問題導向的合作學習法在儀器分析教學中的實踐

潘宏程+李建平+杜甫佑+張云+陶慧林

摘要：本文探討了問題導向的合作學習法在儀器分析教學中應用。介紹了問題導向的合作學習法的基本概念和流程。對于如何在教學過程中創設學習情境、確立問題、針對問題引導學生進行自主學習、合作學習、總結和效果評價等方面做了有益探索。并且，對教學過程中可能出現的問題也進行了討論。

關鍵詞：教學方法;問題導學;合作學習;儀器分析

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）20-0175-02

一、引言

儀器分析是化學學科的一個重要分支，屬于分析化學中的儀器方法。它是以物質的物理和物理化學性質為基礎建立起來的一種分析方法。利用較特殊的儀器，對物質的組成、含量、形態、結構進行分析測定的一門學科。儀器分析在化學、化工、食品、材料、環境、醫學等專業本科生的教學中占有重要的地位，是基礎主干課程之一。

儀器分析是一門具有多學科交叉性、發展性和前沿性的學科，涉及近代物理學、電子學、計算機技術、數學等許多知識。本課程的特點是研究內容豐富，理論體系復雜，技術方法眾多，儀器結構流程各異，實踐性很強。在儀器分析的教學過程中，存在內容繁雜、各種儀器分析方法原理各不相同、某一大類儀器方法中幾種小類方法極易混淆（例如各種光譜法）等特點，學生普遍感到難學、難記、難以理解。

傳統的儀器分析教學片面注重理論知識的傳授，而忽視培養學生的問題解決能力、協作交流能力和自主學習能力。近來，有關儀器分析課程教學的改革正在世界范圍內進行，力圖改變以教師為中心、強調知識傳授、把學生當作知識灌輸對象的傳統教學模式。

我們嘗試將問題導向的合作學習法引入到儀器分析課程教學過程中，強調學生為主體，教師為主導，以問題為導向，注重學習過程中學習者之間的交流與合作。

二、問題導向的合作學習法

問題導向的合作學習法實際上是由“問題導學”和“合作學習”兩種教學理論相融合而成的教學模式，是以學生為主體，以教師為主導，以問題為導向，以合作學習為關鍵的課堂教學活動形式[1]。在問題導向的合作學習的課堂教學過程中，既達成“學習目標”（問題的解決和知識的獲得），又達成“合作目標”（合作技能、情感、態度等方面的目標），以獲得最大教育教學效能。

問題導學（problem-based learning，簡稱PBL），也稱為以問題為導向的學習法、問題式學習法，源自于20世紀60年代Barrows教授與其同事在醫學教育中創立的一種教學模式，它強調把學習設置于復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學習者合作解決真實性問題，來學習隱含于問題背后的科學知識[2]。

合作學習（cooperative learning）是20世紀70年代初Johnson等人在前人研究基礎上提出的教學理論與策略[3]。由于它在培養學生的合作精神、競爭意識、活躍課堂氣氛、提高學習效率、促進學生形成良好非認知品質等方面實效顯著，因而很快受到世界各國普遍關注并引入到我國[4]。2001年，國務院在《關于基礎教育改革與發展的決定》中明確指出：“鼓勵合作學習，促進學生之間的相互交流、共同發展，促進師生教學相長。”

近年來，國內外都有學者對“問題導學”和“合作學習”在儀器分析教學中的應用進行研究和探索。在問題式學習法過程中，通常會結合合作學習法進行教學[5]。張桂玲在用PBL進行儀器分析教學時，采用了小組合作學習法，取得了較好的效果。

我們將問題導向的合作學習法引入到我校的儀器分析教學中，進行了有益的嘗試和探索。下面就我們在具體教學過程中取得的經驗和體會，與大家探討。

三、問題導向的合作學習法基本流程

1.創設學習情境。創設學習情境是涉及到教學效果的重要環節。所謂學習情境，是指學生參與學習的具體現實環境，是與知識內容相適切的、內在地包含問題的社會、生活事件，應當具有趣味性、生活性、真實性、復雜性、典型性等特征。創設學習情景包括創設客觀情境和創設智力情境。

我們以儀器分析教材中氫化物原子化和極譜分析這兩節的教學為例，創建兩個學習情境：“光譜分析破百年迷案——光緒皇帝之死”和“廣西龍江河鎘污染事件”。光緒之死是上世紀初發生的重大歷史事件，但關于光緒的死因，近百年來卻眾說紛紜。最近，科學家利用現代儀器分析手段對光緒皇帝的遺骨、遺發進行分析，結果表明，光緒皇帝死于急性砷中毒。我們在課堂上展示了相關的視頻、圖文資料，學生對這一學習情境產生了濃厚的興趣。他們急于了解科學家是怎樣發現砷中毒的。同樣，在另一個學習情境中，學生對于發生在2012年廣西龍江河的鎘污染事件記憶猶新，激發了他們進一步學習的愿望。

