以過程為導向的探究性學習模式在有機化學教學中的實踐應用

王進 曾偉 趙元聰 冷永祥 邱慧

摘? 要 基于對西南交通大學生物醫學工程專業學生在有機化學課程學習中的學情分析，在2016級和2017級有機化學理論教學和實驗教學中引入以過程為導向的探究性學習模式。與采用傳統教學模式的2015級學生的平均成績及成績分布進行對比分析，表明：采用POGIL模式的兩個年級學生的理論成績和實驗成績顯著優于采用傳統教學模式的2015級學生的對應成績（P<0.05），提高了學生的學習興趣，能夠幫助學生更好地掌握和運用有機化學的理論知識，提高實踐能力。

關鍵詞 探究性學習;過程導向;有機化學;生物醫學工程

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）10-0066-03

Application of Process Oriented Guided Inquiry Learning on Organic Chemistry Teaching//WANG Jin， ZENG Wei， ZHAO Yuancong， LENG Yongxiang， QIU HuiAbstract Based on the learning analysis of Organic Chemistry for?undergraduate biomedical engineering students of Southwest Jiao-tong University， Process Oriented Guided Inquiry Learning wasintroduced into Organic Chemistry Basic theoretical and experimen-tal teaching in 2016th and 2017th students. The POGIL group per-formance of the theoretical and experimental examination is signifi-cantly superior to the control groups of 2015th students adopted tra-ditional teaching model（P<0.05）， and the students interest in lear-ning significantly improved. It suggested that POGIL teaching methodcould help the students to gain understanding and improve practical abilities.Key words inquiry learning; process oriented guided; organic che-mistry; biomedical engineering

1 引言

大學本科階段的有機化學課程內容相對龐雜，基礎概念多且容易混淆，學生需要掌握大量的化學反應機理，并最終達成靈活運用所學知識進行有機合成設計，培養獨立思考和解決問題的能力。但是有機化學課程教學現狀仍多采用教師為中心、學生被動接受的傳統講授式教學模式，教師對教學職責的認識也僅局限于“好好地”教，但不能真正地檢查學生對所學知識的掌握程度和能力達成度;學生也較少有機會主動參與學習過程。這樣的教學模式可能使學生的學習興趣和接受能力降低，缺乏對知識的深入理解和運用。已有的教學研究表明，讓學生積極地參與學習過程，有助于提升理解性學習能力[1]。

以過程為導向的探究性學習（Process Oriented Guided

Inquiry Learning，POGIL）模式是貫徹以學生為核心的教—學理念，以學習小組為單位，在教師的指導下形成探究、概念引入、知識應用的學習循環，進行探索性學習的模式。POGIL模式鼓勵每位學生積極參與整個學習過程，在支持性團體氛圍中既“教”又“學”，顯著提高學生的學習興趣，注重基本概念的掌握， 鼓勵學生深度思考并培養科學思維模式，培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。鼓勵小組團隊協作是POGIL模式的核心要素，具體實踐中每個學習小組的學生自我分配角色，如管理者、信息員、記錄員、報告者等，承擔各自職責。POGIL模式理念將小組學習、引導性探究活動及過程技能發展這三個特征融為一體，促進更高層次的思維能力、理解能力以及在新的學習環境下運用學科知識的能力的培養和發展[2]。

POGIL模式是1994年美國大學化學專業的實驗教學課程按照引導性探究的學習理念設計的，2005年后，國外學者開始逐漸對其進行關注，涉及的學科包括有機化學、物理化學、生物化學、生物力學以及信息素養教育課程。美國威諾納州立大學（Winona State University）Hein教授在有機化學課程教學中引入POGIL模式[3]，通過課程設計、實施，以及按照美國化學學會國家標準化考試的百分位數期末成績對比評估，指出POGIL模式組的學生相比于傳統教學組的學生對知識體系有更好的掌握，統計p值顯示，學生的成績與教學方法具有顯著的正相關。

印度Homi Bhabha Centre for Science Education的Savita Ladage教授在孟買三個大學的有機化學課程教學中實施了POGIL模式[4]，參與該模式課程學習的學生反饋很喜歡合作學習的方式，所有參與學生都表現出強烈的學習興趣，POGIL模式中提出的問題以及對問題的思考，有助于他們對概念有更加深刻的掌握和增強對反應機理的認知。

我國對POGIL模式的相關研究在文獻中主要報道了將POGIL模式引入藥物化學和信息素養教育課程教學[5]，但未見POGIL模式用于有機化學的課程教學。本文將POGIL模式引入西南交通大學生物醫學工程專業本科生的有機化學教學過程，對比未使用POGIL模式的2015級和使用POGIL模式的2016級與2017級學生的學習情況。

2 有機化學課程的POGIL模式設計

有機化學基礎是西南交通大學生物醫學工程專業大學一年級下學期的課程。在2016級和2017級生物醫學工程專業本科生的有機化學基礎課程中，以教學大綱為依據，選擇主干知識點，進行POGIL模式教學設計，遵循探究—概念引入—知識應用模式[6]，設立有效的評價反饋，進行對比分析總結。探索POGIL模式與傳統教學法的有機結合，以保證知識的完整性和系統性，激發學生對有機化學基礎這門課程的學習興趣，旨在培養學生的創新思維能力以及在有機合成中的知識應用能力。

