以过程为导向的探究性学习模式在有机化学教学中的实践应用

王进 曾伟 赵元聪 冷永祥 邱慧

摘  要 基于对西南交通大学生物医学工程专业学生在有机化学课程学习中的学情分析，在2016级和2017级有机化学理论教学和实验教学中引入以过程为导向的探究性学习模式。与采用传统教学模式的2015级学生的平均成绩及成绩分布进行对比分析，表明：采用POGIL模式的两个年级学生的理论成绩和实验成绩显著优于采用传统教学模式的2015级学生的对应成绩（P<0.05），提高了学生的学习兴趣，能够帮助学生更好地掌握和运用有机化学的理论知识，提高实践能力。

关键词 探究性学习;过程导向;有机化学;生物医学工程

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）10-0066-03

Application of Process Oriented Guided Inquiry Learning on Organic Chemistry Teaching//WANG Jin， ZENG Wei， ZHAO Yuancong， LENG Yongxiang， QIU HuiAbstract Based on the learning analysis of Organic Chemistry for undergraduate biomedical engineering students of Southwest Jiao-tong University， Process Oriented Guided Inquiry Learning wasintroduced into Organic Chemistry Basic theoretical and experimen-tal teaching in 2016th and 2017th students. The POGIL group per-formance of the theoretical and experimental examination is signifi-cantly superior to the control groups of 2015th students adopted tra-ditional teaching model（P<0.05）， and the students interest in lear-ning significantly improved. It suggested that POGIL teaching methodcould help the students to gain understanding and improve practical abilities.Key words inquiry learning; process oriented guided; organic che-mistry; biomedical engineering

1 引言

大學本科阶段的有机化学课程内容相对庞杂，基础概念多且容易混淆，学生需要掌握大量的化学反应机理，并最终达成灵活运用所学知识进行有机合成设计，培养独立思考和解决问题的能力。但是有机化学课程教学现状仍多采用教师为中心、学生被动接受的传统讲授式教学模式，教师对教学职责的认识也仅局限于“好好地”教，但不能真正地检查学生对所学知识的掌握程度和能力达成度;学生也较少有机会主动参与学习过程。这样的教学模式可能使学生的学习兴趣和接受能力降低，缺乏对知识的深入理解和运用。已有的教学研究表明，让学生积极地参与学习过程，有助于提升理解性学习能力[1]。

以过程为导向的探究性学习（Process Oriented Guided

Inquiry Learning，POGIL）模式是贯彻以学生为核心的教—学理念，以学习小组为单位，在教师的指导下形成探究、概念引入、知识应用的学习循环，进行探索性学习的模式。POGIL模式鼓励每位学生积极参与整个学习过程，在支持性团体氛围中既“教”又“学”，显著提高学生的学习兴趣，注重基本概念的掌握， 鼓励学生深度思考并培养科学思维模式，培养学生独立思考问题和解决问题的能力。鼓励小组团队协作是POGIL模式的核心要素，具体实践中每个学习小组的学生自我分配角色，如管理者、信息员、记录员、报告者等，承担各自职责。POGIL模式理念将小组学习、引导性探究活动及过程技能发展这三个特征融为一体，促进更高层次的思维能力、理解能力以及在新的学习环境下运用学科知识的能力的培养和发展[2]。

POGIL模式是1994年美国大学化学专业的实验教学课程按照引导性探究的学习理念设计的，2005年后，国外学者开始逐渐对其进行关注，涉及的学科包括有机化学、物理化学、生物化学、生物力学以及信息素养教育课程。美国威诺纳州立大学（Winona State University）Hein教授在有机化学课程教学中引入POGIL模式[3]，通过课程设计、实施，以及按照美国化学学会国家标准化考试的百分位数期末成绩对比评估，指出POGIL模式组的学生相比于传统教学组的学生对知识体系有更好的掌握，统计p值显示，学生的成绩与教学方法具有显著的正相关。

印度Homi Bhabha Centre for Science Education的Savita Ladage教授在孟买三个大学的有机化学课程教学中实施了POGIL模式[4]，参与该模式课程学习的学生反馈很喜欢合作学习的方式，所有参与学生都表现出强烈的学习兴趣，POGIL模式中提出的问题以及对问题的思考，有助于他们对概念有更加深刻的掌握和增强对反应机理的认知。

我国对POGIL模式的相关研究在文献中主要报道了将POGIL模式引入药物化学和信息素养教育课程教学[5]，但未见POGIL模式用于有机化学的课程教学。本文将POGIL模式引入西南交通大学生物医学工程专业本科生的有机化学教学过程，对比未使用POGIL模式的2015级和使用POGIL模式的2016级与2017级学生的学习情况。

2 有机化学课程的POGIL模式设计

有机化学基础是西南交通大学生物医学工程专业大学一年级下学期的课程。在2016级和2017级生物医学工程专业本科生的有机化学基础课程中，以教学大纲为依据，选择主干知识点，进行POGIL模式教学设计，遵循探究—概念引入—知识应用模式[6]，设立有效的评价反馈，进行对比分析总结。探索POGIL模式与传统教学法的有机结合，以保证知识的完整性和系统性，激发学生对有机化学基础这门课程的学习兴趣，旨在培养学生的创新思维能力以及在有机合成中的知识应用能力。

