基于問題的教學模式在食品化學實驗教學中的應用

摘 要 基于問題的教學模式是食品化學實驗教學有效的教學方式。本文以淀粉性質實驗為例，闡明了基于問題的教學模式在食品化學實驗教學中應用的具體過程。

關鍵詞 基于問題 食品化學實驗 教學設計 實驗探究

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

食品化學實驗是我系食品營養與檢測、食品加工技術專業開設的一門實驗類專業必修課，是食品專業教學計劃中第一門食品類專業實驗課。本實驗課程是食品化學理論課程的配套課程，是食品化學理論知識的應用和實踐，是食品化學課程體系的重要組成部分。傳統的食品化學實驗課教學內容以驗證性實驗為主，教師在實驗前通常講解實驗目的、實驗原理、實驗步驟和操作要領，甚至連實驗中的注意事項也一一交代，學生只要按食品化學實驗書或講義上的步驟做實驗。這種教學模式不利于激發學生實驗學習的主動性和興趣，不利于培養學生實驗探究、創新精神和合作實驗的能力。為了打破傳統的實驗教學現狀，筆者在食品化學實驗課中應用基于問題的教學模式組織教學，取得了良好的教學效果。

1 食品化學實驗中基于問題的教學模式

食品化學實驗中基于問題的教學模式主要包括幾個環節：

（1）實驗教學目標的設計， 根據實驗大綱制定實驗教學目標。參考新課程標準中的化學教學目標，確定了三個維度的教學目標：實驗技能與知識目標、實驗過程與方法目標、實驗情感與態度目標，通過三個維度的教學目標確保實現培養學生食品化學科學素養的總體目標。

（2）實驗討論問題的提出，圍繞教學目標確定本次實驗要完成的任務，提出討論問題。

（3）實驗活動實施，學生圍繞提出的問題開展實驗活動，觀察記錄實驗現象，分析實驗中出現的問題，找出解決辦法，得出結論。教師在實驗活動中引導學生討論問題，對討論過程中的疑難問題針對性地進行講解，以保證實驗的順利進行。

（4）實驗總結評價，教師總結學生實驗探究活動中的重點內容，對難點問題集中分析講解，加強學生對難點內容的理解。

基于問題的食品化學實驗教學包括了實驗教學目標的設計、實驗討論問題的提出、實驗活動實施、實驗總結評價等幾個環節。由于“問題”是實驗教學內容的載體，它貫穿于整個實驗教學活動的始終，所以確定實驗教學目標和討論問題的提出是教學設計中要重點考慮的方面。本文將以淀粉性質實驗為例說明教學活動的具體過程。

2 以淀粉性質實驗為例的教學活動過程

本實驗教學的內容選自程云燕等主編的《食品化學》教材第九章實驗實訓部分的實驗三——淀粉實驗。

2.1 實驗教學目標的設計

淀粉性質實驗是在學生學習了糖類這一章節中關于淀粉的理論部分后開設的。通過理論的學習，對于淀粉性質有了系統全面的認識，如學習了淀粉的種類和結構性質的差異、淀粉水解是分步驟進行的等內容。在這些學習的基礎上通過淀粉性質實驗，將理論課學習的知識應用到具體的食品化學實驗中去。因此，我們確定了實驗技能與知識目標：掌握淀粉檢驗的方法，通過一系列實驗理解淀粉遇碘變藍的實質；通過實驗掌握淀粉分步水解的檢驗方法。

淀粉性質實驗內容屬于驗證性的實驗，傳統的實驗教學中只注重實驗驗證內容的現象觀察和結果記錄而忽視實驗學習過程中學生的體會和收獲。在本實驗教學設計中，我們確定了實驗過程與方法目標：通過對淀粉與碘的幾個實驗，探究不同的實驗方法，討論實驗現象分析其原因，給出合理的解釋。在實驗過程中學會不同實驗方法合理控制實驗條件，通過實驗反思，提高分析能力，學會與組員合作進行實驗的協作能力。

在實驗探究活動過程中，教師在實驗過程中起引導的作用，學生自主開展實驗活動，完成實驗記錄。在淀粉水解實驗中要求學生每隔2分鐘做一次檢驗，直到水解完成。這個過程需要較長的時間，需要學生足夠的耐心和嚴謹的實驗態度。根據實驗內容，我們確定了實驗情感與態度目標：培養學生實事求是、嚴謹認真的實驗態度；提高對淀粉理論部分學習的興趣。

2.2 實驗討論問題的提出

傳統的實驗教學中讓學生按照實驗內容完成實驗并記錄實驗現象，并由教師在實驗前講解實驗的注意事項和實驗原理。基于問題的教學模式教學設計中，教師應根據淀粉性質實驗內容，提出了相應的討論問題。學生實驗活動不再是單純地驗證實驗現象，而是圍繞實驗討論問題自主探究實驗的過程。

這個實驗分成兩個部分：淀粉與碘的反應、淀粉水解實驗。教師在實驗活動開始前，根據淀粉性質實驗內容，結合理論課上的學習內容簡單介紹了本實驗的要求，提出要討論的問題。在淀粉與碘的反應中，提出幾個討論問題：（1）1號試管中酒精燈上加熱后顏色怎樣變化？冷卻后顏色又怎樣變化？如果顏色冷卻后沒變化，請分析原因，找到解決的辦法。（2）仔細觀察加入氫氧化鈉溶液的試管的顏色變化，并與3號試管對比觀察實驗現象有什么不同？（3）3號試管加入乙醇后顏色有什么變化？如果顏色沒有明顯變化，請分析原因，找到解決的辦法。（4）通過這三個實驗，分析推測淀粉與碘以什么形式結合？結出合理的解釋。在淀粉水解實驗中，提出幾個討論問題：（1）怎樣判斷淀粉水解完全？（2）最后一個步驟中用班氏試劑進行實驗的作用是什么？利用的是糖的什么性質？（3）最后一個步驟怎樣保證實驗成功？

