PBL教學法在大學有機化學教學中的應用*

王秋亞

(渭南師范學院化學與材料學院，陜西 渭南 714099)

有機化學是我?；瘜W、高分子、材料、應用化學、能源化工等專業開設的一門重要專業基礎課。該課程具有理論性較強，內容繁多、知識點零碎，結構與反應機理抽象難懂，教學課時偏少等特點。長期以來該課程的教學多采用教師講、學生被動聽的“填鴨式”授課方法，學生在課堂上處于被動地位，缺乏參與課堂的積極性，導致學習效果不佳。因此，如何改善有機化學傳統的教學模式？如何激發起學生對有機化學的學習興趣和信心？這些問題都值得我們在教學過程中深入思考并加以改進。PBL(Problem-Based Learning)教學法是一種以學生為主體的典型教學方法，主要強調把學習置于復雜、有意義的問題情境中，學習者通過小組合作的形式解決復雜的實際問題以及學習問題背后所隱藏的知識，形成解決問題的技能和獨立學習的能力[1-2]。針對目前很多學生對有機化學的學習興致不高，教學效率低下的問題，可將PBL教學法應用到有機化學的教學中，從而大大提高學生的學習效率，改善我校大學有機化學的教學現狀。

1 PBL教學法的優點

PBL教學法是基于問題學習、以問題為導向的教學方法，最早是由美國學者提出的，經過多年的探索和實踐應用，近年來在各個學科教育中應用日益廣泛[3]。它主要通過課前給學生設置問題，讓學生主動探索、收集資料，分析信息以及交流和討論，以促進學生自主學習的一種教學方法[4]。與傳統教學方法相比，PBL教學法主要有以下優點：

(1)PBL教學法使學習具有主動性和探索性。傳統的灌輸式教學一般是學生的學習只能跟隨老師的思路學習， 而不能發揮學生的主動性和探索性；而PBL教學法是學生通過查閱資料，分析、討論等多種途徑獲得解決問題的方法，這就使得學生的學習由被動變為主動，由盲目變為有目的的探索。

(2)PBL教學法使學生的學習具有問題性和參與性。PBL教學法要求學生作為課堂教學的主體，圍繞問題進行學習，使學生參與到教與學的過程中，問題成為學生學習的動力和培養綜合思考能力及解決問題能力的材料。學生通過一個個問題的探索、解決，不但獲得了知識，也學會了解決問題的思路和方法；同時解決問題的探索又成為學生發現問題、提出問題進而解決問題的過程[5]。

(3)PBL教學法能激發學生的學習興趣，培養其思考和解決問題的能力。PBL教學法在課前提出問題，學生帶著問題學習，經過對知識的質疑、判斷、比較、選擇及分析、綜合、概括等活動，從而達到學習的目的。通過多種思維和認知方式才能獲得問題的解決，其實就是學生逐步獲得綜合思考和解決問題能力的過程[6]。

2 PBL教學法在大學有機化學教學中的應用

有機化學是一門理論性、邏輯性非常強的課程，常存在一些抽象、難以解釋的原理，學生在學習過程中具有較大的難度。如在學習“烯烴的加成反應”這一課時，老師在課堂上激情高昂地講授著，學生則有時處于迷惑不解的狀態，從而導致學習效率低下。那么，怎樣增強學生學習的主動性、 積極性，又該怎樣提升學習效率呢[7]？這將是一個需要解決的關鍵問題，在此應用PBL教學法就能很好地解決這一大難題。

