PBL教学法在《无机化学实验》课程教学中的应用

赖文忠 肖旺钏 李增富

摘 要：以“Fe3+、Al3+的液液萃取与分离”实验为例，探讨PBL教学法在《无机化学实验》教学中的应用成效。实践表明：PBL教学法应用于高校的无机化学实验教学是切实可行的，有助于提高學生的自主学习能力、独立解决问题的能力、创新思维能力及团队合作的精神，可加强师生之间的沟通交流，大大提升实验教学质量，对应用型人才的培养起重要作用，是一种值得推广的教学法。

关键词：PBL教学法；无机化学实验；教学改革；应用

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：2096-000X（2018）22-0115-03

Abstract： Based on the experiment of "liquid-liquid extraction and separation of Fe3+ and Al3+ ， the application effect of PBL teaching method in inorganic chemistry experiment teaching was discussed. The practice shows that it is a feasible method to apply PBL teaching method to the inorganic chemistry experiment teaching in colleges and universities. It helps to improve the students' ability of autonomous learning， independent problem solving， creative thinking and spirit of team cooperation. It can also strengthen the communication between teachers and students and greatly improve the quality of experimental teaching. In addition， it plays an important role in cultivating application-oriented talents. Therefore， it is a kind of teaching method that is worth to be popularized.

Keywords： PBL teaching method； inorganic chemistry experiment； educational reform； application

化学是一门实验性很强的学科，无机化学实验是高等院校化学专业学生在大一接触的第一门专业实验课程，它具有承上启下的重要作用，起着从高中学习过渡到大学课程学习的纽带作用，同时也为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。传统的实验教学法，普遍存在学生被动地“照方抓药”方式， 学生在指定的时间、地点，按规定的实验方法和步骤，完成教师指定的实验任务。传统无机化学实验课教学内容以以验证性实验为主，教师在教学过程中主要扮演“教”的角色，而实验过程中学生只是一个操作工[1]。传统的无机化学实验教学法压抑了学生的个性发展，不能激发学生的主观能动性，不利于学生的自主学习的能力、创新思维能力和分析解决问题能力的培养，也不利于学生团结合作精神的培养[2]。因此，基于学生创新能力的培养和提高学生的专业技能，围绕成果导向，不断提升应用型人才的培养质量，探索改革传统实验教学方法成为化学专业实验教学老师的重要任务。

基于问题的学习（Problem-Based Learning，PBL）模式是由美国神经病学教授（Banows）于1969年在加拿大麦克马斯特大学医学院首创，很快就在国外的医学教育中得到广泛应用[1]。PBL教学法是一种以问题驱动学习的学习环境，它强调把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，并让学生成为该情景的主体，让学生自己去分析问题，学习解决该问题所需要的知识，以小组合作的形式共同解决问题。教师在教学教程中通过提问的方式，不断激发学生去思考、探索，PBL教学法更注重学生自主学习能力、创新能力、发现问题和解决问题能力的培养。目前，国内高校许多同行已经把PBL教学方法引入实验教学活动中，并已取得良好的教学效果[3-7]。PBL教学法符合无机化学实验课程的教学规律，我们在无机化学及实验课程教学中引入了PBL教学法，现以“Fe3+、Al3+的液液萃取与分离”实验教学为例，初步探讨PBL教学法在无机化学实验课程教学中的应用及成效。

一、PBL教学法在无机化学实验教学中的应用

PBL教学法在无机化学实验课程教学中应用的基本过程为：提出问题→解决问题→制定实验方案→实施实验→实验总结评价。

（一）PBL教学法的研究对象

研究对象为我校2012级-2016级化学专业大一的204位学生。把每届学生随机分成两组（各占50%），一组采用PBL教学法进行教学，另一组采用传统的教学方法（对照组）进行教学。两个大组由同一教师授课和指导，使用相同实验教材，实验考核试题及技能要求相同。经统计学分析，对照组和PBL试验组学生的性别、年龄、入学成绩经统计学处理，无显著差异，可作为研究对象。

（二）PBL教学法在教学中的应用

1. 教师的选择和提出问题

PBL教学法的教师的选择要求教学经验丰富、知识面广、责任感强和奉献精神好。根据教学需要，任课教师要精心编制教学案例，做好充分的教学前准备。教师在实施 PBL教学法前向学生简要介绍PBL教学法的相关情况，包括PBL教学法的含义、应用PBL教学法的目的、实施的方法、在实施过程中教师和学生分别扮演的角色等 ，让学生加深对该教学法的理解，同时调动学生参与PBL教学的兴趣和积极性，使学生能够真正配合PBL教学并从中得到受益。同时指导学生如何运用图书馆资源、计算机网络及其他的辅助工具查阅相关资料。

PBL教学法关键是要设计合理的问题，一般由任课教师根据实验目的、实验原理、实验内容以及学生现有的知识水平，以提高学生分析和解决问题的能力为目的而设计的开放的、难度适中的问题，太简单或太复杂的问题都会抑制学生的积极主动性，不利于培养学生的创新性思维，影响教学效果。基于以上分析，提出以下问题：（1）什么是萃取和反萃取？作用是什么？（2）萃取操作和蒸馏操作应注意哪些问题？（3）Fe3+、Al3+有什么性质？（4）如何从AlCl3、FeCl3混合液中分离出Al3+、Fe3+？要求设计分离方案。（5）Al3+、Fe3+离子的鉴定条件是什么？鉴定Al3+离子时如何排除Fe3+离子的干扰？（6）实验中为什么要严禁明火？蒸馏乙醚时，应该采取什么措施？以上问题实验课前1-2周告知学生，让学生做好准备。

