PBL 教學(xué)模式在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

首都師范大學(xué)化學(xué)系 韓洪亮 馬占芳 李 夏 張 帆

傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)中，教師講解實驗原理、實驗注意事項等，學(xué)生“照方抓藥”，不能發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性，大大削弱了實踐效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。基于問題的學(xué)習(xí)方法（Problem-based Learning，簡稱PBL）是由Barrows 首創(chuàng)并被迅速推廣應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育中。該模式以學(xué)生為教學(xué)主體，強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)引入有意義的問題情境中，通過學(xué)生間的相互協(xié)作來解決實際問題，從而讓學(xué)生學(xué)習(xí)到問題背后隱含的知識，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、積極思考、解決問題的能力。近年來，PBL 被廣泛應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)中。

一、單一PBL 應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)

PBL 近年來被廣泛應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、物理化學(xué)實驗以及綜合性和設(shè)計性的化學(xué)實驗。花開惠老師將PBL 引入無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中，以“氯化鈉提純實驗”為例，通過精心設(shè)計問題、參考資源庫、學(xué)生分組自主討論、教師歸納總結(jié)、評價與考核來開展教學(xué)過程。在教學(xué)開展過程中，學(xué)生掌握了文獻(xiàn)查閱方法，對實驗知識和基本操作有了深入的理解，提高了學(xué)習(xí)的針對性和實用性以及團(tuán)隊協(xié)作意識。孫長艷等也將PBL 模式引入理科實驗班學(xué)生的無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生的實驗方案設(shè)計更加合理，解決問題能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力都有明顯進(jìn)步。楊愛紅將無機(jī)化學(xué)實驗“海鹽提純”PBL 教學(xué)模式分為提出問題、實驗前討論、實驗操作、實驗后總結(jié)四個階段。評價方法采用無記名問卷，問卷結(jié)果顯示學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、語言表達(dá)能力、相互合作以及對實驗的重視程度均有大幅度提升。賴文忠以“Fe3+、Al3+的液液萃取與分離”實驗為例，將PBL 教學(xué)法應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中，把PBL 教學(xué)組與傳統(tǒng)教學(xué)組（對照組）的綜合成績進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，PBL 教學(xué)組考試成績明顯優(yōu)于傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法。由此可見，PBL 教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性主動性，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。

蔣衛(wèi)華將PBL 應(yīng)用于大學(xué)有機(jī)化學(xué)實驗“苯甲酸正丁酯的合成”中，首先，教師將實驗需要預(yù)習(xí)的問題放到網(wǎng)站上，讓學(xué)生查找資料并充分預(yù)習(xí)；然后，進(jìn)行實驗前研討、減壓蒸餾、課后思考等，教學(xué)效果顯示預(yù)習(xí)報告質(zhì)量顯著提高，實驗記錄更加翔實，課堂氣氛活躍，教學(xué)效率得到明顯提高。劉玉華和李麗娜將PBL 教學(xué)法應(yīng)用于大學(xué)有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中，以“乙酸乙酯”和“以苯甲醛為原料制備苯甲酸苯甲醇”為例，闡述科學(xué)合理提出問題、促進(jìn)互動、建立健全科學(xué)的實驗評價標(biāo)準(zhǔn)等問題。

孫立平等選擇在臨床與英語雙專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗“自來水總硬度的測定”中應(yīng)用PBL 教學(xué)模式，經(jīng)過提出問題、學(xué)生查閱資料、比較不同參考書的實驗方法，設(shè)計出翔實的實驗操作方案、專題研討解決問題、歸納總結(jié)全面提高幾個教學(xué)階段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實驗教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生思維擴(kuò)展。楊朝霞在物理化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用PBL 教學(xué)法，經(jīng)過設(shè)計問題、學(xué)生探討問題、分組討論并制訂實驗方案、考核評價的教學(xué)過程，改善了物理化學(xué)實驗教學(xué)效果。楊懷霞將PBL 引入無機(jī)化學(xué)綜合實驗“三草酸合鐵酸鉀的制備及性質(zhì)”中，設(shè)置教學(xué)情境，巧妙設(shè)計問題，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、解決問題的綜合素質(zhì)。徐惠等創(chuàng)新應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)模式，將PBL 教學(xué)法引入應(yīng)用化學(xué)實踐教學(xué)體系中，在開放綜合化學(xué)實驗、創(chuàng)新平臺和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)貫穿“先問題，后內(nèi)容”，整合和更新實踐教學(xué)內(nèi)容，搭建實踐教學(xué)平臺，鼓勵學(xué)生探索求新，創(chuàng)新考核方式，極大提高了學(xué)生的積極性和實驗教學(xué)質(zhì)量。

