莊曉娟 韓明梅

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，呼和浩特010022)

探討PBL教學(xué)法在無機(jī)化學(xué)元素部分教學(xué)中的應(yīng)用

莊曉娟*韓明梅

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，呼和浩特010022)

元素部分是無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)。筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)對(duì)象，根據(jù)元素化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，從問題的設(shè)定，過程中的實(shí)施、效果與評(píng)價(jià)，多媒體輔助等幾方面論述了元素化學(xué)教學(xué)的實(shí)施過程與方法。經(jīng)驗(yàn)表明，該方法能提高學(xué)生的各項(xiàng)能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性與積極性，有助于元素化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。

PBL教學(xué)法；無機(jī)化學(xué)；元素化學(xué)

無機(jī)化學(xué)是化學(xué)專業(yè)大學(xué)新生的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它既可以引導(dǎo)大學(xué)新生適應(yīng)高等教育模式，又可以為后續(xù)分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等課程的學(xué)習(xí)奠定良好的理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。因此，無機(jī)化學(xué)課程在整個(gè)化學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)中有著不可替代的重要作用。對(duì)無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)過程是大一新生新的學(xué)習(xí)習(xí)慣形成的關(guān)鍵時(shí)期，關(guān)系著學(xué)生學(xué)習(xí)能力、科學(xué)研究能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。如何在教學(xué)過程中做好引導(dǎo)和培養(yǎng)工作是無機(jī)化學(xué)教師一直致力于研究和實(shí)踐的重點(diǎn)。

1 無機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的分類與特點(diǎn)

無機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容大致分為兩部分——基礎(chǔ)理論和元素化學(xué)。

第一部分為基礎(chǔ)理論，主要涉及氣體和稀溶液、熱力學(xué)初步、化學(xué)平衡、原子、分子和晶體結(jié)構(gòu)、電化學(xué)基礎(chǔ)等內(nèi)容。這部分內(nèi)容系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性、邏輯性很強(qiáng)，教師在教學(xué)過程中易于由淺入深、由表及里，逐步引領(lǐng)學(xué)生領(lǐng)略知識(shí)要領(lǐng)及精華所在，也是教師講授容易投入、容易出彩的地方。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也比較容易理出各章節(jié)的主線條，通過復(fù)習(xí)和總結(jié)也易于找出各種物理量或各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性。因此，這部分內(nèi)容大家往往覺得在教與學(xué)的方法上相對(duì)來說困難較少，便于教、易于學(xué)。

第二部分為元素化學(xué)，主要包括元素周期表中s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的各族金屬與非金屬元素的性質(zhì)。這部分內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)分散繁雜，反應(yīng)方程式多，教材基本是按元素及其化合物的存在、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用這樣的順序編寫，形式比較單一枯燥。教師在備課中，難以實(shí)現(xiàn)新穎的教學(xué)設(shè)計(jì)，往往只是借助于多媒體手段，引入彩色圖片或動(dòng)畫等形式來增加視覺效果，吸引學(xué)生的注意力，以達(dá)到教學(xué)目的。而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，因?yàn)橛辛酥袑W(xué)化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)以及課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)的重復(fù)單調(diào)，感覺熟悉、簡(jiǎn)單，注意力不易集中。但是自己復(fù)習(xí)鞏固時(shí)又覺得難以理出頭緒，知識(shí)點(diǎn)多而亂，不易記憶，仿佛又回到了中學(xué)時(shí)代，只是一味地想把眾多的反應(yīng)記憶下來，而忽略了大學(xué)無機(jī)化學(xué)深入挖掘的、決定這些元素與化合物性質(zhì)規(guī)律的一些重要內(nèi)容。所以元素部分的教學(xué)，教師的教難以推陳出新、有所突破，學(xué)生的學(xué)困難重重、遺漏眾多。

對(duì)于無機(jī)化學(xué)的這兩大部分內(nèi)容，其中基礎(chǔ)理論中的部分內(nèi)容實(shí)際在后續(xù)的物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等課程中還要進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)；而元素部分正是無機(jī)化學(xué)所特有的，也是無機(jī)化學(xué)最具特色的地方。學(xué)好這部分內(nèi)容，對(duì)于今后的化學(xué)學(xué)習(xí)與深層的化學(xué)研究是及其重要的。因此如何做好元素部分的教學(xué)工作，是從事無機(jī)化學(xué)教學(xué)一線的教師們一直努力研究的方向。