2. 解决问题及实验方案制定

首先要组建学习小组，学习小组是实验课堂教学的主要形式。把实施PBL教学法的学生分成3-4小组，每小组4-6名同学，并选一名小组长负责组织各种学习活动。各学习小组根据教师所提出的问题进行组内分工，每个同学针对设计的问题开展自主学习探究，充分利用图书馆的文献资料或通过互联网查找相关问题的最新信息，要求及时做好相关记录。然后进行小组交流讨论，协商解决具体问题，达成共识，并设计合理的实验方案及具体步骤，这样既可提高各成员表达自己观点的能力，挖掘每个学生的潜难，让学生自主学习，同时也能培养学生的团结合作精神，这也是PBL教学法要达到的效果。然后各学习小组选出一个代表参加班级集体讨论，汇报所制定实验方案的科学性、可行性。各学习小组汇报后，教师应对知识点进行全面的总结和归纳，教师在这过程中要注意引导学生讨论的问题，对于学生分歧较大的问题进行细讲，形成统一认识，以培养和提高学生分析、解决问题的能力，最后各学习小组修正和确定最佳实验方案。

3. 实验实施和总结评价

实验实施过程是发挥学生主体作用的过程，老师仅起引导作用。实验前教师利用10分钟左右时间扼要讲解一下实验步骤和注意事项，各小组根据制定好的实验方案，利用实验室提供的材料，按确定的实验方案进行实验。实验过程各个小组成员要相互合作、相互监督、仔细观察。特别是在操作过程中要注意观察各个步骤中的实验现象是否与理论的相同，如果不相同，小组成员相互讨论是什么原因导致，对在实验过程中遇到的问题，由小组同学共同讨论解决，实在不能解决的再请教指导老师，指导老师参与学生讨论、给予学生启发，但并不直接告诉学生答案，直到学生解决问题。在整个实验过程中，教师随堂巡视辅导，严格把握学生操作的规范性。

实验課完成后，任课教师要对各个小组的实验过程的表现及存在的问题进行总结评价，教师的评价要充分肯定学生的成果，以对学生产生激励作用，对实验过程存在的主要问题要重点点评纠正。最后，学生根据实验所得的数据或结果写出实验报告，交指导老师评阅。

4. 传统教学法（对照组）的教学实施

实验课前20分钟，教师对所做实验的实验目的、实验原理、实验内容及操作步骤进行讲解，对实验过程中可能存在的问题及注意事项进行一些强调。再让每个学生按照教材的步骤进行操作，并观察和记录实验的现象或结果，实验结束后提交实验报告。

二、PBL教学法在无机化学实验教学中应用的成效评价

（一）PBL教学法对学生学习成效的评价

每学年的实验教学结束后，为了解PBL教学法对学生学习成效的评价，对参加PBL教学的学生进行访谈，制定并发放含10个问题的问卷进行调查，采用无记名的方式，累计共发出102分问卷，收回问卷100份，回收率为98.04%。问卷结果见表1。

从表1可知，通过一个学年的PBL教学法学习，绝大部分学生（95.0%）愿意接受PBL教学法，认为通过PBL模式教学对自己的自主学习和独立思考能力、分析解决问题的能力、创新思维能力、组织和语言表达能力、加深对所学知识的掌握以及团队合作精神都有较大的提高，同时也大大增强了教学过程师生之间的互动交流。

（二）学生期末考试成绩对PBL教学法的成效评价

期末考试采用百分制，分为笔试和实验操作技能两项，在总评成绩中各占50%。笔试试卷根据教学大纲的要求命题，重点考查学生对无机实验基础理论知识和基本操作技能的掌握情况。实验操作考试包含实验方案的设计及实施，重点考查学生的创新思维能力、独立分析解决问题的能力和实验操作技能。考试结束后，把PBL教学组与传统教学组（对照组）的综合成绩进行比较，学生考试综合成绩见表2。

由表2可知，PBL教学法应用于无机化学实验教学，学生的考试成绩明显优于传统实验教学方法，说明把PBL教学法应用于无机化学实验教学，在激发学生的学习兴趣、提高学生应用知识分析解决问题的能力及发挥学生学习的主体作用等方面明显优于传统实验教学方法。

三、结束语

将PBL教学法应用于无机化学实验教学，既可激发学生学习无机实验的兴趣、提高学生自主学习能力、创新思维能力和解决问题的能力，又可培养学生的团队合作精神，同时也可提高无机化学实验教学质量。PBL教学法以学生为本，以问题为导向，融知识传授、实验教学、能力培养于一体，理论教学与实验实践教学统筹协调，教学相长，可促进高等教育实验教学的改革，对提升地方本科院校应用型人才的培养质量起重要作用，是一种值得推广的教学法。

参考文献：

[1]孙长艳，李文军，董彬，等.PBL教学法在无机化学实验课程中的应用[J].实验室研究与探索，2012，31（5）：135-137.

[2]赖文忠，肖旺钏，郑可利，等.创新教育理念下的高师无机化学实验微型化教学改革与实践[J].内蒙古大学学报，2009，15（4）：53-55.

[3]王睿.基于PBL模式下的无机化学实验课程教学研究[J].实验技术与管理，2016，33（7）：220-223.

[4]高进涛，金荣仲，陶毅明，等.PBL结合TBL教学模式在生物化学课程教学中的构建[J].教育教学论坛，2018（6）：174-175.

[5]刘雨清，罗玄梅，王凯，等.基于思维导图的有机化学PBL教学探索与实践——以苯丙酮尿症案例为例[J].化工时刊，2017，31（10）：47-49.

[6]李照，董扬扬，杨兴斌.PBL教学方法在无机及分析化学教学中的应用[J].安徽农业科学，2017，45（25）：244-246.

[7]李敏，孙立晨，张国锋.PBL教学模式在中药成分分析实验教学中的应用[J].化工中药与临床，2014，5（3）：45-46.