2.確立問題。“學起于思，思起于疑。”在上述學習情境中，必須要提煉出與當前學習主題密切相關的真實性問題作為學習的中心內容，讓學生面臨一個需要立即去解決的現實問題。學生會對當前的疑惑產生迫切需要解決的欲望，學生的思維將被激活，課堂氣氛將會變得活躍、生動。同時，在解決問題的過程中，其對學習內容的理解、掌握和體會變得既容易又深刻。在這樣的情境，才能有效地闡明知識在實際生活中的價值，幫助學生理解知識的內涵，激發他們學習的熱情，并促使知識轉化為技能。

我們在上述學習情境中，提出兩個問題：①怎樣用原子吸收光譜法測定頭發中的砷？②怎樣用極譜法測定水中的鎘？

我們設計的這兩個問題，較好地引出學生需要獲得的基本概念和原理（砷的氧化物原子化和鎘的極譜波），將學習置于復雜的、實際的問題情境中，這樣做的好處有：①學習知識的情境與以后應用知識的情境具有相似性，有利于知識的獲取;②在解決問題的過程中來掌握概念、原理和策略可以促進學習在新問題中的遷移，先前學習的實例可以應用到與此類似的問題解決中[6]。

3.針對問題，引導學生進行自主學習。在問題提出后，教師應給予學生解決問題必需的基本知識，提供解決該問題的有關線索。但是教師不能直接告訴學生應當如何去解決面臨的問題，學生才是學習的主體、積極主動的學習者。教師應該特別注意培養學生的“自主學習”能力。在教學過程中，教師應把教學的重心放在學習過程的調控、情景的創設上，變學生“學會”為“會學”，積極引導學生自主解答提出的問題。

4.合作學習。儀器分析授課對象為我校應用化學專業本科生，2個班70人左右。我們將學生分為10個學習小組。分組的原則是男生和女生混合分組，學習較好的和學習有一定困難的混合分組，性格內向和外向的混合分組，形成一種互補，這樣分組可以避免各組之間的差別過大，影響合作學習的效果[7]。

5.點評與總結。教師應對學生解決問題的過程進行點評和總結，要特別對學生容易混淆的問題加以解釋說明。教師的點評既要關注結果，又要重視過程，對學生的合作精神、表達能力、回答問題的積極性等方面進行鼓勵和總結。小組各成員在教師的引導下對自己的學習過程進行自我反思，讓學生學以致用，更好地掌握和理解儀器分析的基本原理，增強學生綜合運用能力和解決問題的能力。

6.效果評價。問題導向的合作學習法要求學生通過合作學習解決面臨的現實問題，學習過程就是解決問題的過程，即由該過程可以直接反映出學生的學習效果。教師需在學習過程中隨時觀察并記錄學生的表現，對全班各個小組進行全面的監控和引導。既要評價學習結果，更要評價學習過程;既要評價合作學習的個體，也要注重合作成員通過合作、努力實現目標的整體評價。評價重點應放在學生合作能力的提高上，形成“組內成員合作，組間成員競爭”的格局，使得整個評價的重心由鼓勵個人競爭達標轉向大家合作達標，從而共同完成教學的目標。

四、結語

經過一段時間的教學改革與實踐，我們在儀器分析課程教學上取得了較好的成績，學生的學習興趣和主動性顯著提高，合作精神和表達能力明顯增強。與傳統教學法相比，問題導向的合作學習法具有以學生為主體，以教師為主導，以問題為導向，以合作學習為關鍵的特點與優勢。但在教學過程中要避免極端建構主義，片面強調以學生為中心，完全忽略教師的主導作用[8]。教師只有在課堂教學實踐中不斷地認識和反思、總結和交流，對學生進行循序漸進的引導，才能更有效地發揮問題導向合作學習法的優勢，達到良好教學效果，提高學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]孫偉軍.建構“以問題為導向的小組合作學習”課堂教學模式[J].考試周刊，2012，（45）：169-170.

[2]Neville A. J.Problem-based learning and medical education forty years on[J].Medical Principles and Practice，2008，18（1）：1-9.

[3]Johnson D.W.，Johnson R.T.Learning together and alone：Cooperative，competitive，and individualistic learning[M].Prentice-Hall，Inc，1987.

[4]王坦.論合作學習的基本理念[J].教育研究，2002，2（2）：68-72.

[5]Wenzel T.J.Cooperative Group Learning in Undergraduate Analytical Chemistr[J].Analytical Chemistry，1998，70（23）：790A-795A.

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[8]何克抗.對美國“建構主義教學：成功還是失敗”大辯論的述評[J].電化教育研究，2010，（10）：5-24.