2.1 精心編寫教案，設置問題

教案的編寫與問題的設置是實施PBL教學法的關鍵環節，設計問題需要教師注意把握重、難點和問題的質量和數量。教師在編寫烯烴的加成反應這節教案時，引導學生根據烯烴含C=C雙鍵的結構特征來思考。烯烴中含C=C鍵，屬于不飽和烴，考慮到烯烴的鍵能高于烷烴(一個鍵屬于高能量π鍵，不穩定，易斷裂)，大部分的烯烴在反應時，雙鍵中的π鍵會斷開，形成兩個新的單鍵。老師問學生，“烯烴可以發生哪些特征反應”？在這個時候，學生可以相互交流討論，由此可知烯烴分子中的C=C雙鍵具有反應活性，可發生加氫、加鹵素、加質子酸、硼氫化、氧化和聚合等特征反應。本課程基于烯烴C=C雙鍵的加成反應，設計相關的問題作為載體，激發學生的學習興趣，組織小組討論和解決問題，同時根據重、難點來把握問題的難易程度，通過對相關問題的探索，提高學生分析和解決問題的能力，并培養學生的團隊精神、溝通能力和自學能力[8]。

2.2 發放問題，提前做好預習

在上這節課之前，教師應聯系實際生產、生活中接觸的一些烯烴，有目的地介紹一些與本節課相關的知識。這樣在問題發放給學生時，學生已激發起學習的興趣，大大地提高了其學習積極性和主動性。接著，提供一些小的疑惑來引導學生在瀏覽課本的過程中尋找答案，最后講解問題和總結相關的知識點。根據“烯烴的加成反應”設置如下問題：

(1)烯烴的結構是怎么樣的？其特征反應是發生在哪兒？

(2)烯烴加氫反應的生成物是順式還是反式結構？它的反應機理是什么？

(3)烯烴與X2發生親電加成反應的原理是什么？產物是順式還是反式？

(4)X2和順/反烯烴加成時的立體化學是什么？產物分別是什么？

(5)烯烴分別與X2、HX發生親電加成反應的機理有何不同，原因是什么？

(6)不對稱烯烴與HX的加成遵循什么規律，為什么？若存在過氧化物的情況下，烯烴與HBr加成應遵循什么規律，原因是什么？

(7)烯烴與硼烷如何加成？其氧化、水解后得到什么產物？

(8)如何利用石油裂解天然氣制備乙醇？在制備的過程中，大量的濃硫酸將被使用，如何改進該反應？

問題提出的目的：讓學生將利用課余時間做好課前預習這一步。少數基礎性問題，學生可通過相關資料來解決；部分遺留的問題，可以激發學生學習的求知欲。

2.3 收集資料，討論交流

在進行討論交流之前，我們先按照學號將班上42位同學隨機分為6個組，輪流擔任每組的組長，承擔演講者的個人記錄責任。各組同學提前預習課本，通過查找課外資料及上網搜索等方法來尋求問題答案并互相分享。在課程開始的5～10分鐘內，各組展開討論，在討論中發現新疑難并由負責人登記，再重新找相關的資料，共同商量解決問題的途經和方法。