1）针对POGIL模式，评估学生的预备知识和背景信息。

2）引导学生分组，每组五人，进行角色分工：组长，负责管理和分配小组成员的任务，评估成员的各自贡献，并及时有效地同教师沟通交流;信息员，负责任务分析、信息检索、检索结果分析、问题提出;记录员，将本组的研究结果以及本组成员的疑问及建议、教师的反馈意见等内容及时记录;汇报员，归纳总结任务结果，通过口述、板书、制作PPT等方式向全班汇报并展示成果。

3）POGIL模式内容设计（表1）。将课程教学内容分为POGIL内容和普通内容，按照教学大纲和教学要点、难点进行学时分配，设计四个POGIL理论教学内容和一个POGIL

实践教学内容。POGIL教学设计包括概念整合、情境设计、应用案例，尤其是仔细设计基本概念、基础理论相关问题和应用性问题的提出，引导学生通过提出和解答问题，增强对基本概念和基本理论的理解和灵活运用。

4）评价反馈包括两种方式：一是基于POGIL模式的评价，包括学生自评、小组互评、教师评价;二是成绩考核，按照有机化学基础教学大纲要求掌握的内容，对学生进行理论考核和实验考核，采用试卷方式进行，包括选择题、完成反应、机理题、推导题、合成题五个题型，满分为100分。成绩考核的对照组设定为2015级生物医学工程专业本科生期末考试成绩，数据采用SPSS 11.5统计软件分析。

5）分析评价POGIL模式教学效果，进一步调整优化，整理POGIL模式教学资料，形成较系统的文字材料和电子版材料，为以后课程教学中的POGIL模式推广提供支撑。

3 结果分析

选择2015级生物医学工程专业62名学生为对照组;选择采用POGIL模式的2016级生物医学工程专业58名学生为试验组1，2017级生物医学工程专业58名学生为试验组2，三组学生在年龄等方面差异无统计学意义（P>0.05）。学习有机化学基础课程前，对照组和试验组开设课程相同，三个年级学生均采用张文勤等编写、高等教育出版社出版的《有机化学》（第五版）作为教材，授课教师相同。

对三组学生的理论考试成绩和实验考试成绩进行统计比较，由表2和图1的成绩分析可知，采用POGIL模式的2016级和2017级学生的理论成绩和实验成绩显著优于采用传统教学模式的2015级学生的对应成绩，差异有显著性意义（P<0.05）。这说明POGIL模式能够帮助学生更好地掌握知识点（见表1），提高卷面成绩和实践能力。

进一步分析学生的成绩分布，有助于深入了解POGIL模式对不同分数段学生能力提升的差異。通过对比图2中各个分数段的学生人数占比可以发现，采用POGIL模式后，80分以上分数段的学生占比平均提高15.67%，60分以下分数段的学生占比平均降低6.22%。

调查问卷和自评结果表明，两个试验组学生都能理解和接受POGIL模式，提高了对有机化学的学习兴趣;小组学习中90%以上的学生实现有效学习;教师对诱导效应、碳正离子稳定性、对映异构、亲核加成机理等课程中的重难点设计符合教学大纲的核心要求，在此基础上，学生提出与课程主干知识点契合的问题，开展自主学习和一定的深度学习;学生围绕所提问题，通过文献查阅、实验研究，在教师的引导下自主探究问题答案和解决方法，深化对所学内容的理解，进一步巩固教学效果，体现了POGIL模式的基本理念。

POGIL模式还将继续在有机化学基础课程教育中实施，将进一步丰富POGIL模块的教学材料和教学资源，加强POGIL教学内容与传统教学法讲授内容的有机结合，保证有机化学教学知识点的完整性和系统性。

4 结语

通过在西南交通大学2016级和2017级生物医学工程专业中实施以过程为导向的探究性学习模式，有效提高了学生对有机化学理论和实验课程的学习兴趣，课程理论成绩和实验成绩分析表明，该模式的实施显著提高了学习质量，促进学生对相关知识的深入理解。后续将仔细分析两期教学实践中存在的问题，对POGIL教学内容进行调整丰富，适当扩大研究对象范围。

参考文献

[1]Graulich N， Schween M. Concept-oriented task de-

sign： making purposeful case comparisons in organic

chemistry[J].Journal of Chemical Education，2018，95（3）：

376-383.

[2]王海燕，张向梨，裴培，等.基于POGIL 的翻转课堂活动设计与应用研究：从“学习活动设计”的视角[J].中国医学教育技术，2017，31（1）：1-5.

[3]Hein S M. Positive impacts using POGIL in organic

chemistry[J].Journal of Chemical Education，2012，89（7）：

860-864.

[4]Carneiro G， Parulekar T， Shridhar G， et al. Expe-rimenting with the teaching of organic chemistry-the

process-oriented guided inquiry learning way[J]. Current Science，2016，111（7）：1152-1155.

[5]管华，崔亚男，温新民.POGIL模式在药物化学教学中的应用[J].中国高等医学教育，2013（9）：92-94.

[6]刘玉红，马艳，蔡梅超，等.POGIL教学法在高等中医药院校制药工程专业药物合成教学中的应用研究[J].中医药导报，2016，22（6）：121-123.