基于PBL教学法的《仪器分析》教学实践与体会*

陈效兰，雷钢铁，谭红艳，蔡昌群，谢轶羲

(湘潭大学化学学院，湖南 湘潭 411105)

2017年5月9日《光明日报》在第4版报道了“厦门大学‘问题导向式专题教学’思政课让学生上得过瘾”的新闻[1]，介绍了厦门大学在本科四门思想政治理论课中全面推行以问题为导向的专题教学新模式，采用新教学模式后，老师们将思政课上得“风生水起”，在学生中反响强烈，出现了课前学生踊跃占座的现象。该报道中的“问题导向式”教学法(problem-based learning)，简称PBL。此外，上海交大、复旦大学、广东工业大学、桂林电子科技大学等高校也相继报道了在仪器分析、药学、经济学、材料力学等课程中进行PBL教学法的改革[2-5]。PBL教学模式是把学习的知识点设置到现实中存在的一些真实问题或任务中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习以及创新的能力，是一种带着问题进行学习的方法，强调学习者的学习主动性。

《仪器分析》课程是化学和相关专业本科生必修的基础课程之一，通过本课程的学习要求学生掌握常用仪器分析法的原理和仪器的简单结构，使学生初步具有根据分析的对象和目的，结合学到的各种仪器分析方法的特点及应用范围，选择适宜分析方法的能力。《仪器分析》传统的教学模式是以教师讲授为主，教材相对固定。在2019年上学期我们教学团队对2017级化学院的高分子材料、应用化学两个专业学生的《仪器分析》课程进行了教学改革，在传统教学模式中引入了PBL教学理念，下面对我们开展的教学探索实践进行回顾和总结。

1 PBL教学法仪在《仪器分析》教学中的应用

1.1 建立了PBL《仪器分析》教学法教学大纲

目前，国内外对于理工科相关课程教学的PBL教学法还处于摸索阶段，有关的一些PBL教学改革的报道比较零散，缺乏系统性。PBL仪器分析教学方法没有成熟的模式可供借鉴，我们教学团队针对PBL仪器分析教学法的培养思路、培养目标，以及教学方式、教学内容、教师指南、评价方法等方面拟定了初步的教学大纲，指导整个教学实践的完成。在该大纲中，教学方式的改革是重点，我们既要考虑传统教学的优势，又要将PBL模式中学生讨论小组的板块结合进来。在总课时不变的情况下，减少传统授课的课时，在每个知识点结束后增加小组讨论的课堂宣讲时间，即由每个小组推选出的代表将前期文献综述和小组讨论的成果以PPT的形式向同学们汇报。

1.2 知识板块的问题设计

在PBL教学法中“问题设计”环节难度较大，因为不同的知识板块涉及的原理、方法不同，对问题设计的数量、广度和深度都有要求。《仪器分析》教学内容主要分为三个大的板块：光谱分析、电分析、分离分析，每个板块根据原理不同又包含不同的章节。光谱分析重点学习紫外-可见光谱、红外光谱、荧光光谱、原子发射和原子吸收光谱；电分析主要介绍电位分析、电解分析、伏安和极谱分析；色谱分析和质谱分析是分离分析的重点内容。通过这些内容的学习，使学生掌握一些仪器分析方法和技能并初步具备根据分析的目的、要求、各种仪器分析方法的特点、应用范围，选择适宜的分析方法，解决分析化学问题的能力，为后续课的学习以及今后的科学研究以及实际应用打下一定的基础。

我们针对不同知识板块的内容，结合现实生活中曾经发生的事件，设计了一系列问题，在相关知识板块授课前布置给学生，让学生在课前通过网络、图书馆等资源收集相关资料和信息，激发学生的学习兴趣。例如，在分离分析的色谱章节，我们根据2008年三鹿奶粉这个真实事件作为设计问题的案例，设计了一系列这样的问题：“奶粉中三聚氰胺的来源及原有的检测法局限”、“高效液相色谱法工作的原理”、“高效液相法检测奶粉中三聚氰胺的可行性探讨”。将案例事件与知识板块结合在一起，学生的理论学习变得真实而实用。同时学生们在解决这一列问题时，了解了三聚氰胺的结构、性质、作用，已及原有检测方法的局限和现行检测方法的特点，而将分散孤立的知识结构化、网络化，从而达到教学和实际应用的接轨。

