基于问题式学习(PBL)的精细有机合成单元反应教学探索与实践

黄海清　徐丽　肖赛金　熊国宣

摘 要：问题式学习（Problem Based Learning，简称 PBL）是一种较先进的学习方式。文章以有机电合成的教学为案例，讨论了PBL法在精细有机合成单元反应教学中的应用。从学生学习反馈的结果可以看出，PBL法有利于培养学生理论联系实际、独立分析、团结协作、解决实际工程问题的能力。

关键词：精细有机合成单元反应;问题式学习;教学探索

中图分类号：G642.4;O62-4 文献标识码：A 收稿日期：2019-07-01 文章编号：1674-120X（2019）32-0107-02

精细有机合成单元反应是化学工程与工艺专业的一门重要专业课，它在化工专业知识体系中起着承上启下的作用。该课程主要讨论精细化工产品生产过程中涉及的各种合成单元反应的相关理论知识及影响生产效率的主要工艺因素，课程内容与实践联系紧密。所以该门课是构架学生化工专业知识体系中不可或缺的一门必修课程。

该课程若采用传统的课堂授课方式，课程教学质量将难以达到普通高等学校本科专业类教学质量要求，培养出的学生也将难以满足新工科建设和工程教育专业认证的新工科应用型人才的要求。

针对这一问题，我们认为应该鼓励和激励学生自主开展课外拓展性学习，主动查找相关知识，积极思考、大胆发问，有效完善“理论—实践—理论”的多层次知识结构搭建。这样他们才能懂得如何结合理论与实践，从实践中发现问题、提出問题，再依据理论基础探索解决方法。通过这种学习，学生才能深刻地体会理论与实践的关系。

在众多先进教学理论中，我们体验到“问题式学习”（Problem Based Learning，PBL）方法非常有利于激励学生开展主动自我学习。

一、PBL的概述

PBL方法是20世纪六十年代末美国医学教授Barrows为解决医学教育中普遍存在的基础理论与实践脱节等弊端问题而创建的一种新型教学模型。PBL方法建构基本理论强调以学习者为主体，以问题为中心，以提出问题、分析问题和解决问题为主线，以自主合作探究为主要学习方法，以有效促进学生的问题意识、探究能力、沟通能力、团队合作能力和思辨能力的发展为培养目标。

依据PBL方法构建理论，当学生不会或不善于设问的时候，教师便抛出问题引导学生思考。这种学习方法可帮助学生拓展思维方式，培养思考的习惯。当学生通过自己努力完成一个个问题挑战时，他们不仅能了解问题背后的理论知识， 还可掌握解决问题的技能以及批判性思维，并养成自主学习的习惯。随着问题探究的不断深入，这种类似游戏闯关进阶式学习可激发学生的学习兴趣，维持学生自主学习的热情。

采用PBL法时，设计的问题最好与学生的实际生活有关，具有真实的特点。当他们的好奇心得到激发时，探索热情必然高涨，自然能获得良好的学习效果。

二、应用举例

有机电合成工艺因其具有污染少、产物收率和纯度高、工艺流程较短、反应条件温和等优点，属于“绿色合成”新技术，是绿色化工发展趋势之一。这方面的知识虽然不是教学大纲中的重要知识点，但是学生有必要对其作深入了解。

有机电合成工艺涉及相关知识面较广，知识难点偏大，课时安排少。所以学生要掌握好该部分内容，应依靠教师引导与激发，主动利用课外时间开展拓展性学习，持续性关注工艺动态，从而自主完善这方面的知识构建。

（一）问题的提出

基于PBL法，我们设计了有关葡萄糖酸钙为主题的情景问题。葡萄糖酸钙是一种可用有机电合成法制备的典型精细化学品，也是家喻户晓的补钙剂。学生对该产品的熟悉度高，所以当PPT展示出哈药六厂蓝瓶葡萄糖酸钙的产品包装图片和广告词时，立马唤起了学生的回忆。学生遇到熟悉话题，思维立刻活跃起来，课堂气氛得到渲染。接着我们布置下次课的任务，即回答三个问题。问题①：葡萄糖酸钙的制备工艺有哪些？为什么有机电合成会是较先进的生产工艺？问题②：有机电合成还能应用到哪些精细产品的制备？为什么？目前技术发展遇到的问题有哪些？如何克服？（学生在解决这一问题时可引用文献，也可在已有相关理论知识的基础上提出自己的设想。）问题③：你对有机电合成技术了解最深刻的是什么？

问题①是从实际案例出发，引导学生了解有机电合成技术的原理、分析与其他工艺的不同点，这样可以引导学生有的放矢地主动学习。问题②可引导学生通过查阅相关文献资料，将相关知识、原理拓展到应用中，分析可能存在的问题并提出相应的解决方法，这有助于训练学生的科学逻辑思维能力。问题③主要启迪学生在解决前两个问题的基础上结合自身兴趣，发掘对行业感兴趣的切入点。

（二）课堂学习前期

获得学习任务后，学生自由组织4～6人的学习小组，有目的地进行课外自学。对于问题①，学生可以利用已学的知识及教材内容进行自学和交流，从而得出较统一的答案，或提出认知疑问。问题②涉及内容较广，学生需要先利用图书馆或网络数据库收集相关资料，然后对获得的相关资料进行阅读、分类、归纳，通过小组讨论等方式对信息进行在加工，再分析总结。问题③没有统一答案的问题，学生可能会对有机电合成的发展、应用或理论探究感兴趣，可能会对工艺设备相关的新材料和新技术的研究感兴趣;也可能会基于有机电合成而形成新的发散性设想。只有当学生兴致勃勃地参与其中，才能有无限发现的可能，才能找到自己感兴趣的研究内容，这有助于其明确将来就业或择业时的方向。

（三）课堂学习交流

课堂交流中，学生主要将学习成果以PPT和板报的形式展出。当学生向大家展示、汇报小组学习成果时，每个组对问题①的认识基本一致，都能列举出多种葡萄糖酸钙的制备工艺，并对比分析出有机电合成最大的优势是以电子作为试剂，通过电子得失来实现有机化合物合成。从本质上来说，有机电合成比传统有机合成更清洁。

对于问题②，学生也基本达成共识，该技术在我国处于初级阶段，目前已投入工业化的有电解合成乙醛酸、高半胱氨酸内脂盐酸盐、丁二酸、葡萄糖酸钙，但没有得到大力发展。其原因是相关技术掌握不够，难以确保获得高质量的产品和生产中的安全性。