無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中PBL教學(xué)模式的應(yīng)用及成效評(píng)價(jià)

賴文忠 李增富 肖旺釧

三明學(xué)院資源與化工學(xué)院 福建三明 365004

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等院?；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)大一學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，也是第一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，是學(xué)好其他化學(xué)專業(yè)課程的前提和基礎(chǔ)，具有承上啟下的重要作用。無機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程是大一新生新的學(xué)習(xí)習(xí)慣形成的關(guān)鍵時(shí)期，關(guān)系著學(xué)生學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式普遍存在學(xué)生被動(dòng)地“照方抓藥”現(xiàn)象，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，教師在教學(xué)過程中主要扮演“教”的角色，而實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生只是一個(gè)操作工[1]。傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力和分析解決問題能力的培養(yǎng)，也不利于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)[2]。新世紀(jì)的大學(xué)教育要著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)，因此，基于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和專業(yè)技能，更好服務(wù)于地方本科院校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，探索改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法成為教師們的重要任務(wù)。

PBL(Problem-Based Learning)教學(xué)法是由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Banows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院首創(chuàng)的一種新的教學(xué)模式，現(xiàn)已成為國(guó)際上較為流行的教學(xué)方法，特別在歐美國(guó)家和我國(guó)的港澳臺(tái)地區(qū)有了廣泛的應(yīng)用。PBL既是一種教學(xué)方法，也是一種教學(xué)模式，更是一種多元化的教學(xué)理念。PBL是一種以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，它強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，并讓學(xué)生成為該情景的主體，讓學(xué)生自己分析問題，學(xué)習(xí)解決該問題所需要的知識(shí)，以小組合作的形式共同解決問題，教師在教學(xué)過程中更注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的培養(yǎng)。國(guó)內(nèi)外大量實(shí)踐表明，PBL教學(xué)法可以提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行批判性思維和創(chuàng)造性思維的能力，符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)有越來越多高校開始嘗試PBL教學(xué)方法，并逐漸成為教育改革發(fā)展的方向之一，國(guó)內(nèi)高校一些同行在探索把PBL教學(xué)方法引入教學(xué)活動(dòng)并取得良好的教學(xué)效果[3-8]。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的規(guī)律和特點(diǎn)是要求理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、知識(shí)與創(chuàng)新結(jié)合，對(duì)參加學(xué)習(xí)的學(xué)生而言，教師指導(dǎo)多、接觸試劑藥品多、實(shí)踐動(dòng)手操作多、要掌握操作技能方法多，學(xué)生在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中能真正動(dòng)腦思考并動(dòng)手操作。基于這樣的特點(diǎn)，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課非常適合采用PBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)?，PBL教學(xué)模式十分符合無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)規(guī)律。在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了PBL教學(xué)模式，現(xiàn)以“平衡常數(shù)的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)為例，初步探討PBL教學(xué)模式在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用及成效。

1 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中PBL教學(xué)模式的應(yīng)用

1.1 研究對(duì)象及內(nèi)容

研究對(duì)象：我校2012級(jí)至2015級(jí)化學(xué)專業(yè)一年級(jí)164位學(xué)生。把每屆學(xué)生隨機(jī)分成2組(各占50%)，一組采用PBL教學(xué)模式(實(shí)驗(yàn)組)進(jìn)行教學(xué)，另一組采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法(對(duì)照組)進(jìn)行教學(xué)。2個(gè)大組由同一教師授課和指導(dǎo)，使用相同實(shí)驗(yàn)教材，實(shí)驗(yàn)考核試題及技能要求相同。對(duì)照組和PBL實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的性別、年齡、入學(xué)成績(jī)經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，無顯著差異。

研究?jī)?nèi)容：PBL教學(xué)模式在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，教學(xué)案例為“平衡常數(shù)的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)。

1.2 主要研究方法

1.2.1 傳統(tǒng)教學(xué)法(對(duì)照組)的教學(xué)實(shí)施

實(shí)驗(yàn)課前15～20分鐘，教師對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟進(jìn)行講解，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的問題及注意事項(xiàng)進(jìn)行一些強(qiáng)調(diào)。再讓每個(gè)學(xué)生按照教材的步驟進(jìn)行操作，并觀察和記錄實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

1.2.2 PBL教學(xué)模式(實(shí)驗(yàn)組)教學(xué)實(shí)施

在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)模式的實(shí)施簡(jiǎn)要過程為：提出問題→解決問題→制訂實(shí)驗(yàn)方案→實(shí)施實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)總結(jié)評(píng)價(jià)。