2 無機(jī)化學(xué)元素教學(xué)中PBL教學(xué)模式的引入

2.1 PBL教學(xué)模式

PBL(problem based learning)教學(xué)模式即基于問題的教學(xué)模式，是一種以問題為基礎(chǔ)，倡導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)、分析、討論和合作解決問題，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，發(fā)展學(xué)生綜合思考能力的一種教學(xué)理念和教學(xué)方法。PBL教學(xué)模式是1969年美國(guó)神經(jīng)病學(xué)家Barrows教授在加拿大麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的，1993年在愛丁堡世界醫(yī)學(xué)教育高峰會(huì)議中得到了推薦，目前已成為國(guó)際上一種十分流行的教學(xué)方法[1]。

PBL模式與以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，它最為突出的特征是秉持以學(xué)習(xí)者為中心的理念，力求賦予學(xué)習(xí)者更大的個(gè)人發(fā)展與創(chuàng)新空間——即以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，重視跨學(xué)科式學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)，力求讓學(xué)生在解決問題的過程中獲取知識(shí)、反思建構(gòu)知識(shí)并形成學(xué)習(xí)的技能[2]。因?yàn)镻BL教學(xué)模式更加強(qiáng)調(diào)以問題為中心，以學(xué)生為主體，所以這一教學(xué)模式讓學(xué)生在問題中學(xué)習(xí)，在解決問題中成長(zhǎng)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生主體的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)從中學(xué)學(xué)習(xí)模式向大學(xué)學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變。改變他們進(jìn)入大學(xué)之前形成的教師講得多，學(xué)生聽得多，主動(dòng)思考和解決問題少的局面，培養(yǎng)其獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作、綜合解決問題的能力。

2.2 元素化學(xué)教學(xué)中的PBL教學(xué)模式

在無機(jī)化學(xué)中，元素化學(xué)部分包含周期表中幾乎所有元素單質(zhì)及其典型化合物的性質(zhì)、制備、應(yīng)用及單質(zhì)、化合物性質(zhì)遞變規(guī)律。內(nèi)容繁雜，知識(shí)量大，是學(xué)生最難以掌握內(nèi)在規(guī)律和記憶的部分。由于同族元素及化合物間既有共性又有其特殊性、規(guī)律性，學(xué)生學(xué)習(xí)起來感覺知識(shí)量大，摸不著條理，多憑記憶學(xué)習(xí)，會(huì)出現(xiàn)學(xué)得快、忘得快的現(xiàn)象。實(shí)際上元素化學(xué)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)原理是密不可分的，是前兩者的具體應(yīng)用[3]。因此在教學(xué)中改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生以主體的身份參與教學(xué)過程的組織，通過親自查找資料、組織安排教學(xué)內(nèi)容、集體討論等過程學(xué)習(xí)鞏固元素的相關(guān)知識(shí)，由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。

2.2.1 PBL在元素化學(xué)教學(xué)中的實(shí)施

無機(jī)化學(xué)元素部分的教學(xué)內(nèi)容描述性強(qiáng)，加之學(xué)生在中學(xué)階段奠定的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)于他們來說看懂不是件難事。難點(diǎn)在于如何將大量的知識(shí)信息歸納整理，找出元素或化合物間的共性和個(gè)性，以及這些性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。教師在教學(xué)過程中要做到正確的啟發(fā)和引領(lǐng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，不能使教學(xué)落入傳統(tǒng)的教師平淡枯燥地講、學(xué)生索然無味地聽之中。借助PBL教學(xué)模式，無疑是調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性的好方法。只有學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、教學(xué)成果的提高才有保障。

實(shí)際教學(xué)過程中，要貫徹實(shí)施PBL教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性。

第一，問題的提出是關(guān)鍵。在PBL教學(xué)模式中，問題是整個(gè)教學(xué)過程的引線和核心[1]。只有問題設(shè)計(jì)的好、針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)生在課下自學(xué)準(zhǔn)備時(shí)才能目標(biāo)明確、易于完成。因此，教師提出問題時(shí)要根據(jù)每個(gè)章節(jié)的特點(diǎn)，預(yù)先想好重點(diǎn)、難點(diǎn)以及如何將元素及化合物的性質(zhì)用一條或幾條線索串聯(lián)在一起，形成簡(jiǎn)單的教學(xué)提綱，提前一周布置給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生利用各種資源查閱相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。例如，堿金屬和堿土金屬這章包括三節(jié)內(nèi)容，具體問題設(shè)置見表1。因?yàn)檫@部分內(nèi)容中學(xué)介紹接觸的比較多，學(xué)生對(duì)大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)較為熟悉，準(zhǔn)備難度不大，基本各組可以獨(dú)立完成。在此過程中，不僅能培養(yǎng)他們查閱文獻(xiàn)的能力，同時(shí)還可以促使他們積極思考，思考如何將查閱到的文獻(xiàn)按照教師布置的要求進(jìn)行分析、歸納和有序整理。這正是學(xué)生自主獲取知識(shí)、提高學(xué)習(xí)效率、深入理解知識(shí)的好方法，也是大一學(xué)生從被動(dòng)吸收知識(shí)向主動(dòng)汲取知識(shí)轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路。

