PBL教学法在中学化学社团实验教学中的初步实践

汪红伶

摘要：举了在高中化学社团实验教学中应用PBL教学法的一个教学案例，在此案例研究的基础上，探讨了PBL教学法的应用方法、效果和存在的问题，并分别对老师和学生提出要求。

关键词：PBL教学法；化学社团；实验教学

文章编号：1008-0546（2016）08-0034-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.013

PBL（problem-based learning）是“基于问题的学习”的教学方法，由美国神经病学教授Barrows首创。它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究、解决问题，在探究过程中学习及应用学科思想[1]。2001年6月教育部印发了《基础教育课程改革纲要（试行）》。《纲要》指出要“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”[2]要使学生的学习方式由被动变为主动，则教师的教学方式首先应加以改变。PBL教学法以问题为导向，以学生为主体，教师为主导，以小组讨论为组织形式，具有培养学生创新思维能力、获取知识能力和解决实际问题能力的作用[3]。为此，笔者在本校化学社团的实验教学中，开展了PBL教学的尝试，以其中一堂课堂实录“‘暖宝宝反应原理及使用后主要成分的探究”为例，阐述PBL在化学社团实验教学中的初步应用。

一、教学对象

我校化学社团成员，其中高一年级5人，高二年级13人，男女比例为2∶1。

二、小组构建

根据“互补式”原则，考虑到年级、学习层次和动手能力的不同及性别比例等因素，笔者以4人为单位对这18名同学进行了分组。分组后，每个小组选出了负责组长和记录员。

三、教学过程

（一）创设问题情境，呈现问题

问题的设置是PBL教学法的关键，教师创设问题情景时应注意：（1） 情境创设的问题应是在学生的最近发展区之内可以解决的问题。（2） 创设的情境应清晰、条理分明，以便于学生及时发现和提出问题。（3）呈现的情境要能增加问题的新奇度，激发他们的探究欲望。笔者在本次探究课前设置了如下的问题情境：在寒冷的冬天，我们会看到一种用于保暖御寒的贴片——暖宝宝，它轻薄柔软，使用时只需要在身体相应的部位一贴，就能立刻保暖，并且保暖时间长，持续时间在10到12小时。（1）暖宝宝的主要成分是什么？（2）它的发热原理是什么？（3）它怎么会有这么持久又稳定的热量？（4）使用后的成分是哪些？

（二）查阅资料， 自主学习

根据老师课前提出的问题，学生课后查阅资料，思考问题。

学生通过查阅资料知道：（1）“暖宝宝”的主要成分是铁粉、活性炭、 氯化钠、蛭石、水等。其中蛭石是一种铁镁质铝硅酸盐矿物，具有很强的保温隔热性能。（2）“暖宝宝”的发热原理是利用铁粉发生氧化反应放热来发热。

（三）交流讨论，小组评价

课堂上，首先是学生汇报自己查阅的资料并提出疑问。

生1（高一）：暖宝宝利用铁粉发生氧化反应放热来发热，可在日常生活中，当把铁粉置于空气中，铁粉发生氧化是很缓慢的且放出的热量也难以察觉。

（问题提出来了，大家思考。）

生2（高二）：暖宝宝的成分除了铁粉还有活性炭和氯化钠，这里是不是应用了原电池的原理加速铁的氧化呢？

生3（高一）：什么是原电池原理？

生2（高二）：原电池是将化学能转变为电能的一种装置。将两种活泼性不同的金属（或石墨）用导线连接后插入电解质溶液中形成闭合回路，产生电流。

师：（提问）如果利用的原电池原理，那么反应后的产物应该是什么呢？

生4（高二）：反应后的产物应该有Fe2O3。

生5（高二）：还应有未反应的活性炭。

生6（高二）：也许还有氯化钠存在。

师：（记录猜想）根据同学们的猜想，接下来大家设计实验验证暖宝宝的发热原理，探究反应后的产物。

生：设计方案，讨论、评价，得出最终的探究方案。

在这个环节，老师应注意对学生的回答进行适当引导与评价，努力给学生营造一种和谐、宽松的课堂气氛，鼓励学生大胆质疑，积极思考实验探究方案，勇于探究。

（四）合作探究，解决问题

根据最后讨论的探究方案，小组分工合作，开始实验。

1. 反应原理的探究

实验步骤： 在原电池反应槽中加入适量浓度为5%的氯化钠溶液，平行插入一铁片和一碳棒，将两者用导线连接，在导线之间接入一灵敏电流表，观察现象。

实验现象：电流表指针偏转，铁片锈蚀。

实验结论：原电池的形成加速了铁的氧化， 从而更快地释放出热量。

师：（总结） 铁在自然条件下的氧化速度是缓慢的，但如果利用活性炭、氯化钠溶液和铁形成原电池就会加快铁的氧化速度，从而得到所需要的热量。

师：（板书）

师：细心的同学可能已经发现，这实际上就是铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀的原理。由于活性炭表面有许多疏松的小孔，它能吸附大量的水蒸气，当打开暖宝宝时，铁粉与空气和水同时接触，在氯化钠的作用下加速反应，放出热量。

