基于BOPPPS模式的“化学势”教学设计研究

韩晓燕，王 娜，张师愚

(天津中医药大学中药学院，天津 300193)



基于BOPPPS模式的“化学势”教学设计研究

韩晓燕，王 娜，张师愚

(天津中医药大学中药学院，天津 300193)

从知识建构和以学生为中心的角度出发，通过“化学势”教学实例，介绍实施BOPPPS模式的教学过程，将课堂教学延伸至课前和课后，探讨学生主动参与学习的新型教学模式，以提高物理化学课程的教学效果。该研究同时也表明强调注重知识框架的建构，注重揭示知识背后的原理和方法及提高物理化学教学层次的必要性。

导学互动的加式教育模式；物理化学；教学设计

中医药院校《物理化学》课程是药学、药剂学及中药学等专业的专业基础课程之一。该课程集数学、物理、化学知识于一体，具有概念多、公式多、公式使用条件多等特点，是教师和学生公认的难教、难学、难考的课程之一。如何在本课程学习中让学生理解抽象概念、定律，使学生获得该课程最有价值的部分-对化学现象解释的理论框架，进而掌握其中各种处理、解决问题的思路与方法，并能灵活应用是本课程的重点和难点。结合中医药院校学生在学习过程中出现的问题和《物理化学》课程的特点，教师在讲授内容与讲授方法上需要精心选择与设计[1]。

BOPPPS(导学互动的加式教育)模式由加拿大不列颠哥伦比亚理工学院[2]创建并推行，用于教学模式的设计，旨在进行有效的教学，以尽可能获得最佳的教学效果。BOPPPS依据人注意力维持的特点，将课程按“起承转合”分为六个阶段，依次为B(Bridge-in，导言/导入)、O(Objective/Outcome，学习目标/结果)、P(Pre-assessment，先测)、P(Participatory Learning，参与式学习)、P(Post-assessment，后测)以及S(Summary，摘要/总结)[3]。

BOPPPS模式也是教师进行课堂教学设计的一种有效方法。其基本模式由“我们要到哪里去？我们怎样到那里去？我们是否到了那里？”三部分组成。具体包括下面六部分的教学设计内容，该模式可以对课堂教学过程的引发、目标设定、学生参与程度、教学反馈进行及时准确地监控和调整，进而高效地提高教学质量。

本文以BOPPPS模式为指导，以解决《物理化学》课程教学中出现的具体问题为目标，以其中第二章“热力学第二定律”的第八节“化学势”为例说明。

1 导 入

第一部分的目的是吸引学生的注意力，帮助学生专注在即将要介绍的内容。教师于此阶段可采用的授课策略包含：提供学习此课程的理由、重要性或共通性；叙述与课程主题相关的故事，或者教师的个人经验；提出和教学主题相关的问题来引导学生进入课程；提供一个吸引人的引言或不寻常的事实；将接下来的内容与已经学过或未来要学的内容相连结[4]。

本节导入问题：

(1)100 mL酒精和100 mL水混合后的体积是多少？

(2)什么是偏摩尔量(可考虑用一个相对直观的体积来讨论)？什么是化学势？

(3)化学势的表达式有什么特点及应用价值？

2 学习目标

第二部分，学习目标由知识、技能和情感三个元素组成，教师应清楚传达教学目标，如课程的重点知识、学习价值，以及可习得之能力，让学生明确掌握学习的方向。课程目标必须是具体明确的叙述，包含：对象是谁 (who)、将学到什么 (will do what)、在什么情况下 (under what condition) 及学得如何 (how well) 等组成要件。

通过本节化学势内容的学习，使学生掌握偏摩尔量与化学势的概念和意义，了解它们之间的区别。掌握不同状态物质的化学势表示。学会处理化学反应、相变化这样的复杂多组分系统的处理方式，理解热力学第二定律在多组分体系中应用的重要指导意义。

3 先 测

建立在学习目标之后的先测环节，对于老师而言可了解学生的兴趣与能力，进而调整内容的深度与进度；对学生而言，可透过先测聚焦于特定目的，也可藉此向教师表达复习或澄清的需求。考试、作业，或者非正式提问，如开放式问题及脑力激荡，皆可达到先测的目的。例如本节内容先测要点如下：

(1)相关基本概念回顾：广度性质，强度性质，组成不变的封闭体系变化的方向和限度判据。

(2)以水和乙醇混合为例说明广度性质-体积的加和“不简单”，如何解决？

(3)无论用熵判据还是吉布斯自由能判据均需计算广度性质，可否简化？如何简化？

4 参与式学习

此部分为提高教学质量的关键环节，分为两种类型，常见的一种是教师与学生之间的互动，另外一种则是同学之间的讨论。在这个阶段，教师要善用教学策略，为课堂内的参与积极度加温。常见的做法，是将学生分成小组来讨论教材中的问题，或者在讲课中停顿一下，让学生进行反思。还可以与其他各种教学方法和教学模式进行交叉与融合，比如将启发式教学、讨论式教学、案例式教学等教学方法融入到互动环节。还可以混合使用PBL教学法、翻转课堂、慕课等形式，发挥不同教学方法的长处，以调动学生的学习兴趣，激发其主动思考，改变学生的思维方式，从而主动参与到课程的学习过程中，甚至起到主导作用[5]。此外，亦可鼓励学生提出自我思考问题，或者设计模拟情境，将课堂参与者都拉入互动的情境中。

