基于問題的學習法(PBL)在無機及分析化學課程教學中應用

李 強 廖蓉蘇 徐 鵬

北京林業大學理學院 北京 100083

無機及分析化學是化學科學的兩門基礎學科—無機化學和分析化學整合、改革后形成的一門新課程，它是一門重要基礎課程。目前高等林業院校有關本科專業，普遍開設該課程。但由于課程內容多、課時有限，師生在教學中普遍感到教和學的效果欠佳。無論在教育理念、教學內容、教學方法上，還是在培養目標等許多方面，與高等學校發展創新教育、培養創新性人才的要求相差甚遠。由于受歷史和教學模式、教學方法等所限，目前我們的高等教育還遠遠未完成實施創新教育、培養創新人才這一根本任務。著名科學家錢學森也向教育界和溫家寶總理提出了“錢學森之問”：“為什么我們的學?？偸桥囵B不出杰出人才？”因此，為了實現這一教學目標，教學改革勢在必行。

為了探索無機及分析化學課程新的教學模式，充分調動學生的學習興趣和積極性，在教學中應用了PBL教學法，即以問題為中心，以學生為主體來組織教學，通過自學、問題討論、教師指導評講等環節，有效地解決了內容多、課時少以及傳統教學法中存在的問題，極大地提高了學生的學習興趣，教學效果較好。

1 PBL教學方法概述

教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標，完成共同的教學任務，在教學過程中運用的方式與手段。教學方法對完成教學任務、實現教學目的具有重大意義，是關系到教學成敗的重要問題。教師的教法制約著學生的學法，同時對學生智力的開發、人格的形成具有重要作用[1]。但由于考試制度的原因，在教學中教師經常采用講授法，即教師以語言為主來傳遞信息，學生被動地接受知識。盡管講授法具有同時向許多人傳授知識、教師更容易掌握且有安全可靠的優點，但也容易導致學生機械、被動地學習，是填鴨式地學習，不利于對學生創新能力的培養[2,3]。再加上目前高等教育進行的課程改革，總的趨勢是教學時數大大減少，無機及分析化學課程大量的教學內容，只靠講授法是遠遠完不成教學任務的。

在諸多的教學方法中，我們認為講授法、問題法等教學方法仍然導致表面膚淺的學習和依賴性學習。教師通常僅重視知識的傳授，忽視對學生創新能力的培養，忽視學生的學習主體性，忽視學生的個性發展和創造性潛能的發揮。為了克服上述教學方法的不足，幫助學生進行更深入的學習，使學生成為更加獨立、終身、活躍、積極的學習者，在無機及分析化學課程教學中，我們試圖考慮對教學策略進行變動，設法研究PBL在本課程教學中的應用。

PBL是指以問題為基礎的學習，最早使用PBL學習法的是美國神經病學教授Barrows，是他于1969年在加拿大McMaster大學醫學院試行的一種新的教學模式[4]。PBL的學習過程是學習者從實際問題出發，發掘與主題相關的所有問題，以問題為焦點，以團隊合作的方式收集和整理有關信息資料，從而讓學習者了解解決問題的思路與過程，靈活掌握相關概念和知識，從中獲得解決現實問題的經驗，最終養成自主學習的習慣。

2 PBL在無機及分析化學中的應用

中學的應試教育和學生機械、被動的填鴨式學習方式不是在大學一門課程中就能徹底改變的，無機及分析化學作為大學一年級學生的基礎課程，完全實行PBL的教學模式可能有一定的困難，我們僅嘗試在部分章節的教學中實行PBL的教學模式。以酸堿平衡和酸堿滴定一章，介紹我們的實踐。

2.1 問題的提出

問題的提出是PBL教學法的第一個關鍵環節。教師應根據教學內容、教學目標以及學生的特點、專業情況等來設計問題，從而激發學生的學習積極性。根據我校的專業特點，在酸堿平衡和酸堿滴定一章中，我們選用如下問題進行PBL教學。

脫落酸(Abscisic Acid)，學名丙烯基乙基巴比妥酸，是指能引起芽休眠、葉子脫落和抑制生長等生理現象的植物激素，因能促使葉子脫落而得名。1961年，W.C.劉和H.R.卡恩斯首先從成熟棉鈴里分離出了脫落素Ⅰ；1963年，大熊和彥和F.T.阿迪科特等從棉花幼鈴中分離出了脫落素Ⅱ；1963年，C.F.伊格斯和P.F.韋爾林用色譜分析法從歐亞槭葉子里分離出了休眠素；1965年，韋爾林等比較研究休眠素和脫落素Ⅱ的化學性質后，證明兩者是同一物質，分子式與大熊和彥等在1965年提出的一致。統一命名為脫落酸。它在植物中普遍存在，其結構如圖1所示。

