PBL教学法在大学有机化学教学中的应用*

王秋亚

(渭南师范学院化学与材料学院，陕西 渭南 714099)

有机化学是我校化学、高分子、材料、应用化学、能源化工等专业开设的一门重要专业基础课。该课程具有理论性较强，内容繁多、知识点零碎，结构与反应机理抽象难懂，教学课时偏少等特点。长期以来该课程的教学多采用教师讲、学生被动听的“填鸭式”授课方法，学生在课堂上处于被动地位，缺乏参与课堂的积极性，导致学习效果不佳。因此，如何改善有机化学传统的教学模式？如何激发起学生对有机化学的学习兴趣和信心？这些问题都值得我们在教学过程中深入思考并加以改进。PBL(Problem-Based Learning)教学法是一种以学生为主体的典型教学方法，主要强调把学习置于复杂、有意义的问题情境中，学习者通过小组合作的形式解决复杂的实际问题以及学习问题背后所隐藏的知识，形成解决问题的技能和独立学习的能力[1-2]。针对目前很多学生对有机化学的学习兴致不高，教学效率低下的问题，可将PBL教学法应用到有机化学的教学中，从而大大提高学生的学习效率，改善我校大学有机化学的教学现状。

1 PBL教学法的优点

PBL教学法是基于问题学习、以问题为导向的教学方法，最早是由美国学者提出的，经过多年的探索和实践应用，近年来在各个学科教育中应用日益广泛[3]。它主要通过课前给学生设置问题，让学生主动探索、收集资料，分析信息以及交流和讨论，以促进学生自主学习的一种教学方法[4]。与传统教学方法相比，PBL教学法主要有以下优点：

(1)PBL教学法使学习具有主动性和探索性。传统的灌输式教学一般是学生的学习只能跟随老师的思路学习， 而不能发挥学生的主动性和探索性；而PBL教学法是学生通过查阅资料，分析、讨论等多种途径获得解决问题的方法，这就使得学生的学习由被动变为主动，由盲目变为有目的的探索。

(2)PBL教学法使学生的学习具有问题性和参与性。PBL教学法要求学生作为课堂教学的主体，围绕问题进行学习，使学生参与到教与学的过程中，问题成为学生学习的动力和培养综合思考能力及解决问题能力的材料。学生通过一个个问题的探索、解决，不但获得了知识，也学会了解决问题的思路和方法；同时解决问题的探索又成为学生发现问题、提出问题进而解决问题的过程[5]。

(3)PBL教学法能激发学生的学习兴趣，培养其思考和解决问题的能力。PBL教学法在课前提出问题，学生带着问题学习，经过对知识的质疑、判断、比较、选择及分析、综合、概括等活动，从而达到学习的目的。通过多种思维和认知方式才能获得问题的解决，其实就是学生逐步获得综合思考和解决问题能力的过程[6]。

2 PBL教学法在大学有机化学教学中的应用

有机化学是一门理论性、逻辑性非常强的课程，常存在一些抽象、难以解释的原理，学生在学习过程中具有较大的难度。如在学习“烯烃的加成反应”这一课时，老师在课堂上激情高昂地讲授着，学生则有时处于迷惑不解的状态，从而导致学习效率低下。那么，怎样增强学生学习的主动性、 积极性，又该怎样提升学习效率呢[7]？这将是一个需要解决的关键问题，在此应用PBL教学法就能很好地解决这一大难题。