(1)教師的選擇和提出問題

PBL教學(xué)模式對(duì)教師的選擇要求為教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、知識(shí)面廣、責(zé)任感強(qiáng)和奉獻(xiàn)精神好。根據(jù)教學(xué)需要，任課教師要精心編制教學(xué)案例，做好充分的教學(xué)前準(zhǔn)備。教師在實(shí)施 PBL教學(xué)法前向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹PBL教學(xué)模式的相關(guān)情況，包括PBL教學(xué)模式的含義、應(yīng)用PBL教學(xué)模式的目的、實(shí)施的方法、在實(shí)施過程中教師和學(xué)生分別扮演的角色等，讓學(xué)生加深對(duì)該教學(xué)法的理解，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與PBL教學(xué)的興趣和積極性，使學(xué)生能夠真正配合PBL教學(xué)并從中受益。同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用圖書館資源、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其他的輔助工具查閱相關(guān)資料。

PBL教學(xué)模式關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)合理的問題，一般由任課教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平。以提高學(xué)生分析和解決問題的能力為目的而設(shè)計(jì)開放的、難度適中的問題，太簡(jiǎn)單或太復(fù)雜的問題都會(huì)抑制學(xué)生的積極主動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，影響教學(xué)效果?；谝陨戏治觯岢鲆韵聠栴}：①什么是化學(xué)平衡和化學(xué)平衡常數(shù)？②化學(xué)平衡移動(dòng)的原理是什么？建立化學(xué)平衡的條件和標(biāo)志是什么？③平衡常數(shù)的測(cè)定的原理是什么？④裝入操作溶液時(shí)應(yīng)注意哪些問題？⑤為什么實(shí)驗(yàn)中量取標(biāo)準(zhǔn)溶液，有的用移液管，有的可用量筒？⑥如何正確地進(jìn)行滴定操作？酸堿滴定管的操作應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？⑦試驗(yàn)中碘的量不夠?qū)?huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生什么影響？⑧實(shí)驗(yàn)中碘的用量是否要準(zhǔn)確稱取？為什么？⑨如何保障平衡常數(shù)測(cè)定的恒溫條件？以上問題在實(shí)驗(yàn)課前1～2周告知學(xué)生，讓學(xué)生做好準(zhǔn)備。

(2)解決問題及實(shí)驗(yàn)方案制訂

先要組建學(xué)習(xí)小組，學(xué)習(xí)小組是實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的主要形式。把實(shí)施PBL教學(xué)模式的每屆學(xué)生分成4小組，每小組6名左右學(xué)生，并選1名小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織各種學(xué)習(xí)活動(dòng)。各學(xué)習(xí)小組根據(jù)教師所提出的問題進(jìn)行組內(nèi)分工，每個(gè)學(xué)生針對(duì)設(shè)計(jì)的問題開展自主學(xué)習(xí)探究，充分利用圖書館的文獻(xiàn)資料或通過互聯(lián)網(wǎng)查找相關(guān)問題的最新信息，要求及時(shí)做好相關(guān)記錄。然后進(jìn)行小組交流討論，協(xié)商解決具體問題，達(dá)成共識(shí)，并設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案及具體步驟，這樣既可提高各成員表達(dá)自己觀點(diǎn)的能力，挖掘每個(gè)學(xué)生的潛能，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神，這也是PBL教學(xué)模式要達(dá)到的效果。然后各學(xué)習(xí)小組選出1個(gè)代表參加班級(jí)集體討論，匯報(bào)所制訂實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性、可行性。各學(xué)習(xí)小組匯報(bào)后，教師應(yīng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面的總結(jié)和歸納，教師在這過程中要注意引導(dǎo)學(xué)生討論問題，對(duì)于學(xué)生分歧較大的問題進(jìn)行細(xì)講，形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，以培養(yǎng)和提高學(xué)生分析、解決問題的能力，最后各學(xué)習(xí)小組修正和確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。

(3)實(shí)驗(yàn)實(shí)施和總結(jié)評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程是發(fā)揮學(xué)生主體作用的過程，教師僅起主導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)前教師利用10分鐘左右時(shí)間扼要講解實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，各小組根據(jù)制訂好的實(shí)驗(yàn)方案，利用實(shí)驗(yàn)室提供的材料按確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程各個(gè)小組成員要相互合作、相互監(jiān)督、仔細(xì)觀察。特別是在操作過程中要注意觀察各個(gè)步驟中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否與理論相同，如果不相同，小組成員相互討論是什么原因?qū)е碌模瑢?duì)在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，由小組學(xué)生在共同討論解決，實(shí)在不能解決的再請(qǐng)教指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師參與學(xué)生討論、給予學(xué)生啟發(fā)，但并不直接告訴學(xué)生答案，直到學(xué)生解決問題。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，教師隨堂巡視輔導(dǎo)，嚴(yán)格把握學(xué)生操作的規(guī)范性。

