探討PBL教學法在無機化學元素部分教學中的應用

莊曉娟 韓明梅

(內蒙古師范大學化學與環境科學學院，呼和浩特010022)

探討PBL教學法在無機化學元素部分教學中的應用

莊曉娟*韓明梅

(內蒙古師范大學化學與環境科學學院，呼和浩特010022)

元素部分是無機化學教學中的難點。筆者結合自己的教學實踐和教學對象，根據元素化學教學內容的特點，從問題的設定，過程中的實施、效果與評價，多媒體輔助等幾方面論述了元素化學教學的實施過程與方法。經驗表明，該方法能提高學生的各項能力，充分調動學生的主動性與積極性，有助于元素化學教學質量的提高。

PBL教學法；無機化學；元素化學

無機化學是化學專業大學新生的第一門專業基礎課，它既可以引導大學新生適應高等教育模式，又可以為后續分析化學、有機化學、物理化學等課程的學習奠定良好的理論學習基礎。因此，無機化學課程在整個化學專業的學習中有著不可替代的重要作用。對無機化學的學習過程是大一新生新的學習習慣形成的關鍵時期，關系著學生學習能力、科學研究能力等綜合素質的培養。如何在教學過程中做好引導和培養工作是無機化學教師一直致力于研究和實踐的重點。

1 無機化學教學內容的分類與特點

無機化學課程內容大致分為兩部分——基礎理論和元素化學。

第一部分為基礎理論，主要涉及氣體和稀溶液、熱力學初步、化學平衡、原子、分子和晶體結構、電化學基礎等內容。這部分內容系統性、關聯性、邏輯性很強，教師在教學過程中易于由淺入深、由表及里，逐步引領學生領略知識要領及精華所在，也是教師講授容易投入、容易出彩的地方。學生在學習過程中也比較容易理出各章節的主線條，通過復習和總結也易于找出各種物理量或各知識點的關聯性。因此，這部分內容大家往往覺得在教與學的方法上相對來說困難較少，便于教、易于學。

第二部分為元素化學，主要包括元素周期表中s區、p區、d區、ds區和f區的各族金屬與非金屬元素的性質。這部分內容知識點分散繁雜，反應方程式多，教材基本是按元素及其化合物的存在、制備、結構、性質與應用這樣的順序編寫，形式比較單一枯燥。教師在備課中，難以實現新穎的教學設計，往往只是借助于多媒體手段，引入彩色圖片或動畫等形式來增加視覺效果，吸引學生的注意力，以達到教學目的。而學生在學習過程中，因為有了中學化學知識的基礎以及課堂內容設計的重復單調，感覺熟悉、簡單，注意力不易集中。但是自己復習鞏固時又覺得難以理出頭緒，知識點多而亂，不易記憶，仿佛又回到了中學時代，只是一味地想把眾多的反應記憶下來，而忽略了大學無機化學深入挖掘的、決定這些元素與化合物性質規律的一些重要內容。所以元素部分的教學，教師的教難以推陳出新、有所突破，學生的學困難重重、遺漏眾多。

對于無機化學的這兩大部分內容，其中基礎理論中的部分內容實際在后續的物理化學、結構化學等課程中還要進一步深入學習；而元素部分正是無機化學所特有的，也是無機化學最具特色的地方。學好這部分內容，對于今后的化學學習與深層的化學研究是及其重要的。因此如何做好元素部分的教學工作，是從事無機化學教學一線的教師們一直努力研究的方向。

2 無機化學元素教學中PBL教學模式的引入

2.1 PBL教學模式

PBL(problem based learning)教學模式即基于問題的教學模式，是一種以問題為基礎，倡導學生通過自學、分析、討論和合作解決問題，培養學生自學能力，發展學生綜合思考能力的一種教學理念和教學方法。PBL教學模式是1969年美國神經病學家Barrows教授在加拿大麥克馬斯特大學首創的，1993年在愛丁堡世界醫學教育高峰會議中得到了推薦，目前已成為國際上一種十分流行的教學方法[1]。

PBL模式與以往傳統的教學模式相比，它最為突出的特征是秉持以學習者為中心的理念，力求賦予學習者更大的個人發展與創新空間——即以學生為中心，以問題為導向，以項目為基礎，重視跨學科式學習、合作式學習，力求讓學生在解決問題的過程中獲取知識、反思建構知識并形成學習的技能[2]。因為PBL教學模式更加強調以問題為中心，以學生為主體，所以這一教學模式讓學生在問題中學習，在解決問題中成長，可以調動學生主體的積極性和主動性，激發他們的學習興趣，實現從中學學習模式向大學學習模式的轉變。改變他們進入大學之前形成的教師講得多，學生聽得多，主動思考和解決問題少的局面，培養其獨立思考、團隊合作、綜合解決問題的能力。

