泰山醫(yī)學院化學與制藥工程學院 山東泰安 271000
有機化學是臨床醫(yī)學、制藥工程、中藥學、醫(yī)學檢驗等諸多專業(yè)面向大一新生開設的化學基礎課,是研究生命科學不可缺少的基礎,也是銜接后續(xù)課程如生物化學、藥物化學、藥理學等的橋梁,起著承上啟下的作用,在醫(yī)學的基礎教學中占有重要的地位。
有機化學內(nèi)容豐富,涉及知識廣,應用性強,與實際生產(chǎn)及科學研究聯(lián)系緊密。實驗教學作為這門課程的重要組成部分,學生通過動手操作與觀察驗證理論知識,不僅能夠加深其對理論知識的理解和掌握,而且也能夠培養(yǎng)學生動手能力、分析和解決問題的能力、團結(jié)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。然而,在有機化學教學中,一直存在著“重理論、輕實踐”的現(xiàn)象。隨著高等學校教學體系的改革和教學計劃的調(diào)整,有機化學課程的計劃學時數(shù)明顯減少,實驗課時也相應減少。如何在有限的學時內(nèi)提高教學效果,是高校教育工作者不斷探究和追求的目標。我們嘗試將PBL教學模式應用到有機化學實驗教學中,取得了良好的效果。
PBL(Problem-base Leaning)教學法,也稱為“基于問題的學習”教學法,是1969年首先由Barrows教授在McMaster大學醫(yī)學院試行的一種創(chuàng)新的教學模式,目前已經(jīng)成為國際上流行的教學方法[1]。他強調(diào)以學生為中心,把學生置于特定的問題情境中,通過教師引導,以小組協(xié)作的形式解決問題,在此過程中,使學生受到科學方法的訓練,形成積極自主的學習方式和思維習慣。
目前,有機化學實驗多以基礎性的實驗操作和技能為主,難以和理論課形成有效銜接,導致學生學習興趣不高,學習效率低下。因此探求適合學科發(fā)展需求的實驗教學方法,成為實驗教學改革的首要任務,也是提高教學水平的重要手段。在有機化學實驗教學中實施PBL教學法,倡導學生的自主學習,由教師提出問題,學生查閱資料,分組討論[2],確定方案,開展實驗,總結(jié)反思,得出結(jié)論,高質(zhì)量地完成本課程的學習。本文以乙酸乙酯的制備實驗設計為例,對PBL教學法應用于醫(yī)學有機化學實驗教學進行探索。
選取泰山醫(yī)學院2015級臨床醫(yī)學本科專業(yè)1、2班共60名學生作為研究對象,將其隨機分為2個小組,每小組30名學生,實驗小組采用網(wǎng)絡教學平臺相結(jié)合PBL教學模式,對照組采用傳統(tǒng)教學模式。2個小組的實驗教學過程由同一位教師完成,實驗教材、實驗授課內(nèi)容及實驗考核試題及技能相同,以確保2種教學方法具有可比性。
根據(jù)情境問題編制導學案是PBL教學實施的基礎環(huán)節(jié)。以實驗“乙酸乙酯的制備”為例,首先引用俗語“姜是老的辣,酒是陳的香”,白酒放置時間長了,酒香濃郁,為什么呢?以此開篇,激發(fā)學生的學習興趣。乙酸乙酯是無色透明有果香氣味的液體,我們說的酒香就是乙酸乙酯的功效。因為酒中含有少量乙酸,和乙醇進行反應生成乙酸乙酯。根據(jù)教學大綱確定學生需要掌握的基本原理和實驗操作,設計問題。問題的設計要和理論教學內(nèi)容相銜接,以鞏固理論課知識,還要具有實踐價值,便于學生驗證。
該實驗可以圍繞以下幾個問題展開:(1)為加快酯化反應速度,可以采取什么措施?(2)分別采用單口或雙口圓底燒瓶,如何控制反應的溫度?(3)實驗原料乙酸、乙醇和濃硫酸的添加順序如何?(4)如何對產(chǎn)物進行分離?蒸餾后的殘液如何處理?(5)制備的乙酸乙酯可能含有什么雜質(zhì)?應該怎樣去除呢?(6)對精制的產(chǎn)品怎樣檢驗其質(zhì)量的好壞?以上問題通過網(wǎng)絡教學平臺,提前1周發(fā)給學生,進行準備。
