在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中基于5個(gè)模塊進(jìn)行PBL教學(xué)的實(shí)踐

毛近隆，張 萍，胡晶紅

（山東中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，山東 濟(jì)南 250355）

PBL（problem－based learning）教學(xué)是以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法有很大不同。PBL教學(xué)不是以教師講授為主，而是以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，通過(guò)設(shè)計(jì)教學(xué)中的適當(dāng)目標(biāo)，讓學(xué)生在復(fù)雜的、有意義的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，主動(dòng)提出問(wèn)題和分析問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生的探索和合作來(lái)解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的綜合能力［1－3］。在醫(yī)藥專業(yè)的PBL教學(xué)探索中，設(shè)計(jì)了“鄰硝基苯酚和對(duì)硝基苯酚的合成”和“對(duì)甲苯磺酸的合成”等實(shí)驗(yàn)，選擇不同的專業(yè)班級(jí)，以不同的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)部分班級(jí)的學(xué)生進(jìn)行了4年的追蹤觀察。

1 PBL教學(xué)的目標(biāo)和過(guò)程

傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課以培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作能力為主，但學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到充分發(fā)揮。在PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在掌握一定的基本實(shí)驗(yàn)技能后才能進(jìn)行，而PBL教學(xué)反過(guò)來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本技能的理解和運(yùn)用，并要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)［4－5］。

在整個(gè)PBL教學(xué)中，學(xué)生要經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的傳達(dá)和動(dòng)員、實(shí)驗(yàn)前檢索資料及寫(xiě)綜述文章、班級(jí)分組設(shè)計(jì)和討論方案（并以PPT課件展示）、在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)踐實(shí)驗(yàn)方案、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論反思等階段，因此PBL教學(xué)可以分成5個(gè)模塊，如圖1所示。

圖1 PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的5個(gè)模塊

第1模塊：對(duì)學(xué)生進(jìn)行組織動(dòng)員。教師挑選優(yōu)秀班級(jí)，介紹PBL實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、流程、進(jìn)度等，討論實(shí)驗(yàn)的分組和時(shí)間安排，讓學(xué)生理解PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，給學(xué)生介紹常用的數(shù)據(jù)庫(kù)和專業(yè)論壇，文獻(xiàn)資料的檢索方法和綜述資料的格式要求，介紹 Word、Powerpoint、PDF 文檔，以及建立網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái) （http：／／youjihuaxue.ys168.com／），便于和學(xué)生進(jìn)行交流等。

第2和第3模塊：學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前討論。將學(xué)生分成小組，要求每個(gè)學(xué)生寫(xiě)實(shí)驗(yàn)綜述，小組內(nèi)討論并制作PPT課件，最后每個(gè)小組提交一份綜述和課件；在教室里以班級(jí)討論的方式，各小組代表用多媒體講解方案，回答教師和學(xué)生的提問(wèn)，小組成員根據(jù)反饋的信息對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)。在班級(jí)內(nèi)多次組織討論，教師對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和激勵(lì)。

第4模塊：學(xué)生實(shí)踐自己的方案。教師根據(jù)提交的清單準(zhǔn)備好儀器、試劑等，為學(xué)生安排一整天的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。班級(jí)（60人左右）分成6個(gè)大組，每個(gè)大組又分成3個(gè)小組。各小組決定自己的實(shí)驗(yàn)方案，大組長(zhǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，教師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的安全。各小組獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分離和鑒定實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物，并討論和解決實(shí)驗(yàn)中遇到的新問(wèn)題。

第5模塊：對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論總結(jié)。班干部組織班級(jí)準(zhǔn)備公開(kāi)課，邀請(qǐng)其他教師和班級(jí)學(xué)生參加，各大組選出代表用多媒體講解實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行公開(kāi)討論，并回答教師和學(xué)生的問(wèn)題等。要求各小組的學(xué)生寫(xiě)一份詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并且要求每個(gè)學(xué)生寫(xiě)對(duì)PBL實(shí)驗(yàn)的體會(huì)和收獲。教師對(duì)整個(gè)PBL實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和反思。

2 問(wèn)題的提出和解決

在PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師為學(xué)生僅僅提出一個(gè)目標(biāo)化合物，要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得目標(biāo)化合物。在PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，具體合成哪個(gè)目標(biāo)化合物并不重要，但如何選擇實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物、反應(yīng)條件、分離方法、產(chǎn)品鑒定等反應(yīng)條件，以及學(xué)生應(yīng)具備哪些綜合能力來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)，這是PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。

