以過程為導(dǎo)向的探究性學(xué)習(xí)模式在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

王進(jìn) 曾偉 趙元聰 冷永祥 邱慧

摘? 要 基于對(duì)西南交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生在有機(jī)化學(xué)課程學(xué)習(xí)中的學(xué)情分析，在2016級(jí)和2017級(jí)有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入以過程為導(dǎo)向的探究性學(xué)習(xí)模式。與采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的2015級(jí)學(xué)生的平均成績(jī)及成績(jī)分布進(jìn)行對(duì)比分析，表明：采用POGIL模式的兩個(gè)年級(jí)學(xué)生的理論成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)顯著優(yōu)于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的2015級(jí)學(xué)生的對(duì)應(yīng)成績(jī)（P<0.05），提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠幫助學(xué)生更好地掌握和運(yùn)用有機(jī)化學(xué)的理論知識(shí)，提高實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞 探究性學(xué)習(xí);過程導(dǎo)向;有機(jī)化學(xué);生物醫(yī)學(xué)工程

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：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(xué)本科階段的有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容相對(duì)龐雜，基礎(chǔ)概念多且容易混淆，學(xué)生需要掌握大量的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，并最終達(dá)成靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)合成設(shè)計(jì)，培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力。但是有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀仍多采用教師為中心、學(xué)生被動(dòng)接受的傳統(tǒng)講授式教學(xué)模式，教師對(duì)教學(xué)職責(zé)的認(rèn)識(shí)也僅局限于“好好地”教，但不能真正地檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度和能力達(dá)成度;學(xué)生也較少有機(jī)會(huì)主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程。這樣的教學(xué)模式可能使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和接受能力降低，缺乏對(duì)知識(shí)的深入理解和運(yùn)用。已有的教學(xué)研究表明，讓學(xué)生積極地參與學(xué)習(xí)過程，有助于提升理解性學(xué)習(xí)能力[1]。

以過程為導(dǎo)向的探究性學(xué)習(xí)（Process Oriented Guided

Inquiry Learning，POGIL）模式是貫徹以學(xué)生為核心的教—學(xué)理念，以學(xué)習(xí)小組為單位，在教師的指導(dǎo)下形成探究、概念引入、知識(shí)應(yīng)用的學(xué)習(xí)循環(huán)，進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)的模式。POGIL模式鼓勵(lì)每位學(xué)生積極參與整個(gè)學(xué)習(xí)過程，在支持性團(tuán)體氛圍中既“教”又“學(xué)”，顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，注重基本概念的掌握， 鼓勵(lì)學(xué)生深度思考并培養(yǎng)科學(xué)思維模式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。鼓勵(lì)小組團(tuán)隊(duì)協(xié)作是POGIL模式的核心要素，具體實(shí)踐中每個(gè)學(xué)習(xí)小組的學(xué)生自我分配角色，如管理者、信息員、記錄員、報(bào)告者等，承擔(dān)各自職責(zé)。POGIL模式理念將小組學(xué)習(xí)、引導(dǎo)性探究活動(dòng)及過程技能發(fā)展這三個(gè)特征融為一體，促進(jìn)更高層次的思維能力、理解能力以及在新的學(xué)習(xí)環(huán)境下運(yùn)用學(xué)科知識(shí)的能力的培養(yǎng)和發(fā)展[2]。

POGIL模式是1994年美國(guó)大學(xué)化學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程按照引導(dǎo)性探究的學(xué)習(xí)理念設(shè)計(jì)的，2005年后，國(guó)外學(xué)者開始逐漸對(duì)其進(jìn)行關(guān)注，涉及的學(xué)科包括有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、生物力學(xué)以及信息素養(yǎng)教育課程。美國(guó)威諾納州立大學(xué)（Winona State University）Hein教授在有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中引入POGIL模式[3]，通過課程設(shè)計(jì)、實(shí)施，以及按照美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化考試的百分位數(shù)期末成績(jī)對(duì)比評(píng)估，指出POGIL模式組的學(xué)生相比于傳統(tǒng)教學(xué)組的學(xué)生對(duì)知識(shí)體系有更好的掌握，統(tǒng)計(jì)p值顯示，學(xué)生的成績(jī)與教學(xué)方法具有顯著的正相關(guān)。