2.1 精心编写教案，设置问题

教案的编写与问题的设置是实施PBL教学法的关键环节，设计问题需要教师注意把握重、难点和问题的质量和数量。教师在编写烯烃的加成反应这节教案时，引导学生根据烯烃含C=C双键的结构特征来思考。烯烃中含C=C键，属于不饱和烃，考虑到烯烃的键能高于烷烃(一个键属于高能量π键，不稳定，易断裂)，大部分的烯烃在反应时，双键中的π键会断开，形成两个新的单键。老师问学生，“烯烃可以发生哪些特征反应”？在这个时候，学生可以相互交流讨论，由此可知烯烃分子中的C=C双键具有反应活性，可发生加氢、加卤素、加质子酸、硼氢化、氧化和聚合等特征反应。本课程基于烯烃C=C双键的加成反应，设计相关的问题作为载体，激发学生的学习兴趣，组织小组讨论和解决问题，同时根据重、难点来把握问题的难易程度，通过对相关问题的探索，提高学生分析和解决问题的能力，并培养学生的团队精神、沟通能力和自学能力[8]。

2.2 发放问题，提前做好预习

在上这节课之前，教师应联系实际生产、生活中接触的一些烯烃，有目的地介绍一些与本节课相关的知识。这样在问题发放给学生时，学生已激发起学习的兴趣，大大地提高了其学习积极性和主动性。接着，提供一些小的疑惑来引导学生在浏览课本的过程中寻找答案，最后讲解问题和总结相关的知识点。根据“烯烃的加成反应”设置如下问题：

(1)烯烃的结构是怎么样的？其特征反应是发生在哪儿？

(2)烯烃加氢反应的生成物是顺式还是反式结构？它的反应机理是什么？

(3)烯烃与X2发生亲电加成反应的原理是什么？产物是顺式还是反式？

(4)X2和顺/反烯烃加成时的立体化学是什么？产物分别是什么？

(5)烯烃分别与X2、HX发生亲电加成反应的机理有何不同，原因是什么？

(6)不对称烯烃与HX的加成遵循什么规律，为什么？若存在过氧化物的情况下，烯烃与HBr加成应遵循什么规律，原因是什么？

(7)烯烃与硼烷如何加成？其氧化、水解后得到什么产物？

(8)如何利用石油裂解天然气制备乙醇？在制备的过程中，大量的浓硫酸将被使用，如何改进该反应？

问题提出的目的：让学生将利用课余时间做好课前预习这一步。少数基础性问题，学生可通过相关资料来解决；部分遗留的问题，可以激发学生学习的求知欲。

2.3 收集资料，讨论交流

在进行讨论交流之前，我们先按照学号将班上42位同学随机分为6个组，轮流担任每组的组长，承担演讲者的个人记录责任。各组同学提前预习课本，通过查找课外资料及上网搜索等方法来寻求问题答案并互相分享。在课程开始的5～10分钟内，各组展开讨论，在讨论中发现新疑难并由负责人登记，再重新找相关的资料，共同商量解决问题的途经和方法。