利用圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)檢索學(xué)習(xí)資料。學(xué)生經(jīng)常使用計(jì)算機(jī)和上網(wǎng)，但多數(shù)是來(lái)看電影、玩游戲或者聊天。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生是否了解圖書(shū)館中的專業(yè)書(shū)籍、是否知道常用的數(shù)據(jù)庫(kù)和一些專業(yè)論壇、是否掌握檢索技巧來(lái)獲取需要的文獻(xiàn)資料、是否會(huì)用辦公軟件來(lái)書(shū)寫(xiě)格式規(guī)范的綜述文章、是否可以獨(dú)立制作PPT課件，以及是否懂得在郵件聯(lián)系時(shí)的一些基本禮儀，例如書(shū)寫(xiě)郵件的主題、收件人的稱呼、自己的署名以及附件名稱等，這些問(wèn)題在PBL實(shí)驗(yàn)的檢索資料和寫(xiě)綜述文章過(guò)程中都會(huì)接觸到，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)處理這些事情。

面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和不同觀點(diǎn)，要學(xué)會(huì)分析和判斷，并對(duì)自己的決定承擔(dān)責(zé)任。在學(xué)生設(shè)計(jì)合成化合物時(shí)，檢索得到的資料對(duì)怎樣合成化合物有多種方案，每一步反應(yīng)的條件也有很多差別，同一個(gè)反應(yīng)的現(xiàn)象描述也可能不同，反應(yīng)后混合物的處理也多種多樣，有時(shí)候甚至是自相矛盾的。學(xué)生對(duì)這些資料要進(jìn)行比較、辨別和選擇，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)自己的決定是否正確。有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)學(xué)了很多，但實(shí)驗(yàn)中遇到的很多現(xiàn)象和解決問(wèn)題的措施，還需要聯(lián)系到課本上的知識(shí)，并獨(dú)立給出合理的解釋。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，PBL教學(xué)的目標(biāo)化合物可以是鄰硝基苯酚和對(duì)硝基苯酚，也可以是對(duì)甲苯磺酸或其他化合物。在鄰硝基苯酚和對(duì)硝基苯酚的合成實(shí)驗(yàn)中，苯酚被硝化后得到了黑紅色的黏稠狀物質(zhì)，如何控制硝酸的濃度和硝化時(shí)的溫度、如何減少氧化副反應(yīng)，以及如何利用兩種產(chǎn)物的揮發(fā)性或溶解性不同將其分離，這些是實(shí)驗(yàn)?zāi)芊竦玫阶罱K產(chǎn)物的關(guān)鍵。在甲苯的磺化反應(yīng)中，甲苯和濃硫酸添加到反應(yīng)瓶的次序、對(duì)生成鹽酸氣體的處理方法、得到淡黃色糊狀物時(shí)從過(guò)量的濃硫酸中如何分離產(chǎn)物，以及產(chǎn)物中的結(jié)晶水是否除去等，則是對(duì)甲苯磺酸合成反應(yīng)的重點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)操作中的很多細(xì)節(jié)，都決定著整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，例如試劑用量計(jì)算錯(cuò)誤、在桌面上反應(yīng)瓶沒(méi)有放置穩(wěn)當(dāng)?shù)龋紩?huì)導(dǎo)致整個(gè)合成實(shí)驗(yàn)的徹底失敗。在實(shí)驗(yàn)操作中，要運(yùn)用到攪拌、回流、常壓蒸餾、水蒸氣蒸餾、重結(jié)晶和熔點(diǎn)測(cè)定等，學(xué)生要溫習(xí)這些基本操作技能，并認(rèn)識(shí)到基本實(shí)驗(yàn)技能的重要性［6－9］。

在大學(xué)里，很多社團(tuán)活動(dòng)和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)相輔相成。學(xué)生平時(shí)參加很多社團(tuán)活動(dòng)，但以學(xué)習(xí)為主題的活動(dòng)并不多，而PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視學(xué)習(xí)時(shí)的相互交流，把學(xué)習(xí)當(dāng)作是組織一次社團(tuán)活動(dòng)。在PBL教學(xué)過(guò)程中，會(huì)遇到一系列的新問(wèn)題，需要思考和處理，包括：整個(gè)班級(jí)如何分組才可以有效地促進(jìn)彼此的交流；各組內(nèi)的學(xué)生一起討論時(shí)，如何傾聽(tīng)別人的見(jiàn)解、如何表達(dá)自己的觀點(diǎn)，以及如何溝通才能行動(dòng)一致；在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，多個(gè)學(xué)生如何分工合作，才能有效地調(diào)動(dòng)做實(shí)驗(yàn)的積極性；在規(guī)劃公開(kāi)課堂時(shí)，如何布置教室，怎樣主持、引導(dǎo)、調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的熱情，挖掘討論的內(nèi)涵；在公開(kāi)課堂上，應(yīng)該邀請(qǐng)哪些教師和學(xué)生、怎樣接待來(lái)聽(tīng)課的教師和學(xué)生等。在PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將學(xué)習(xí)和活動(dòng)有效地結(jié)合在一起，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有切身的體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。