本节最大的难点就在于多组分系统的数学处理，公式复杂，学生接受难度大，因此化学势的教学是本节应对的核心。在从单组份过渡到多组分系统时，学生这种不适应可能还会加大，以至无法理解化学势。

化学势判据最重要的是从化学势大的向化学势小的方向进行。组织专题讨论，理解理想液态混合物中任一组分以及理想稀溶液中溶质和溶剂标准化学势的是真实的还是假想态的？真实溶液的化学势表达式是如何建立的？理论意义如何？总结各种化学势表达式中的标准态及修正项的规律。

解决上述问题最重要的是建立相对概念，具体说，化学势=基准值+修正项。即使不知道绝对值，但知道针对同一基准值的相对值的差值，就可以比较大小，化学势判据最重要的是从化学势大的向化学势小的方向进行。第二个重要的方法是，液体的化学势不知道，但可以借助拉乌尔定律和亨利定律，用气体的化学势描述，拉乌尔定律和亨利定律的最大特点是左边说的是液体，右边是气体，是完美的桥。第三是非理想怎么办，没有公式可用，左右连不上，又一个最重要的概念出来了，活度，就是校正，把一切偏离理想的都归结到浓度校正上，即用活度代替浓度。其实前面讲解理想气体与真实气体化学势的区别，已经做好了活度的铺垫。

5 后 测

课程进行到一定阶段后进行后测，以了解学生的学习成效、以及是否达到教学目标。

(1)偏摩尔体积的测定方法？偏摩尔体积变化规律？

(2)如何配制色谱分析中使用的1000 mL的50%的甲醇水洗脱液。

(3)偏摩尔量与化学势的异同之处。

(4)空气中水的化学势如何计算？

(5)在密闭且事先抽成真空的容器内，放入一杯清水与一杯糖水，问足够长时间后，会发生什么现象。

6 结 语

此阶段有着承先启后的功用，教师应帮助学生总结课堂内容、整合学习要点、以及预告下堂课的内容。教师可以直接用讲授的方式做内容复习，或是透过回馈意见进行。例如，本节内容总结如下：对于多组分体系用化学势来判断(相变化、化学变化)过程的方向和限度；化学势是判断物质变化与传递方向的函数的总称，偏摩尔吉布斯自由能只是最常用的一种化学势形式，某物质只能从化学势高的相流向化学势低的相，直至两相的化学势相等为止。

综合上述，在教学过程中，教师应该首先明确课程既要传授知识，也要教方法、能力和素质，并要激发学生的兴趣和思考。而后以此为教学目标，采用新型的教育模式，设计课堂教学过程，通过采用高效教学方法，引领、指导和督促学生主动参与学习和讨论，在引导学生准确、牢固掌握学科语言的同时，达到更高层次的学习，从而完成课程的教学目标。

[1] 韩晓燕,张师愚,齐学洁.物理化学探究性学习问题设计研究[J].广州化工,2015,43(14):205-206.

[2] CHUNG Chih-Chao, Dzan Wei-Yuan, SHIH Ru-Chu, et al. Study on BOPPPS application for creativity learning effectiveness, International Journal of Engineering Education[J]. 2015, 31(2): 648-660.[3] LOU Shi-Jer, DZAN Wei-Yuan, CHUNG Chih-Chao. Learning Effectiveness of Applying TRIZ-Integrated BOPPPS[J]. International Journal of Engineering Education, 2014, 30(5): 1303-1312.

[4] 刘玲.BOPPPS教学模式在微观经济学教学中的探索与实践[J].决策与信息,2015(8):60-62.

[5] 袁芳,许瑞,周勇. BOPPPS教学模式在医学遗传学教学中的应用[J]. 课程教育研究,2016(1):250-252.

Study on“Chemical Potential” Teaching Design Based on BOPPPS Mode

HANXiao-yan,WANGNa,ZHANGShi-yu

(College of Chinese Materia Medica, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300193, China)

From the angle of knowledge construction and teaching design, “chemical potential” was chose as an example to illustrate the applying process of BOPPPS teaching mode. Extending the classroom instruction before class and after class and students’ actively taking partas the new teaching mode in the class were explored to improve the teaching effect of Physical Chemistry. It was revealed that it was important to emphasize the construction of knowledge framework and pay attention to reveal the principle and method behind the knowledge.

BOPPPS mode; Physical Chemistry; teaching design

韩晓燕 (1976-)， 女， 博士， 副教授， 主要从事药物载体制备和新型给药系统研究。

O64

A

1001-9677(2016)020-0180-02