PBL教學(xué)法在“儀器分析”課程中的應(yīng)用研究

摘要：分析了PBL教學(xué)方法應(yīng)用于高等農(nóng)業(yè)院校“儀器分析”課程教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，并探討了PBL教學(xué)方法在儀器分析教學(xué)中的應(yīng)用。通過PBL教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，加深了學(xué)生對儀器分析課程內(nèi)容的理解和掌握，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：儀器分析；PBL教學(xué)方法；農(nóng)業(yè)院校

隨著現(xiàn)代分析儀器的更新?lián)Q代和儀器分析新方法、新技術(shù)的不斷創(chuàng)新與應(yīng)用，儀器分析作為現(xiàn)代化的分析測試手段，正在日益廣泛地應(yīng)用于生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、動物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、食品科學(xué)等諸多領(lǐng)域，因而許多高等農(nóng)業(yè)院校已將“儀器分析”課程列為非化學(xué)專業(yè)本科生的重要基礎(chǔ)課程之一。[1，2]由于儀器分析課程內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、精密儀器等多學(xué)科的內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺理解難度很大，學(xué)習(xí)效果難以保證。因此，針對儀器分析理論課教學(xué)方法進(jìn)行探索，提高教學(xué)效果以滿足不同學(xué)科的要求，是儀器分析教學(xué)改革的當(dāng)務(wù)之急。

一、PBL教學(xué)方法介紹

PBL（Problem-based Learning）法以問題為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，是和“以授課為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)（Lecture Based Learning，LBL）”模式相對而言的，PBL與LBL在教學(xué)設(shè)計(jì)理念、實(shí)施方式以及教學(xué)績效評估等方面均有著根本區(qū)別。筆者結(jié)合自己儀器分析的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)歷，探討將PBL引入到“儀器分析”課程的教學(xué)中，使學(xué)生能夠在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，掌握“儀器分析”課程的學(xué)習(xí)方法，激發(fā)學(xué)生對“儀器分析”的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)及實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

PBL是以學(xué)生為中心的教育方式。1969年美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首先把PBL引入了醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，目前已成為國際上較流行的一種教學(xué)方法。PBL即由教師提出問題，學(xué)生在教師的啟發(fā)指導(dǎo)下以自學(xué)為主并結(jié)合討論的學(xué)習(xí)方法。在這個(gè)過程中學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，教師僅承擔(dān)著向?qū)Ш痛龠M(jìn)者的角色。[3]它是以學(xué)生為核心的教學(xué)方法，培養(yǎng)具備獨(dú)立思考能力、自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)能力的學(xué)生，使學(xué)生能夠日漸獨(dú)立于教師之外，在日后的生活及工作中能夠繼續(xù)獨(dú)立學(xué)習(xí)。

二、PBL教學(xué)方法在“儀器分析”教學(xué)中的應(yīng)用

1.教師在PBL教學(xué)法中的作用

在PBL中，教師的作用和傳統(tǒng)意義相比有較大的轉(zhuǎn)變。最初，由于學(xué)生需要了解的知識點(diǎn)很多，教師需要提供必要的材料和指導(dǎo)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)。每年在教授“儀器分析”這門課程之初學(xué)生都會有這樣的疑問：這門課程究竟與自己的專業(yè)有什么聯(lián)系？為什么要學(xué)這門課程？為解除學(xué)生的疑慮教師在教學(xué)中會介紹儀器分析在相關(guān)專業(yè)中的一些應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生理解“儀器分析”課程與專業(yè)課程結(jié)合的緊密程度。例如：土壤樣品中N、P、K元素的測定，水體中Na+、Cu2+含量的測定、生物細(xì)胞中GSTs（谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶）活性的測定及藥品中阿司匹林的含量測定等內(nèi)容都是與學(xué)生所學(xué)專業(yè)密切相關(guān)的分析內(nèi)容，把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