教師在指導(dǎo)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，也會(huì)發(fā)現(xiàn)組織教學(xué)中的很多新問(wèn)題，不斷地提高自己的教學(xué)水平。教師對(duì)班級(jí)進(jìn)行分組時(shí)，盡量從未擔(dān)任班干部的學(xué)生中推薦組長(zhǎng)，讓更多的學(xué)生承擔(dān)一定的責(zé)任，主動(dòng)參與到集體活動(dòng)中；在學(xué)生講解自己的工作時(shí)，教師對(duì)每一個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)都給予點(diǎn)評(píng)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的閃光點(diǎn)，給學(xué)生更多的鼓勵(lì)；在和學(xué)生交流的過(guò)程中，以平等民主的心態(tài)對(duì)待學(xué)生，注意淡化教師的身份，突出學(xué)生的主體地位。教師給予學(xué)生更多的人文關(guān)懷，才能促使學(xué)生主動(dòng)地參與到教學(xué)過(guò)程中［10］。

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”，PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)思考性，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的適當(dāng)目標(biāo)，讓學(xué)生置身于復(fù)雜的、有意義的學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)探索和合作來(lái)解決問(wèn)題，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和綜合的科研能力。

3 PBL教學(xué)的效果和反思

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，也是醫(yī)藥專業(yè)教學(xué)體系中必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)打破了傳統(tǒng)的教學(xué)理念，將學(xué)生置于學(xué)習(xí)的中心位置，促使學(xué)生主動(dòng)思考和主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，在教學(xué)實(shí)踐中收到了良好的教學(xué)效果。表1是學(xué)生對(duì)PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)。

表1 學(xué)生對(duì)PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)（共55人參評(píng)）

對(duì)于PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果同等重要。在PBL教學(xué)活動(dòng)中，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，參與越多付出越多，對(duì)學(xué)習(xí)的感悟也越多，認(rèn)為自己的進(jìn)步也越大，尤其是各組的組長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中承擔(dān)責(zé)任多，對(duì)于PBL實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和體會(huì)更深入。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化合物的合成時(shí)，學(xué)生要在實(shí)驗(yàn)室做一整天實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生認(rèn)識(shí)到，雖然實(shí)驗(yàn)可能失敗，也很累，但過(guò)程卻很充實(shí)、快樂(lè)，受到了很多實(shí)驗(yàn)之外的鍛煉。在PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，目標(biāo)化合物的合成結(jié)果并不是最重要的，在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不斷學(xué)習(xí)才是最重要的目標(biāo)［11］。

PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生提供了一個(gè)平臺(tái)，讓學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中認(rèn)識(shí)自己、反省自己、發(fā)現(xiàn)自己的潛能，在學(xué)習(xí)中提高學(xué)生的自信，將學(xué)習(xí)變成一項(xiàng)快樂(lè)的活動(dòng)。

由于長(zhǎng)期傳統(tǒng)教學(xué)方法的影響，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性普遍不高，而突然進(jìn)入PBL教學(xué)，會(huì)覺(jué)得無(wú)所適從，教師在PBL教學(xué)中投入的工作量也非常大。但在開(kāi)展PBL教學(xué)的多個(gè)班級(jí)中，有機(jī)化學(xué)理論課的平均成績(jī)比其他班級(jí)高，原因在于PBL教學(xué)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，因此提高了學(xué)習(xí)效率。在PBL教學(xué)的過(guò)程中，教師和學(xué)生的交流機(jī)會(huì)增多，也和學(xué)生建立了良好的交流渠道，獲得有效的教學(xué)反饋，更好地提高了自己的教學(xué)水平。

開(kāi)展PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要考慮學(xué)校的實(shí)際情況，量力而行，包括學(xué)校的教學(xué)改革氛圍、指導(dǎo)教師的師資條件、實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備和試劑，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)等，才能獲得良好的教學(xué)效果與示范作用。在社會(huì)功利化的背景下，教師的工作要量化管理，學(xué)生的學(xué)業(yè)也要量化評(píng)分，但在實(shí)際的教學(xué)改革中，很難有一個(gè)公正評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，因此，影響了教師和學(xué)生參與教學(xué)改革的積極性，而在高校大規(guī)模擴(kuò)招的情況下，每個(gè)教師都有繁重的教學(xué)任務(wù)，也難以大范圍地進(jìn)行教學(xué)改革［12］。

4 結(jié)束語(yǔ)

PBL教學(xué)無(wú)論對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，還是對(duì)提高教師的教學(xué)水平，都有積極的影響。教與學(xué)的良好效果并不需要產(chǎn)生于特定的形式，更多地在于教師和學(xué)生以什么樣的態(tài)度投入其中，給教學(xué)活動(dòng)賦予怎樣的內(nèi)涵。在目前的教育體制下，怎樣借鑒先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、克服存在的主觀困難與客觀困難，在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行教學(xué)改革，是一項(xiàng)需要繼續(xù)探索的課題。

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