基于PBL教學法的《儀器分析》教學實踐與體會*

陳效蘭，雷鋼鐵，譚紅艷，蔡昌群，謝軼羲

(湘潭大學化學學院，湖南 湘潭 411105)

2017年5月9日《光明日報》在第4版報道了“廈門大學‘問題導向式專題教學’思政課讓學生上得過癮”的新聞[1]，介紹了廈門大學在本科四門思想政治理論課中全面推行以問題為導向的專題教學新模式，采用新教學模式后，老師們將思政課上得“風生水起”，在學生中反響強烈，出現了課前學生踴躍占座的現象。該報道中的“問題導向式”教學法(problem-based learning)，簡稱PBL。此外，上海交大、復旦大學、廣東工業大學、桂林電子科技大學等高校也相繼報道了在儀器分析、藥學、經濟學、材料力學等課程中進行PBL教學法的改革[2-5]。PBL教學模式是把學習的知識點設置到現實中存在的一些真實問題或任務中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習以及創新的能力，是一種帶著問題進行學習的方法，強調學習者的學習主動性。

《儀器分析》課程是化學和相關專業本科生必修的基礎課程之一，通過本課程的學習要求學生掌握常用儀器分析法的原理和儀器的簡單結構，使學生初步具有根據分析的對象和目的，結合學到的各種儀器分析方法的特點及應用范圍，選擇適宜分析方法的能力。《儀器分析》傳統的教學模式是以教師講授為主，教材相對固定。在2019年上學期我們教學團隊對2017級化學院的高分子材料、應用化學兩個專業學生的《儀器分析》課程進行了教學改革，在傳統教學模式中引入了PBL教學理念，下面對我們開展的教學探索實踐進行回顧和總結。

1 PBL教學法儀在《儀器分析》教學中的應用

1.1 建立了PBL《儀器分析》教學法教學大綱

目前，國內外對于理工科相關課程教學的PBL教學法還處于摸索階段，有關的一些PBL教學改革的報道比較零散，缺乏系統性。PBL儀器分析教學方法沒有成熟的模式可供借鑒，我們教學團隊針對PBL儀器分析教學法的培養思路、培養目標，以及教學方式、教學內容、教師指南、評價方法等方面擬定了初步的教學大綱，指導整個教學實踐的完成。在該大綱中，教學方式的改革是重點，我們既要考慮傳統教學的優勢，又要將PBL模式中學生討論小組的板塊結合進來。在總課時不變的情況下，減少傳統授課的課時，在每個知識點結束后增加小組討論的課堂宣講時間，即由每個小組推選出的代表將前期文獻綜述和小組討論的成果以PPT的形式向同學們匯報。

1.2 知識板塊的問題設計

在PBL教學法中“問題設計”環節難度較大，因為不同的知識板塊涉及的原理、方法不同，對問題設計的數量、廣度和深度都有要求。《儀器分析》教學內容主要分為三個大的板塊：光譜分析、電分析、分離分析，每個板塊根據原理不同又包含不同的章節。光譜分析重點學習紫外-可見光譜、紅外光譜、熒光光譜、原子發射和原子吸收光譜；電分析主要介紹電位分析、電解分析、伏安和極譜分析；色譜分析和質譜分析是分離分析的重點內容。通過這些內容的學習，使學生掌握一些儀器分析方法和技能并初步具備根據分析的目的、要求、各種儀器分析方法的特點、應用范圍，選擇適宜的分析方法，解決分析化學問題的能力，為后續課的學習以及今后的科學研究以及實際應用打下一定的基礎。

我們針對不同知識板塊的內容，結合現實生活中曾經發生的事件，設計了一系列問題，在相關知識板塊授課前布置給學生，讓學生在課前通過網絡、圖書館等資源收集相關資料和信息，激發學生的學習興趣。例如，在分離分析的色譜章節，我們根據2008年三鹿奶粉這個真實事件作為設計問題的案例，設計了一系列這樣的問題：“奶粉中三聚氰胺的來源及原有的檢測法局限”、“高效液相色譜法工作的原理”、“高效液相法檢測奶粉中三聚氰胺的可行性探討”。將案例事件與知識板塊結合在一起，學生的理論學習變得真實而實用。同時學生們在解決這一列問題時，了解了三聚氰胺的結構、性質、作用，已及原有檢測方法的局限和現行檢測方法的特點，而將分散孤立的知識結構化、網絡化，從而達到教學和實際應用的接軌。

