PBL教學法在中學化學社團實驗教學中的初步實踐

汪紅伶

摘要：舉了在高中化學社團實驗教學中應用PBL教學法的一個教學案例，在此案例研究的基礎上，探討了PBL教學法的應用方法、效果和存在的問題，并分別對老師和學生提出要求。

關鍵詞：PBL教學法；化學社團；實驗教學

文章編號：1008-0546（2016）08-0034-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.013

PBL（problem-based learning）是“基于問題的學習”的教學方法，由美國神經病學教授Barrows首創。它強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情境中，學生在一個真實的情境中對驅動問題展開探究、解決問題，在探究過程中學習及應用學科思想[1]。2001年6月教育部印發了《基礎教育課程改革綱要（試行）》。《綱要》指出要“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。”[2]要使學生的學習方式由被動變為主動，則教師的教學方式首先應加以改變。PBL教學法以問題為導向，以學生為主體，教師為主導，以小組討論為組織形式，具有培養學生創新思維能力、獲取知識能力和解決實際問題能力的作用[3]。為此，筆者在本校化學社團的實驗教學中，開展了PBL教學的嘗試，以其中一堂課堂實錄“‘暖寶寶反應原理及使用后主要成分的探究”為例，闡述PBL在化學社團實驗教學中的初步應用。

一、教學對象

我校化學社團成員，其中高一年級5人，高二年級13人，男女比例為2∶1。

二、小組構建

根據“互補式”原則，考慮到年級、學習層次和動手能力的不同及性別比例等因素，筆者以4人為單位對這18名同學進行了分組。分組后，每個小組選出了負責組長和記錄員。

三、教學過程

（一）創設問題情境，呈現問題

問題的設置是PBL教學法的關鍵，教師創設問題情景時應注意：（1） 情境創設的問題應是在學生的最近發展區之內可以解決的問題。（2） 創設的情境應清晰、條理分明，以便于學生及時發現和提出問題。（3）呈現的情境要能增加問題的新奇度，激發他們的探究欲望。筆者在本次探究課前設置了如下的問題情境：在寒冷的冬天，我們會看到一種用于保暖御寒的貼片——暖寶寶，它輕薄柔軟，使用時只需要在身體相應的部位一貼，就能立刻保暖，并且保暖時間長，持續時間在10到12小時。（1）暖寶寶的主要成分是什么？（2）它的發熱原理是什么？（3）它怎么會有這么持久又穩定的熱量？（4）使用后的成分是哪些？

（二）查閱資料， 自主學習

根據老師課前提出的問題，學生課后查閱資料，思考問題。

學生通過查閱資料知道：（1）“暖寶寶”的主要成分是鐵粉、活性炭、 氯化鈉、蛭石、水等。其中蛭石是一種鐵鎂質鋁硅酸鹽礦物，具有很強的保溫隔熱性能。（2）“暖寶寶”的發熱原理是利用鐵粉發生氧化反應放熱來發熱。

（三）交流討論，小組評價

課堂上，首先是學生匯報自己查閱的資料并提出疑問。

生1（高一）：暖寶寶利用鐵粉發生氧化反應放熱來發熱，可在日常生活中，當把鐵粉置于空氣中，鐵粉發生氧化是很緩慢的且放出的熱量也難以察覺。

（問題提出來了，大家思考。）

生2（高二）：暖寶寶的成分除了鐵粉還有活性炭和氯化鈉，這里是不是應用了原電池的原理加速鐵的氧化呢？

生3（高一）：什么是原電池原理？

生2（高二）：原電池是將化學能轉變為電能的一種裝置。將兩種活潑性不同的金屬（或石墨）用導線連接后插入電解質溶液中形成閉合回路，產生電流。

師：（提問）如果利用的原電池原理，那么反應后的產物應該是什么呢？

生4（高二）：反應后的產物應該有Fe2O3。

生5（高二）：還應有未反應的活性炭。

生6（高二）：也許還有氯化鈉存在。

師：（記錄猜想）根據同學們的猜想，接下來大家設計實驗驗證暖寶寶的發熱原理，探究反應后的產物。

生：設計方案，討論、評價，得出最終的探究方案。

在這個環節，老師應注意對學生的回答進行適當引導與評價，努力給學生營造一種和諧、寬松的課堂氣氛，鼓勵學生大膽質疑，積極思考實驗探究方案，勇于探究。

（四）合作探究，解決問題

根據最后討論的探究方案，小組分工合作，開始實驗。

1. 反應原理的探究

實驗步驟： 在原電池反應槽中加入適量濃度為5%的氯化鈉溶液，平行插入一鐵片和一碳棒，將兩者用導線連接，在導線之間接入一靈敏電流表，觀察現象。

實驗現象：電流表指針偏轉，鐵片銹蝕。

實驗結論：原電池的形成加速了鐵的氧化， 從而更快地釋放出熱量。

師：（總結） 鐵在自然條件下的氧化速度是緩慢的，但如果利用活性炭、氯化鈉溶液和鐵形成原電池就會加快鐵的氧化速度，從而得到所需要的熱量。

師：（板書）

師：細心的同學可能已經發現，這實際上就是鐵在潮濕空氣中發生吸氧腐蝕的原理。由于活性炭表面有許多疏松的小孔，它能吸附大量的水蒸氣，當打開暖寶寶時，鐵粉與空氣和水同時接觸，在氯化鈉的作用下加速反應，放出熱量。

