关于生物类基础化学教学中应用“问题学习法”的探讨*

陈朝晖 阳泽平

(1.西南大学荣昌校区基础部，重庆 荣昌 402460； 2.西南大学生物技术学院，重庆 400716)



关于生物类基础化学教学中应用“问题学习法”的探讨*

陈朝晖1阳泽平2

(1.西南大学荣昌校区基础部，重庆 荣昌 402460； 2.西南大学生物技术学院，重庆 400716)

本文通过课前、课堂、课后三个部分的问题设置，紧扣教学大纲，紧密联系中学化学和后续课程中相关知识，体现理论联系实际、学科前沿。引领学生“主动学习，积极思考”，为后续课程学习起到积极的、有效的铺垫作用。

问题设置；主动学习；铺垫作用

以问题为基础的学习(Problem-Based Learning,PBL)模式于1969年由加拿大麦克玛斯特大学医学院提出,之后，欧美等发达国家的医学院校采用了这种教学方法[1]。从那时起，PBL就成为一种流行的学习方法并流传至今[3]。

PBL是一种以学生为主的、主动学习的教学模式，它帮助学生建立批判性的思维模式，从而解决可能发生在现实中的复杂问题。在PBL的环境设定下，学生无法直接从教师那获得问题的答案，相反，学生要进行分组，通过开会讨论对教师提出的问题进行研究。这种方式下，学生可以以自我为导向，独立、协作地完成学习目标[2]。如今，计算机及网络技术的普及以及新的学习方法(比如项目导向法、实践导向法)的出现，使PBL得到了更好的发展[3]。

基础化学，作为生物类的大一学生率先接触的基础课之一，其“课时少、内容多”的特点成为困扰大一新生的主要问题。基于此，我们提出，以问题教学法的基础化学教学方式，体现学生为主的、主动学习的教学模式[2]，不仅有利于大纲要求的顺利落实，更重要的是期望能够因此引领学生适应“少课时、多内容”的大学基础化学教学，有效地突出基础化学在后续课程以及实际应用中的重要基础作用，激发学生学习兴趣的同时，也为后续专业课程的学习打下牢固的基础。

合适的问题设置在教学中会起到承上启下，激发学生学习兴趣，引发学生积极思考的作用。我们设想，将问题设置分成课前、课堂、课后三个部分。

(1)基础化学每一章节学时分配不一，大部分的章节内容分配的学时不多，如果没有课前对下次课堂内容的大致了解，很难积极跟上课堂节奏。因此，课前问题设置，目的是要求学生有方向性的预习。

这部分的问题，提示性为前提，引导学生进入基本概念、基本理论的初步认识，并体现知识的整体框架。学生通过预习，能够基本回答教师交付的问题，同时，学生对预习中的疑惑也有一定的提问，这对课堂听课做好了充分的准备。与中学知识关联的问题，采用回忆的方式，加上与新知识的对比，通过温故而知新的方式去探究表象下面的实质。比如，在涉及标准电极电势表时，可以让学生回忆金属或活泼性顺序，然后让学生在标准电极电势表中找出金属/金属离子对的位置，从而得出金属活泼性顺序与标准电极电势值相对大小的对应关系，进一步思考标准电极电势表的应用。

教材上以难挥发的非电解质稀溶液为例，讲解了包括蒸气压降低、沸点升高、凝固点下降、渗透压等依数性及计算公式；而在实际应用中，常常用到电解质溶液、浓溶液的依数性诸如解释溶液越浓，沸点越高，凝固点越低；甘油溶液和氯化钙溶液凝固点相等这一类涉及浓溶液、电解质溶液依数性的时候，学生不太容易理解。对这类问题，我们采用由远及近、层层追问的方式提问，引导学生逐步清晰地进入课堂讨论。具体如下：溶液的哪些性质称为依数性？什么样的溶液具有依数性？什么样溶液的依数性可以由公式定量计算？尝试用依数性解释医学上为什么把0.9%氯化钠溶液和5%的葡萄糖溶液称为血液的等渗溶液？通过这些提问，学生会首先觉得依数性是溶液的性质，进一步知道溶质是难挥发的溶液的性质，这就为接受电解质甚至浓溶液具有依数性做好了心理准备。然后进一步体会难挥发的非电解质稀溶液的依数性是可以计算的。最后体会电解质和非电解质只要其中独立质点数相等，会有相等的依数性。通过这样一种层层剥开的方式，避免了学生在公式的应用以及依数性的定性理解上的困惑。

