淺談PBL教學法在化工類的元素化學教學中的應用

周映華 承勇

摘要：在短學時的背景下，元素化學知識是大學化工類的無機化學的教學難點。本文在分析PBL教學模式的特點的基礎上，結合筆者多年的教學實踐，根據元素化學教學內容，從構建情景、提出問題、主要策略、實施評價等方面探討了元素化學的PBL教學的實施方法，以期為PBL教學法在元素化學的廣泛應用提供新的依據。

關鍵詞：PBL教學法；元素無機；無機化學；探究式教學

中圖分類號：O611 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0170-02

無機化學是大學化工類各專業學生的第一門必修的專業基礎課，它銜接中學化學內容，引導大學新生適應現代高等教育新模式，同時又為后續學習有機、分析、物化和化工原理等專業課程提供必要的理論基礎。因此，無機化學的實際教學效果在一定程度上影響著化工類專業本科生的培養質量。無機化學的內容主要包含基礎理論和元素化學兩部分?；A理論主要包括化學熱力學初步、動力學、電化學、配位化學和物質結構等重要內容，其系統性和邏輯性很強。而元素化學主要包括元素周期表中s、p、d、ds和f區的單質及其化合物的物理與化學性質，知識點較分散繁多。因此，在化工專業的新課程體系中，如何在較短的34個學時內高效進行元素無機化學的教與學，是從事化工專業的無機化學教學的老師們面臨的一個棘手的問題。

傳統的LBL教學模式是以授課為基礎（lecture based learning）的“填鴨式”教學方法，以教師講授為主導，已難以滿足現代高等教育教學的新要求。PBL（problem based learning）教學模式是一種以問題為導向，通過學生自學、分析、討論和合作解決問題，培養其自學能力，發展其綜合思考能力的一種新的教學方法[1]。PBL教學模式的最主要特征是以學生為主體，以問題為基礎，以項目為紐帶，重視多學科交叉、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，培養其獨立思考、團隊合作、綜合解決問題的能力。

元素無機化學的教學內容描述性強和知識點較多，學生難以在較短的時間內掌握和熟悉其內容，易學習易遺忘的現象時有發生。眾所周知，元素化學的內容與物質結構、四大平衡和熱、動力學等基本原理有密切關聯。所以，在實際無機化學教學中，教師要改變傳統的“填鴨式”授課模式，合理應用PBL教學模式，進行正確的啟發和引領，讓學生主動參與整個教學過程，通過查找資料、集體討論等手段來學習鞏固元素化學的相關知識，主動轉變學習方式，激發學習興趣，提高學習效率。在實際教學過程中，我們以吉林大學編著的《無機化學》元素化合物知識作為案例[2]，初步探討在PBL教學模式實施的過程中應該注意的一些問題。

一、合理構建教學情景，精心設計PBL問題

問題情境是指當前的學習內容與學習者原有認知水平不和諧、不平衡而又亟需解決的心理狀態。元素化學教學情景的構建方法通常有以下幾種：（1）結合實際生產、生活和社會等方面；（2）結合有趣的化學實驗現象；（3）利用人的認知矛盾；（4）利用化學史。而問題的提出是PBL教學過程的核心和關鍵[3]。合理的針對性的情景構建有利于激發元素化學的教學興趣，有利于PBL問題的引出，有利于學生主動參與教學過程，有利于實際教學效果的提高。因此，情景的鋪設和問題的提出要根據元素化學的各個章節的特點，結合教學重點、難點以及靈活串聯元素及化合物的性質，構建層次分明的教學提綱，提前布置給學生，鼓勵學生查閱資料來理解相關知識內容。例如，氮族元素這章包括八節內容，其中一些內容在中學化學中已學習。從同學們熟悉的氮氣的物理化學性質出發，漸進性地提出一些問題：為什么液氮可用于冷卻劑？在實驗室中氮氣可用作保護性氣體，化學性質與其結構有什么關聯？為什么在化學工業上氮氣合成氨時需要在高溫高壓的條件進行，而豆科植物能在溫和的反應條件下高效合成？通過解決這些問題，引導同學們自學教材，積極查閱文獻資料，并促進獨立思考辨析、歸納整理新舊知識。這是大一新生深入理解已有知識、自主獲取新知識和提高學習效果的方法，是從灌輸型的被動吸收知識向主動汲取知識的華麗轉變的途徑。

