淺談PBL教學(xué)法在化工類的元素化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

周映華 承勇

摘要：在短學(xué)時的背景下，元素化學(xué)知識是大學(xué)化工類的無機化學(xué)的教學(xué)難點。本文在分析PBL教學(xué)模式的特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者多年的教學(xué)實踐，根據(jù)元素化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，從構(gòu)建情景、提出問題、主要策略、實施評價等方面探討了元素化學(xué)的PBL教學(xué)的實施方法，以期為PBL教學(xué)法在元素化學(xué)的廣泛應(yīng)用提供新的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法；元素無機；無機化學(xué)；探究式教學(xué)

中圖分類號：O611 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0170-02

無機化學(xué)是大學(xué)化工類各專業(yè)學(xué)生的第一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，它銜接中學(xué)化學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)大學(xué)新生適應(yīng)現(xiàn)代高等教育新模式，同時又為后續(xù)學(xué)習(xí)有機、分析、物化和化工原理等專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ)。因此，無機化學(xué)的實際教學(xué)效果在一定程度上影響著化工類專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。無機化學(xué)的內(nèi)容主要包含基礎(chǔ)理論和元素化學(xué)兩部分?；A(chǔ)理論主要包括化學(xué)熱力學(xué)初步、動力學(xué)、電化學(xué)、配位化學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)等重要內(nèi)容，其系統(tǒng)性和邏輯性很強。而元素化學(xué)主要包括元素周期表中s、p、d、ds和f區(qū)的單質(zhì)及其化合物的物理與化學(xué)性質(zhì)，知識點較分散繁多。因此，在化工專業(yè)的新課程體系中，如何在較短的34個學(xué)時內(nèi)高效進行元素無機化學(xué)的教與學(xué)，是從事化工專業(yè)的無機化學(xué)教學(xué)的老師們面臨的一個棘手的問題。

傳統(tǒng)的LBL教學(xué)模式是以授課為基礎(chǔ)（lecture based learning）的“填鴨式”教學(xué)方法，以教師講授為主導(dǎo)，已難以滿足現(xiàn)代高等教育教學(xué)的新要求。PBL（problem based learning）教學(xué)模式是一種以問題為導(dǎo)向，通過學(xué)生自學(xué)、分析、討論和合作解決問題，培養(yǎng)其自學(xué)能力，發(fā)展其綜合思考能力的一種新的教學(xué)方法[1]。PBL教學(xué)模式的最主要特征是以學(xué)生為主體，以問題為基礎(chǔ)，以項目為紐帶，重視多學(xué)科交叉、合作式學(xué)習(xí)，力求讓學(xué)生在解決問題的過程中獲取知識、反思建構(gòu)知識并形成學(xué)習(xí)的技能，培養(yǎng)其獨立思考、團隊合作、綜合解決問題的能力。

元素無機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容描述性強和知識點較多，學(xué)生難以在較短的時間內(nèi)掌握和熟悉其內(nèi)容，易學(xué)習(xí)易遺忘的現(xiàn)象時有發(fā)生。眾所周知，元素化學(xué)的內(nèi)容與物質(zhì)結(jié)構(gòu)、四大平衡和熱、動力學(xué)等基本原理有密切關(guān)聯(lián)。所以，在實際無機化學(xué)教學(xué)中，教師要改變傳統(tǒng)的“填鴨式”授課模式，合理應(yīng)用PBL教學(xué)模式，進行正確的啟發(fā)和引領(lǐng)，讓學(xué)生主動參與整個教學(xué)過程，通過查找資料、集體討論等手段來學(xué)習(xí)鞏固元素化學(xué)的相關(guān)知識，主動轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。在實際教學(xué)過程中，我們以吉林大學(xué)編著的《無機化學(xué)》元素化合物知識作為案例[2]，初步探討在PBL教學(xué)模式實施的過程中應(yīng)該注意的一些問題。

一、合理構(gòu)建教學(xué)情景，精心設(shè)計PBL問題

問題情境是指當前的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者原有認知水平不和諧、不平衡而又亟需解決的心理狀態(tài)。元素化學(xué)教學(xué)情景的構(gòu)建方法通常有以下幾種：（1）結(jié)合實際生產(chǎn)、生活和社會等方面；（2）結(jié)合有趣的化學(xué)實驗現(xiàn)象；（3）利用人的認知矛盾；（4）利用化學(xué)史。而問題的提出是PBL教學(xué)過程的核心和關(guān)鍵[3]。合理的針對性的情景構(gòu)建有利于激發(fā)元素化學(xué)的教學(xué)興趣，有利于PBL問題的引出，有利于學(xué)生主動參與教學(xué)過程，有利于實際教學(xué)效果的提高。因此，情景的鋪設(shè)和問題的提出要根據(jù)元素化學(xué)的各個章節(jié)的特點，結(jié)合教學(xué)重點、難點以及靈活串聯(lián)元素及化合物的性質(zhì)，構(gòu)建層次分明的教學(xué)提綱，提前布置給學(xué)生，鼓勵學(xué)生查閱資料來理解相關(guān)知識內(nèi)容。例如，氮族元素這章包括八節(jié)內(nèi)容，其中一些內(nèi)容在中學(xué)化學(xué)中已學(xué)習(xí)。從同學(xué)們熟悉的氮氣的物理化學(xué)性質(zhì)出發(fā)，漸進性地提出一些問題：為什么液氮可用于冷卻劑？在實驗室中氮氣可用作保護性氣體，化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)有什么關(guān)聯(lián)？為什么在化學(xué)工業(yè)上氮氣合成氨時需要在高溫高壓的條件進行，而豆科植物能在溫和的反應(yīng)條件下高效合成？通過解決這些問題，引導(dǎo)同學(xué)們自學(xué)教材，積極查閱文獻資料，并促進獨立思考辨析、歸納整理新舊知識。這是大一新生深入理解已有知識、自主獲取新知識和提高學(xué)習(xí)效果的方法，是從灌輸型的被動吸收知識向主動汲取知識的華麗轉(zhuǎn)變的途徑。