印度Homi Bhabha Centre for Science Education的Savita Ladage教授在孟買三個(gè)大學(xué)的有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中實(shí)施了POGIL模式[4]，參與該模式課程學(xué)習(xí)的學(xué)生反饋很喜歡合作學(xué)習(xí)的方式，所有參與學(xué)生都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，POGIL模式中提出的問題以及對(duì)問題的思考，有助于他們對(duì)概念有更加深刻的掌握和增強(qiáng)對(duì)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)知。

我國(guó)對(duì)POGIL模式的相關(guān)研究在文獻(xiàn)中主要報(bào)道了將POGIL模式引入藥物化學(xué)和信息素養(yǎng)教育課程教學(xué)[5]，但未見POGIL模式用于有機(jī)化學(xué)的課程教學(xué)。本文將POGIL模式引入西南交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生的有機(jī)化學(xué)教學(xué)過程，對(duì)比未使用POGIL模式的2015級(jí)和使用POGIL模式的2016級(jí)與2017級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2 有機(jī)化學(xué)課程的POGIL模式設(shè)計(jì)

有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)是西南交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)大學(xué)一年級(jí)下學(xué)期的課程。在2016級(jí)和2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生的有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)課程中，以教學(xué)大綱為依據(jù)，選擇主干知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行POGIL模式教學(xué)設(shè)計(jì)，遵循探究—概念引入—知識(shí)應(yīng)用模式[6]，設(shè)立有效的評(píng)價(jià)反饋，進(jìn)行對(duì)比分析總結(jié)。探索POGIL模式與傳統(tǒng)教學(xué)法的有機(jī)結(jié)合，以保證知識(shí)的完整性和系統(tǒng)性，激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)這門課程的學(xué)習(xí)興趣，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及在有機(jī)合成中的知識(shí)應(yīng)用能力。

1）針對(duì)POGIL模式，評(píng)估學(xué)生的預(yù)備知識(shí)和背景信息。

2）引導(dǎo)學(xué)生分組，每組五人，進(jìn)行角色分工：組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)管理和分配小組成員的任務(wù)，評(píng)估成員的各自貢獻(xiàn)，并及時(shí)有效地同教師溝通交流;信息員，負(fù)責(zé)任務(wù)分析、信息檢索、檢索結(jié)果分析、問題提出;記錄員，將本組的研究結(jié)果以及本組成員的疑問及建議、教師的反饋意見等內(nèi)容及時(shí)記錄;匯報(bào)員，歸納總結(jié)任務(wù)結(jié)果，通過口述、板書、制作PPT等方式向全班匯報(bào)并展示成果。

3）POGIL模式內(nèi)容設(shè)計(jì)（表1）。將課程教學(xué)內(nèi)容分為POGIL內(nèi)容和普通內(nèi)容，按照教學(xué)大綱和教學(xué)要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行學(xué)時(shí)分配，設(shè)計(jì)四個(gè)POGIL理論教學(xué)內(nèi)容和一個(gè)POGIL

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。POGIL教學(xué)設(shè)計(jì)包括概念整合、情境設(shè)計(jì)、應(yīng)用案例，尤其是仔細(xì)設(shè)計(jì)基本概念、基礎(chǔ)理論相關(guān)問題和應(yīng)用性問題的提出，引導(dǎo)學(xué)生通過提出和解答問題，增強(qiáng)對(duì)基本概念和基本理論的理解和靈活運(yùn)用。

