问题导向的合作学习法在仪器分析教学中的实践

潘宏程+李建平+杜甫佑+张云+陶慧林

摘要：本文探讨了问题导向的合作学习法在仪器分析教学中应用。介绍了问题导向的合作学习法的基本概念和流程。对于如何在教学过程中创设学习情境、确立问题、针对问题引导学生进行自主学习、合作学习、总结和效果评价等方面做了有益探索。并且，对教学过程中可能出现的问题也进行了讨论。

关键词：教学方法;问题导学;合作学习;仪器分析

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）20-0175-02

一、引言

仪器分析是化学学科的一个重要分支，属于分析化学中的仪器方法。它是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法。利用较特殊的仪器，对物质的组成、含量、形态、结构进行分析测定的一门学科。仪器分析在化学、化工、食品、材料、环境、医学等专业本科生的教学中占有重要的地位，是基础主干课程之一。

仪器分析是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的学科，涉及近代物理学、电子学、计算机技术、数学等许多知识。本课程的特点是研究内容丰富，理论体系复杂，技术方法众多，仪器结构流程各异，实践性很强。在仪器分析的教学过程中，存在内容繁杂、各种仪器分析方法原理各不相同、某一大类仪器方法中几种小类方法极易混淆（例如各种光谱法）等特点，学生普遍感到难学、难记、难以理解。

传统的仪器分析教学片面注重理论知识的传授，而忽视培养学生的问题解决能力、协作交流能力和自主学习能力。近来，有关仪器分析课程教学的改革正在世界范围内进行，力图改变以教师为中心、强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式。

我们尝试将问题导向的合作学习法引入到仪器分析课程教学过程中，强调学生为主体，教师为主导，以问题为导向，注重学习过程中学习者之间的交流与合作。

二、问题导向的合作学习法

问题导向的合作学习法实际上是由“问题导学”和“合作学习”两种教学理论相融合而成的教学模式，是以学生为主体，以教师为主导，以问题为导向，以合作学习为关键的课堂教学活动形式[1]。在问题导向的合作学习的课堂教学过程中，既达成“学习目标”（问题的解决和知识的获得），又达成“合作目标”（合作技能、情感、态度等方面的目标），以获得最大教育教学效能。

问题导学（problem-based learning，简称PBL），也称为以问题为导向的学习法、问题式学习法，源自于20世纪60年代Barrows教授与其同事在医学教育中创立的一种教学模式，它强调把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性问题，来学习隐含于问题背后的科学知识[2]。

合作学习（cooperative learning）是20世纪70年代初Johnson等人在前人研究基础上提出的教学理论与策略[3]。由于它在培养学生的合作精神、竞争意识、活跃课堂气氛、提高学习效率、促进学生形成良好非认知品质等方面实效显著，因而很快受到世界各国普遍关注并引入到我国[4]。2001年，国务院在《关于基础教育改革与发展的决定》中明确指出：“鼓励合作学习，促进学生之间的相互交流、共同发展，促进师生教学相长。”

近年来，国内外都有学者对“问题导学”和“合作学习”在仪器分析教学中的应用进行研究和探索。在问题式学习法过程中，通常会结合合作学习法进行教学[5]。张桂玲在用PBL进行仪器分析教学时，采用了小组合作学习法，取得了较好的效果。

我们将问题导向的合作学习法引入到我校的仪器分析教学中，进行了有益的尝试和探索。下面就我们在具体教学过程中取得的经验和体会，与大家探讨。

三、问题导向的合作学习法基本流程

1.创设学习情境。创设学习情境是涉及到教学效果的重要环节。所谓学习情境，是指学生参与学习的具体现实环境，是与知识内容相适切的、内在地包含问题的社会、生活事件，应当具有趣味性、生活性、真实性、复杂性、典型性等特征。创设学习情景包括创设客观情境和创设智力情境。

我们以仪器分析教材中氢化物原子化和极谱分析这两节的教学为例，创建两个学习情境：“光谱分析破百年迷案——光绪皇帝之死”和“广西龙江河镉污染事件”。光绪之死是上世纪初发生的重大历史事件，但关于光绪的死因，近百年来却众说纷纭。最近，科学家利用现代仪器分析手段对光绪皇帝的遗骨、遗发进行分析，结果表明，光绪皇帝死于急性砷中毒。我们在课堂上展示了相关的视频、图文资料，学生对这一学习情境产生了浓厚的兴趣。他们急于了解科学家是怎样发现砷中毒的。同样，在另一个学习情境中，学生对于发生在2012年广西龙江河的镉污染事件记忆犹新，激发了他们进一步学习的愿望。