實(shí)驗(yàn)課完成后，任課教師要對(duì)各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)過程的表現(xiàn)及存在的問題進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，教師的評(píng)價(jià)要充分肯定學(xué)生的成果以產(chǎn)生激勵(lì)作用，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程存在的主要問題要重點(diǎn)點(diǎn)評(píng)糾正。最后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)或結(jié)果寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，交指導(dǎo)教師評(píng)閱。

2 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中PBL教學(xué)模式應(yīng)用的成效評(píng)價(jià)

2.1 PBL教學(xué)模式教學(xué)成效的評(píng)價(jià)方法

為客觀評(píng)價(jià)PBL在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)成效，采用期末考試及問卷調(diào)查2種方法。(1)期末考試：期末考試采用百分制，分為筆試和實(shí)驗(yàn)操作技能兩項(xiàng)，在總評(píng)成績(jī)中各占50%。筆試試卷根據(jù)教學(xué)大綱的要求命題，試卷包括填空、選擇、簡(jiǎn)答及論述等題型，其中，論述題共20分，以綜合分析為主，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)無機(jī)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本操作技能的掌握情況。實(shí)驗(yàn)操作考試包含實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)施，重點(diǎn)考查學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、獨(dú)立分析解決問題的能力和實(shí)驗(yàn)操作技能。(2)問卷調(diào)查：學(xué)年課程結(jié)束后，為了解PBL教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的評(píng)價(jià)，采用問卷調(diào)查方式對(duì)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生從提高學(xué)習(xí)興趣和拓寬學(xué)習(xí)思路等10個(gè)方面問題進(jìn)行調(diào)查，采用無記名的方式，累計(jì)共發(fā)出和收回問卷82份，回收率為100%。

2.2 學(xué)生對(duì)PBL教學(xué)模式學(xué)習(xí)成效的評(píng)價(jià)

學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的問卷調(diào)查評(píng)價(jià)見表1。由表1可知，實(shí)驗(yàn)組絕大部分學(xué)生愿意接受PBL教學(xué)模式(占96.3%)，認(rèn)為通過PBL模式教學(xué)自己的自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考能力、分析解決問題的能力、創(chuàng)新思維能力、組織和語言表達(dá)能力、加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握以及團(tuán)隊(duì)合作精神都有較大的提高，同時(shí)提高了學(xué)習(xí)興趣和拓寬了學(xué)習(xí)思路，也大大增強(qiáng)了教學(xué)過程師生之間的互動(dòng)交流。

表1 PBL教學(xué)模式學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)成效的評(píng)價(jià)(n=82)

2.3 PBL教學(xué)模式對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)的影響

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組試卷相同，按同一標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。每學(xué)年考試結(jié)束后，把PBL教學(xué)組與傳統(tǒng)教學(xué)組(對(duì)照組)的綜合成績(jī)進(jìn)行比較，學(xué)生考試成績(jī)見表2。

表2 PBL實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生考試成績(jī)比較

由表2可知，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)模式，學(xué)生的考試成績(jī)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)照組，說明把PBL教學(xué)模式應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)分析解決問題的能力及發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

2.4 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中PBL教學(xué)模式應(yīng)用的具體成效

通過問卷調(diào)查和對(duì)學(xué)生的訪談，在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用PBL教學(xué)模式，取得以下具體成效。

首先，PBL教學(xué)模式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，拓寬了學(xué)習(xí)思路，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力。教師通過設(shè)置適當(dāng)?shù)呐c學(xué)科相關(guān)的問題，學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，并在解決問題的過程中享受到了學(xué)習(xí)的樂趣，從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。其次，PBL教學(xué)模式培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，學(xué)生獨(dú)立分析、解決問題的能力和語言表達(dá)能力明顯提高，從而全面提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。最后，PBL教學(xué)模式增進(jìn)了同學(xué)間的相互了解，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，加強(qiáng)了教學(xué)過程中師生的互動(dòng)交流，教學(xué)相長(zhǎng)，提高了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)語

PBL教學(xué)模式以學(xué)生為本，以問題為中心，融知識(shí)傳授、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、能力培養(yǎng)于一體，體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的教學(xué)理念，PBL教學(xué)法可以提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行批判性思維和創(chuàng)造性思維的能力，符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。實(shí)踐表明，將PBL教學(xué)方法應(yīng)用到高校的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是切實(shí)可行的，PBL教學(xué)方法應(yīng)用到高校的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可推動(dòng)高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，把PBL教學(xué)方法同傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相結(jié)合，對(duì)地方本科院校應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)有重要作用，是一種值得推廣的教學(xué)模式。