基于问题的学习法(PBL)在无机及分析化学课程教学中应用

李 强 廖蓉苏 徐 鹏

北京林业大学理学院 北京 100083

无机及分析化学是化学科学的两门基础学科—无机化学和分析化学整合、改革后形成的一门新课程，它是一门重要基础课程。目前高等林业院校有关本科专业，普遍开设该课程。但由于课程内容多、课时有限，师生在教学中普遍感到教和学的效果欠佳。无论在教育理念、教学内容、教学方法上，还是在培养目标等许多方面，与高等学校发展创新教育、培养创新性人才的要求相差甚远。由于受历史和教学模式、教学方法等所限，目前我们的高等教育还远远未完成实施创新教育、培养创新人才这一根本任务。著名科学家钱学森也向教育界和温家宝总理提出了“钱学森之问”：“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”因此，为了实现这一教学目标，教学改革势在必行。

为了探索无机及分析化学课程新的教学模式，充分调动学生的学习兴趣和积极性，在教学中应用了PBL教学法，即以问题为中心，以学生为主体来组织教学，通过自学、问题讨论、教师指导评讲等环节，有效地解决了内容多、课时少以及传统教学法中存在的问题，极大地提高了学生的学习兴趣，教学效果较好。

1 PBL教学方法概述

教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标，完成共同的教学任务，在教学过程中运用的方式与手段。教学方法对完成教学任务、实现教学目的具有重大意义，是关系到教学成败的重要问题。教师的教法制约着学生的学法，同时对学生智力的开发、人格的形成具有重要作用[1]。但由于考试制度的原因，在教学中教师经常采用讲授法，即教师以语言为主来传递信息，学生被动地接受知识。尽管讲授法具有同时向许多人传授知识、教师更容易掌握且有安全可靠的优点，但也容易导致学生机械、被动地学习，是填鸭式地学习，不利于对学生创新能力的培养[2,3]。再加上目前高等教育进行的课程改革，总的趋势是教学时数大大减少，无机及分析化学课程大量的教学内容，只靠讲授法是远远完不成教学任务的。

在诸多的教学方法中，我们认为讲授法、问题法等教学方法仍然导致表面肤浅的学习和依赖性学习。教师通常仅重视知识的传授，忽视对学生创新能力的培养，忽视学生的学习主体性，忽视学生的个性发展和创造性潜能的发挥。为了克服上述教学方法的不足，帮助学生进行更深入的学习，使学生成为更加独立、终身、活跃、积极的学习者，在无机及分析化学课程教学中，我们试图考虑对教学策略进行变动，设法研究PBL在本课程教学中的应用。

PBL是指以问题为基础的学习，最早使用PBL学习法的是美国神经病学教授Barrows，是他于1969年在加拿大McMaster大学医学院试行的一种新的教学模式[4]。PBL的学习过程是学习者从实际问题出发，发掘与主题相关的所有问题，以问题为焦点，以团队合作的方式收集和整理有关信息资料，从而让学习者了解解决问题的思路与过程，灵活掌握相关概念和知识，从中获得解决现实问题的经验，最终养成自主学习的习惯。

2 PBL在无机及分析化学中的应用

中学的应试教育和学生机械、被动的填鸭式学习方式不是在大学一门课程中就能彻底改变的，无机及分析化学作为大学一年级学生的基础课程，完全实行PBL的教学模式可能有一定的困难，我们仅尝试在部分章节的教学中实行PBL的教学模式。以酸碱平衡和酸碱滴定一章，介绍我们的实践。

2.1 问题的提出

问题的提出是PBL教学法的第一个关键环节。教师应根据教学内容、教学目标以及学生的特点、专业情况等来设计问题，从而激发学生的学习积极性。根据我校的专业特点，在酸碱平衡和酸碱滴定一章中，我们选用如下问题进行PBL教学。

脱落酸(Abscisic Acid)，学名丙烯基乙基巴比妥酸，是指能引起芽休眠、叶子脱落和抑制生长等生理现象的植物激素，因能促使叶子脱落而得名。1961年，W.C.刘和H.R.卡恩斯首先从成熟棉铃里分离出了脱落素Ⅰ；1963年，大熊和彦和F.T.阿迪科特等从棉花幼铃中分离出了脱落素Ⅱ；1963年，C.F.伊格斯和P.F.韦尔林用色谱分析法从欧亚槭叶子里分离出了休眠素；1965年，韦尔林等比较研究休眠素和脱落素Ⅱ的化学性质后，证明两者是同一物质，分子式与大熊和彦等在1965年提出的一致。统一命名为脱落酸。它在植物中普遍存在，其结构如图1所示。

