基于PBL教学法的试样分离技术实验教学初探

王良贵

(丽水学院生态学院，浙江 丽水 323000)



基于PBL教学法的试样分离技术实验教学初探

王良贵

(丽水学院生态学院，浙江 丽水 323000)

基于建构主义教学理论，在试样分离技术实验教学中引入以问题为基础的学习(problem-based learning，PBL)教学模式。以萃取分离-丁二酮肟分光光度法测定硬币中镍含量实验为例，探讨了PBL教学模式的具体应用。教学效果证明，PBL教学模式有效培养了学生自主获取知识能力，以及解决实际测试问题技能，同时促进了认知学习和合作学习的开展。

PBL教学法；试样分离技术实验；实例

试样分离技术是分离科学领域中一门重要的专业基础课程，同时又是一门理论与实践结合极为紧密的课程，一般在学完了《分析化学》、《有机化学》与《仪器分析》后开设。目前的分析化学实验和仪器分析实验内容很少涉及到复杂试样分析，以至于很多学生在课外科研、毕业设计中面对实际试样分析不知从哪开始，究其原因主要是传统实验分析的试样仅有单一组分，没有其他共存组分的干扰，不需分离富集待测组分。而实际试样所含组分复杂，须经过试样预处理和分离富集，把试样中待测组分转变成适合某种测定方法的试液，这部分工作量约占整个分析工作量的60%～70%，是整个分析过程的关键[1]。由此可见，试样预处理和分离是试样分析的重中之重一环，掌握试样分离技术是许多从事与化学相关工作者必备的技能。由于分析试样的多样性与复杂性，试样的预处理分离技术也必然多样化，但目前试样分离技术实验偏重于单一分离技术，综合性实验少，没有探索性实验。这种教育模式培养的学生虽有扎实操作技能，可缺乏创新性、开拓性思维能力。

1 PBL教学模式

基于问题的学习是以信息加工心理学和认知心理学为基础，属于建构主义学习理论的范畴[2]。以学生为主体、“基于问题的学习”(PBL，Problem-Based Learning)教学模式，由美国教育学、心理学家Jerome S. Bruner于20世纪 50 年代提出[3]，1969 年美国神经病学教授Howard Barrows在加拿大Mc Marster 大学医学教学中首次应用，20 世纪 80 年代始被广泛运用于教育教学实践中，该教学模式的理论与操作方式也得到了不断的补充、发展与完善[4-9]。这种教育模式和教育家陶行知说过：“最好的教育是教学生自己做自己的先生，解放自己的头脑，勇敢地去探索；解放自己的眼睛，经常地去看；解放学生的双手和双脚，让他们去实践；解放学生的时间空间，让他们去发展”的育人模式一脉相承，其核心都是以现实情境的结构不良问题为切入点，学习者以积极的问题解决者身份解决问题，从事研究，整合理论和实践，并把知识和技能运用于开发一个针对特定问题的可行的解决方案[10]。经典PBL教学过程包括提出学习问题→建立假设→自学及收集资料→论证假设→归纳总结5个阶段[11]。在PBL的教学过程中，根据教学内容、目标提出需要学生自己解答的问题，从此开放性的问题入手，自由组合的学生通过资料检索与自主学习、相互讨论、分析问题，组内学生自我反思所获得的知识，最后教师点评、并以问题和答案为中心，辐射相关知识，扩展教学内容的广度和深度，对要求掌握和熟悉的重点教学内容加以总结、深化。本文基于建构主义教学理论，以萃取分离-丁二酮肟分光光度法测定硬币中镍含量为例初步探索实验教学中PBL教学模式。

2 PBL教学模式在试样分离技术实验教学中的实践

2.1 问题设计

我国自1990年8月成功地研制发行了第一套钢芯镀镍硬币，即从第三套硬币开始，壹元硬币即采用钢芯镀镍材质，为鉴别壹元硬币真伪，测定其中镍含量不失为一好方法。实验原理：试样以酸溶解，掩蔽铁干扰，加丁二酮肟与镍生成丁二酮肟镍，萃取丁二酮肟镍络合物到有机相，再反萃取到水相中，然后在强碱性介质中，以过硫酸铵氧化为剂，镍与丁二酮肟生成红色络合物，在分光光度计上测量吸光度，计算试样中镍的质量分数。实验包括三部分：