2.2 元素化學教學中的PBL教學模式

在無機化學中，元素化學部分包含周期表中幾乎所有元素單質及其典型化合物的性質、制備、應用及單質、化合物性質遞變規律。內容繁雜，知識量大，是學生最難以掌握內在規律和記憶的部分。由于同族元素及化合物間既有共性又有其特殊性、規律性，學生學習起來感覺知識量大，摸不著條理，多憑記憶學習，會出現學得快、忘得快的現象。實際上元素化學與物質結構、反應原理是密不可分的，是前兩者的具體應用[3]。因此在教學中改變傳統教學模式，讓學生以主體的身份參與教學過程的組織，通過親自查找資料、組織安排教學內容、集體討論等過程學習鞏固元素的相關知識，由被動學習向主動學習方式轉變。

2.2.1 PBL在元素化學教學中的實施

無機化學元素部分的教學內容描述性強，加之學生在中學階段奠定的化學知識基礎，對于他們來說看懂不是件難事。難點在于如何將大量的知識信息歸納整理，找出元素或化合物間的共性和個性，以及這些性質與其結構的關聯。教師在教學過程中要做到正確的啟發和引領，充分調動學生的主動性，不能使教學落入傳統的教師平淡枯燥地講、學生索然無味地聽之中。借助PBL教學模式，無疑是調動學生主動性的好方法。只有學生主動參與教學，教學目標的實現、教學成果的提高才有保障。

實際教學過程中，要貫徹實施PBL教學模式，充分調動學生的主動性。

第一，問題的提出是關鍵。在PBL教學模式中，問題是整個教學過程的引線和核心[1]。只有問題設計的好、針對性強，學生在課下自學準備時才能目標明確、易于完成。因此，教師提出問題時要根據每個章節的特點，預先想好重點、難點以及如何將元素及化合物的性質用一條或幾條線索串聯在一起，形成簡單的教學提綱，提前一周布置給學生，鼓勵學生利用各種資源查閱相關知識內容。例如，堿金屬和堿土金屬這章包括三節內容，具體問題設置見表1。因為這部分內容中學介紹接觸的比較多，學生對大多數知識點較為熟悉，準備難度不大，基本各組可以獨立完成。在此過程中，不僅能培養他們查閱文獻的能力，同時還可以促使他們積極思考，思考如何將查閱到的文獻按照教師布置的要求進行分析、歸納和有序整理。這正是學生自主獲取知識、提高學習效率、深入理解知識的好方法，也是大一學生從被動吸收知識向主動汲取知識轉變的必經之路。

表1 堿金屬和堿土金屬PBL教學模式問題設計方案

第二，實施PBL教學模式，要循序漸進。對于多年來一直處于被動吸收知識的學生來說，這種“被動”早已漸變成“習慣”或“舒服”了，而突然進入主動尋求知識的過程，學生難免有“不習慣”、“勞累”、“力不從心”的感覺。因此，對于元素部分的學習，不能不分主次，一股腦地把整章的內容布置給學生，這樣會使他們來不及適應，面臨如查閱資料、分析、歸納、整理頭緒等諸多困難，不僅不能調動其積極性、主動性，反而會增添其恐懼、逃避的想法。同時，有些內容特別是涉及結構方面知識的，學生在預習中是難以理解與把握的，這樣簡單布置給學生是不太合適的。例如氮族元素一章中，氮與磷的含氧化合物中，結構復雜，包含眾多的大π鍵、反饋π鍵，次磷酸、亞磷酸酸性與結構的關系，部分化合物水解機理等難度較大的內容，就不適合布置給學生。所以，我們開始進行PBL教學模式之初，需要從每章中挑出比較好歸納整理的、知識難度小的部分內容，使學生適應這種教學方式，讓他們在獲取成功感受時體會到PBL教學模式的優點，引導學生順利完成學習方式的轉變，最終達到學習目的、目標。因此實施PBL教學模式要從一章中的一節或幾節，循序漸進發展到整章運用PBL。我們在實施PBL教學模式時，教學內容的組織順序是：s區、p區、ds區、d區、f區。之所以制定這樣的順序，是因為s區的堿金屬和堿土金屬元素學生們比較熟悉，這部分內容中學學習的基礎較好，在進行PBL教學時，學生容易入手，難度較小，可以充分調動學生的積極性，讓學生感受自主學習的樂趣，便于PBL教學模式的繼續實施與開展。

第三，實施過程中任務要分組布置，教師要積極協助引導。在元素化學教學過程中，按章節和班級人數將教學內容合理分配布置給各小組，并指定組長。各組人數不宜過多，一般4—5人為宜。在各組準備過程中，由組長組織小組成員完成相應的教學內容準備，并將遇到的問題集中與教師交流。教師一定要積極協助指導，特別是在教學資源的整理、歸納上要給予幫助，讓學生把握元素教學內容的主線——結構決定性質，避免出現教學內容不分主次、偏離教學大綱的情況，在實施PBL教學的同時還要保證教學目標的順利完成。