(2)由于课堂是师生交流的最主要场所，因此课堂问题设置，是本教学模式的核心组成部分，目的是激发学生的主人翁学习态度。在这个阶段，学生对本次课大体轮廓已经心中有数，并对一些基础知识有一定程度的理解。因此，教师要一边讲解，一边在合适的地方停顿，设置问题便能引导学生进入课堂讨论，积极互动。为留更多时间给予讨论，我们在课件上做了很大的改动，提示性为主，由浅入深设置问题，精选有代表性的例题，引发学生思考、学生能解决的问题，一定要交给他们自己解决。

能斯特方程是氧化还原反应中十分关键的公式，直接决定着氧化还原是否发生，但是一直以来学生对这个公式掌握得不好，主要的原因是不清楚其来源。因此，我们通过问题设置的方式，逐步引导学生从实例出发，反过来理解公式，清楚科学家们得到这个公式的过程，从而加深印象。

以增大氧气浓度，碳燃烧更剧烈为例，让学生体会氧化剂浓度对其氧化能力有影响。学生在中学阶段已经熟知浓盐酸与二氧化锰会反应制备氯气，而稀盐酸不能够发生该反应，一字之差，决定了反应是否进行。请学生写出反应方程式，找出氧化剂和还原剂，体会还原剂浓度对氧化还原反应的影响。是否还有其他因素呢？

教师可以再举一些需要加热才能进行的氧化还原反应。比如，在酸性溶液中，高锰酸钾与草酸钠的反应，在室温下此反应缓慢，常常加热到75℃-85℃进行。这说明温度不仅会影响速度，对高锰酸钾氧化能力也可能有影响。除了氧化剂或还原剂的浓度、温度对氧化还原反应有影响以外，还有没有其他影响因素呢？

比如说用重铬酸钾滴定二价铁，要事先加入一定浓度的酸，为什么要加入酸呢?氧化还原还会受到酸度影响吗？通过这样一个从表象出发，追根溯源，从实践中体会理论的过程，引导学生逐步探求原因，进入能斯特方程的公式理解，应用环节，远比直接要求学生识别公式的教学效果好。

(3)基础化学知识点多、公式多，如果不及时复习，前面学习的，到后面章节就全忘了。学生的课后复习不仅为后面的知识衔接，同时也为期末考试做好了充分准备。课后问题设置，目的是督促学生复习所学知识。学生通过课前预习，课堂听讲，课堂讨论，基本完成了本次教学内容的掌握，但要通过习题灵活应用所掌握知识点，所以这部分的问题设置主要是习题，并加以知识的拓展延伸，一方面，体现知识的实际应用；另一方面，可以体现知识的延续性，关联性。

又比如；瓷水槽里沉积的红棕色Fe(OH)3常用H2C2O4溶液洗涤除去。试通过下列溶解反应Fe(OH)3(s)+3H2C2O4(aq)=[Fe(C2O4)3]3-(aq)+3H2O+3H+(aq)的平衡常数解释原因。这个问题利用“配位化合物的溶解度大”、“平衡常数的大小可以衡量反应进行得是否彻底”两个知识点来进行其实际应用的解释，会激发学生利用所学知识进行科技实验的兴趣。

比如：纳米材料是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米材料，是指结构单元的尺寸是介于1-100nm尺寸之间。介孔基纳米复合材料就是科学家们准备在天宫二号研究的材料之一。 纳米材料应用广泛，在医学、药学、生物、化学等方面都有应用。胶体溶液中哪一部分属于纳米材料的结构单元？这里的问题体现知识的延续性，关联性。

“合理设置问题”在问题教学法中很关键，具体操作时，我们注意了以下几个方面：

①问题设置的有效性：问题设置围绕大纲进行，既体现出大纲的整体要求，又突出重难点。大纲不要求的不提及，重难点问题设置由浅入深、层层递进。

②问题设置的实用性：联系实际，由生活中得来的经验帮助提问，学生不仅容易回答，也容易理解从中抽象出来的理论知识。

③问题设置的时尚性：与时俱进，不拘泥于教材，学习是一个流动的过程，教材中的基本概念、基础理论一定会在时下的科学研究中有所体现，即问题设置要联系学科前沿，这样可以在一定程度上培养学生的科学研究兴趣。