(1)试样消解

设计的问题有: 我国发行的四套硬币中采用钢芯镀镍材质是哪几种？依据硬币中镍含量可选哪种测定方法？根据选定方法确定试样消解方案(包括酸的种类、比例与用量，分解温度，以丁二酮肟为沉淀剂时体系pH值、干扰离子的消除方法、丁二酮肟加入量，萃取剂与反萃取剂的选择)？

(2)含量测定

设计的问题有：显色条件有哪些？参比溶液如何制备？吸收曲线和工作曲线如何绘制？

(3)试验方法学验证

设计的问题有：实验的精密度和准确度如何验证？

2.2 实验的组织

在实验开始前一周，由教师通过网上互动教学平台给学生发布实验内容， 4人分成小组，针对以上设计的问题以科学研究的基本方式进行文献调研，完成对相关信息的收集与认知，自主讨论，在教师引导下设计初步的实验方案，并通过网上互动教学平台反馈给教师，由教师对实验方案作审核。

全部完成此实验工作量很大，为了在有限课时内让学生熟悉科研基本流程，教师可引导学生完成1.1(1)、(2)部分中各1～2个实验条件的优化，其他实验条件可参考文献[12]，并不失时机地向学生提出问题，启发学生积极思考，激发学生的求知欲和自我实现欲，如1.1(1)基体铁和微量铜、钴、铬等干扰离子消除有何不同，如何保证消解液中全部镍离子转化为丁二酮肟镍沉淀；强碱、强氧化剂显色条件下，镍离子与丁二酮肟生成红色络合物结构组成。教师巡回指导学生，督促学生注意实验安全，参与学生的讨论。

2.3 切实重视对实验结果的讨论与分析

对实验结果的讨论与分析是科研工作非常重要的必备一环，教师引导学生现在小组内对自己的实验结果从试验方法学、实验方案设计、实验操作上对实验结果进行分析、检讨和反思，然后全班各小组间由一名代表陈述其小组的实验方案、结果，其他组对其进行质疑、讨论、评价，然后各小组在此基础上对原小组内形成的实验结果的讨论与分析进行修正、总结，最后以小论文形式撰写实验报告。在小组内和小组间的讨论与分析期间，教师须及时把握讨论的方向，鼓励学生结合所查阅文献和实验过程与结果各抒己见，及时做出准确的评价并反馈给学生，激发学生自主探究的兴趣和热情，鼓励学生自主创新思维。

2.4 结果评价

实验结束后，通过网上互动教学平台对这种PBL 教学模式进行讨论、总结。学生普遍认为，在PBL教学模式中有主人翁的意识，对老师的依赖减少了，自主学习、自觉参与实验的积极性高了，对所设计问题看了很多文献，有自己的认识与观点，敢于质疑同学、教师观点，与同学、老师沟通能力增强了，自己自主、主动、质疑和探索能力得到很好的培养。同时也反映要做好实验，必须看很多文献，不像以前“照方抓药”地做，学到很多东西，占了较多课外时间。任教老师为PBL 教学设计需要花费大量时间准备资料、审核学生设计的实验方案，为参与、引导学生的讨论和评价，还需要大量看读相关文献。

3 结 语

PBL教学模式真正让学生成为了教学的主角，体现了“以学生发展为本,以培养学生创新能力为核心”的教育思想[13]。从上述教学实践的学生反馈和师生体会看，多数学生觉得PBL教学模式比传统的教师讲课更有趣、有意义，有较大的成就和满足感，自主学习、分析解决问题的能力以及对知识的理解能力均比以前有提升，但还有需解决的问题，如：PBL教学模式的应用还停留在初级探索阶段，应用有限；受限的实验设备影响了一些实验小组设计方案的实施；教师在PBL教学模式中角色转变还需花较长时间；PBL教学模式的学习周期长等亟需解决的问题。

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Preliminary Study on Sample Separation Technology Experimental Teaching Based on PBL Model

WANG Liang-gui

(College of Ecology, Lishui University, Zhejiang Lishui 323000, China)

The problem-based learning (PBL) teaching mode was introduced into the sample separation technology experimental teaching based on the constructuralism teaching theory. The PBL teaching mode was applied in the extraction separation-the dimethylglyoxime spectrophotometric method for the determination of nickel in coin experiment. The results of the PBL teaching mode demonstrated that the introducing PBL teaching mode effectively cultivated students’ independent ability to acquire knowledge and their skills to solve practical test problems, and the teaching mode promoted students’ cognitive and cooperative learning.

problem-based learning teaching mode; sample separation technology experiment; examples

王良贵(1965-)，男，硕士，讲师，研究方向为分离富集。

G642.423

A

1001-9677(2016)023-0159-02