陳朝暉 陽澤平

(1.西南大學榮昌校區(qū)基礎部，重慶 榮昌 402460； 2.西南大學生物技術學院，重慶 400716)

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關于生物類基礎化學教學中應用“問題學習法”的探討*

陳朝暉1陽澤平2

(1.西南大學榮昌校區(qū)基礎部，重慶 榮昌 402460； 2.西南大學生物技術學院，重慶 400716)

本文通過課前、課堂、課后三個部分的問題設置，緊扣教學大綱，緊密聯系中學化學和后續(xù)課程中相關知識，體現理論聯系實際、學科前沿。引領學生“主動學習，積極思考”，為后續(xù)課程學習起到積極的、有效的鋪墊作用。

問題設置；主動學習；鋪墊作用

以問題為基礎的學習(Problem-Based Learning,PBL)模式于1969年由加拿大麥克瑪斯特大學醫(yī)學院提出,之后，歐美等發(fā)達國家的醫(yī)學院校采用了這種教學方法[1]。從那時起，PBL就成為一種流行的學習方法并流傳至今[3]。

PBL是一種以學生為主的、主動學習的教學模式，它幫助學生建立批判性的思維模式，從而解決可能發(fā)生在現實中的復雜問題。在PBL的環(huán)境設定下，學生無法直接從教師那獲得問題的答案，相反，學生要進行分組，通過開會討論對教師提出的問題進行研究。這種方式下，學生可以以自我為導向，獨立、協作地完成學習目標[2]。如今，計算機及網絡技術的普及以及新的學習方法(比如項目導向法、實踐導向法)的出現，使PBL得到了更好的發(fā)展[3]。

基礎化學，作為生物類的大一學生率先接觸的基礎課之一，其“課時少、內容多”的特點成為困擾大一新生的主要問題。基于此，我們提出，以問題教學法的基礎化學教學方式，體現學生為主的、主動學習的教學模式[2]，不僅有利于大綱要求的順利落實，更重要的是期望能夠因此引領學生適應“少課時、多內容”的大學基礎化學教學，有效地突出基礎化學在后續(xù)課程以及實際應用中的重要基礎作用，激發(fā)學生學習興趣的同時，也為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下牢固的基礎。

合適的問題設置在教學中會起到承上啟下，激發(fā)學生學習興趣，引發(fā)學生積極思考的作用。我們設想，將問題設置分成課前、課堂、課后三個部分。

(1)基礎化學每一章節(jié)學時分配不一，大部分的章節(jié)內容分配的學時不多，如果沒有課前對下次課堂內容的大致了解，很難積極跟上課堂節(jié)奏。因此，課前問題設置，目的是要求學生有方向性的預習。

這部分的問題，提示性為前提，引導學生進入基本概念、基本理論的初步認識，并體現知識的整體框架。學生通過預習，能夠基本回答教師交付的問題，同時，學生對預習中的疑惑也有一定的提問，這對課堂聽課做好了充分的準備。與中學知識關聯的問題，采用回憶的方式，加上與新知識的對比，通過溫故而知新的方式去探究表象下面的實質。比如，在涉及標準電極電勢表時，可以讓學生回憶金屬或活潑性順序，然后讓學生在標準電極電勢表中找出金屬/金屬離子對的位置，從而得出金屬活潑性順序與標準電極電勢值相對大小的對應關系，進一步思考標準電極電勢表的應用。

教材上以難揮發(fā)的非電解質稀溶液為例，講解了包括蒸氣壓降低、沸點升高、凝固點下降、滲透壓等依數性及計算公式；而在實際應用中，常常用到電解質溶液、濃溶液的依數性諸如解釋溶液越濃，沸點越高，凝固點越低；甘油溶液和氯化鈣溶液凝固點相等這一類涉及濃溶液、電解質溶液依數性的時候，學生不太容易理解。對這類問題，我們采用由遠及近、層層追問的方式提問，引導學生逐步清晰地進入課堂討論。具體如下：溶液的哪些性質稱為依數性？什么樣的溶液具有依數性？什么樣溶液的依數性可以由公式定量計算？嘗試用依數性解釋醫(yī)學上為什么把0.9%氯化鈉溶液和5%的葡萄糖溶液稱為血液的等滲溶液？通過這些提問，學生會首先覺得依數性是溶液的性質，進一步知道溶質是難揮發(fā)的溶液的性質，這就為接受電解質甚至濃溶液具有依數性做好了心理準備。然后進一步體會難揮發(fā)的非電解質稀溶液的依數性是可以計算的。最后體會電解質和非電解質只要其中獨立質點數相等，會有相等的依數性。通過這樣一種層層剝開的方式，避免了學生在公式的應用以及依數性的定性理解上的困惑。

