PBL教学模式在无机及分析化学实验课程中的应用①

2019-11-19夏伊静

人才培养与教学改革-浙江工商大学教学改革论文集 2019年0期

夏伊静

(浙江工商大学环境科学与工程学院)

一、引言

无机及分析化学实验是我校环境、给排水、食品、海洋等专业学生进入大学后的第一门基础实验课程。这门课程的目的是使学生掌握无机及分析化学实验的基本操作技能，学会正确观察化学反应现象以及数据处理方法，培养学生实事求是的科学态度、严谨的科学作风以及良好的实验室习惯，为后续实验课程的学习奠定基础。然而，传统无机及分析化学实验课通常是授课教师在实验操作前讲授实验目的、原理、步骤及注意事项等，学生按照教师讲解的实验步骤照搬照抄式地完成实验内容。这样的实验教学模式无法激发学生的主观能动性，不利于培养学生的创新思维能力、分析解决问题能力和团队合作精神。因此，为适应社会对应用型人才的需求，我们尝试将PBL教学模式引入无机及分析化学实验课程中，激发学生自我探索知识的欲望及创新精神，从而提升学生综合素质。

二、PBL教学模式概述

PBL教学模式是以问题为导向的教学模式，它主张教师在教学过程中通过提问的方法，不断激发学生去思考、探索，鼓励学生变被动学习为主动学习。这种教学模式由美国神经病学教授Borrows于1969年在加拿大麦克马斯特大学医学院首创，随后逐步被推广应用。我国从20世纪90年代初在医学教育领域开始尝试PBL教学模式，取得了良好的教学效果。近年来，越来越多的教育工作者开始关注PBL教学模式，并在多个教育领域进行理论研究和实践探索，如计算机教育、工程教育、商业教育和建筑教育等领域。不同于传统教学以教师讲解为主的填鸭式教学，PBL教学模式使学生在教师引导下围绕着问题情境进行思考、分析、讨论和研究，从而学习到隐含于问题背后的理论知识。因此，PBL教学模式具有以下几个方面的优点：

①有利于培养学生在学习上的主观能动性。

传统的教学模式大多数是教师讲学生听的模式，其核心在于授课教师，没能发挥学生在学习过程中的主观能动性。然而，PBL教学模式更注重学生自主学习能力，以学生为主体，教师在教学过程中通过提问的方式，激发学生的求知欲，引导学生自主地分析问题、解决问题。

②有利于培养学生在学习上的实践性和参与性。

PBL教学模式以问题为导向，针对教师提出的问题学生通过查找资料、组内讨论的办法提出解决方法。因此，这种教学模式更加注重学生学习能力的培养，鼓励学生通过独立思考和组内讨论的方式解决问题，有利于提升学生的实践性和参与性。

③有利于培养学生在学习上的创新能力。

与传统教学法相比，PBL教学模式强调以学生为主，培养学生将其学到的理论知识有效运用到实际问题的解决中，即学以致用，使学生可以得到多方面能力的提升，如口头表达、文献检索及归纳总结等，这在实验教学过程中起到积极的作用。

三、基于PBL的实验教学模式的实施方案

PBL教学模式的实施在于教师提出问题，学生在整个实验学习过程中都围绕着这些问题进行分析，最终给出实验方案。图1为PBL教学模式应用于实验课程的技术路线图。从图中可以看出，与传统的教学模式相比，PBL教学模式大大削弱了教师在课堂上的作用，真正实现以学生为主、教师为辅的教学模式。

图1 PBL教学模式应用于实验课程的技术路线

四、实验教学案例

本文以“硫酸铜的重结晶实验”为例，初步探讨PBL教学模式在实验课程中的应用。

1.创建问题

教师在实验教学实施前需向学生简要介绍PBL教学模式，加深学生对这种教学模式的理解，同时调动学生的积极性，使学生能够配合教师并自主设计实验方案。PBL教学模式应用的关键在于问题的合理性，因此授课教师应以实验目的、实验原理、实验步骤及注意事项为依据，以提高学生自主学习和独立解决问题的能力为目的创建问题。基于上述分析，硫酸铜的重结晶实验，教师应在课堂上提出以下几个引导问题：

①粗硫酸铜的制备方法，常见的杂质有哪几种？

②粗硫酸铜里的杂质该如何去除？去除原理是什么？

③去除杂质后的硫酸铜溶液为什么要加入几滴稀硫酸使其PH为1—2后再加热蒸发浓缩？

④怎样鉴定提纯后的硫酸铜纯度？

⑤实验过程的关键点是什么？操作时应注意哪些方面？

问题①、②、③属于基础性问题，其目的在于引导、帮助学生建立基本的知识体系；问题④、⑤属于开放性问题，其目的在于培养学生的开放性思维，激发学生自主探究的兴趣。

2.自主学习，设计方案

学生以3—4人为一组进行组合，围绕着教师提出的问题，通过利用网络资源，查询文献、书籍等资料获取答案。在查阅完资料后，学生通过开展组内讨论的方式，整合收集的资料并梳理思路，初步提出可行的实验方案。

3.实验实施环节

实验方案实施之前，各小组组长汇报各自设计的实验方案，分析方案的可行性并提出预期的实验结果。随后，教师应对知识点进行全面的梳理及归纳总结，并针对学生分歧较大的问题进行具体分析，使学生形成统一的认识和理解。学生经过教师的讲解后发现实验方案中的不足之处，对其进行修正和完善。优化实验方案后，学生利用实验室提供的材料和仪器设备进行实验操作。实验过程中各个小组的成员要相互合作，并仔细观察各个步骤的实验现象是否与预期的实验结果一致。如果不一致，小组成员要及时讨论是什么原因导致的，实在不能解决再请教教师。此过程教师要全程参与，适当引导学生，必要时及时纠正学生的错误，严格规范学生的实验操作。课后，学生处理原始实验数据，分析实验现象与结果，并完成实验报告交给教师评阅。

4.课程评价体系

学生成绩评定依据学生实验前、中、后的表现，主要有实验方案设计能力、课堂中小组讨论时各个成员的参与度、实验操作的规范性及实验结果分析与实验报告的撰写等。这样的评价体系考查了学生在各个环节的表现，其目的在于提高学生自主学习能力、分析及解决问题能力、语言表达能力和团队合作能力。PBL教学模式下的课程评价体系较传统的唯结果论更为客观，大大减少了实验结果的权重，更强调学生综合能力的培养。

五、教学效果和总结

我们在2017、2018级环境类专业6个自然班的无机及分析化学实验课程中进行了以问题为导向的PBL模式实验教学，达到了预期的效果。通过对学生采取问卷调查发现，70.3%的学生对教学效果“非常满意”，24.3%的学生对教学效果“满意”，仅5.4%的学生对教学效果持“一般”的态度。此外，绝大多数学生认为PBL教学模式有利于提高自己独立思考和解决问题的能力，能加深对所学知识的理解和掌握。