PBL教學(xué)法的應(yīng)用，是將具體的分析任務(wù)布置給學(xué)生，教師需要給予適當(dāng)?shù)闹v解、引導(dǎo)，使學(xué)生了解如何利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備，如何找到與任務(wù)相關(guān)的材料等。例如以蘋果手機(jī)制造工人正己烷中毒事件為例，引導(dǎo)學(xué)生利用紅外譜圖解析正己烷的特征吸收峰；結(jié)合電視上熱播的鑒寶節(jié)目，深入介紹如何利用紅外光譜法鑒別天然與人造玉石；講解通過原子光譜法測定恒星的物理性質(zhì)、化學(xué)成分和運(yùn)動狀態(tài)等實(shí)例。由于所布置的分析任務(wù)都是與學(xué)生實(shí)際生活密切相關(guān)的，因此這些學(xué)生比較關(guān)注的例子很大程度上激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，并在逐步完成分析任務(wù)的過程中將儀器分析與實(shí)際應(yīng)用緊密地結(jié)合起來，取得了良好的教學(xué)效果。

2.學(xué)生在PBL教學(xué)法中的角色轉(zhuǎn)變

在以往“儀器分析”的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，僅憑教師的講授，學(xué)生對知識的接受是被動的。學(xué)生對課程知識點(diǎn)的掌握經(jīng)常通過死記硬背的方式，對具體分析方法的原理及應(yīng)用的理解并不深刻。而采用了PBL教學(xué)法后，學(xué)生為了解決具體的問題，必須通過查閱資料來了解每一種分析方法的基本原理和應(yīng)用，這樣學(xué)生對儀器分析方法的理解會更加透徹，能比較系統(tǒng)地掌握和鞏固課堂教學(xué)中的基本內(nèi)容，而不是單純靠背誦的方式來獲取知識。[4]

在PBL教學(xué)中，學(xué)生是真正的主角。首先，由教師提出合理的分析問題。學(xué)生以小組的形式參與設(shè)計(jì)方案及執(zhí)行，在小組中（每組6～8人）需明確每個(gè)人在設(shè)計(jì)中的任務(wù)，每位組員都承擔(dān)一部分工作。其次，在教師指導(dǎo)下要求學(xué)生從分析問題入手，充分利用多種信息資源，如利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)等查找相關(guān)書籍、文獻(xiàn)，最后整理成完整的方案，再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并解決問題。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下提交文獻(xiàn)綜述、方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并以小組為單位將實(shí)驗(yàn)方案制成幻燈片向全體同學(xué)演示講解，要求小組成員輪流發(fā)言相互補(bǔ)充，通過課堂討論得出結(jié)論。最后，教師對討論內(nèi)容進(jìn)行提問、總結(jié)并對疑難問題進(jìn)行點(diǎn)撥，同時(shí)聽取其他學(xué)生對該組任務(wù)完成情況的評價(jià)，收集反饋意見。

在PBL應(yīng)用中，由于針對課程設(shè)計(jì)的分析對象多數(shù)是從實(shí)際生活和工作中選取的，如利用原子吸收光譜測定牛奶中鈣含量、熒光光譜法分析測定功能飲料中的維生素B2、高效液相色譜法測定蔬菜的農(nóng)藥殘留情況、松花江水質(zhì)分析、氣相色譜法測定白酒中乙醇的含量等。這些分析任務(wù)的切入點(diǎn)都是現(xiàn)實(shí)生活中人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題，因此更容易調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使學(xué)生認(rèn)識到從理論落實(shí)到實(shí)踐并非難事。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)PBL教學(xué)法的強(qiáng)化