1.3 讨论小组的建立

小组讨论是PBL教学法中核心的环节。以17高分子材料专业三个班为例，我们将每班学生分为三组，教师针对某一知识板块的内容，提出三个问题，提前两周布置给学生，每组学生先就其中一个问题进行课后文献查阅和调研，再进行小组讨论，然后在课堂上宣讲小组讨论的结果。这样每位学生都主动参与对某个具体问题的学习，并在小组讨论阶段相互交流知识点，共同探寻解决的方案。在这个过程中既提升了学生对新知识点探索和概括的能力，又增强了他们相互沟通和合作的能力。同时，不同组学生又能通过聆听各小组的宣讲，在短时间获取更多的知识点。

1.4 教学评价的改革

引入PBL教学理念后，我们对于学生的评价体系也进行了改革。过去《仪器分析》期末成绩的评定主要由三部分组成：期末理论考试、平时作业成绩、平时考勤，其中理论考试占了很大比重。现在结合PBL教学的特点，我们增加了过程性考核，即考核学生在文献查阅和调研阶段、小组讨论阶段、小组宣讲阶段的表现，重点关注他们的专业素养、协作能力和探索水平等各种素质，建立激励机制，对积极思考问题、解决问题、善于团队合作和创新性强的个人或小组给予加分，充分调动了学生的学习兴趣和学习积极性。

2 PBL教学法效果反馈与体会

我们教学团队在2019年上学期对2017级化学院高分子材料、应用化学两个专业开设的《仪器分析》课程进行了教学改革的实施，发现课堂上学生的听课专注度很高，课堂提问问答踊跃，与前几届学生比较，课后答疑发现不仅提问的学生增多，而且问题的深度也增加了，这些现象充分说明引入PBL教学模式后学生学习积极性明显提高。在文献检索阶段，学生们除了使用常用的百度、百度学术等搜索工具，还学会了使用中国知网、中国科技期刊库(维普)、万方数据资源等进行学术期刊的检索，文献检索的综合能力得到提升。本学期共计有18位同学走上讲台以PPT的形式宣讲了小组的课题讨论报告，学生制作的部分PPT见图1，很多学生对因为时间的关系没能有机会走上讲台宣讲PPT表示遗憾。

图1 学生制作的部分PPT

在学期末，我们采用微信小程序对2017级化学院高分子材料两个班的学生进行了课后问卷调查，从问卷结果的统计数据来看，对“问题导向教学法”能提高学习本课程积极性、有助于更好掌握课程内容、提高文献检索和综合能力等问题的回答，选择“非常赞同”和“赞同”的同学占了98.5%～100%，充分说明本项目的教学改革是有成效的。

3 PBL教学法实施中反映出的问题

通过对两个专业的学生的PBL教学实践取得了一定的成效，但是在这个教学过程中也反映出一些问题，需要我们在今后的教学中不断的改进和完善。

对于教师来说需要组织学生分组讨论和课堂宣讲，如何把握知识板块问题的难易程度，设计的问题既不能过于简单使学生没有兴趣，又不能过于复杂使学生无从着手，同时又要结合现实问题，增加学生解决问题的好奇心。这些都是在设计知识板块问题上遇到的问题，需要教师在设计问题时斟酌和考虑。

对于学生来说小组讨论阶段的参与主要靠学习的主动性，这一过程有的学生积极参与，表现在主动查找文献资料，要求进行课堂PPT的宣讲；而有的学生参与度不够，在小组讨论中只愿当听众。这种参与度的不均衡性在两个专业的学生中都有体现，调动每个学生的积极性是教师和学生都需要努力的方向。

4 结 语

通过改变传统教学模式，构建PBL《仪器分析》课程教学体系，从传统教学的教师单一的讲、学生听的授课状态，到现在多环节学生主动参与的教学模式，充分激发了学生的学习热情。课前的文献检索与归纳，课程中的宣讲、讨论与聆听，再到最终课堂的归纳与总结，学生们知识掌握更牢固，对很多问题的理解都更加深入，为他们建立完备的知识体系打下了良好的基础。