出組長、記錄員、報(bào)告人等，共同協(xié)商完成學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)提出的問題和教材、教學(xué)大綱，學(xué)生應(yīng)廣泛地閱讀相關(guān)資料，積極、認(rèn)真完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并做好記錄、報(bào)告。同時(shí)，小組內(nèi)學(xué)生應(yīng)在個(gè)人學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，開展組內(nèi)交流與合作，共享學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作的精神。然后進(jìn)行班級交流。由各小組代表向全班匯報(bào)本組學(xué)習(xí)成果。由于問題較多，每組選一個(gè)問題進(jìn)行匯報(bào)，最后鼓勵(lì)學(xué)生以PPT的方式展開交流與討論。

2.3 教師講評與總結(jié)

在學(xué)生自主學(xué)習(xí)與交流的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)大綱要求以及學(xué)生的學(xué)習(xí)匯報(bào)，教師應(yīng)著重講解本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)，并解決學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題。

2.4 實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

習(xí)題和實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的主要手段。本章講授結(jié)束后，教師應(yīng)給學(xué)生布置相關(guān)作業(yè)。同時(shí)，可以設(shè)置在線測試、課下自我測試以及本章小考等，檢查和督促學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。同時(shí)，又因?yàn)榛瘜W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實(shí)驗(yàn)，因此本章理論學(xué)習(xí)完成后，應(yīng)與實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)課中完成。

2.5 教學(xué)評價(jià)

教學(xué)評價(jià)分為兩個(gè)方面，一是學(xué)生評價(jià)，包括學(xué)生的自我評價(jià)、由小組對成員的學(xué)習(xí)活動(dòng)作出評價(jià)以及由班級對各個(gè)小組的活動(dòng)進(jìn)行評價(jià)。最好是個(gè)人反思與總結(jié)相結(jié)合，問卷調(diào)查與表格評價(jià)相結(jié)合，定性與定量評價(jià)相結(jié)合。二是教師評價(jià)，包括討論課的表現(xiàn)、作業(yè)、測試、實(shí)驗(yàn)等方面的綜合內(nèi)容。

3 結(jié)束語

創(chuàng)新是一個(gè)民族生存和發(fā)展的靈魂，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才、實(shí)施創(chuàng)新教育是高等教育的主要任務(wù)。初步的教學(xué)實(shí)踐表明，PBL教學(xué)方式有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，鍛煉創(chuàng)新能力。因此，在無機(jī)及分析化學(xué)課程中開展PBL教學(xué)方式的意義重大。但PBL教學(xué)方式也具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力、僅適用于小班教學(xué)等缺點(diǎn)，不斷研究和探索新的教學(xué)方式、改革和創(chuàng)新我們的教學(xué)理念。優(yōu)化和更新教學(xué)內(nèi)容是高校教師義不容辭的責(zé)任。我們相信，只要我們銳意改革，勇于創(chuàng)新，一定會(huì)為“錢學(xué)森之問”交上一份滿意的答卷。

[1] 教學(xué)方法[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/424858.htm.

[2] 陳振華.講授法的危機(jī)與出路[J].教育理論與實(shí)踐,2011,31(6):50-53.

[3] 劉新奇.確立研究性學(xué)習(xí)課題的方式與策略[J].教育導(dǎo)刊,2007(6):23-25.

[4] McParland M, Noble L M, Livingston G. The effectiveness of problem-based learning compared to traditional teaching in undergraduate psychiatry[J].Medical Education,2004,38(8):859-867.

[5] 脫落酸[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/91662.htm.