二、PBL+應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)

近年來，有部分教師將其他教學(xué)模式與PBL 教學(xué)模式融合并改進(jìn)后應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)中，可以實現(xiàn)不同教學(xué)模式的優(yōu)勢互補(bǔ)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。張靜在有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)過程中將以授課為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)教學(xué)（Lecture-based Learning，LBL）和PBL 結(jié)合起來形成雙軌教學(xué)法，根據(jù)實驗內(nèi)容（基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性）選擇相應(yīng)教學(xué)法，鍛煉了學(xué)生的實驗技能，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，滿足了素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的要求。顧金英等在無機(jī)化學(xué)實驗的傳統(tǒng)教學(xué)模式中引入PBL，以“化學(xué)平衡”為例，讓學(xué)生分組并在預(yù)習(xí)報告中提交實驗方案，然后學(xué)生陳述設(shè)計方案內(nèi)涵，經(jīng)過教師引導(dǎo)和學(xué)生提問，選出最佳實驗方案并實施。通過對實驗中“異常”現(xiàn)象進(jìn)行觀察和解釋，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。PBL 教學(xué)方法的引入，活躍了課堂氣氛，加強(qiáng)了師生互動，提高了學(xué)生參與實驗的積極性，學(xué)生理論知識更加扎實。吳照芳等嘗試將PBL 與LBL 融合，并運用到綜合性和設(shè)計性的分析化學(xué)實驗教學(xué)中，先由教師講授知識要點難點，再將學(xué)生順利引入PBL 教學(xué)中，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體地位，并顯著提高學(xué)生評判性思維能力。通過統(tǒng)計學(xué)方法對教學(xué)效果進(jìn)行評價，80%學(xué)生對于該教學(xué)方法表示認(rèn)同，20%基礎(chǔ)較差的學(xué)生難以深入并參與研討。于婧文將案例教學(xué)法（Case-based Learning，CBL）結(jié)合PBL 教學(xué)法應(yīng)用于生物化學(xué)實驗教學(xué)，CBL 教學(xué)法側(cè)重于綜合知識的應(yīng)用，PBL 教學(xué)法注重具體問題解決能力的培養(yǎng)。兩種教學(xué)方法的聯(lián)合運用，可以相互借鑒，實現(xiàn)從教師講授問題到引導(dǎo)學(xué)生解決問題的轉(zhuǎn)換。但文中也提到兩種教學(xué)方法融合效果關(guān)鍵是案例的選擇。宗智慧等將PBL 與以團(tuán)隊為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)(Team based Learning，TBL)相結(jié)合應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中，教師能充分引導(dǎo)和管理學(xué)生，學(xué)生能夠發(fā)揮教學(xué)主體作用，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識、溝通能力和綜合素質(zhì)。

綜上所述，PBL 教學(xué)法圍繞問題組織實驗教學(xué)課堂，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位，有效夯實實驗基礎(chǔ)知識與技能，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了化學(xué)實驗課程教學(xué)質(zhì)量。但PBL 應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)依然存在問題，如教學(xué)知識不夠系統(tǒng)、知識內(nèi)容因教師而異、對教師的要求較高、基礎(chǔ)差學(xué)生難以適應(yīng)等，因此實驗教師在實驗內(nèi)容的選擇、學(xué)生分層次教學(xué)和分組時還需進(jìn)一步細(xì)化才能達(dá)到良好的實驗教學(xué)效果。