表1 堿金屬和堿土金屬PBL教學(xué)模式問題設(shè)計(jì)方案

第二，實(shí)施PBL教學(xué)模式，要循序漸進(jìn)。對(duì)于多年來一直處于被動(dòng)吸收知識(shí)的學(xué)生來說，這種“被動(dòng)”早已漸變成“習(xí)慣”或“舒服”了，而突然進(jìn)入主動(dòng)尋求知識(shí)的過程，學(xué)生難免有“不習(xí)慣”、“勞累”、“力不從心”的感覺。因此，對(duì)于元素部分的學(xué)習(xí)，不能不分主次，一股腦地把整章的內(nèi)容布置給學(xué)生，這樣會(huì)使他們來不及適應(yīng)，面臨如查閱資料、分析、歸納、整理頭緒等諸多困難，不僅不能調(diào)動(dòng)其積極性、主動(dòng)性，反而會(huì)增添其恐懼、逃避的想法。同時(shí)，有些內(nèi)容特別是涉及結(jié)構(gòu)方面知識(shí)的，學(xué)生在預(yù)習(xí)中是難以理解與把握的，這樣簡(jiǎn)單布置給學(xué)生是不太合適的。例如氮族元素一章中，氮與磷的含氧化合物中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含眾多的大π鍵、反饋π鍵，次磷酸、亞磷酸酸性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，部分化合物水解機(jī)理等難度較大的內(nèi)容，就不適合布置給學(xué)生。所以，我們開始進(jìn)行PBL教學(xué)模式之初，需要從每章中挑出比較好歸納整理的、知識(shí)難度小的部分內(nèi)容，使學(xué)生適應(yīng)這種教學(xué)方式，讓他們?cè)讷@取成功感受時(shí)體會(huì)到PBL教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，最終達(dá)到學(xué)習(xí)目的、目標(biāo)。因此實(shí)施PBL教學(xué)模式要從一章中的一節(jié)或幾節(jié)，循序漸進(jìn)發(fā)展到整章運(yùn)用PBL。我們?cè)趯?shí)施PBL教學(xué)模式時(shí)，教學(xué)內(nèi)容的組織順序是：s區(qū)、p區(qū)、ds區(qū)、d區(qū)、f區(qū)。之所以制定這樣的順序，是因?yàn)閟區(qū)的堿金屬和堿土金屬元素學(xué)生們比較熟悉，這部分內(nèi)容中學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)較好，在進(jìn)行PBL教學(xué)時(shí)，學(xué)生容易入手，難度較小，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生感受自主學(xué)習(xí)的樂趣，便于PBL教學(xué)模式的繼續(xù)實(shí)施與開展。

第三，實(shí)施過程中任務(wù)要分組布置，教師要積極協(xié)助引導(dǎo)。在元素化學(xué)教學(xué)過程中，按章節(jié)和班級(jí)人數(shù)將教學(xué)內(nèi)容合理分配布置給各小組，并指定組長(zhǎng)。各組人數(shù)不宜過多，一般4—5人為宜。在各組準(zhǔn)備過程中，由組長(zhǎng)組織小組成員完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備，并將遇到的問題集中與教師交流。教師一定要積極協(xié)助指導(dǎo)，特別是在教學(xué)資源的整理、歸納上要給予幫助，讓學(xué)生把握元素教學(xué)內(nèi)容的主線——結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，避免出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容不分主次、偏離教學(xué)大綱的情況，在實(shí)施PBL教學(xué)的同時(shí)還要保證教學(xué)目標(biāo)的順利完成。

2.2.2 PBL在元素化學(xué)教學(xué)中的實(shí)施效果與評(píng)價(jià)

在實(shí)施PBL教學(xué)模式一段時(shí)間之后，我們的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果確實(shí)有了一定程度的提高。就以堿金屬和堿土金屬這一章為例，我們利用兩個(gè)平行組的學(xué)生完成相同題目的作業(yè)及課堂測(cè)驗(yàn)，成績(jī)?nèi)绫?所示，A組(65人)是沒有實(shí)施PBL教學(xué)模式的學(xué)生，B組(62人)是實(shí)施PBL教學(xué)模式的學(xué)生。由表2數(shù)據(jù)可以看出，運(yùn)用PBL教學(xué)模式的學(xué)生在高分?jǐn)?shù)段人數(shù)所占比例均高于未實(shí)施PBL教學(xué)模式的學(xué)生。表明PBL教學(xué)模式確實(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有良好的促進(jìn)作用，學(xué)生積極參與教學(xué)過程，教學(xué)質(zhì)量和效果明顯提高。

