PBL教学模式在基础化学实验教学中的应用

孙 红 董 建 孙立平 王者辉

泰山医学院化学与制药工程学院 泰安 271016

基础化学是我校临床医学、临床药学、口腔医学等专业的基础课，每年有近1 300名新生进行基础化学的学习。对应的基础化学实验是大一学生需要系统学习的第一门实验课程，学生数量多，教学任务重。为顺利开展实验教学工作，传统教学模式为提前指定教材，选定实验内容，并根据实验教材所列仪器药品进行准备。而学生的工作即通过预习实验课本内容，听教师讲解，在教师指导下完全按照教材内容进行实验。传统实验教学模式可以锻炼学生的实验操作基本功，提高他们的动手能力，且安全性高，实验成功率高，能在一定程度上提高大一新生实验积极性，同时与基础化学理论相结合，达到相辅相成的目的，在学生的学习过程中起着积极的作用。

但是，传统教学方法非常不利于学生独立自主的精神及创新能力的培养。结合我校实际情况，保留提前准备好课本及实验药品及仪器的前提下，教师在实验教学中运用PBL教学模式，与网络教学相结合，引导学生发现问题，解决问题，提高其在学习过程中的主动性。PBL(Problem-based Learning)教学模式是1969年由美国麦克马斯大学的Barrows教授首次提出来的[1]，其主要思想为将学生的学习置于各种问题之中，学生在分析和解决问题的过程中提高他们自主学习和创新能力。PBL教学模式一经提出，便很快被广泛应用于国内外医学教育中[2-10]。我校基础化学实验教学任务由化学与制药工程学院无机化学教研室承担，近些年对实验教学进行一系列的改革，在传统教学模式的基础上，探索网络平台下PBL教学模式在基础化学实验教学中的应用。该方法的研究有望真正实现以教师为主导、学生为主体的教学模式，对教学改革具有重要的参考意义。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以临床医学专业的学生为研究对象，每个实验班约30人，每位指导教师承担4个实验班的教学任务，以2个实验班作为研究对象采用PBL教学模式，另2个实验班作为对照组依然采用传统教学模式。

1.2 研究方法

(1)基础化学实验是针对大学一年级的学生开设的课程，第一个实验为基础操作练习，以培养新生实验操作基本功为目的，因此，基本操作依然采用传统教学模式为主，以学生提前预习，教师课上讲解并演示常用仪器操作步骤及注意事项。学生课上练习，熟练掌握规范操作。除此之外，指导教师讲解实验报告的规范书写，介绍PBL教学模式，将每个采用PBL教学模式的实验班30人分为6组，每组5人，便于学生讨论问题，并设计合理实验方案，充分调动学生的学习积极性和团队协作精神。

(2)结合网络平台更方便PBL教学模式的进行。针对大一新生的实际情况，利用微信或QQ等平台，每个实验班创建一个基础化学实验群，邀请全部学生加入，方便教师在群里发布任务，学生间相互讨论，分析问题，提出解决方案。学生也可在群里向教师请教，指导教师对学生的实验方案可行性进行分析。另外，每组学生可自行利用网络创建一个讨论组，自行寻找合适时间进行组内讨论，避免组与组之间的相互干扰。

2 PBL教学模式在基础化学实验中的具体实施

2.1 教师在PBL教学模式中的引导作用

对于大一新生，还没有经过系统的实验训练，实验内容的选择尽量与理论授课内容和专业有较大的相关性，例如“醋酸电离度和电离平衡常数的测定”。醋酸是一种简单的一元有机酸，也是食用醋的主要成分，这些基础知识是学生都了解的，因此就减少学生对这个实验题目的陌生感。但是，弱酸电离度和电离平衡常数的测定方法他们还没有掌握，这就应该成为学生最主要需要解决的问题。指导教师就需要利用网络平台实施在PBL教学模式的引导作用，提出问题，激发学生思考问题，解决问题的积极性。问题如下：“我们知道醋酸是一种一元的有机弱酸，是食用醋的主要成分。但是，你了解它的物理、化学性质吗？比如它的熔点、沸点、溶解性及酸性等？”“醋酸会被应用于医学方面吗？你能列举几个例子吗？”先通过这样几个简单问题引起学生的兴趣，引导他们通过查阅资料，解决问题。随后，再进一步提出新的更接近实验中心内容的问题，如“醋酸为什么是一种一元酸？为什么说它是一种弱酸”“既然它是一种弱酸，那么你认为醋酸的电离度是大还是小？”“如果让你去测醋酸的电离度，根据理论课上掌握的电离度的概念，哪些物理量是你需要知道的？”“测定出电离度之后，是否可以通过计算求出其电离平衡常数？”最后指出，溶液H+浓度我们可以用酸度计测量得到(请提前预习酸度计使用方法)。并要求学生根据实验教材所列仪器和药品，以组为单位设计实验方案，并交教师评估方案可行性。

