PBL與理實一體化相結合在《無機及分析化學》教學中的應用

崔敏 孫曉君 王歡 張勇 羅川南

【摘要】《無機及分析化學》是一門交叉學科，知識體系龐大，教師講授和學生學習都面臨著重重困難。針對不同的課程內容采用適合的教學模式對提升學生的綜合素質有著至關重要的作用。本研究探索了PBL和理實一體化相結合的教學模式在《無機及分析化學》課程中的應用。實踐表明，根據不同的教學內容，針對性地設計實施合適的教學模式，不僅能夠提高學生對理論知識的掌握程度，同時促進學生實驗技能水平的提升。

【關鍵詞】PBL ?理實一體化 ?教學模式 ?無機及分析化學

【基金項目】本研究由濟南大學教學研究與改革項目（HG201706，HG201912）支持。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）17-0244-02

《無機及分析化學》是一門基于無機化學與分析化學的交叉學科，它是化學工程、材料科學與工程等專業不可或缺的一門針對大一新生的基礎課。《無機及分析化學》的開設有利于學生同時掌握無機化學和分析化學的基礎理論，了解無機化學和分析化學最新的發展動向，為后續的學習打下強有力的基礎。但是對知識體系錯綜繁雜的《無機及分析化學》課程而言，各大高校主要采用傳統的教學模式，即以教師講授為中心，通過多媒體、板書等方式對學生進行高密度、高強度灌輸;另一方面，受限于有限的實驗資源，各高校均很難實現理論課和實驗課的同步安排，這也給學生通過實驗現象理解實驗原理帶來了不小的困難。以上兩方面難點如果處理不協調，將會對大一新生的學習積極性帶來嚴重的沖擊。因此，傳統的教學模式已經很難滿足新時期教學改革的需求。

基于問題的學習（Problem-Based Learning，PBL）模式和理實一體化（Theory-Practice Integration）的教學模式得到了各領域教學工作者的關注。高校教師對這兩種教學模式進行了廣泛的探索和應用。《無機及分析化學》課程設置呈網絡狀交織，單一的教學模式已經很難達到提升學生綜合素質的基本要求。同時為了解決實驗課和理論課安排不同步的問題，我們探究了一種新型的教學模式：針對不同授課內容分別采用PBL或理實一體化以及PBL與理實一體化相結合的教學模式。

1.概述

與傳統的教學模式相比，PBL的突出特點是以學生為主體，以問題為中心，追求跨學科式學習和合作式學習[1]。PBL創造以問題驅動學習的環境，在教師的引導下，調動學生的主觀能動性，使學生投入于問題之中，通過自主探究與相互合作的方式來解決問題。PBL教學法更加注重的是學生的創新能力、自主學習能力、團隊協作能力以及人際交往能力的塑造和培養。其實施包括四個步驟：教師提出問題、學生自主討論、教師歸納總結、評價考核與反思[2]。

現階段的化學教學主要采用理論學習與實驗操作相結合的傳統模式進行，這種模式固然有很大的優勢，比如理論學習透徹、案例分析具體，但矛盾也較為突出：理論課時與實驗課時安排不同步、實驗資源有限與學生人數較多等，由此導致學生的動手能力差、獨立思考問題解決問題的能力差。理實一體化教學模式在許多學科領域得到廣泛的應用[3]。與傳統意義上的理論教學與實驗教學簡單結合的方式不同，理實一體化是以實驗操作技能的培訓為中心配合理論知識學習，這種新型的教學模式能夠將抽象枯燥的理論知識轉化到形象生動的實驗過程，使教學過程具體化、形象化，而且能夠充分地調動學生的主觀能動性[4]。理實一體化模式將打破理論課與實驗課之間的界限，實現教、學、做的相互融合。

《無機及分析化學》的知識體系龐大，不僅涉及到原子結構、分子結構等內容，還囊括酸堿、配位等四類反應與滴定等體系，很多學生對這門課程心生畏懼。在分子結構、原子結構等無機內容方面，主要引入PBL模式：教師提出問題、引導學生解決問題、學習成果的歸納總結、教學評價與反思。整個PBL過程不僅激發學生的學習興趣，還能培養其團隊協作意識。理實一體化將貫穿于整個《無機及分析化學》的教學過程中，將理論內容與實驗內容進行了重新整合，同時力爭做到理論課與實驗課安排同步。這種模式不僅可以減少理論課與實驗課之間知識點的重復講授，而且學生可以在實驗過程中切身體驗到驗證實驗原理的樂趣。

2.PBL教學模式的應用

2.1實施步驟

首先，問題的提出是PBL的靈魂。提出問題是整個教學過程至關重要的一步，教師在教學準備時，應當設計針對性強、能夠吸引學生興趣的關鍵問題。這就要求教師根據每個章節的特點、授課計劃以及教學目標，設計好重點難點，形成初步的教學提綱，提前布置給學生。