2. 反应产物的探究

①NaCl的检验

实验步骤：取少量样品于蒸馏水中溶解，过滤，将滤液分为两份，向其中一份加入AgNO3溶液， 观察现象。再用铂丝蘸取另一份滤液进行焰色反应，观察现象。

实验现象： 加入AgNO3溶液， 产生白色沉淀且该白色沉淀不溶于稀硝酸；滤液进行焰色反应，火焰颜色为黄色。

实验结论：产物中含有NaCl。

②Fe2O3的检验

实验步骤：另取少量样品于过量稀HCl中，待反应结束对溶液进行过滤，将滤液分于两支试管，向其中一支试管滴加KSCN溶液； 再向另一支试管滴加NaOH溶液至过量。

实验现象：滤液滴加KSCN溶液，变为血红色；另一支试管滴加NaOH溶液时，开始无明显现象，继续滴加NaOH溶液，慢慢产生墨绿色沉淀，再继续滴加NaOH溶液至过量，沉淀部分消失，液体变为棕黄色。静置分层， 上层为无色透明溶液， 下层为红褐色沉淀。

实验结论：初步确定反应后的产物中含有Fe2O3。

师：（提问）滤液滴加NaOH溶液的过程中产生了墨绿色沉淀，再继续滴加NaOH溶液至过量，沉淀部分消失，这是怎么回事？

生：（思考、交流讨论）

生1：继续滴加NaOH溶液，沉淀部分消失，这部分沉淀会不会是氢氧化铝呢？

生2： 墨绿色沉淀会不会是红褐色氢氧化铁沉淀和白色氢氧化铝沉淀（或氢氧化镁）的混合物？

在老师的引导下，大家对新生成的实验问题进行了讨论探究。

③C的检验

实验步骤：将样品加入过量稀盐酸，反应后过滤，将滤渣收集起来用蒸馏水洗涤、烘干，得黑色粉末，点燃黑色粉末，若能燃烧，再用澄清石灰水检验燃烧后的产物。

实验现象：黑色粉末能被点燃且燃烧产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。

实验结论：初步确定反应后的产物中含有C。

（五） 得出结论，反思评价

根据实验现象，大家最后得出实验结论：暖宝宝的发热原理是利用原电池原理加速铁粉的氧化放热而得到所需的热量。另外，利用蛭石的超级保温效果，使得温度能持续保持长久的时间。暖宝宝使用后的产物主要是NaCl、Fe2O3、碳粉以及含镁铝的盐类。

实验完成后，学生相互评价与自我评价，反思本堂课的进步和需要进一步加强的地方。在这个环节中，教师应侧重于评价学生的学习过程。评价的理念是“不求人人成功，只求人人进步。”

最后教师提问，请大家再仔细观察一下暖宝宝的包装，课后思考：

①暖宝宝为什么要使用双层包装？

②还有哪些市售的发热取暖产品？利用的是什么原理？

③通过今天的实验探究，你有哪些收获和感受？

四、教学效果

PBL教法的起点是问题，以问题为主线，通过不同层次问题的设置促使学习者思考、探究解决问题的方案。经过一学年的社团活动，PBL实验教学的初步应用取得了一些成效。学生查阅资料、文献的能力提高了，有了自主学习的意识和习惯；交流讨论中，不仅提高了自身的语言表达能力，而且能对不断产生的实验问题形成即时性探究；在探究过程中，动手能力提高了，体验到了合作成功的快乐，体会到了帮助他人成功的愉快；学生发现问题、提出问题的意识增强，对化学学科的兴趣也更加浓厚。

五、体会与思考

1. PBL对教师和学生的要求

PBL教学法围绕问题展开课堂学习，通过一连串问题贯穿教学，是一种较高水平的学习，对老师和学生也提出了相应的要求：

（1）对教师的要求

①认真备课。开展情景化的课堂教学活动，熟悉教学大纲，对所要教学的内容应提前查阅资料，提出相应的问题，制定有针对性的讨论大纲。

②具有良好的课堂组织管理能力。教师良好的课堂组织能够使教学效果事半功倍。

③发挥教师的引导作用。在探究教学中，教师在引导启发学生进行思考时，应有层次地提出问题，将学生的思维由“未知区”向“最近发展区”引导，循序渐进。

（2）对学生的要求

PBL教学开展得成功与否，除了需要教师的努力外，还需要学生的积极配合，学会查阅文献资料，积极和同学交流讨论、合作等。这就要求学生积极完成角色转换，变被动为主动，有较高的学习自觉性。

2. PBL教学法存在的问题

笔者只是在人数较少且对化学学科有较高兴趣的化学社团进行了PBL教学法初步实践，取得一些效果，如果在日常化学教学中应用PBL教学法，实施的难度会有所增加。首先班级人数较多，教师需要更多的精力组织课堂教学。其次，学生的学习基础和自学能力有差异。再次，教材有些章节的内容并不适合采用PBL教学法，如理论性较强的“化学键”、“化学反应原理”、“物质结构与性质”等，这些知识内容抽象，重难点较多，较难和实际问题结合，所以需要教师在教学过程中，根据教学内容的性质合理选择教学方法。

“教无定法，贵在得法”，新课程的科学探究旨在转变学生的学习方式，为学生终身学习奠定基础。所以，教师在课堂上不仅要为学生“解惑”，更要“解放”学生思维，使学生由“学会”到“会学”、“要学”，提高学生科学素养，让学生在探究过程中，真正有所感悟、体会和收获。

参考文献

[1] 汤春爱.PBL教学法在化学教学中的尝试与体会[J]. 中学教学参考，2010，（05）：81-82

[2] 中华人民共和国教育部制订.基础教育课程改革纲要（试行）.北京：北京师范大学出版社，2001

[3] 蒋卫华，李忠玉.PBL教学法在大学有机化学实验教学中的研究与实践[J].化学教育，2015，（04）：26-29