PBL教学模式特点及其在无机及分析化学实验教学中的应用

吴湛霞，蔡 鹰，李思东

(广东海洋大学 化学与环境学院，广东 湛江 524088)

无机及分析化学实验，是化学相关专业的主要基础实验课之一。无机及分析化学实验往往是化学相关专业大学生进入大学后开始学习的第一门化学实验课。首门实验课对学生的“启蒙”教育至关重要，课程教学质量和教学效果，影响着教师对后续相关课程的开展，同时对学生专业认知、思维方式、知识体系架构等方面均有重要影响[1]。

基于问题的学习(Problem-based Learning，简称PBL)，是60年代美国神经病学Barrows教授创立的一种“以问题为重心式学习”或“问题为导向学习”自主学习模式。倡导把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，让学习者通过合作解决真实性问题，学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，培养自主学习、终身学习能力。PBL教学法是目前国际上比较流行的一种教学方法，被誉为“多年来专业教育领域最引人注目的革新”[1-2]。PBL教学法颠覆了传统的教学方法，不再是教师讲授为主，它强调以学生的主动学习为主，教师引导为辅，把学生引入于问题中，让学生自主探究，提高学生解决问题的技能，培养学生的团队协助精神。经过多年来不断的发展与完善，PBL教学法已经从最初的医学教学渗透到各个学科领域的教学过程之中。将PBL教学模式引入无机化学实验教学中，可以调动学生的主观能动性，培养学生的自主学习能力、创新能力和团队协助精神。

1 无机及分析化学实验教学的现状

目前，大部分无机及分析化学实验教学依然沿袭传统的教学模式，即以老师为主的传授方式：课前学生自主预习，按要求书写预习报告; 上课时老师讲授实验目的、原理、步骤及注意事项，学生严格按老师所讲解步骤模仿式按部就班的完成实验操作; 课后学生按模板填写实验报告，教师批改评分。传统实验教学模式可以锻炼学生的实验操作基本功，提高学生的动手能力，且安全性高，实验成功率高，能在一定程度上提高大一新生实验积极性，同时与基础化学理论相结合，达到相辅相成的目的，在学生的学习过程中起着积极的作用。但也存在不少弊端，体现在：(1)学生处于被动学习状态，一味模仿，照方抓药，造成学生对实验设备名称记忆不清，操作过程混乱，对相关知识只“知其然，不知其所以然”的结果，无法有效调动学生自主学习的主观能动性，不利于动手能力、探索能力、创新能力的培养。(2)教师通过课后学生所提交实验报告对学生实验成绩进行评价，一方面，由于评价体系中强调实验报告成绩占比，导致部分学生为求高分伪造数据结果，助长了弄虚作假的不良风气；另一方面，通过实验报告反馈实验结果，教师往往不能得到及时反馈，无法根据情况及时调整教学过程。 以上问题严重影响了无机及分析化学实验课程的教学效果，助长了学生的惰性，不利于操作技能与科研素养的培养，无法充分调动学生学习积极性与主动性[3-4]。

2 PBL教学模式在无机及分析化学实验教学的应用

PBL教学的主要原则如下：以学生为中心；从问题开始，而不是以讲授的形式呈现新的信息；用问题激发引导学生的学习积极性[5]。

将PBL教学模式引入无机及分析化学实验教学，实施过程包括几个步骤: (1)教师提出问题；(2)学生自主讨论；(3)方案择优，动手实验；(4)教师归纳总结；(5)评价与考核。

2.1 基于PBL教学模式的无机及分析化学实验教学

2.1.1 设计问题

教师根据学生实际情况和学生专业特点，设计适合学生知识水平、能力水平的问题。设计的问题应具有一定的深度和广度，让学生有学习的动力感，使学生更有目的地去查阅资料。教师在设计问题时，要能预测其解决途径，同时要避免学生耗时太长的弊端。

2.1.2 分组讨论

针对提出的问题，将学生分组，让学生花费一定的时间和精力查阅资料，通过小组讨论统一意见，提交实验方案。

2.1.3 方案择优

把通过小组讨论得到不同的方案，在实验前，教师与学生一起，先将学生们讨论得出的所有方案进行共同探讨，选出2～3个具有代表性的方案，供实验室准备实验，学生可从中自行选择方案进行实验。

2.1.4 教师归纳总结

实验结束，教师通过学生实验操作及实验结果的反馈，进行课堂分析总结，要侧重于实验操作的总结，使学生进一步掌握正确的实验操作技能、加深学生对相关知识的理解。

2.1.5 评价与考核

学生课后进行数据处理，完成实验报告，并选择合适的方法完成自我评价；教师通过与学生的实验方案探讨、根据学生讨论发言的次数、发言质量及资料查找、团队组织协作、课堂实验操作及课后实验报告等环节，对学生进行综合评价，给出较公正的成绩[6]。