(2)由于課堂是師生交流的最主要場所，因此課堂問題設置，是本教學模式的核心組成部分，目的是激發(fā)學生的主人翁學習態(tài)度。在這個階段，學生對本次課大體輪廓已經心中有數，并對一些基礎知識有一定程度的理解。因此，教師要一邊講解，一邊在合適的地方停頓，設置問題便能引導學生進入課堂討論，積極互動。為留更多時間給予討論，我們在課件上做了很大的改動，提示性為主，由淺入深設置問題，精選有代表性的例題，引發(fā)學生思考、學生能解決的問題，一定要交給他們自己解決。

能斯特方程是氧化還原反應中十分關鍵的公式，直接決定著氧化還原是否發(fā)生，但是一直以來學生對這個公式掌握得不好，主要的原因是不清楚其來源。因此，我們通過問題設置的方式，逐步引導學生從實例出發(fā)，反過來理解公式，清楚科學家們得到這個公式的過程，從而加深印象。

以增大氧氣濃度，碳燃燒更劇烈為例，讓學生體會氧化劑濃度對其氧化能力有影響。學生在中學階段已經熟知濃鹽酸與二氧化錳會反應制備氯氣，而稀鹽酸不能夠發(fā)生該反應，一字之差，決定了反應是否進行。請學生寫出反應方程式，找出氧化劑和還原劑，體會還原劑濃度對氧化還原反應的影響。是否還有其他因素呢？

教師可以再舉一些需要加熱才能進行的氧化還原反應。比如，在酸性溶液中，高錳酸鉀與草酸鈉的反應，在室溫下此反應緩慢，常常加熱到75℃-85℃進行。這說明溫度不僅會影響速度，對高錳酸鉀氧化能力也可能有影響。除了氧化劑或還原劑的濃度、溫度對氧化還原反應有影響以外，還有沒有其他影響因素呢？

比如說用重鉻酸鉀滴定二價鐵，要事先加入一定濃度的酸，為什么要加入酸呢?氧化還原還會受到酸度影響嗎？通過這樣一個從表象出發(fā)，追根溯源，從實踐中體會理論的過程，引導學生逐步探求原因，進入能斯特方程的公式理解，應用環(huán)節(jié)，遠比直接要求學生識別公式的教學效果好。

(3)基礎化學知識點多、公式多，如果不及時復習，前面學習的，到后面章節(jié)就全忘了。學生的課后復習不僅為后面的知識銜接，同時也為期末考試做好了充分準備。課后問題設置，目的是督促學生復習所學知識。學生通過課前預習，課堂聽講，課堂討論，基本完成了本次教學內容的掌握，但要通過習題靈活應用所掌握知識點，所以這部分的問題設置主要是習題，并加以知識的拓展延伸，一方面，體現知識的實際應用；另一方面，可以體現知識的延續(xù)性，關聯性。

又比如；瓷水槽里沉積的紅棕色Fe(OH)3常用H2C2O4溶液洗滌除去。試通過下列溶解反應Fe(OH)3(s)+3H2C2O4(aq)=[Fe(C2O4)3]3-(aq)+3H2O+3H+(aq)的平衡常數解釋原因。這個問題利用“配位化合物的溶解度大”、“平衡常數的大小可以衡量反應進行得是否徹底”兩個知識點來進行其實際應用的解釋，會激發(fā)學生利用所學知識進行科技實驗的興趣。

比如：納米材料是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象。納米材料，是指結構單元的尺寸是介于1-100nm尺寸之間。介孔基納米復合材料就是科學家們準備在天宮二號研究的材料之一。 納米材料應用廣泛，在醫(yī)學、藥學、生物、化學等方面都有應用。膠體溶液中哪一部分屬于納米材料的結構單元？這里的問題體現知識的延續(xù)性，關聯性。

“合理設置問題”在問題教學法中很關鍵，具體操作時，我們注意了以下幾個方面：

①問題設置的有效性：問題設置圍繞大綱進行，既體現出大綱的整體要求，又突出重難點。大綱不要求的不提及，重難點問題設置由淺入深、層層遞進。

②問題設置的實用性：聯系實際，由生活中得來的經驗幫助提問，學生不僅容易回答，也容易理解從中抽象出來的理論知識。

③問題設置的時尚性：與時俱進，不拘泥于教材，學習是一個流動的過程，教材中的基本概念、基礎理論一定會在時下的科學研究中有所體現，即問題設置要聯系學科前沿，這樣可以在一定程度上培養(yǎng)學生的科學研究興趣。

