PBL理论指导下化工基础实验五步教学法

董雄辎，王丽平

（合肥师范学院 化学与化学工程学院，安徽 合肥 230601）

化工基础实验是化学师范专业的一门专业必修课，是一门独立开设的实验课程，实验对象是化工生产过程中的工程技术问题，涉及的变量多，实验数据处理量大，并且需要运用工程研究方法如数学模型法和因次分析法，它是化工基础教学的重要组成部分，而化工基础课程是化学师范专业的惟一一门工程类课程，对培养师范生的工程意识及综合素质具有重要的作用［1］。

1 传统化工基础实验教学中存在的问题

化工基础实验旨在加强学生对化工基础理论知识的掌握，同时了解工程类实验数据的处理方法，培养学生处理工程问题的能力，但在培养学生学习主动性与创新思维方面存在不足，具体表现在：

化工基础实验项目与化学师范专业学生遇到的实际问题联系不紧密，学生缺乏学习兴趣；实验涉及数据多、处理量大、工程处理方式与学生熟悉的理科实验数据处理方式相差较大，存在一定的难度，学生较难处理好实验数据［2］；化工基础实验课时少，学生对实验目的与原理理解不透，在实验过程中往往是按照讲义规定的操作步骤“按方抓药”式的完成实验，而没有真正深入理解实验的目的、原理以及每一步骤的作用，操作的偏差可能会带来什么问题，学生在实验过程中发现不了问题，或者是发现问题第一个想到的是向教师求助，而不是主动思考问题产生的原因及解决方法［3］。

本课程组在实际化工基础实验教学中，运用PBL教学原理，进行了“预习、讨论、讲授、操作、总结”的五步教学法，取得了良好的教学效果。

2 PBL教学原理

PBL（Problem －Based Learning，基于问题的学习）是1969年由美国神经病学教授Barrows在加拿大McMaster大学首先试行的一种新的教学模式，即在临床前期课或临床课中，以患者的疾病为线索提出问题，以学生为中心的小组讨论式教学［4］。该教学过程强调以问题解决为主线，强调学生对于新知识的获知、整合和应用的能力以提高解决实际问题的能力［5］。

在PBL教学过程中，一般由5到10人构成学习小组，教师的作用与传统教学中教师的作用不同，教师通过鼓励小组讨论并给出积极的反馈促进学习的过程而不是直接教授知识。教师应该引导学生进行更深入的思考和审慎，也应促进小组的有效运作，监控学生的学习过程，鼓励小组成员积极参与［6］。

PBL教学强调以学生为中心，老师为引导，进行讨论式与启发式教学，以学生自主学习为主，培养学生的自主学习能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的综合素质［7］。PBL教学鼓励学生进行积极探究、分析问题、解决问题，改变学生在教学活动中的被动地位，以团队合作的方式完成知识和技能的形成过程［8］。

3 PBL理论指导下化工基础实验五步教学法

本课程组在实际化工基础实验教学中，运用PBL教学原理，对PBL教学过程中的提出问题、分析问题、研究探索、讨论总结等环节进行提炼，提出了“预习、讨论、讲授、操作、总结”的五步教学法，并在实际教学中进行了应用，取得了良好的教学效果。

3.1 预习

实验前的预习包括基本理论的预习和实验装置的预习。

通过化工基础理论的学习，同学们对化工基础的基本理论有了初步的认识，由于每个实验都有自己自身系统完整的理论基础，该基础往往是化工基础理论课中各章节的综合，如精馏实验中，除相间传质过程外，还涉及流体流动与传热过程。因此实验前有针对性的引导学生复习相关理论部分的内容对顺利完成实验具有重要的意义。

同学们在进入实验室之前，没有见过实验仪器与设备，虽在课前已经预习过实验目的、实验原理与步骤，但对于实验装置，特别是装置中所涉及的阀门、管道、开关、按钮等的位置、作用以及操作方式不清楚，所以课前有必要给学生留出充分的时间预习仪器。

本课程组在实际教学中，将学生分成5－8人一组，教师提前根据实习目的、原理、步骤、实验数据处理、实验注意事项等实验过程中所需理论知识提出问题，要求学生在进入实验室前预习并完成理论知识的储备。在进入实验室后，在教师的引导下，由教师提出需要解决的实验问题，如仪器名称、用途、进水口位置、出水口位置、各部件的名称与作用、各参数的控制方法等，留出二十分钟由学生分组讨论，引导学生带着问题进行现场预习。