2.2.2 PBL在元素化學教學中的實施效果與評價

在實施PBL教學模式一段時間之后，我們的教學質量和教學效果確實有了一定程度的提高。就以堿金屬和堿土金屬這一章為例，我們利用兩個平行組的學生完成相同題目的作業及課堂測驗，成績如表2所示，A組(65人)是沒有實施PBL教學模式的學生，B組(62人)是實施PBL教學模式的學生。由表2數據可以看出，運用PBL教學模式的學生在高分數段人數所占比例均高于未實施PBL教學模式的學生。表明PBL教學模式確實對學生的學習具有良好的促進作用，學生積極參與教學過程，教學質量和效果明顯提高。

表2 學生在各分數段人數所占比例

在成績評價時，將分數分為三個檔次，由小組成員投票表決其成員貢獻的大小，最后計入平時成績中，期末按比例計入總成績中(目前，我院課程總成績=平時成績×0.4+期末考試成績×0.6)。因此，PBL教學模式的實施可以充分調動學生學習的主動性，使被動狀態漸變為主動狀態；同時也可以培養學生查閱文獻的能力、自學能力以及團隊合作能力，為進一步實施科學研究實驗奠定基礎。

3 借助多媒體手段使PBL教學法更加生動

隨著科學技術的發展，目前多媒體教學已成為最常用的教學手段。多媒體教學憑借其形象性、趣味性、新穎性，改變了傳統教學中沉悶的表現形式，大大增加了課堂教學的信息量，緩解了課時嚴重不足的矛盾[4]。尤其是多媒體能將抽象的物質結構化為具體、將呆板的元素內容化為生動，創造出一個圖文并茂的教學環境，為教學提供形象的表達工具，使學生不僅可以接受到大量的教學信息，而且能獲得清晰明快的直觀感受，更易于接受、理解、掌握所學知識。

應用PBL教學時，為了能夠達到預期的教學效果，提高教學質量，結合使用多媒體教學模式是非常必要的。課堂講授前，教師要根據設置問題，提示學生查閱各種資料，利用多媒體手段制作生動、形象、易懂的多媒體課件，讓學習過程更加直觀、形象。在實施PBL教學模式之初，學生積極性很高，對這種新的上課方式充滿好奇與期待，因此制作過程中，教師要及時審查，避免學生一味追求聲情并茂而過分地引入圖片、音頻或視頻，而沖淡了學習內容與目標。授課結尾階段，教師一定要重申本節重點，強化教學目標。

盡管在元素化學教學中，目前實施PBL教學法過程中仍然存在著一定的問題與不足，但對于提高學生的學習能力、文獻梳理總結能力、團隊協作能力等方面是非常有益的。

新世紀的大學教育著重于培養學生的科學素質與創新意識，在課程學時基本穩定的情況下，教師應認真考慮如何依據少而精的原則對教材和教學內容做出合理的取舍，使其能夠比較全面地體現基礎理論性和科學創新性原則。如何在課堂教學中真正做到以學生為主體、以教師為主導，在傳授基本理論、基本知識和基本技能的同時，努力培養學生的科學素質和創新能力，是一個值得探討的重要問題，而解決這一問題需要將教學與教學研究相結合[5]。在具體的授課過程中，我們也深切地感受到要教好一門課不但要有深厚、廣博的知識功底，還要具備嚴謹的教學態度、科學的教學方法和藝術的教學手段。

[1]張紅艷,沙 其,余宇燕.基礎醫學教育,2014,6(3),171.

[2]戴 彥.文學教育,2014,10(6),108.

[3]馬冬云,孟祥清,陳旭東.廣東化工,2014,41(5),193.

[4]劉春波.課程教學,2013,5(11),184.

[5]臧雙全,王建設,韋永麗,楊 光.大學化學,2012,27(5),33.

Application of the PBL Methodology in Inorganic Element Chemistry Teaching

ZHUANG Xiao-Juan*HAN Ming-Mei
(College of Chemistry and Environmental Science,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022,P.R.China)

It is a difficult field to learn element chemistry for students in inorganic chemistry course.In this paper,the authors present the application of PBLmethodology in inorganic element chemistry teaching, based on the characteristics of element chemistry.The problem setting,the effects in implementation process,the evaluation and the multimedia application are discussed.The results show that this teaching methodology can improve the learning ability for the students,enhance their initiative and enthusiasm,and therefore increase the teaching quality.

PBL methodology;Inorganic chemistry;Element chemistry

G64；O611

10.3866/PKU.DXHX201609017

*通訊作者，Email:zxj@imnu.edu.cn

www.dxhx.pku.edu.cn