2.3 實驗活動實施

圍繞教師提出的關于淀粉與碘的反應、淀粉水解實驗的討論問題，學生自主開展實驗活動。教師盡量不參與實驗活動過程，讓學生自主完成實驗活動。

傳統的教學中教師在實驗前就把實驗的注意事項交代了，學生只要驗證即可。但基于問題的教學模式中，教師對實驗操作中的注意事項沒有講解，讓學生自主探究，發現問題、解決問題，在實驗過程中學習科學實驗的方法。看似簡單的實驗，不同組的學生得出了不同的實驗現象，學生們圍繞教師提出的問題展開了激烈的討論，通過學生組內、組間、師生之間的交流，找出原因，找到了解決辦法。比如，在淀粉與碘的反應部分問題1中，有的組冷卻后顏色又恢復為藍色，有的組卻沒有變化，仍然為無色。教師適時地引導學生進行分析，找出原因。通過學生們自主討論，他們提出恢復為藍色表示淀粉與碘結合了，沒有變化表示淀粉與碘沒有結合。為什么會有不同的現象？實驗不同組組員進行了交流，發現冷卻沒有變化的組加熱時間較長。學生們推測，加熱時間過長，試管中的碘不見了。再結合中學學習過的碘易升華的性質，正確地解釋了實驗現象。沒有變化的組重新做了實驗，證實了自己的猜想。再如，淀粉與碘的反應部分問題3中，有的組顏色沒有變化，有的組顏色退去，有的組變渾濁。有了前一實驗的經驗，他們組間組員進行了交流，發現跟淀粉濃度和酒精加的量有關系。

通過基于問題的實驗活動，看似簡單的實驗出現了意想不到的問題，通過實驗中一個又一個問題的解決，學生們體會到成功的喜悅和實驗探究的樂趣。

2.4 實驗總結評價

教師根據學生在淀粉與碘的反應、淀粉水解等實驗活動實施過程中的情況，總結實驗中普遍存在的問題和本實驗的重難點內容。

淀粉與碘的反應的三個實驗中，問題1酒精燈加熱時間過長，使得溶液中的碘升華，所以有些組開始的實驗冷卻后沒有變化。這也證明了淀粉與碘反應，碘仍然是以分子形式存在；問題2和問題3的討論結果，氫氧化鈉與碘發生化學反應，對比3號試管，2號試管為無色透明，而3號試管卻呈碘液的淡黃色。這也證明了3號試管的碘還是以分子形式存在，只是溶解到酒精中去了，沒有跟淀粉結合。當淀粉濃度過大時，3號試管中的淀粉溶液變渾濁，證明了淀粉的溶解度小，酒精的溶解度大，水被酒精奪去；問題4的討論結果也就水到渠成了，淀粉與碘反應，碘仍以碘分子的形式存在。

淀粉水解反應中，問題1很容易回答，學生們都能給出答案，水解后的反應液不變色就表示淀粉水解完全了。通過實驗，有些組水解的速度更快，有些組水解速度更慢。通過交流討論，學生們發現跟加酸的量有關系。問題2教師提示學生根據實驗書上班氏試劑的配制方法，了解班氏試劑的成分，推測它的作用。學生們對班氏試劑不了解，針對這個問題，教師講解了班氏試劑的性質和作用，書寫了方程式。問題3，根據問題2，學生們分析討論最后一步驟的關鍵是要加足量的堿中和酸。這個部分實驗中，要注意加酸的量適當，酸過少水解速度很慢，二十分鐘都不能水解完全。酸過多水解速度過快，沒辦法觀察到分步水解的中間過程。

通過實驗總結評價，教師對學生們在實驗過程中的表現突出的組員給予中肯的評價和表揚，結合實驗活動實施過程中的表現給各組按A、B、C等級打分，以此激勵各組學生，也做為實驗期末成績評價的依據。

3 結語

我系食品化學實驗教學是分小組教學，每組最多20人，為基于問題的教學模式實施提供了有利的條件。實踐證明，這一教學模式能夠大大提高學生實驗學習興趣，培養自主探索、不斷進取的實驗精神，培養學生創新、合作與勇于探究的科學精神。這一教學模式變傳統呆板的實驗教學方式為學生圍繞問題積極主動開展實驗探究活動的教學方式，這一教學模式下的教學活動不再只是只重結果的驗證式實驗教學方式，而是以實驗技能與知識、實驗過程與方法、實驗情感與態度等多維度的教學目標為指導的重過程的探究式實驗教學方式。可見，基于問題的教學模式是食品化學實驗教學有效的教學方式。

參考文獻

[1] 孔愛華，何占魁.例談“基于問題的二次實驗”的教學設計.生物學通報，2012（8）.

[2] 孫長艷，李文軍，董彬，陸慧麗.“PBL”教學模式在無機化學實驗課程中的應用.實驗室研究與探索，2012（5）.

[3] 劉春萍，劉剛，孫林，等.基于問題教學法的有機化學實驗教學案例.實驗科學與技術，2011（5）.

[4] 陳麗艷，張學武.生物化學實驗教學中實施基于問題的學習教學法初探.時珍國醫國藥，2008（12）.