“儀器分析”是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，應(yīng)該讓學(xué)生有充分的動手機(jī)會，在實(shí)踐中獲得感性認(rèn)識。[5]但是農(nóng)業(yè)院校面臨的問題是“儀器分析”理論學(xué)時(shí)有限，在理論教學(xué)中每組學(xué)生承擔(dān)的分析任務(wù)不會超過兩項(xiàng)，這樣會導(dǎo)致PBL教學(xué)法的任務(wù)演變成一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，失去了以學(xué)生為主體的教學(xué)模式的意義。因此，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使之與理論教學(xué)并行是實(shí)現(xiàn)PBL教學(xué)效果的重要手段之一。在“儀器分析”實(shí)驗(yàn)課程中施行PBL，關(guān)鍵在于加強(qiáng)學(xué)生自主協(xié)作學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)課堂上，教師圍繞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出一個(gè)問題，讓學(xué)生分組通過自行思考和課堂討論來提高PBL的教學(xué)效果，討論內(nèi)容可以圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮椭攸c(diǎn)及注意事項(xiàng)，這樣能使學(xué)生熟練掌握本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論知識，同時(shí)也加強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)作精神。最后，由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論總結(jié)本次課的操作重點(diǎn)和關(guān)鍵步驟，進(jìn)一步強(qiáng)化理論教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)知識。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)運(yùn)用PBL教學(xué)模式要注重方法，教師在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)組織學(xué)生開展反思與評價(jià)等一系列過程，在新舊知識理論間建立聯(lián)系，使學(xué)生在獲得知識的同時(shí)提高科研素質(zhì)及培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

4.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下PBL教學(xué)法的應(yīng)用

在PBL學(xué)習(xí)中，問題的解決需要經(jīng)歷一個(gè)探索的過程，若沒有恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源，學(xué)生將無法開展學(xué)習(xí)活動，因此，學(xué)習(xí)資源的獲取是學(xué)生解決問題的重要環(huán)節(jié)。為了盡可能地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，教師針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下儀器分析課程基于PBL教學(xué)模式的應(yīng)用研究設(shè)計(jì)開發(fā)了儀器分析的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺（http：//202.118.167.91/dahua/kcsz/yqfxgg/default.asp）。此網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺便于學(xué)生根據(jù)個(gè)人的學(xué)習(xí)內(nèi)容、目標(biāo)和任務(wù)對相關(guān)資料進(jìn)行分析、收集、整理、組織和加工。學(xué)生可以利用網(wǎng)站提供的常用免費(fèi)的圖譜庫、數(shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)檢索網(wǎng)址以及重要測試中心及知名化學(xué)網(wǎng)站的相關(guān)鏈接獲取最新的儀器分析資訊；在網(wǎng)絡(luò)平臺中還特別設(shè)計(jì)了“在線答疑”系統(tǒng)，能及時(shí)幫助解決學(xué)生的疑難問題，為學(xué)生提供有效的在線學(xué)習(xí)指導(dǎo)。這些都能方便學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺更合理有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，也為本課程實(shí)施PBL教學(xué)方法提供了一個(gè)良好的互動平臺。

三、PBL教學(xué)效果

與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，PBL教學(xué)模式能明顯提高學(xué)生的綜合能力。針對東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生“儀器分析”課程實(shí)施PBL教學(xué)法的教學(xué)效果調(diào)查結(jié)果表明，88%以上的學(xué)生表示接受這種授課方式，在學(xué)習(xí)分析方法和儀器使用方面有很大收獲；56%以上的學(xué)生積極參加了天然產(chǎn)物質(zhì)成分提取及測定、農(nóng)藥殘留分析、食品分析等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)；動物藥學(xué)、生物工程、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的部分學(xué)生表示通過本課程的實(shí)踐活動鍛煉了文獻(xiàn)綜述和表達(dá)分析能力，科研素質(zhì)的提升在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)中得到了充分的體現(xiàn)，可見PBL教學(xué)方法獲得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗嬌，鐘儒剛，甄巖.現(xiàn)代儀器分析教學(xué)中科技創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[J].理工高教研究，2008，（5）.

[2]王霆，張鋒，陳立鋼，等.儀器分析綜合運(yùn)用及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)——淺談儀器分析實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].大學(xué)化學(xué)，2011，（6）.

[3]王紅軍.基于問題學(xué)習(xí)的教學(xué)模式在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教學(xué)研究，2007，（2）.

[4]張桂玲，任景玲，陸小蘭，等.基于問題學(xué)習(xí)法在儀器分析教學(xué)中的應(yīng)用初探[J].大學(xué)化學(xué)，2004，（4）.

[5]劉銀萍，彭端，蔣力立.PBL 教學(xué)模式在綜合性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)與技術(shù)，2011，（3）.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）