其次，循序漸進是PBL的關鍵。在貫徹實施PBL時，要考慮到學生的接受程度，循序漸進，教師應當在每個章節中挑選難度較小的知識點布置給學生，使其在體驗到成功獲取知識的美好感受之時逐漸適應這種新型的教學方式，這樣便于PBL的開展與貫徹。

第三，主體作用的發揮是PBL的保障。在PBL教學過程中，教師的主要作用在于提出核心問題并對學生進行引導和督促。學生需要在教師的引導下，發揮自身積極性，采用小組協作的方式，通過各種渠道查閱資料，在解決問題的過程中提升自己的綜合素質。

最后，總結評價與反思是PBL的核心。一方面，教師應當對學生的學習成果進行總結與評價。另一方面，在成績評定時，由每個小組成員投票表決其他成員的貢獻大小，并將最終結果計入學生的平時成績（目前，該課程最終成績評定公式為：最終成績 = 20%平時成績 + 80%考試成績）。除此之外，教師還應當督促每位學生對自己的表現進行自我反思，這樣更容易產生與其他成員分享知識的意愿。這種模式能夠促進學生轉變學習方式，將被動接受轉變為主動汲取，提高學習興趣和積極性，培養團隊協作意識。

2.2實施效果

我們以濟南大學生物科學與技術學院生科1704-1707班全體學生（159人）為研究對象，將學生分為平行的A組（80人）和B組（79人），在化學元素部分的教學過程中，A組學生采用并貫徹實施PBL教學模式，B組學生采用傳統的教學模式。在分別學習4周之后，選取“p區元素”章節進行測試，測試結果表明：采用PBL教學模式的學生在高分數段的人數明顯高于未采用PBL教學模式的學生人數。

3.理實一體化教學模式的應用

3.1理論知識和實驗內容的體系整合

首先對原本比較繁瑣的教學內容進行重新整合，整合出的教學模塊同時包括理論原理與實驗操作兩部分內容。新的教學體系主要包括以下模塊：體系一是無機及分析化學理論基礎：主要包括標準溶液的配制與標定、分析天平的操作練習等;體系二是酸堿反應與酸堿滴定：包括酸堿滴定分析操作練習、弱酸的解離常數測定;體系三是配位反應與配位滴定：包括水的鈣鎂硬度及總硬度測試等;體系四是氧化還原反應與氧化還原滴定：包括水中溶解氧的測定等。

3.2 實踐教學

以配位滴定模塊中“水的總硬度測試”為例：首先教師充分講解理論知識和實驗過程;接著，教師指導學生進行實驗操作，引導學生對實驗現象進行觀察、記錄、思考，同時引出必要的理論原理，比如乙二胺四乙酸的性質、配位滴定過程中酸度的控制等;最后，對學生的實踐結果進行總結評估。

3.3教學效果

通過理實一體化教學模式的實施，學生學習的主觀能動性得到提高，實驗室的有限資源得到充分利用。以“酸堿反應與酸堿滴定”章節進行理論測試和實驗操作技能測試：90%以上的學生充分掌握了必需的理論知識，98%的學生實驗原理理解充分實驗操作技能熟練。

4.幾點思考

（1）學生才是學習知識的主體。應當改變傳統的以教師為主導的模式，秉承以學生為主體的理念，重視跨學科合作式的學習，啟發學生通過自己的渠道解決問題。

（2）打造新穎的理論與實驗相結合的知識體系。教師在理論授課的過程中可以隨時中斷來對相關問題的實驗現象進行講解，抓住學生最想對問題進行深入探討的時刻，引導其進行自主思考和實驗驗證，強化學習效果。

（3）實驗操作技能也應當作為一項重要的指標列入考核體系。在分組學習過程中，學生之間對彼此貢獻大小的表決以及每位學生對自己表現的反思也可以作為學生平時表現的參考指標。

結語

該研究將PBL和理實一體化教學模式同時應用于《無機及分析化學》教學過程的探索中。從實施效果來看，學生的綜合素質得到了很大程度的提升，表現在理論知識和實驗技能的雙重進步、團隊協作意識的增強。筆者認為在知識體系龐大的課程教學中，采用兩種（以上）教學模式的結合，更有利于提高學生的學習興趣，提升學習效果。

參考文獻：

[1]Zhang， S.， Xu， J.C.， Wang， H.W.， et al. Effects of problem-based learning in Chinese radiology education [J]. Medicine， 2018（9）： 1.

[2]王慧， 楊昌英， 但飛君等. LBL-PBL-TBL整合教學法在工科類有機化學課程中的應用 [J]. 廣州化工， 2017（13）： 193.

[3]符永康， 蔡曉東， 王瑞曇. 藥物化學開展理實一體化教學的設計與思考 [J]. 廣東化工， 2018（1）： 241.

[4]Hubball， H.T.， Burt， H. The Scholarship of Teaching and Learning： Theory-Practice Integration in a Faculty Certificate Program [J]. Innovative Higher Education， 2006（5）： 327.

作者簡介：

崔敏（1985-），女，漢族，山東德州人，濟南大學講師，博士，研究方向為生化分析。