④问题设置的连续性：加强基础化学与中学化学基础及后续课程的重要联系，不仅可以调动学生积极性和主动性，夯实学生的基础化学知识，更重要的是希望因此让学生对专业知识有初步认识，培养对所选专业的感情。气体的分压、溶液的组成、渗透压、酸碱度、催化剂等知识在后续课程中应用相当多，在基础化学里面应该有一些表现形式。我们通过阅读材料，后续课程中的类似术语，相应的例题将“基础”与“专业”联系起来。这样会让学生直接感受到基础化学在后续专业课中的重要基础作用。

比如，对渗透压大小的理解，可以对家畜生理学中的血浆胶体渗透压进行探讨：在正常情况下，血浆胶体渗透压是相对稳定的。只有全身血浆蛋白的浓度明显降低时，才出现血浆胶体渗透压的降低，那么快速静脉注射生理盐水时，可因血浆胶体渗透压发生什么样的变化？而引起肾小球滤过率的增加，尿量增多。另外，家畜外科学中提到：葡萄糖溶液主要提供能量，减少消耗，若大量补充不含电解质的葡萄糖液，处于何状态？使细胞水肿，故用量应加以限制。

建立基于问题学习法的基础化学教学模式，通过合理的问题设置，紧扣教学大纲，紧密联系中学化学和后续课程中相关知识，体现理论联系实际、学科前沿。引领学生“主动学习，积极思考”，逐步完成从中学“课时多、内容少”到大学“课时少、内容多”的学习方式的转变。努力开发学生的潜能、培养学生的独立思考能力、分析判断能力、发展新知识的能力，增强大学学习适应能力，提高教学质量、为后续课程学习起到积极的、有效的铺垫作用。

2015年10月至2016年1月，我们将基础化学课程分成两部分：第一部分为基础化学序言、第一章至第四章，第二部分为第六章至第十一章。在这两部分，我们分别采取了讲授法、问题设置法进行对比教学。选择2015级动医方向、179名同学(来自于7个班级)参与本课题研究，学期末，进行了关于“课前问题设置”部分的问卷调查(见表一)，结果发现，绝大部分同学对问题教学法持肯定态度。同学们反映到：课前问题设置，类似于中学的课前导读，让学习有了方向；有了课前问题设置，老师再也不用担心我的学习了。

表1 关于“课前问题设置” 的问卷调查统计

对2016级大一学生，我们继续选了动医、宠医方向7个班级，共221名学生参与本课题的研究，从课程绪论部分开始直至本门课程结束，进行包括课前问题设置、课堂问题设置、课后问题设置的全面教学改革。

在问题设置的任务和引导下，大部分学生不仅能联系中学相关知识、更好地理解“教学大纲”精神要求，从了解知识轮廓开始，逐步探究理论知识的来源，进行相关公式的推导，解释实际生活中的应用，清楚所学知识在学科发展中的状况。经历一个由远及近、由模糊到清晰的认识理论知识的全过程，有利于学生更专注于重难点的把握；有更多的时间和教师进行课堂互动，充分发挥学习主体的能动性，从而提高学习效果。

[1] 张英爽，宋红松，樊东升.CBT与PBL教学法在神经病学教学应用中的比较与思考[J].中国高等医学教育，2015(8)：101.

[2] HUANG KUO-SHU.A study on the incorporation of Problem-Based Learning(pbl)in a university freshman English class[J].The Journal of International Management Studies,October,2012,7(2):125-134.

[3] 施应玲，孟雅儒，胡梦淇.国外问题导向学习法(PBL)的发展趋势分析[J]. 教育教学论坛，2015，10(40).

A Discussion on the Application of “Problem-Based Learning” in the Teaching of Basic Chemistry of Biology

CHEN Zhao-hui1YANG Ze-ping2

(1.DepartmentofBasicCourses,SouthwestUniversity(RongchangCampus),Rongchang,Chongqing402460,China; 2.CollegeofBiotechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China)

This paper focuses on the syllabus and is closely related to the knowledge of the middle schoolChemistrycourse and the follow-up courses by means of the set-up questions reflecting the relation between theory and practice, and theory and frontier of discipline in three parts, including preview, class and review. Leading students to active learning and positive thinking, problem-based learning plays a positive and effective bedding role in learning the follow-up courses.

Question setting; Active learning; Bedding effect

* 资助项目：西南大学教改项目“基于问题学习法的基础化学教学研究与实践”(No.2015JY085)。