图1 脱落酸的结构

脱落酸具有促进脱落、抑制生长、促进休眠、引起气孔关闭、调节种子胚的发育等作用，在农业生产中有广阔的应用前景，能产生巨大的经济效益和社会效益。例如2008年北京奥运会期间，为使百万盆鲜花保持盛开的状态，均施加脱落酸，美化了我们的环境[5]。

要求学生在阅读完资料后，解决下列问题：

(1)什么是酸？什么是碱？历史上，酸碱理论有哪些？重点掌握酸碱质子理论。

(2)如何比较酸碱的强弱？什么是酸碱的解离常数？什么是水的解离平衡？

(3)酸度与溶液pH值有何区别？怎样计算弱酸弱碱溶液的pH值？

(4)什么是缓冲溶液？如何配制？其pH值如何计算？

(5)如何测定酸碱的含量？滴定的基本原理是什么？怎样绘制酸碱滴定曲线？有何特征？怎样判断一种弱酸碱能否被准确滴定？如何选择指示剂？使用指示剂的注意事项有哪些？怎样配制和标定酸碱标准溶液？

(6)举例说明酸碱滴定在实际工作中的应用。请设计一个有机弱酸测定的实验方案。

2.2 小组学习与问题解决

以上“问题”应在教师讲授“酸碱平衡与酸碱滴定”这一章前一周发给学生，以4～6人为1个学习小组，分别选出组长、记录员、报告人等，共同协商完成学习任务。根据提出的问题和教材、教学大纲，学生应广泛地阅读相关资料，积极、认真完成学习任务，并做好记录、报告。同时，小组内学生应在个人学习的基础上，开展组内交流与合作，共享学习成果，培养团结合作的精神。然后进行班级交流。由各小组代表向全班汇报本组学习成果。由于问题较多，每组选一个问题进行汇报，最后鼓励学生以PPT的方式展开交流与讨论。

2.3 教师讲评与总结

在学生自主学习与交流的基础上，根据教学大纲要求以及学生的学习汇报，教师应着重讲解本章的学习重点与难点，并解决学生学习中遇到的问题。

2.4 实践与实验检验

习题和实验是检验学习成果的主要手段。本章讲授结束后，教师应给学生布置相关作业。同时，可以设置在线测试、课下自我测试以及本章小考等，检查和督促学生的学习状况。同时，又因为化学是一门实验科学，化学的学习离不开实验，因此本章理论学习完成后，应与实验课相结合，让学生自主设计实验，并在实验课中完成。

2.5 教学评价

教学评价分为两个方面，一是学生评价，包括学生的自我评价、由小组对成员的学习活动作出评价以及由班级对各个小组的活动进行评价。最好是个人反思与总结相结合，问卷调查与表格评价相结合，定性与定量评价相结合。二是教师评价，包括讨论课的表现、作业、测试、实验等方面的综合内容。

3 结束语

创新是一个民族生存和发展的灵魂，培养创新性人才、实施创新教育是高等教育的主要任务。初步的教学实践表明，PBL教学方式有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力，增强团队意识，培养创新精神，锻炼创新能力。因此，在无机及分析化学课程中开展PBL教学方式的意义重大。但PBL教学方式也具有费时费力、仅适用于小班教学等缺点，不断研究和探索新的教学方式、改革和创新我们的教学理念。优化和更新教学内容是高校教师义不容辞的责任。我们相信，只要我们锐意改革，勇于创新，一定会为“钱学森之问”交上一份满意的答卷。

[1] 教学方法[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/424858.htm.

[2] 陈振华.讲授法的危机与出路[J].教育理论与实践,2011,31(6):50-53.

[3] 刘新奇.确立研究性学习课题的方式与策略[J].教育导刊,2007(6):23-25.

[4] McParland M, Noble L M, Livingston G. The effectiveness of problem-based learning compared to traditional teaching in undergraduate psychiatry[J].Medical Education,2004,38(8):859-867.

[5] 脱落酸[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/91662.htm.