圖1 脫落酸的結構

脫落酸具有促進脫落、抑制生長、促進休眠、引起氣孔關閉、調節種子胚的發育等作用，在農業生產中有廣闊的應用前景，能產生巨大的經濟效益和社會效益。例如2008年北京奧運會期間，為使百萬盆鮮花保持盛開的狀態，均施加脫落酸，美化了我們的環境[5]。

要求學生在閱讀完資料后，解決下列問題：

(1)什么是酸？什么是堿？歷史上，酸堿理論有哪些？重點掌握酸堿質子理論。

(2)如何比較酸堿的強弱？什么是酸堿的解離常數？什么是水的解離平衡？

(3)酸度與溶液pH值有何區別？怎樣計算弱酸弱堿溶液的pH值？

(4)什么是緩沖溶液？如何配制？其pH值如何計算？

(5)如何測定酸堿的含量？滴定的基本原理是什么？怎樣繪制酸堿滴定曲線？有何特征？怎樣判斷一種弱酸堿能否被準確滴定？如何選擇指示劑？使用指示劑的注意事項有哪些？怎樣配制和標定酸堿標準溶液？

(6)舉例說明酸堿滴定在實際工作中的應用。請設計一個有機弱酸測定的實驗方案。

2.2 小組學習與問題解決

以上“問題”應在教師講授“酸堿平衡與酸堿滴定”這一章前一周發給學生，以4～6人為1個學習小組，分別選出組長、記錄員、報告人等，共同協商完成學習任務。根據提出的問題和教材、教學大綱，學生應廣泛地閱讀相關資料，積極、認真完成學習任務，并做好記錄、報告。同時，小組內學生應在個人學習的基礎上，開展組內交流與合作，共享學習成果，培養團結合作的精神。然后進行班級交流。由各小組代表向全班匯報本組學習成果。由于問題較多，每組選一個問題進行匯報，最后鼓勵學生以PPT的方式展開交流與討論。

2.3 教師講評與總結

在學生自主學習與交流的基礎上，根據教學大綱要求以及學生的學習匯報，教師應著重講解本章的學習重點與難點，并解決學生學習中遇到的問題。

2.4 實踐與實驗檢驗

習題和實驗是檢驗學習成果的主要手段。本章講授結束后，教師應給學生布置相關作業。同時，可以設置在線測試、課下自我測試以及本章小考等，檢查和督促學生的學習狀況。同時，又因為化學是一門實驗科學，化學的學習離不開實驗，因此本章理論學習完成后，應與實驗課相結合，讓學生自主設計實驗，并在實驗課中完成。

2.5 教學評價

教學評價分為兩個方面，一是學生評價，包括學生的自我評價、由小組對成員的學習活動作出評價以及由班級對各個小組的活動進行評價。最好是個人反思與總結相結合，問卷調查與表格評價相結合，定性與定量評價相結合。二是教師評價，包括討論課的表現、作業、測試、實驗等方面的綜合內容。

3 結束語

創新是一個民族生存和發展的靈魂，培養創新性人才、實施創新教育是高等教育的主要任務。初步的教學實踐表明，PBL教學方式有利于激發學生的學習興趣，培養學生的自主學習能力，增強團隊意識，培養創新精神，鍛煉創新能力。因此，在無機及分析化學課程中開展PBL教學方式的意義重大。但PBL教學方式也具有費時費力、僅適用于小班教學等缺點，不斷研究和探索新的教學方式、改革和創新我們的教學理念。優化和更新教學內容是高校教師義不容辭的責任。我們相信，只要我們銳意改革，勇于創新，一定會為“錢學森之問”交上一份滿意的答卷。

[1] 教學方法[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/424858.htm.

[2] 陳振華.講授法的危機與出路[J].教育理論與實踐,2011,31(6):50-53.

[3] 劉新奇.確立研究性學習課題的方式與策略[J].教育導刊,2007(6):23-25.

[4] McParland M, Noble L M, Livingston G. The effectiveness of problem-based learning compared to traditional teaching in undergraduate psychiatry[J].Medical Education,2004,38(8):859-867.

[5] 脫落酸[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/91662.htm.