在課堂討論階段，首先安排自由討論，讓一部分未準備充分的學生有一定的緩沖時間。接著，安排自由問答時間，小組之間互相提問，相互解決提出的問題。如找到“烯烴的結構是什么？反應是發生在哪兒？”的答案后，思維敏捷的學生可能提出疑問，如“炔烴的特征反應是什么？”。在學習烯烴催化加氫時，通過查閱資料對催化加氫的反應機理進行探討，根據催化機理可知其加氫反應得到的是順式加成產物。當學習到烯烴與鹵素發生親電加成反應時，學生通過小組間的交流，熟練掌握它的反應機理和產物構型，同時進一步提出了“不對稱烯烴與HX如何加成？”。還有的學生提出“烯烴和HX發生親電加成時的反應機理，和與X2加成的機理有何不同，為什么？”。經過一番爭辯，問題得到了答案后，又對此知識點加以舉例提出“順/反烯烴與X2加成時的立體化學是什么？產物分別是什么？”。學生彼此交流沒有得到明確的答案，最后由老師來解惑。在相互問答的階段，學生積極提問，踴躍回答，氣氛熱烈，不僅解決了老師提出的問題，而且還深度延伸出更深刻的問題，如在過氧化物存在下，烯烴和HBr加成為什么違反馬氏規則？同樣在過氧化物存在下，反馬氏規則為什么卻不適用于HCl或HI？通過這一環節的實施，使學生加深對知識的理解，更重要的是培養學生的思維能力，同時提高他們的溝通和表達能力。這些問題充分說明學生在思考，能主動提出問題并論證答案。若有些問題偏離主題，就要求教師嚴格控制好現場，并及時做出中止，切忌言辭激烈和打擊學生學習興趣；當有的問題小組之間回答不上來時，應給與鼓勵，并適當出聲提醒，直至能回答出來，或者要求學生將這個問題遺留下來，下課后與學生及時交流。自由問答結束后，教師根據學生討論的情況，對學生問答過程中解決不到位或無法解決的問題重新創設新的問題情境并加以引導、輔導同學們進行再一次討論，直到問題得以解決。如“烯烴與硼烷的加成為何氫原子不是加在雙鍵上含氫較多的碳原子上”？通過老師加以引導，學生掌握了B是一個缺電子原子，存在空軌道，可以接受電子對，且其電負性小于H，所以當硼烷和不對稱烯烴加成時，硼原子作為正性基團應被加到雙鍵上含氫較多的碳原子上，氫則作為負性基團被加到含氫較少的碳原子上[9]。最后同學通過交流、討論，了解工業中常通過石油裂化氣與硫酸發生間接水合的方法來制備乙醇及其同系物，并引導學生思考“在制備乙醇及其同系物過程中，濃H2SO4常被大量使用，不僅污染環境而且設備腐蝕嚴重，該如何處理？”。學生在老師的指導下積極探討，了解到采用固體酸如雜多酸代替濃H2SO4催化烯烴發生水合反應，可減少廢物的排放，保護環境。

經過同學們的提問后，可以發現教學中涉及的知識點學生都可以學到，最后老師再強調總結本節課的知識點及重點和難點。整個討論過程中，學生的思維得到開拓，知識點也進一步被鞏固。

2.4 課后總結評價

教師使用PBL教學法得到了顯著的成效，主要表現在：(1)當老師講解了烯烴的加成反應，學生就能迅速的提出炔烴又是怎樣進行加成反應的；(2)當學習了順式烯烴與X2的加成反應時，學生能主動探索反式烯烴與X2加成的立體化學；(3)掌握馬氏規則后，學生就能通過馬氏規則的條件，思考反馬氏規則的反應條件和機理；(4)掌握了硼烷的結構，就不難理解烯烴與硼烷加成為什么表面是反馬氏加成，而實際依然遵循馬氏規則；(5)通過石油裂解天然氣制備乙醇及同系物，讓同學了解了烯烴親電加成反應的工業用途以及如何減少污染環境，實現其綠色合成。

課后，我們將對整個教學活動中的表現做出相關評價，對表現好的同學給予肯定和表揚；對能力不足的學生，鼓勵學生提高他們的學習熱情，積極引導學生不斷探索和解決問題，提高他們學習的積極性和主動性[10]。還要求學生對自己在學習過程中的表現做出自我評價，通過短暫的課堂教學，明確到自己學了什么知識，學到了什么有效的方法以及遇到問題的態度，同時我們對全部教學過程中產生的問題與缺陷進行反思，從而改進今后的教學。

3 結 語

經過對我系幾屆化學專業的有機化學課程采用PBL教學方法的探索，發現學生的學習積極性增加，教學效果明顯提高，學生的學習過程不再局限于教師在課堂中講授。在有機化學課堂中，PBL教學方法的使用改善了教師在課堂中“灌輸式”的局面，學生可以很好地與老師交流，這是一場學術上的共舞，又是一場知識上的較量。整個過程中，學生的思維開始擴散，通過問題能掌握本節課的重難點，同時培養了學生的自主性和分析及解決問題的能力。綜上所述，在有機化學教學的過程中，老師合理的設計問題引發學生的學習興趣，學生自主探索答案；通過小組間的討論交流，學習方法的改變使學生獲取知識的途徑變得簡捷，創設一定的問題情境可以改變學生被束縛的思維，學生由被動學習轉變為開始主動探索，增加了學習的動力，從而實現了高效學習大學有機化學的目標。