无机化学实验教学中PBL教学模式的应用及成效评价

赖文忠 李增富 肖旺钏

三明学院资源与化工学院 福建三明 365004

无机化学实验是高等院校化学及相关专业大一学生的一门专业基础必修课，也是第一门专业实验课，是学好其他化学专业课程的前提和基础，具有承上启下的重要作用。无机化学及实验的学习过程是大一新生新的学习习惯形成的关键时期，关系着学生学习能力、科学研究能力等综合素质的培养。传统的实验教学模式普遍存在学生被动地“照方抓药”现象，无机化学实验课教学内容以验证性实验为主，教师在教学过程中主要扮演“教”的角色，而实验过程中学生只是一个操作工[1]。传统的无机化学实验教学模式不能激发学生的学习兴趣和发挥学生的主观能动性，不利于学生的自主学习能力、创新思维能力和分析解决问题能力的培养，也不利于学生团队合作精神的培养[2]。新世纪的大学教育要着重培养学生的科学素质与创新意识，因此，基于培养学生创新能力和专业技能，更好服务于地方本科院校应用型人才的培养，探索改革传统实验教学方法成为教师们的重要任务。

PBL(Problem-Based Learning)教学法是由美国神经病学教授Banows于1969年在加拿大麦克马斯特大学医学院首创的一种新的教学模式，现已成为国际上较为流行的教学方法，特别在欧美国家和我国的港澳台地区有了广泛的应用。PBL既是一种教学方法，也是一种教学模式，更是一种多元化的教学理念。PBL是一种以问题驱动学习的学习环境，它强调把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，并让学生成为该情景的主体，让学生自己分析问题，学习解决该问题所需要的知识，以小组合作的形式共同解决问题，教师在教学过程中更注重学生自主学习能力、创新能力、发现问题和解决问题能力的培养。国内外大量实践表明，PBL教学法可以提高学生主动学习和解决问题的能力，培养学生进行批判性思维和创造性思维的能力，符合当今社会对人才培养的要求。现在，国内有越来越多高校开始尝试PBL教学方法，并逐渐成为教育改革发展的方向之一，国内高校一些同行在探索把PBL教学方法引入教学活动并取得良好的教学效果[3-8]。无机化学实验课的规律和特点是要求理论与实践紧密结合、知识与创新结合，对参加学习的学生而言，教师指导多、接触试剂药品多、实践动手操作多、要掌握操作技能方法多，学生在无机化学实验课中能真正动脑思考并动手操作。基于这样的特点，无机化学实验课非常适合采用PBL教学模式进行教学，因为，PBL教学模式十分符合无机化学实验课程的教学规律。在无机化学实验教学中引入了PBL教学模式，现以“平衡常数的测定”实验为例，初步探讨PBL教学模式在无机化学实验课程教学中的实践应用及成效。

1 无机化学实验教学中PBL教学模式的应用

1.1 研究对象及内容

研究对象：我校2012级至2015级化学专业一年级164位学生。把每届学生随机分成2组(各占50%)，一组采用PBL教学模式(实验组)进行教学，另一组采用传统的教学方法(对照组)进行教学。2个大组由同一教师授课和指导，使用相同实验教材，实验考核试题及技能要求相同。对照组和PBL实验组学生的性别、年龄、入学成绩经统计学处理，无显著差异。

研究内容：PBL教学模式在无机化学实验教学中的应用，教学案例为“平衡常数的测定”实验。

1.2 主要研究方法

1.2.1 传统教学法(对照组)的教学实施

实验课前15～20分钟，教师对所做实验的实验目的、实验原理、实验内容及操作步骤进行讲解，对实验过程中可能存在的问题及注意事项进行一些强调。再让每个学生按照教材的步骤进行操作，并观察和记录实验的现象和结果，实验结束后提交实验报告。

1.2.2 PBL教学模式(实验组)教学实施

在无机化学实验教学中应用PBL教学模式的实施简要过程为：提出问题→解决问题→制订实验方案→实施实验→实验总结评价。

(1)教师的选择和提出问题

PBL教学模式对教师的选择要求为教学经验丰富、知识面广、责任感强和奉献精神好。根据教学需要，任课教师要精心编制教学案例，做好充分的教学前准备。教师在实施 PBL教学法前向学生简要介绍PBL教学模式的相关情况，包括PBL教学模式的含义、应用PBL教学模式的目的、实施的方法、在实施过程中教师和学生分别扮演的角色等，让学生加深对该教学法的理解，同时调动学生参与PBL教学的兴趣和积极性，使学生能够真正配合PBL教学并从中受益。同时指导学生运用图书馆资源、计算机网络及其他的辅助工具查阅相关资料。

PBL教学模式关键是要设计合理的问题，一般由任课教师根据实验目的、实验原理、实验内容以及学生现有的知识水平。以提高学生分析和解决问题的能力为目的而设计开放的、难度适中的问题，太简单或太复杂的问题都会抑制学生的积极主动性，不利于培养学生的创新性思维，影响教学效果。基于以上分析，提出以下问题：①什么是化学平衡和化学平衡常数？②化学平衡移动的原理是什么？建立化学平衡的条件和标志是什么？③平衡常数的测定的原理是什么？④装入操作溶液时应注意哪些问题？⑤为什么实验中量取标准溶液，有的用移液管，有的可用量筒？⑥如何正确地进行滴定操作？酸碱滴定管的操作应注意哪些事项？⑦试验中碘的量不够将会对实验产生什么影响？⑧实验中碘的用量是否要准确称取？为什么？⑨如何保障平衡常数测定的恒温条件？以上问题在实验课前1～2周告知学生，让学生做好准备。