④問題設置的連續(xù)性：加強基礎化學與中學化學基礎及后續(xù)課程的重要聯系，不僅可以調動學生積極性和主動性，夯實學生的基礎化學知識，更重要的是希望因此讓學生對專業(yè)知識有初步認識，培養(yǎng)對所選專業(yè)的感情。氣體的分壓、溶液的組成、滲透壓、酸堿度、催化劑等知識在后續(xù)課程中應用相當多，在基礎化學里面應該有一些表現形式。我們通過閱讀材料，后續(xù)課程中的類似術語，相應的例題將“基礎”與“專業(yè)”聯系起來。這樣會讓學生直接感受到基礎化學在后續(xù)專業(yè)課中的重要基礎作用。

比如，對滲透壓大小的理解，可以對家畜生理學中的血漿膠體滲透壓進行探討：在正常情況下，血漿膠體滲透壓是相對穩(wěn)定的。只有全身血漿蛋白的濃度明顯降低時，才出現血漿膠體滲透壓的降低，那么快速靜脈注射生理鹽水時，可因血漿膠體滲透壓發(fā)生什么樣的變化？而引起腎小球濾過率的增加，尿量增多。另外，家畜外科學中提到：葡萄糖溶液主要提供能量，減少消耗，若大量補充不含電解質的葡萄糖液，處于何狀態(tài)？使細胞水腫，故用量應加以限制。

建立基于問題學習法的基礎化學教學模式，通過合理的問題設置，緊扣教學大綱，緊密聯系中學化學和后續(xù)課程中相關知識，體現理論聯系實際、學科前沿。引領學生“主動學習，積極思考”，逐步完成從中學“課時多、內容少”到大學“課時少、內容多”的學習方式的轉變。努力開發(fā)學生的潛能、培養(yǎng)學生的獨立思考能力、分析判斷能力、發(fā)展新知識的能力，增強大學學習適應能力，提高教學質量、為后續(xù)課程學習起到積極的、有效的鋪墊作用。

2015年10月至2016年1月，我們將基礎化學課程分成兩部分：第一部分為基礎化學序言、第一章至第四章，第二部分為第六章至第十一章。在這兩部分，我們分別采取了講授法、問題設置法進行對比教學。選擇2015級動醫(yī)方向、179名同學(來自于7個班級)參與本課題研究，學期末，進行了關于“課前問題設置”部分的問卷調查(見表一)，結果發(fā)現，絕大部分同學對問題教學法持肯定態(tài)度。同學們反映到：課前問題設置，類似于中學的課前導讀，讓學習有了方向；有了課前問題設置，老師再也不用擔心我的學習了。

表1 關于“課前問題設置” 的問卷調查統(tǒng)計

對2016級大一學生，我們繼續(xù)選了動醫(yī)、寵醫(yī)方向7個班級，共221名學生參與本課題的研究，從課程緒論部分開始直至本門課程結束，進行包括課前問題設置、課堂問題設置、課后問題設置的全面教學改革。

在問題設置的任務和引導下，大部分學生不僅能聯系中學相關知識、更好地理解“教學大綱”精神要求，從了解知識輪廓開始，逐步探究理論知識的來源，進行相關公式的推導，解釋實際生活中的應用，清楚所學知識在學科發(fā)展中的狀況。經歷一個由遠及近、由模糊到清晰的認識理論知識的全過程，有利于學生更專注于重難點的把握；有更多的時間和教師進行課堂互動，充分發(fā)揮學習主體的能動性，從而提高學習效果。

[1] 張英爽，宋紅松，樊東升.CBT與PBL教學法在神經病學教學應用中的比較與思考[J].中國高等醫(yī)學教育，2015(8)：101.

[2] HUANG KUO-SHU.A study on the incorporation of Problem-Based Learning(pbl)in a university freshman English class[J].The Journal of International Management Studies,October,2012,7(2):125-134.

[3] 施應玲，孟雅儒，胡夢淇.國外問題導向學習法(PBL)的發(fā)展趨勢分析[J]. 教育教學論壇，2015，10(40).

A Discussion on the Application of “Problem-Based Learning” in the Teaching of Basic Chemistry of Biology

CHEN Zhao-hui1YANG Ze-ping2

(1.DepartmentofBasicCourses,SouthwestUniversity(RongchangCampus),Rongchang,Chongqing402460,China; 2.CollegeofBiotechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China)

This paper focuses on the syllabus and is closely related to the knowledge of the middle schoolChemistrycourse and the follow-up courses by means of the set-up questions reflecting the relation between theory and practice, and theory and frontier of discipline in three parts, including preview, class and review. Leading students to active learning and positive thinking, problem-based learning plays a positive and effective bedding role in learning the follow-up courses.

Question setting; Active learning; Bedding effect

* 資助項目：西南大學教改項目“基于問題學習法的基礎化學教學研究與實踐”(No.2015JY085)。