1.3 討論小組的建立

小組討論是PBL教學法中核心的環節。以17高分子材料專業三個班為例，我們將每班學生分為三組，教師針對某一知識板塊的內容，提出三個問題，提前兩周布置給學生，每組學生先就其中一個問題進行課后文獻查閱和調研，再進行小組討論，然后在課堂上宣講小組討論的結果。這樣每位學生都主動參與對某個具體問題的學習，并在小組討論階段相互交流知識點，共同探尋解決的方案。在這個過程中既提升了學生對新知識點探索和概括的能力，又增強了他們相互溝通和合作的能力。同時，不同組學生又能通過聆聽各小組的宣講，在短時間獲取更多的知識點。

1.4 教學評價的改革

引入PBL教學理念后，我們對于學生的評價體系也進行了改革。過去《儀器分析》期末成績的評定主要由三部分組成：期末理論考試、平時作業成績、平時考勤，其中理論考試占了很大比重。現在結合PBL教學的特點，我們增加了過程性考核，即考核學生在文獻查閱和調研階段、小組討論階段、小組宣講階段的表現，重點關注他們的專業素養、協作能力和探索水平等各種素質，建立激勵機制，對積極思考問題、解決問題、善于團隊合作和創新性強的個人或小組給予加分，充分調動了學生的學習興趣和學習積極性。

2 PBL教學法效果反饋與體會

我們教學團隊在2019年上學期對2017級化學院高分子材料、應用化學兩個專業開設的《儀器分析》課程進行了教學改革的實施，發現課堂上學生的聽課專注度很高，課堂提問問答踴躍，與前幾屆學生比較，課后答疑發現不僅提問的學生增多，而且問題的深度也增加了，這些現象充分說明引入PBL教學模式后學生學習積極性明顯提高。在文獻檢索階段，學生們除了使用常用的百度、百度學術等搜索工具，還學會了使用中國知網、中國科技期刊庫(維普)、萬方數據資源等進行學術期刊的檢索，文獻檢索的綜合能力得到提升。本學期共計有18位同學走上講臺以PPT的形式宣講了小組的課題討論報告，學生制作的部分PPT見圖1，很多學生對因為時間的關系沒能有機會走上講臺宣講PPT表示遺憾。

圖1 學生制作的部分PPT

在學期末，我們采用微信小程序對2017級化學院高分子材料兩個班的學生進行了課后問卷調查，從問卷結果的統計數據來看，對“問題導向教學法”能提高學習本課程積極性、有助于更好掌握課程內容、提高文獻檢索和綜合能力等問題的回答，選擇“非常贊同”和“贊同”的同學占了98.5%～100%，充分說明本項目的教學改革是有成效的。

3 PBL教學法實施中反映出的問題

通過對兩個專業的學生的PBL教學實踐取得了一定的成效，但是在這個教學過程中也反映出一些問題，需要我們在今后的教學中不斷的改進和完善。

對于教師來說需要組織學生分組討論和課堂宣講，如何把握知識板塊問題的難易程度，設計的問題既不能過于簡單使學生沒有興趣，又不能過于復雜使學生無從著手，同時又要結合現實問題，增加學生解決問題的好奇心。這些都是在設計知識板塊問題上遇到的問題，需要教師在設計問題時斟酌和考慮。

對于學生來說小組討論階段的參與主要靠學習的主動性，這一過程有的學生積極參與，表現在主動查找文獻資料，要求進行課堂PPT的宣講；而有的學生參與度不夠，在小組討論中只愿當聽眾。這種參與度的不均衡性在兩個專業的學生中都有體現，調動每個學生的積極性是教師和學生都需要努力的方向。

4 結 語

通過改變傳統教學模式，構建PBL《儀器分析》課程教學體系，從傳統教學的教師單一的講、學生聽的授課狀態，到現在多環節學生主動參與的教學模式，充分激發了學生的學習熱情。課前的文獻檢索與歸納，課程中的宣講、討論與聆聽，再到最終課堂的歸納與總結，學生們知識掌握更牢固，對很多問題的理解都更加深入，為他們建立完備的知識體系打下了良好的基礎。