4）評(píng)價(jià)反饋包括兩種方式：一是基于POGIL模式的評(píng)價(jià)，包括學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià);二是成績(jī)考核，按照有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱要求掌握的內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論考核和實(shí)驗(yàn)考核，采用試卷方式進(jìn)行，包括選擇題、完成反應(yīng)、機(jī)理題、推導(dǎo)題、合成題五個(gè)題型，滿分為100分。成績(jī)考核的對(duì)照組設(shè)定為2015級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生期末考試成績(jī)，數(shù)據(jù)采用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件分析。

5）分析評(píng)價(jià)POGIL模式教學(xué)效果，進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化，整理POGIL模式教學(xué)資料，形成較系統(tǒng)的文字材料和電子版材料，為以后課程教學(xué)中的POGIL模式推廣提供支撐。

3 結(jié)果分析

選擇2015級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)62名學(xué)生為對(duì)照組;選擇采用POGIL模式的2016級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)58名學(xué)生為試驗(yàn)組1，2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)58名學(xué)生為試驗(yàn)組2，三組學(xué)生在年齡等方面差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)課程前，對(duì)照組和試驗(yàn)組開設(shè)課程相同，三個(gè)年級(jí)學(xué)生均采用張文勤等編寫、高等教育出版社出版的《有機(jī)化學(xué)》（第五版）作為教材，授課教師相同。

對(duì)三組學(xué)生的理論考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，由表2和圖1的成績(jī)分析可知，采用POGIL模式的2016級(jí)和2017級(jí)學(xué)生的理論成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)顯著優(yōu)于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的2015級(jí)學(xué)生的對(duì)應(yīng)成績(jī)，差異有顯著性意義（P<0.05）。這說明POGIL模式能夠幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)點(diǎn)（見表1），提高卷面成績(jī)和實(shí)踐能力。

進(jìn)一步分析學(xué)生的成績(jī)分布，有助于深入了解POGIL模式對(duì)不同分?jǐn)?shù)段學(xué)生能力提升的差異。通過對(duì)比圖2中各個(gè)分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)占比可以發(fā)現(xiàn)，采用POGIL模式后，80分以上分?jǐn)?shù)段的學(xué)生占比平均提高15.67%，60分以下分?jǐn)?shù)段的學(xué)生占比平均降低6.22%。

調(diào)查問卷和自評(píng)結(jié)果表明，兩個(gè)試驗(yàn)組學(xué)生都能理解和接受POGIL模式，提高了對(duì)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣;小組學(xué)習(xí)中90%以上的學(xué)生實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí);教師對(duì)誘導(dǎo)效應(yīng)、碳正離子穩(wěn)定性、對(duì)映異構(gòu)、親核加成機(jī)理等課程中的重難點(diǎn)設(shè)計(jì)符合教學(xué)大綱的核心要求，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生提出與課程主干知識(shí)點(diǎn)契合的問題，開展自主學(xué)習(xí)和一定的深度學(xué)習(xí);學(xué)生圍繞所提問題，通過文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)研究，在教師的引導(dǎo)下自主探究問題答案和解決方法，深化對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，進(jìn)一步鞏固教學(xué)效果，體現(xiàn)了POGIL模式的基本理念。

POGIL模式還將繼續(xù)在有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)課程教育中實(shí)施，將進(jìn)一步豐富POGIL模塊的教學(xué)材料和教學(xué)資源，加強(qiáng)POGIL教學(xué)內(nèi)容與傳統(tǒng)教學(xué)法講授內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，保證有機(jī)化學(xué)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的完整性和系統(tǒng)性。

4 結(jié)語

通過在西南交通大學(xué)2016級(jí)和2017級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)中實(shí)施以過程為導(dǎo)向的探究性學(xué)習(xí)模式，有效提高了學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣，課程理論成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)分析表明，該模式的實(shí)施顯著提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的深入理解。后續(xù)將仔細(xì)分析兩期教學(xué)實(shí)踐中存在的問題，對(duì)POGIL教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整豐富，適當(dāng)擴(kuò)大研究對(duì)象范圍。

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