2.2 学生在PBL教学模式中的主体地位

在“填鸭式”教学模式中，学生被动接受各种问题及解决办法，思路更容易受到教师的影响，独立分析问题的能力得不到充分的锻炼。而在PBL教学模式中，学习过程被设置于问题情景中，学生成为该情景中的主体，整个过程都围绕着解决问题进行[3]。如“醋酸电离度和电离平衡常数的测定”，学生会根据教师在网络平台上提出的问题，通过查询资料，找出问题的答案。“乙酸是具有刺激性气味的无色液体，熔点16.6 ℃，沸点117 .9 ℃，相对密度1.049 2，折光率1.371 6。易溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳。”“乙酸在水中因少部分电离出一个羧酸氢离子羧酸中，而显弱酸性。”“乙酸可以和铁、镁和锌等金属反应生成氢气和金属乙酸盐。乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，如乙酸可以与乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下生成乙酸乙酯。”“不同浓度的乙酸溶液可以用来治疗皮肤浅部真菌感染，灌洗创面及鸡眼、疣的治疗”“因乙酸属于一元弱酸，则其电离度较小。”“如果要测电离度，根据公式α = [H+]/c0，需知道醋酸初始浓度及[H+]浓度，初始浓度即所配制溶液浓度，而[H+]浓度利用酸度计即可测出。”“根据最简式Ka= [H+]/c0，即可计算出酸度常数Ka。”此时，学生通过以上的问题分析，即可较容易地给出实验方案，主要内容很显然需配制不同浓度的醋酸溶液，并利用酸度计测出各溶液pH值，通过相应计算，则可计算出醋酸电离度及电离平衡常数。因此，PBL教学模式通过分析问题、解决问题、独立分析问题、设计实验及团队合作能力都得到更好的锻炼。

3 考核模式及教学效果

传统教学模式考核一般包括实验操作、实验报告、实验理论考试等方式进行。根据PBL教学模式的特点，考核模式也做了相应调整。课堂表现、实验报告依然是考查内容，除此之外，各小组实验讨论内容及实验设计报告也作为考查重点。讨论内容借助网络平台的提供截图，而网络下的讨论由组长进行记录作为考查依据。每次的实验设计报告分组提前交给教师批改并给出成绩。讨论内容、设计报告、实验操作、实验报告、理论考试五部分考核内容分别占考核成绩的20%。PBL教学模式明显提高了学生分析问题、解决问题、团队协作及独立创新的能力，学习过程不再是照着课本不用动脑思考，学生对实验课程的重视程度提高，一定程度上满足了学生对于大学不同于高中学习方式的想象。经过一个学期的训练，学生基本具有了查阅资料并对较简单实验进行独立设计的能力，取得较明显的效果。

4 目前存在的问题

目前，我校对PBL教学模式也比较重视，但是在实施过程中仍然存在一些问题。主要集中在以下几方面。

(1)一年级学生实验基本功差，没有经过系统训练，只能进行一些较简单实验的独立设计。

(2)较之传统教学模式，学生要付出更多的努力，可能有部分学生难以坚持，半途而废。

(3)分组进行，有利于培养学生的团体合作精神，更利于相互讨论学习。但是也会有学生依赖别人，自己并不思考任何问题，坐享其成。

(4)教师工作量大大增加，对于学生多的专业，所有实验都采用PBL教学模式非常困难，因此，可选取几个难度适中的实验采取PBL教学模式，难度大的可与传统模式相结合，提出问题、分析问题，但依照教材进行实验。

5 结语

PBL教学模式应用于医学院基础化学实验较好地提高学生分析问题、解决问题、独立设计实验的能力，培养其团队协作精神和创新能力，适当结合传统教学模式，对培养优秀、高素质的医学院校学生有着重要意义。

[1]Barrows HS. A taxonomy of problem-based learning methods[J].Med Educ, 1986, 20(6): 481-486.

[2]Norman G R, Van der Vleuten C P M, Newble DJ, et al.International handbook of research in medical ducation [M].Bodmin:Kinwer Academic Publishers, 2002: 711-755.

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