2.确立问题。“学起于思，思起于疑。”在上述学习情境中，必须要提炼出与当前学习主题密切相关的真实性问题作为学习的中心内容，让学生面临一个需要立即去解决的现实问题。学生会对当前的疑惑产生迫切需要解决的欲望，学生的思维将被激活，课堂气氛将会变得活跃、生动。同时，在解决问题的过程中，其对学习内容的理解、掌握和体会变得既容易又深刻。在这样的情境，才能有效地阐明知识在实际生活中的价值，帮助学生理解知识的内涵，激发他们学习的热情，并促使知识转化为技能。

我们在上述学习情境中，提出两个问题：①怎样用原子吸收光谱法测定头发中的砷？②怎样用极谱法测定水中的镉？

我们设计的这两个问题，较好地引出学生需要获得的基本概念和原理（砷的氧化物原子化和镉的极谱波），将学习置于复杂的、实际的问题情境中，这样做的好处有：①学习知识的情境与以后应用知识的情境具有相似性，有利于知识的获取;②在解决问题的过程中来掌握概念、原理和策略可以促进学习在新问题中的迁移，先前学习的实例可以应用到与此类似的问题解决中[6]。

3.针对问题，引导学生进行自主学习。在问题提出后，教师应给予学生解决问题必需的基本知识，提供解决该问题的有关线索。但是教师不能直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，学生才是学习的主体、积极主动的学习者。教师应该特别注意培养学生的“自主学习”能力。在教学过程中，教师应把教学的重心放在学习过程的调控、情景的创设上，变学生“学会”为“会学”，积极引导学生自主解答提出的问题。

4.合作学习。仪器分析授课对象为我校应用化学专业本科生，2个班70人左右。我们将学生分为10个学习小组。分组的原则是男生和女生混合分组，学习较好的和学习有一定困难的混合分组，性格内向和外向的混合分组，形成一种互补，这样分组可以避免各组之间的差别过大，影响合作学习的效果[7]。

5.点评与总结。教师应对学生解决问题的过程进行点评和总结，要特别对学生容易混淆的问题加以解释说明。教师的点评既要关注结果，又要重视过程，对学生的合作精神、表达能力、回答问题的积极性等方面进行鼓励和总结。小组各成员在教师的引导下对自己的学习过程进行自我反思，让学生学以致用，更好地掌握和理解仪器分析的基本原理，增强学生综合运用能力和解决问题的能力。

6.效果评价。问题导向的合作学习法要求学生通过合作学习解决面临的现实问题，学习过程就是解决问题的过程，即由该过程可以直接反映出学生的学习效果。教师需在学习过程中随时观察并记录学生的表现，对全班各个小组进行全面的监控和引导。既要评价学习结果，更要评价学习过程;既要评价合作学习的个体，也要注重合作成员通过合作、努力实现目标的整体评价。评价重点应放在学生合作能力的提高上，形成“组内成员合作，组间成员竞争”的格局，使得整个评价的重心由鼓励个人竞争达标转向大家合作达标，从而共同完成教学的目标。

四、结语

经过一段时间的教学改革与实践，我们在仪器分析课程教学上取得了较好的成绩，学生的学习兴趣和主动性显著提高，合作精神和表达能力明显增强。与传统教学法相比，问题导向的合作学习法具有以学生为主体，以教师为主导，以问题为导向，以合作学习为关键的特点与优势。但在教学过程中要避免极端建构主义，片面强调以学生为中心，完全忽略教师的主导作用[8]。教师只有在课堂教学实践中不断地认识和反思、总结和交流，对学生进行循序渐进的引导，才能更有效地发挥问题导向合作学习法的优势，达到良好教学效果，提高学生的综合素质。

参考文献：

[1]孙伟军.建构“以问题为导向的小组合作学习”课堂教学模式[J].考试周刊，2012，（45）：169-170.

[2]Neville A. J.Problem-based learning and medical education forty years on[J].Medical Principles and Practice，2008，18（1）：1-9.

[3]Johnson D.W.，Johnson R.T.Learning together and alone：Cooperative，competitive，and individualistic learning[M].Prentice-Hall，Inc，1987.

[4]王坦.论合作学习的基本理念[J].教育研究，2002，2（2）：68-72.

[5]Wenzel T.J.Cooperative Group Learning in Undergraduate Analytical Chemistr[J].Analytical Chemistry，1998，70（23）：790A-795A.

[6]安蓉，王梅.高等教育课堂教学中问题式学习的应用[J].江苏高教，2007，（2）：79-78.

[7]何登文.合作学习中的小组合作策略研究[J].中国科教创新导刊，2009，1（24）：114.

[8]何克抗.对美国“建构主义教学：成功还是失败”大辩论的述评[J].电化教育研究，2010，（10）：5-24.