(2)解决问题及实验方案制订

先要组建学习小组，学习小组是实验课堂教学的主要形式。把实施PBL教学模式的每届学生分成4小组，每小组6名左右学生，并选1名小组长负责组织各种学习活动。各学习小组根据教师所提出的问题进行组内分工，每个学生针对设计的问题开展自主学习探究，充分利用图书馆的文献资料或通过互联网查找相关问题的最新信息，要求及时做好相关记录。然后进行小组交流讨论，协商解决具体问题，达成共识，并设计合理的实验方案及具体步骤，这样既可提高各成员表达自己观点的能力，挖掘每个学生的潜能，让学生自主学习，同时也能培养学生的团结合作精神，这也是PBL教学模式要达到的效果。然后各学习小组选出1个代表参加班级集体讨论，汇报所制订实验方案的科学性、可行性。各学习小组汇报后，教师应对知识点进行全面的总结和归纳，教师在这过程中要注意引导学生讨论问题，对于学生分歧较大的问题进行细讲，形成统一认识，以培养和提高学生分析、解决问题的能力，最后各学习小组修正和确定最佳实验方案。

(3)实验实施和总结评价

实验实施过程是发挥学生主体作用的过程，教师仅起主导作用。实验前教师利用10分钟左右时间扼要讲解实验步骤和注意事项，各小组根据制订好的实验方案，利用实验室提供的材料按确定的实验方案进行实验。实验过程各个小组成员要相互合作、相互监督、仔细观察。特别是在操作过程中要注意观察各个步骤中的实验现象是否与理论相同，如果不相同，小组成员相互讨论是什么原因导致的，对在实验过程中遇到的问题，由小组学生在共同讨论解决，实在不能解决的再请教指导教师，指导教师参与学生讨论、给予学生启发，但并不直接告诉学生答案，直到学生解决问题。在整个实验过程中，教师随堂巡视辅导，严格把握学生操作的规范性。

实验课完成后，任课教师要对各个小组的实验过程的表现及存在的问题进行总结评价，教师的评价要充分肯定学生的成果以产生激励作用，对实验过程存在的主要问题要重点点评纠正。最后，学生根据实验所得的数据或结果写出实验报告，交指导教师评阅。

2 无机化学实验教学中PBL教学模式应用的成效评价

2.1 PBL教学模式教学成效的评价方法

为客观评价PBL在无机化学实验中的教学成效，采用期末考试及问卷调查2种方法。(1)期末考试：期末考试采用百分制，分为笔试和实验操作技能两项，在总评成绩中各占50%。笔试试卷根据教学大纲的要求命题，试卷包括填空、选择、简答及论述等题型，其中，论述题共20分，以综合分析为主，重点考查学生对无机实验基础理论知识和基本操作技能的掌握情况。实验操作考试包含实验方案的设计及实施，重点考查学生的创新思维能力、独立分析解决问题的能力和实验操作技能。(2)问卷调查：学年课程结束后，为了解PBL教学模式对学生学习成效的评价，采用问卷调查方式对实验组学生从提高学习兴趣和拓宽学习思路等10个方面问题进行调查，采用无记名的方式，累计共发出和收回问卷82份，回收率为100%。

2.2 学生对PBL教学模式学习成效的评价

学生的学习效果的问卷调查评价见表1。由表1可知，实验组绝大部分学生愿意接受PBL教学模式(占96.3%)，认为通过PBL模式教学自己的自主学习和独立思考能力、分析解决问题的能力、创新思维能力、组织和语言表达能力、加深对所学知识的掌握以及团队合作精神都有较大的提高，同时提高了学习兴趣和拓宽了学习思路，也大大增强了教学过程师生之间的互动交流。

表1 PBL教学模式学生对学习成效的评价(n=82)

2.3 PBL教学模式对学生实验考试成绩的影响

实验组与对照组试卷相同，按同一标准评分。每学年考试结束后，把PBL教学组与传统教学组(对照组)的综合成绩进行比较，学生考试成绩见表2。

表2 PBL实验组和对照组学生考试成绩比较

由表2可知，无机化学实验教学中应用PBL教学模式，学生的考试成绩明显优于传统实验教学对照组，说明把PBL教学模式应用于无机化学实验教学，在激发学生的学习兴趣、提高学生综合应用知识分析解决问题的能力及发挥学生学习的主体作用等方面明显优于传统实验教学方法。

2.4 无机化学实验教学中PBL教学模式应用的具体成效

通过问卷调查和对学生的访谈，在无机化学实验教学中采用PBL教学模式，取得以下具体成效。

首先，PBL教学模式提高了学生的学习兴趣和自主学习的能力，拓宽了学习思路，培养了学生独立思考的能力。教师通过设置适当的与学科相关的问题，学生带着问题去学习，并在解决问题的过程中享受到了学习的乐趣，从“被动学习”变为“主动学习”，大大激发了学生学习的兴趣。其次，PBL教学模式培养了学生的科学思维和创新能力，学生独立分析、解决问题的能力和语言表达能力明显提高，从而全面提高了学生的综合素质。最后，PBL教学模式增进了同学间的相互了解，培养了学生的团队合作精神，加强了教学过程中师生的互动交流，教学相长，提高了无机化学实验的教学质量。

3 结语

PBL教学模式以学生为本，以问题为中心，融知识传授、实验教学、能力培养于一体，体现了“以学生为主体，以教师为主导，以能力培养为目标”的教学理念，PBL教学法可以提高学生主动学习和解决问题的能力，培养学生进行批判性思维和创造性思维的能力，符合当今社会对人才培养的要求。实践表明，将PBL教学方法应用到高校的无机化学实验教学中是切实可行的，PBL教学方法应用到高校的无机化学实验教学可推动高等院校实验教学的改革，把PBL教学方法同传统的实验教学方法相结合，对地方本科院校应用技术型人才的培养有重要作用，是一种值得推广的教学模式。