2. 反應產物的探究

①NaCl的檢驗

實驗步驟：取少量樣品于蒸餾水中溶解，過濾，將濾液分為兩份，向其中一份加入AgNO3溶液， 觀察現象。再用鉑絲蘸取另一份濾液進行焰色反應，觀察現象。

實驗現象： 加入AgNO3溶液， 產生白色沉淀且該白色沉淀不溶于稀硝酸；濾液進行焰色反應，火焰顏色為黃色。

實驗結論：產物中含有NaCl。

②Fe2O3的檢驗

實驗步驟：另取少量樣品于過量稀HCl中，待反應結束對溶液進行過濾，將濾液分于兩支試管，向其中一支試管滴加KSCN溶液； 再向另一支試管滴加NaOH溶液至過量。

實驗現象：濾液滴加KSCN溶液，變為血紅色；另一支試管滴加NaOH溶液時，開始無明顯現象，繼續滴加NaOH溶液，慢慢產生墨綠色沉淀，再繼續滴加NaOH溶液至過量，沉淀部分消失，液體變為棕黃色。靜置分層， 上層為無色透明溶液， 下層為紅褐色沉淀。

實驗結論：初步確定反應后的產物中含有Fe2O3。

師：（提問）濾液滴加NaOH溶液的過程中產生了墨綠色沉淀，再繼續滴加NaOH溶液至過量，沉淀部分消失，這是怎么回事？

生：（思考、交流討論）

生1：繼續滴加NaOH溶液，沉淀部分消失，這部分沉淀會不會是氫氧化鋁呢？

生2： 墨綠色沉淀會不會是紅褐色氫氧化鐵沉淀和白色氫氧化鋁沉淀（或氫氧化鎂）的混合物？

在老師的引導下，大家對新生成的實驗問題進行了討論探究。

③C的檢驗

實驗步驟：將樣品加入過量稀鹽酸，反應后過濾，將濾渣收集起來用蒸餾水洗滌、烘干，得黑色粉末，點燃黑色粉末，若能燃燒，再用澄清石灰水檢驗燃燒后的產物。

實驗現象：黑色粉末能被點燃且燃燒產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。

實驗結論：初步確定反應后的產物中含有C。

（五） 得出結論，反思評價

根據實驗現象，大家最后得出實驗結論：暖寶寶的發熱原理是利用原電池原理加速鐵粉的氧化放熱而得到所需的熱量。另外，利用蛭石的超級保溫效果，使得溫度能持續保持長久的時間。暖寶寶使用后的產物主要是NaCl、Fe2O3、碳粉以及含鎂鋁的鹽類。

實驗完成后，學生相互評價與自我評價，反思本堂課的進步和需要進一步加強的地方。在這個環節中，教師應側重于評價學生的學習過程。評價的理念是“不求人人成功，只求人人進步。”

最后教師提問，請大家再仔細觀察一下暖寶寶的包裝，課后思考：

①暖寶寶為什么要使用雙層包裝？

②還有哪些市售的發熱取暖產品？利用的是什么原理？

③通過今天的實驗探究，你有哪些收獲和感受？

四、教學效果

PBL教法的起點是問題，以問題為主線，通過不同層次問題的設置促使學習者思考、探究解決問題的方案。經過一學年的社團活動，PBL實驗教學的初步應用取得了一些成效。學生查閱資料、文獻的能力提高了，有了自主學習的意識和習慣；交流討論中，不僅提高了自身的語言表達能力，而且能對不斷產生的實驗問題形成即時性探究；在探究過程中，動手能力提高了，體驗到了合作成功的快樂，體會到了幫助他人成功的愉快；學生發現問題、提出問題的意識增強，對化學學科的興趣也更加濃厚。

五、體會與思考

1. PBL對教師和學生的要求

PBL教學法圍繞問題展開課堂學習，通過一連串問題貫穿教學，是一種較高水平的學習，對老師和學生也提出了相應的要求：

（1）對教師的要求

①認真備課。開展情景化的課堂教學活動，熟悉教學大綱，對所要教學的內容應提前查閱資料，提出相應的問題，制定有針對性的討論大綱。

②具有良好的課堂組織管理能力。教師良好的課堂組織能夠使教學效果事半功倍。

③發揮教師的引導作用。在探究教學中，教師在引導啟發學生進行思考時，應有層次地提出問題，將學生的思維由“未知區”向“最近發展區”引導，循序漸進。

（2）對學生的要求

PBL教學開展得成功與否，除了需要教師的努力外，還需要學生的積極配合，學會查閱文獻資料，積極和同學交流討論、合作等。這就要求學生積極完成角色轉換，變被動為主動，有較高的學習自覺性。

2. PBL教學法存在的問題

筆者只是在人數較少且對化學學科有較高興趣的化學社團進行了PBL教學法初步實踐，取得一些效果，如果在日常化學教學中應用PBL教學法，實施的難度會有所增加。首先班級人數較多，教師需要更多的精力組織課堂教學。其次，學生的學習基礎和自學能力有差異。再次，教材有些章節的內容并不適合采用PBL教學法，如理論性較強的“化學鍵”、“化學反應原理”、“物質結構與性質”等，這些知識內容抽象，重難點較多，較難和實際問題結合，所以需要教師在教學過程中，根據教學內容的性質合理選擇教學方法。

“教無定法，貴在得法”，新課程的科學探究旨在轉變學生的學習方式，為學生終身學習奠定基礎。所以，教師在課堂上不僅要為學生“解惑”，更要“解放”學生思維，使學生由“學會”到“會學”、“要學”，提高學生科學素養，讓學生在探究過程中，真正有所感悟、體會和收獲。

參考文獻

[1] 湯春愛.PBL教學法在化學教學中的嘗試與體會[J]. 中學教學參考，2010，（05）：81-82

[2] 中華人民共和國教育部制訂.基礎教育課程改革綱要（試行）.北京：北京師范大學出版社，2001

[3] 蔣衛華，李忠玉.PBL教學法在大學有機化學實驗教學中的研究與實踐[J].化學教育，2015，（04）：26-29