在课堂讨论阶段，首先安排自由讨论，让一部分未准备充分的学生有一定的缓冲时间。接着，安排自由问答时间，小组之间互相提问，相互解决提出的问题。如找到“烯烃的结构是什么？反应是发生在哪儿？”的答案后，思维敏捷的学生可能提出疑问，如“炔烃的特征反应是什么？”。在学习烯烃催化加氢时，通过查阅资料对催化加氢的反应机理进行探讨，根据催化机理可知其加氢反应得到的是顺式加成产物。当学习到烯烃与卤素发生亲电加成反应时，学生通过小组间的交流，熟练掌握它的反应机理和产物构型，同时进一步提出了“不对称烯烃与HX如何加成？”。还有的学生提出“烯烃和HX发生亲电加成时的反应机理，和与X2加成的机理有何不同，为什么？”。经过一番争辩，问题得到了答案后，又对此知识点加以举例提出“顺/反烯烃与X2加成时的立体化学是什么？产物分别是什么？”。学生彼此交流没有得到明确的答案，最后由老师来解惑。在相互问答的阶段，学生积极提问，踊跃回答，气氛热烈，不仅解决了老师提出的问题，而且还深度延伸出更深刻的问题，如在过氧化物存在下，烯烃和HBr加成为什么违反马氏规则？同样在过氧化物存在下，反马氏规则为什么却不适用于HCl或HI？通过这一环节的实施，使学生加深对知识的理解，更重要的是培养学生的思维能力，同时提高他们的沟通和表达能力。这些问题充分说明学生在思考，能主动提出问题并论证答案。若有些问题偏离主题，就要求教师严格控制好现场，并及时做出中止，切忌言辞激烈和打击学生学习兴趣；当有的问题小组之间回答不上来时，应给与鼓励，并适当出声提醒，直至能回答出来，或者要求学生将这个问题遗留下来，下课后与学生及时交流。自由问答结束后，教师根据学生讨论的情况，对学生问答过程中解决不到位或无法解决的问题重新创设新的问题情境并加以引导、辅导同学们进行再一次讨论，直到问题得以解决。如“烯烃与硼烷的加成为何氢原子不是加在双键上含氢较多的碳原子上”？通过老师加以引导，学生掌握了B是一个缺电子原子，存在空轨道，可以接受电子对，且其电负性小于H，所以当硼烷和不对称烯烃加成时，硼原子作为正性基团应被加到双键上含氢较多的碳原子上，氢则作为负性基团被加到含氢较少的碳原子上[9]。最后同学通过交流、讨论，了解工业中常通过石油裂化气与硫酸发生间接水合的方法来制备乙醇及其同系物，并引导学生思考“在制备乙醇及其同系物过程中，浓H2SO4常被大量使用，不仅污染环境而且设备腐蚀严重，该如何处理？”。学生在老师的指导下积极探讨，了解到采用固体酸如杂多酸代替浓H2SO4催化烯烃发生水合反应，可减少废物的排放，保护环境。

经过同学们的提问后，可以发现教学中涉及的知识点学生都可以学到，最后老师再强调总结本节课的知识点及重点和难点。整个讨论过程中，学生的思维得到开拓，知识点也进一步被巩固。

2.4 课后总结评价

教师使用PBL教学法得到了显著的成效，主要表现在：(1)当老师讲解了烯烃的加成反应，学生就能迅速的提出炔烃又是怎样进行加成反应的；(2)当学习了顺式烯烃与X2的加成反应时，学生能主动探索反式烯烃与X2加成的立体化学；(3)掌握马氏规则后，学生就能通过马氏规则的条件，思考反马氏规则的反应条件和机理；(4)掌握了硼烷的结构，就不难理解烯烃与硼烷加成为什么表面是反马氏加成，而实际依然遵循马氏规则；(5)通过石油裂解天然气制备乙醇及同系物，让同学了解了烯烃亲电加成反应的工业用途以及如何减少污染环境，实现其绿色合成。

课后，我们将对整个教学活动中的表现做出相关评价，对表现好的同学给予肯定和表扬；对能力不足的学生，鼓励学生提高他们的学习热情，积极引导学生不断探索和解决问题，提高他们学习的积极性和主动性[10]。还要求学生对自己在学习过程中的表现做出自我评价，通过短暂的课堂教学，明确到自己学了什么知识，学到了什么有效的方法以及遇到问题的态度，同时我们对全部教学过程中产生的问题与缺陷进行反思，从而改进今后的教学。

3 结 语

经过对我系几届化学专业的有机化学课程采用PBL教学方法的探索，发现学生的学习积极性增加，教学效果明显提高，学生的学习过程不再局限于教师在课堂中讲授。在有机化学课堂中，PBL教学方法的使用改善了教师在课堂中“灌输式”的局面，学生可以很好地与老师交流，这是一场学术上的共舞，又是一场知识上的较量。整个过程中，学生的思维开始扩散，通过问题能掌握本节课的重难点，同时培养了学生的自主性和分析及解决问题的能力。综上所述，在有机化学教学的过程中，老师合理的设计问题引发学生的学习兴趣，学生自主探索答案；通过小组间的讨论交流，学习方法的改变使学生获取知识的途径变得简捷，创设一定的问题情境可以改变学生被束缚的思维，学生由被动学习转变为开始主动探索，增加了学习的动力，从而实现了高效学习大学有机化学的目标。