二、因材施教，漸進實施PBL教學

元素化學PBL教學內容要在學生認知水平和思維發展水平的“最近發展區”中選取，遵循元素化學的邏輯結構序列和學生的認識能力的發展序列，由淺入深地循序漸進地推進PBL教學。如果PBL問題對于同學們來說過難，與同學們的認知結構和能力相差甚遠，會使學生產生恐懼、逃避的想法，導致學習效率低下，嚴重打擊其元素化學學習的積極性。對于元素部分的學習，要分清主次，內容上有所選擇，要恰當設置內容梯度和層次，避免將過難的知識一股腦地拋給學生。因此，在實施PBL教學模式的前期，我們要精心挑選章節內容，較好地整理難度小的內容，使學生逐漸適應這種探究式的教學方式，慢慢體會到PBL教學模式的特點，促進學習方式的轉變，最終基于PBL教學方式全面實現教學目標。

三、突出學生為主體和教師為主導的地位

在元素化學的PBL教學實施的過程中，教師要建構問題情境，提出問題，合理分配各小組的任務，及時發現、指導和協助解決同學們遇到的疑惑，力使學生通過結構和性質的關聯這一條主線來全面把握元素教學內容，避免出現教學目標模糊、偏離元素化學教學大綱的情況，從而保證教學目標的順利完成。

四、合理運用現代教育技術，切實提高PBL教學效果

隨著現代信息技術的發展，多媒體、互聯網、翻轉課堂和慕課等通過圖像、文字、動畫和影音等各種傳輸手段提供非線性的、多層次的背景資料，增強了形象性、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。特別值得一提的是，多媒體能將抽象的原子分子結構進行可視化、形象化，將枯燥的元素化學內容變得生動有趣，打造了一個圖文并茂的教學環境，使學生在短時間內接觸了大量的元素化學內容，信息量大并且能使同學們產生清晰明快的直觀感受，更易于接受、理解和掌握所學知識。因此，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。在PBL教學的結尾階段，教師一定要歸納和強調本次的教學重點和難點。

五、評價形式多樣化，評價內容全面化

教學評價方式對學生的自主學習具有重要的導向作用。目前，閉卷考試是大多數高校的元素化學的主要評價方式，與PBL教學法相匹配的科學評價體系尚未完全建立。元素化學考核內容繁多，方程式復雜，過分強調了記憶性知識，忽略了對學生學習能力提高的客觀評價，會在一定程度上挫傷學生的自主學習的積極性。因此，可將閉卷考試和開卷考試相結合，閉卷考試側重于考核學生對基本概念的理解、對基礎原理和基本理論的掌握，而閉卷考試側重于考核學生綜合知識的應用能力和創造性思考的能力。

六、結語

總之，PBL模式在元素無機化學的實際教學中取得較好的教學效果，有助于激發學生的學習興趣，提高學生發現、分析、解決問題的能力，增強團隊意識，同時也有利于教師素質的提升。盡管在元素化學教學中實施PBL教學法的過程中難免會出現一些問題，但只要高度重視，積極應對，持續改進，我們有理由相信PBL教學法會更廣泛地應用于元素化學的教學中。

參考文獻：

[1]莊曉娟，韓明梅.探討PBL教學法在無機化學元素部分教學中的應用[J].大學化學，2016，31（12）：13-16.

[2]宋天佑，程鵬，徐家寧，張麗榮.無機化學（第3版）上下冊[M].高等教育出版社，2015，（1）.

[3]S.Jansson，H.S"derstr"m，P.L.Andersson，M.L.Nording，Implementation of Problem-Based Learning in Environmental Chemistry [J].J.Chem.Educ.2015，92（12）：2080-2086.