在五步教学法中，问题的设置是关键。问题设置全面具体并具有针对性，能全面引导学生进行整体实验的分析与思考。

3.2 讨论

为了检验学生预习效果，也是为了让学生更全面充分的了解实验过程，在学生现场预习后通过师生互动交流，由教师提出问题，由小组学生代表回答问题，讨论的内容涉及实验的所有方面，包括实验目的、实验原理、步骤、装置中各部件的名称及作用等。通过不断地讨论交流，教师反复引导学生思考，最终使学生对所有问题皆有清晰的认识。通过讨论，学生进一步加深对实验过程的理解，也使教师能更清晰地了解学生预习情况及对整体实验过程的掌握情况。

讨论过程是教师对学生分析问题的能力的一次检阅，也是对学生解决问题的能力的引导。

3.3 讲授

通过师生讨论交流后，教师对学生实验准备情况有了充分的了解，根据学生的知识储备与反馈，进行有目的有重点的讲解，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据的记录及处理、实验过程中可能出现的问题等进行系统完整并有所侧重的讲解，以使学生能整个实验过程能实现完全掌控，达到能独立、安全完成实验的目的。

讲授过程是学生自主学习、分析问题的过程的必要的补充。

3.4 操作

通过教师讲解后，学生在对实验过程具有了充分的理解与掌握后，在教师的监督下，分工合作，从开机、调整仪器参数、记录实验数据到正确关机。在整个实验操作过程中，学生独立操作，并及时发现问题、分析问题和解决问题。

操作过程是学生解决问题的过程，通过各步骤实验过程的实际操作，学生在实验过程中解决实验问题。操作过程中的解决问题过程是五步教学法中的核心。

3.5 总结

学生通过实验获得实验数据后，进行小组讨论，根据实验原理，对所记录的实验数据进行正确的处理，必要时可借用计算机辅助计算，并对实验结果进行分析与总结，从中得出结论，并撰写实验报告。小组同学将所得实验结果与结论再次与教师进行讨论，对实验数据的合理性、实验结果与结论之间的逻辑性、实验问题的处理方法等进行充分的探讨，以使学生真正完全掌握整个实验内容。

通过总结过程，学生将前面的四个教学过程串联在一起，并最终通过努力得出结论。总结过程是解决问题的过程的再提高，是学生综合素质与能力的升华。

4 结论

通过PBL理论指导下的“预习、讨论、讲授、操作、总结”的五步教学法，能够锻练学生学习主动性，促进学生多角度思考，并培养学生的团队合作精神、逻辑思维能力和创新能力。学生学习的积极性与主动性得到了加强，实现了良好的教学效果。

［1］李淑萍，梁燕萍.化工基础实验教学改革的探索［J］.高校实验室工作研究.2013，（3）：4，27.

［2］吕占霞，高珍，贺维军.对理科化学专业化工基础实验教学的思考与建议［J］.大学化学.2013，28（6）：14－16.

［3］张兴晶，郑月娥，王继库，等.高师院校化工基础实验课程教学改革与实践［J］.兰州文理学院学报（自然科学版）.2014，28（5）：117－119.

［4］梁旭东，祝洪澜，黄振宇，等.PBL教学在临床医学面临的机遇与挑战［J］.中国高等教育.2012，（3）：69－70.

［5］Y.Oda，H.Onishi and T.Sakemi.Effectiveness of Student Tutors in Problem－Based Learning of Undergraduate Medical Education［J］.Tohoku Journal of Experimental Medicine.2014，232（3）：223－227.

［6］E.H.J.Yew and J.J.Y.Yong.Student perceptions of facil－itators’social congruence，use of expertise and cognitive congruence in problem－based learning［J］.Instructional Science.2014，42（5）：795－815.

［7］龙云飞，葛圆圆，李志礼.PBL教学法在化工原理教学改革中的应用［J］.化工高等教育.2011，（4）：97－99.

［8］丁晓蔚，顾红.“基于问题的学习（PBL）”实施模型述评［J］.高校教育研究学报.2011，34（1）：66－69.