2.2 学生和教师在PBL教学模式中的角色要求

PBL教学模式的实行在一定程度上弥补了传统教学模式的不足，能够显著提高学生的综合素质。这种新的教学模式，颠覆了教与学的两大观念，对学生和教师有了更高的要求。

在PBL教学模式中，学生不再被动者的接受者，而是课堂的主角，是问题的解决者，改变了过去只从课堂上接受知识的局限性，通过自己查阅资料、小组组员间相互讨论交流来获得知识。PBL课堂以学生为中心，课前需要学生充分准备，如针对提出的问题，花费时间和精力查阅资料，与同学主动交流，小组讨论。在小组讨论的过程中，通过同学间的相互启发、相互补充、互相监督，相互分享学习成果，从而培养了人际交流和团结合作的能力。在新教学模式下，学生必须学会通过课堂以外的其他途径来获得知识，学会如何与人交流共同协作。PBL 模式的整个学习过程中，锻炼了学生的团队合作精神和协作能力，大大提高了学生的主动学习能力。

PBL教学过程中，虽然教师仅作为引导者而不再是课堂的中心，但对教师的教学技巧和自身素质却提出了更高的要求。教师不仅要熟练掌握本专业的课程内容，熟悉相关学科的知识，还要有较强的实践能力、组织能力和应变能力。此外，在整个教学过程中，要对学生有充分的了解。教师在设计问题时，应遵循学生的认知规律，设计与学生现有的认识、知识构架和生活经验相联系的问题，要给学生提供学习的目标和思维的空间，使学生通过努力就能完成任务，这样才能激发出学生强烈的求知欲，从而调动学生的积极性，最终达到PBL教学模式的应用要求和实施效果。在新的教学模式中，教师由知识的传授者转变为学生自主学习的引导者，教师的主要工作是设计问题、提出问题，与学生一起讨论、探讨问题，引导学生分析问题，寻找解决问题的方法与途径，最终解决问题。这要求教师适应角色转变，不断提高自己的知识修养和教学技能，以适应新教学模式的需要。

3 PBL教学模式运用于无机及分析化学实验教学面临的问题

PBL教学模式，有利于培养学生的创造性思维能力和综合分析能力，能培养学生自主学习和解决实际问题的能力，锻炼团队合作、协作能力。但是，没有一种教学模式可以是完美无缺的。PBL教学模式对教学条件要求较高，在我国目前的教学实践中采用PBL教学仍存在很多障碍。将PBL教学模式应用到无机及分析化学实验教学过程中，会存在以下问题:

(1)PBL教学模式与传统教学模式相比，该教学模式教授知识不够系统；

(2)PBL教学模式较之传统教学模式，学生要付出更多的努力，可能有部分学生难以坚持，半途而废；

(3)PBL教学模式是学生分组讨论，这有利于培养学生的团体合作精神，利于相互讨论学习。但是也会有部分学生存在侥幸心理，依赖其他组员，自己并不思考任何问题，坐享其成。这就导致了积极的、热爱学习的学生能够学习到较多知识，较全面的提高了学习能力，而怠惰学生收获甚少；

(4)PBL教学模式需要学生全程参与，因此学生需要花费较多时间查阅资料，加上其他学科的学习压力，不免会造成顾此失彼、影响到其他课程学习的现象，因此，要求学生能够合理安排学习时间；

(5)PBL教学模式对教师提出更高要求，要求教师具备全面、扎实的学科知识，同时全面了解学生的情况，具备灵活运用自身掌握的知识引导学生的能力和技巧。该模式大大增加了教师的工作量，要求教师具备很高的敬业奉献精神。

(6)以PBL教学模式进行无机及分析化学实验教学，目前缺乏合适的实验教材。基于以上存在的问题，加上无机及分析化学实验开课对象是一年级学生，学生的实验基本功差，没有经过系统训练，因此，PBL教学模式运用于无机及分析化学实验教学，不能完全套用PBL教学模式，在教学过程中应将PBL教学和传统教学两者有机结合，例如“分析天平的使用”、“酸碱平行滴定”这类基础性实验采用传统的教学模式，而“混合碱的测定”、“硫酸亚天铵的制备”、“NaOH-Na2CO3固体试样中各组分含量的测定”这类综合性、设计性实验采用PBL教学模式，将新旧两种教学模式结合运用，可以达到最佳实验教学效果。

4 结束语

基于PBL教学模式的实验教学改革，颠覆了教与学的两大观念，以构建问题导向模式，把学生的学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学生的自主探究和团队合作来解决问题。在整个过程中，学生是解决问题的主体，教师只起引导的作用，把教学从“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，给予了学生充分发挥自主学习的空间，从而提高了学生自主学习和解决问题的能力，大大增强了学生的主动性和创新能力。PBL教学模式应用于无机及分析化学实验教学，能较好地提高学生分析问题、解决问题、独立设计实验的能力，适当结合传统实验教学模式，对培养优秀、高素质的创新型人才有着重要意义。