1）針對POGIL模式，評估學生的預備知識和背景信息。

2）引導學生分組，每組五人，進行角色分工：組長，負責管理和分配小組成員的任務，評估成員的各自貢獻，并及時有效地同教師溝通交流;信息員，負責任務分析、信息檢索、檢索結果分析、問題提出;記錄員，將本組的研究結果以及本組成員的疑問及建議、教師的反饋意見等內容及時記錄;匯報員，歸納總結任務結果，通過口述、板書、制作PPT等方式向全班匯報并展示成果。

3）POGIL模式內容設計（表1）。將課程教學內容分為POGIL內容和普通內容，按照教學大綱和教學要點、難點進行學時分配，設計四個POGIL理論教學內容和一個POGIL

實踐教學內容。POGIL教學設計包括概念整合、情境設計、應用案例，尤其是仔細設計基本概念、基礎理論相關問題和應用性問題的提出，引導學生通過提出和解答問題，增強對基本概念和基本理論的理解和靈活運用。

4）評價反饋包括兩種方式：一是基于POGIL模式的評價，包括學生自評、小組互評、教師評價;二是成績考核，按照有機化學基礎教學大綱要求掌握的內容，對學生進行理論考核和實驗考核，采用試卷方式進行，包括選擇題、完成反應、機理題、推導題、合成題五個題型，滿分為100分。成績考核的對照組設定為2015級生物醫學工程專業本科生期末考試成績，數據采用SPSS 11.5統計軟件分析。

5）分析評價POGIL模式教學效果，進一步調整優化，整理POGIL模式教學資料，形成較系統的文字材料和電子版材料，為以后課程教學中的POGIL模式推廣提供支撐。

3 結果分析

選擇2015級生物醫學工程專業62名學生為對照組;選擇采用POGIL模式的2016級生物醫學工程專業58名學生為試驗組1，2017級生物醫學工程專業58名學生為試驗組2，三組學生在年齡等方面差異無統計學意義（P>0.05）。學習有機化學基礎課程前，對照組和試驗組開設課程相同，三個年級學生均采用張文勤等編寫、高等教育出版社出版的《有機化學》（第五版）作為教材，授課教師相同。

對三組學生的理論考試成績和實驗考試成績進行統計比較，由表2和圖1的成績分析可知，采用POGIL模式的2016級和2017級學生的理論成績和實驗成績顯著優于采用傳統教學模式的2015級學生的對應成績，差異有顯著性意義（P<0.05）。這說明POGIL模式能夠幫助學生更好地掌握知識點（見表1），提高卷面成績和實踐能力。

進一步分析學生的成績分布，有助于深入了解POGIL模式對不同分數段學生能力提升的差異。通過對比圖2中各個分數段的學生人數占比可以發現，采用POGIL模式后，80分以上分數段的學生占比平均提高15.67%，60分以下分數段的學生占比平均降低6.22%。

調查問卷和自評結果表明，兩個試驗組學生都能理解和接受POGIL模式，提高了對有機化學的學習興趣;小組學習中90%以上的學生實現有效學習;教師對誘導效應、碳正離子穩定性、對映異構、親核加成機理等課程中的重難點設計符合教學大綱的核心要求，在此基礎上，學生提出與課程主干知識點契合的問題，開展自主學習和一定的深度學習;學生圍繞所提問題，通過文獻查閱、實驗研究，在教師的引導下自主探究問題答案和解決方法，深化對所學內容的理解，進一步鞏固教學效果，體現了POGIL模式的基本理念。

POGIL模式還將繼續在有機化學基礎課程教育中實施，將進一步豐富POGIL模塊的教學材料和教學資源，加強POGIL教學內容與傳統教學法講授內容的有機結合，保證有機化學教學知識點的完整性和系統性。

4 結語

通過在西南交通大學2016級和2017級生物醫學工程專業中實施以過程為導向的探究性學習模式，有效提高了學生對有機化學理論和實驗課程的學習興趣，課程理論成績和實驗成績分析表明，該模式的實施顯著提高了學習質量，促進學生對相關知識的深入理解。后續將仔細分析兩期教學實踐中存在的問題，對POGIL教學內容進行調整豐富，適當擴大研究對象范圍。

參考文獻

[1]Graulich N， Schween M. Concept-oriented task de-

sign： making purposeful case comparisons in organic

chemistry[J].Journal of Chemical Education，2018，95（3）：

376-383.

[2]王海燕，張向梨，裴培，等.基于POGIL 的翻轉課堂活動設計與應用研究：從“學習活動設計”的視角[J].中國醫學教育技術，2017，31（1）：1-5.

[3]Hein S M. Positive impacts using POGIL in organic

chemistry[J].Journal of Chemical Education，2012，89（7）：

860-864.

[4]Carneiro G， Parulekar T， Shridhar G， et al. Expe-rimenting with the teaching of organic chemistry-the

process-oriented guided inquiry learning way[J]. Current Science，2016，111（7）：1152-1155.

[5]管華，崔亞男，溫新民.POGIL模式在藥物化學教學中的應用[J].中國高等醫學教育，2013（9）：92-94.

[6]劉玉紅，馬艷，蔡梅超，等.POGIL教學法在高等中醫藥院校制藥工程專業藥物合成教學中的應用研究[J].中醫藥導報，2016，22（6）：121-123.