表2 學(xué)生在各分?jǐn)?shù)段人數(shù)所占比例

在成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)時(shí)，將分?jǐn)?shù)分為三個(gè)檔次，由小組成員投票表決其成員貢獻(xiàn)的大小，最后計(jì)入平時(shí)成績(jī)中，期末按比例計(jì)入總成績(jī)中(目前，我院課程總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×0.4+期末考試成績(jī)×0.6)。因此，PBL教學(xué)模式的實(shí)施可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使被動(dòng)狀態(tài)漸變?yōu)橹鲃?dòng)狀態(tài)；同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力、自學(xué)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，為進(jìn)一步實(shí)施科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

3 借助多媒體手段使PBL教學(xué)法更加生動(dòng)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前多媒體教學(xué)已成為最常用的教學(xué)手段。多媒體教學(xué)憑借其形象性、趣味性、新穎性，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中沉悶的表現(xiàn)形式，大大增加了課堂教學(xué)的信息量，緩解了課時(shí)嚴(yán)重不足的矛盾[4]。尤其是多媒體能將抽象的物質(zhì)結(jié)構(gòu)化為具體、將呆板的元素內(nèi)容化為生動(dòng)，創(chuàng)造出一個(gè)圖文并茂的教學(xué)環(huán)境，為教學(xué)提供形象的表達(dá)工具，使學(xué)生不僅可以接受到大量的教學(xué)信息，而且能獲得清晰明快的直觀感受，更易于接受、理解、掌握所學(xué)知識(shí)。

應(yīng)用PBL教學(xué)時(shí)，為了能夠達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合使用多媒體教學(xué)模式是非常必要的。課堂講授前，教師要根據(jù)設(shè)置問題，提示學(xué)生查閱各種資料，利用多媒體手段制作生動(dòng)、形象、易懂的多媒體課件，讓學(xué)習(xí)過程更加直觀、形象。在實(shí)施PBL教學(xué)模式之初，學(xué)生積極性很高，對(duì)這種新的上課方式充滿好奇與期待，因此制作過程中，教師要及時(shí)審查，避免學(xué)生一味追求聲情并茂而過分地引入圖片、音頻或視頻，而沖淡了學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)。授課結(jié)尾階段，教師一定要重申本節(jié)重點(diǎn)，強(qiáng)化教學(xué)目標(biāo)。

盡管在元素化學(xué)教學(xué)中，目前實(shí)施PBL教學(xué)法過程中仍然存在著一定的問題與不足，但對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、文獻(xiàn)梳理總結(jié)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面是非常有益的。

新世紀(jì)的大學(xué)教育著重于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)，在課程學(xué)時(shí)基本穩(wěn)定的情況下，教師應(yīng)認(rèn)真考慮如何依據(jù)少而精的原則對(duì)教材和教學(xué)內(nèi)容做出合理的取舍，使其能夠比較全面地體現(xiàn)基礎(chǔ)理論性和科學(xué)創(chuàng)新性原則。如何在課堂教學(xué)中真正做到以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)，在傳授基本理論、基本知識(shí)和基本技能的同時(shí)，努力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力，是一個(gè)值得探討的重要問題，而解決這一問題需要將教學(xué)與教學(xué)研究相結(jié)合[5]。在具體的授課過程中，我們也深切地感受到要教好一門課不但要有深厚、廣博的知識(shí)功底，還要具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、科學(xué)的教學(xué)方法和藝術(shù)的教學(xué)手段。

[1]張紅艷,沙 其,余宇燕.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2014,6(3),171.

[2]戴 彥.文學(xué)教育,2014,10(6),108.

[3]馬冬云,孟祥清,陳旭東.廣東化工,2014,41(5),193.

[4]劉春波.課程教學(xué),2013,5(11),184.

[5]臧雙全,王建設(shè),韋永麗,楊 光.大學(xué)化學(xué),2012,27(5),33.

Application of the PBL Methodology in Inorganic Element Chemistry Teaching

ZHUANG Xiao-Juan*HAN Ming-Mei
(College of Chemistry and Environmental Science,Inner Mongolia Normal University,Huhhot 010022,P.R.China)

It is a difficult field to learn element chemistry for students in inorganic chemistry course.In this paper,the authors present the application of PBLmethodology in inorganic element chemistry teaching, based on the characteristics of element chemistry.The problem setting,the effects in implementation process,the evaluation and the multimedia application are discussed.The results show that this teaching methodology can improve the learning ability for the students,enhance their initiative and enthusiasm,and therefore increase the teaching quality.

PBL methodology;Inorganic chemistry;Element chemistry

G64；O611

10.3866/PKU.DXHX201609017

*通訊作者，Email:zxj@imnu.edu.cn

www.dxhx.pku.edu.cn