二、因材施教，漸進實施PBL教學(xué)

元素化學(xué)PBL教學(xué)內(nèi)容要在學(xué)生認知水平和思維發(fā)展水平的“最近發(fā)展區(qū)”中選取，遵循元素化學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)序列和學(xué)生的認識能力的發(fā)展序列，由淺入深地循序漸進地推進PBL教學(xué)。如果PBL問題對于同學(xué)們來說過難，與同學(xué)們的認知結(jié)構(gòu)和能力相差甚遠，會使學(xué)生產(chǎn)生恐懼、逃避的想法，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下，嚴重打擊其元素化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。對于元素部分的學(xué)習(xí)，要分清主次，內(nèi)容上有所選擇，要恰當設(shè)置內(nèi)容梯度和層次，避免將過難的知識一股腦地拋給學(xué)生。因此，在實施PBL教學(xué)模式的前期，我們要精心挑選章節(jié)內(nèi)容，較好地整理難度小的內(nèi)容，使學(xué)生逐漸適應(yīng)這種探究式的教學(xué)方式，慢慢體會到PBL教學(xué)模式的特點，促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，最終基于PBL教學(xué)方式全面實現(xiàn)教學(xué)目標。

三、突出學(xué)生為主體和教師為主導(dǎo)的地位

在元素化學(xué)的PBL教學(xué)實施的過程中，教師要建構(gòu)問題情境，提出問題，合理分配各小組的任務(wù)，及時發(fā)現(xiàn)、指導(dǎo)和協(xié)助解決同學(xué)們遇到的疑惑，力使學(xué)生通過結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)聯(lián)這一條主線來全面把握元素教學(xué)內(nèi)容，避免出現(xiàn)教學(xué)目標模糊、偏離元素化學(xué)教學(xué)大綱的情況，從而保證教學(xué)目標的順利完成。

四、合理運用現(xiàn)代教育技術(shù)，切實提高PBL教學(xué)效果

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、翻轉(zhuǎn)課堂和慕課等通過圖像、文字、動畫和影音等各種傳輸手段提供非線性的、多層次的背景資料，增強了形象性、趣味性、新穎性，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中沉悶的表現(xiàn)形式，大大增加了課堂教學(xué)的信息量，緩解了課時嚴重不足的矛盾。特別值得一提的是，多媒體能將抽象的原子分子結(jié)構(gòu)進行可視化、形象化，將枯燥的元素化學(xué)內(nèi)容變得生動有趣，打造了一個圖文并茂的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生在短時間內(nèi)接觸了大量的元素化學(xué)內(nèi)容，信息量大并且能使同學(xué)們產(chǎn)生清晰明快的直觀感受，更易于接受、理解和掌握所學(xué)知識。因此，應(yīng)用PBL教學(xué)時，為了能夠達到預(yù)期的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合使用多媒體教學(xué)模式是非常必要的。在PBL教學(xué)的結(jié)尾階段，教師一定要歸納和強調(diào)本次的教學(xué)重點和難點。

五、評價形式多樣化，評價內(nèi)容全面化

教學(xué)評價方式對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)具有重要的導(dǎo)向作用。目前，閉卷考試是大多數(shù)高校的元素化學(xué)的主要評價方式，與PBL教學(xué)法相匹配的科學(xué)評價體系尚未完全建立。元素化學(xué)考核內(nèi)容繁多，方程式復(fù)雜，過分強調(diào)了記憶性知識，忽略了對學(xué)生學(xué)習(xí)能力提高的客觀評價，會在一定程度上挫傷學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的積極性。因此，可將閉卷考試和開卷考試相結(jié)合，閉卷考試側(cè)重于考核學(xué)生對基本概念的理解、對基礎(chǔ)原理和基本理論的掌握，而閉卷考試側(cè)重于考核學(xué)生綜合知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思考的能力。

六、結(jié)語

總之，PBL模式在元素無機化學(xué)的實際教學(xué)中取得較好的教學(xué)效果，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，增強團隊意識，同時也有利于教師素質(zhì)的提升。盡管在元素化學(xué)教學(xué)中實施PBL教學(xué)法的過程中難免會出現(xiàn)一些問題，但只要高度重視，積極應(yīng)對，持續(xù)改進，我們有理由相信PBL教學(xué)法會更廣泛地應(yīng)用于元素化學(xué)的教學(xué)中。

參考文獻：

[1]莊曉娟，韓明梅.探討PBL教學(xué)法在無機化學(xué)元素部分教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)，2016，31（12）：13-16.

[2]宋天佑，程鵬，徐家寧，張麗榮.無機化學(xué)（第3版）上下冊[M].高等教育出版社，2015，（1）.

[3]S.Jansson，H.S"derstr"m，P.L.Andersson，M.L.Nording，Implementation of Problem-Based Learning in Environmental Chemistry [J].J.Chem.Educ.2015，92（12）：2080-2086.