PBL 教学模式在化学实验教学中的应用

首都师范大学化学系 韩洪亮 马占芳 李 夏 张 帆

传统的化学实验教学中，教师讲解实验原理、实验注意事项等，学生“照方抓药”，不能发挥学生的积极性和主动性，大大削弱了实践效果，不利于培养学生的创新实践能力。基于问题的学习方法（Problem-based Learning，简称PBL）是由Barrows 首创并被迅速推广应用于医学教育中。该模式以学生为教学主体，强调将学习引入有意义的问题情境中，通过学生间的相互协作来解决实际问题，从而让学生学习到问题背后隐含的知识，培养学生自主学习、积极思考、解决问题的能力。近年来，PBL 被广泛应用于化学实验教学中。

一、单一PBL 应用于化学实验教学

PBL 近年来被广泛应用于无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验以及综合性和设计性的化学实验。花开惠老师将PBL 引入无机化学实验教学中，以“氯化钠提纯实验”为例，通过精心设计问题、参考资源库、学生分组自主讨论、教师归纳总结、评价与考核来开展教学过程。在教学开展过程中，学生掌握了文献查阅方法，对实验知识和基本操作有了深入的理解，提高了学习的针对性和实用性以及团队协作意识。孙长艳等也将PBL 模式引入理科实验班学生的无机化学实验教学中，学生的实验方案设计更加合理，解决问题能力、团队协作能力和创新能力都有明显进步。杨爱红将无机化学实验“海盐提纯”PBL 教学模式分为提出问题、实验前讨论、实验操作、实验后总结四个阶段。评价方法采用无记名问卷，问卷结果显示学生的自主学习能力、语言表达能力、相互合作以及对实验的重视程度均有大幅度提升。赖文忠以“Fe3+、Al3+的液液萃取与分离”实验为例，将PBL 教学法应用于无机化学实验教学中，把PBL 教学组与传统教学组（对照组）的综合成绩进行比较发现，PBL 教学组考试成绩明显优于传统实验教学方法。由此可见，PBL 教学法激发了学生学习的积极性主动性，提高了实验教学质量。

蒋卫华将PBL 应用于大学有机化学实验“苯甲酸正丁酯的合成”中，首先，教师将实验需要预习的问题放到网站上，让学生查找资料并充分预习；然后，进行实验前研讨、减压蒸馏、课后思考等，教学效果显示预习报告质量显著提高，实验记录更加翔实，课堂气氛活跃，教学效率得到明显提高。刘玉华和李丽娜将PBL 教学法应用于大学有机化学实验教学中，以“乙酸乙酯”和“以苯甲醛为原料制备苯甲酸苯甲醇”为例，阐述科学合理提出问题、促进互动、建立健全科学的实验评价标准等问题。

孙立平等选择在临床与英语双专业的基础化学实验“自来水总硬度的测定”中应用PBL 教学模式，经过提出问题、学生查阅资料、比较不同参考书的实验方法，设计出翔实的实验操作方案、专题研讨解决问题、归纳总结全面提高几个教学阶段，提高学生的学习能力和实验教学效果，促进学生思维扩展。杨朝霞在物理化学实验教学中应用PBL 教学法，经过设计问题、学生探讨问题、分组讨论并制订实验方案、考核评价的教学过程，改善了物理化学实验教学效果。杨怀霞将PBL 引入无机化学综合实验“三草酸合铁酸钾的制备及性质”中，设置教学情境，巧妙设计问题，让学生去发现问题并解决问题，提高了学生查阅文献、解决问题的综合素质。徐惠等创新应用化学专业实验教学模式，将PBL 教学法引入应用化学实践教学体系中，在开放综合化学实验、创新平台和毕业论文环节贯穿“先问题，后内容”，整合和更新实践教学内容，搭建实践教学平台，鼓励学生探索求新，创新考核方式，极大提高了学生的积极性和实验教学质量。

二、PBL+应用于化学实验教学

近年来，有部分教师将其他教学模式与PBL 教学模式融合并改进后应用于化学实验教学中，可以实现不同教学模式的优势互补，提高实验教学质量。张静在有机化学实验教学过程中将以授课为基础的传统教学（Lecture-based Learning，LBL）和PBL 结合起来形成双轨教学法，根据实验内容（基础性、综合性、设计性）选择相应教学法，锻炼了学生的实验技能，提高了学生学习的积极性，满足了素质教育和培养创新能力的要求。顾金英等在无机化学实验的传统教学模式中引入PBL，以“化学平衡”为例，让学生分组并在预习报告中提交实验方案，然后学生陈述设计方案内涵，经过教师引导和学生提问，选出最佳实验方案并实施。通过对实验中“异常”现象进行观察和解释，培养学生发现问题、解决问题的能力。PBL 教学方法的引入，活跃了课堂气氛，加强了师生互动，提高了学生参与实验的积极性，学生理论知识更加扎实。吴照芳等尝试将PBL 与LBL 融合，并运用到综合性和设计性的分析化学实验教学中，先由教师讲授知识要点难点，再将学生顺利引入PBL 教学中，充分发挥了学生的主体地位，并显著提高学生评判性思维能力。通过统计学方法对教学效果进行评价，80%学生对于该教学方法表示认同，20%基础较差的学生难以深入并参与研讨。于婧文将案例教学法（Case-based Learning，CBL）结合PBL 教学法应用于生物化学实验教学，CBL 教学法侧重于综合知识的应用，PBL 教学法注重具体问题解决能力的培养。两种教学方法的联合运用，可以相互借鉴，实现从教师讲授问题到引导学生解决问题的转换。但文中也提到两种教学方法融合效果关键是案例的选择。宗智慧等将PBL 与以团队为导向的学习(Team based Learning，TBL)相结合应用于有机化学实验教学中，教师能充分引导和管理学生，学生能够发挥教学主体作用，培养了学生的团队意识、沟通能力和综合素质。

综上所述，PBL 教学法围绕问题组织实验教学课堂，发挥学生学习主体地位，有效夯实实验基础知识与技能，调动学生的学习兴趣，提高了化学实验课程教学质量。但PBL 应用于化学实验教学依然存在问题，如教学知识不够系统、知识内容因教师而异、对教师的要求较高、基础差学生难以适应等，因此实验教师在实验内容的选择、学生分层次教学和分组时还需进一步细化才能达到良好的实验教学效果。