設置學習小組,每組5人,分為6組,每組設置1名組長及發(fā)言人。在先期個人學習和查閱資料的基礎上,組長帶領本組成員圍繞教師提出的問題,以小組為單位進行討論,尋找實驗思路,設計實驗方案,寫出討論的提綱,包括實驗所需原料、儀器設備、試驗方法、結(jié)果分析等。儀器設備的組裝可以使用我們學院自主研發(fā)的有機化學仿真實驗軟件,在虛擬的實驗環(huán)境中,自行選擇合適的儀器進行連接,設計出效果圖,每組將實驗方案上傳至教學平臺,便于小組間的相互交流,以節(jié)約課堂陳述時間。通過分組討論、設計,讓學生共享學習成果,鍛煉分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)合作意識、團體意識。
在實驗課上,小組發(fā)言人陳述自己組的實驗方案,并介紹該方案的科學性、先進性、可行性,經(jīng)全體學生討論,使各組方案得到補充、完善。在解決、討論問題的過程中,教師要充分起到引導和組織的作用,可以提出一定的問題,做適當?shù)囊龑В褂懻摮鉀Q問題的方向前進。對于實驗方案設計中,某些不能確定的方案,在保證安全的前提下,可以鼓勵學生大膽的嘗試,為學生提供發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造的機會。例如本實驗中原料的添加順序,有的小組認為催化劑應最后添加,因為濃硫酸密度大且能放出大量的熱;有的小組認為可以先加乙醇和濃硫酸,最后加乙酸;有的小組認為先加乙酸,再加濃硫酸,對最終產(chǎn)品無影響,哪種方法更好?可以讓學生自己嘗試,得出結(jié)果。討論最后,由學生針對本實驗的重難點及小組設計中存在的缺陷及改進方法總結(jié),調(diào)整本小組的實驗方案,進行實驗。在實驗過程中新出現(xiàn)的問題,教師也可以適時和學生探討、交流,引導學生積極思考,認真分析實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù),將理論知識與實驗相結(jié)合,加深學生對理論知識的理解。
實驗完畢后,學生根據(jù)實驗所得結(jié)果及數(shù)據(jù)進行分析,完成實驗報告,并將實驗結(jié)論提交網(wǎng)絡教學平臺,和其他小組學生共享實驗結(jié)果,結(jié)合自己的實驗,提出本實驗的最佳實驗方案。通過問題解答、設計實驗方案以及與其他學生設計的方案結(jié)果相比較,自己總結(jié)反思,得出結(jié)論,可以達到事半功倍的效果。
在傳統(tǒng)的講授法實驗教學中,對學生的評價主要是課堂的提問、實驗報告的書寫及考試情況,用分數(shù)表現(xiàn)學生對知識的掌握程度。在PBL教學法中,需要學生通過匯報設計實驗內(nèi)容,得出實驗結(jié)論,掌握的情況如何一目了然。因此,PBL教學法的評價包括學生相互評價及教師評價學生。學生相互評價包括小組為單位組內(nèi)成員間的學習活動評價以及全班對小組解決問題的評價。教師評價學生包括課堂分析問題的能力評價及取得的成果評價。通過評價,學生的付出得到認可,起到激勵的作用。
課程結(jié)束后對2組學生進行測試,包括理論測試和實踐測試。向60名學生發(fā)放調(diào)查問卷,調(diào)查學生對兩種教學模式的滿意度。測試結(jié)果顯示實施PBL教學法小組,理論知識平均成績?yōu)?80.4±6.38)分,對照組理論知識平均成績?yōu)?78.6±7.12)分。滿意度調(diào)查顯示實驗組95%的學生認為PBL教學能夠極大地調(diào)動學生學習的積極性與創(chuàng)造性,提高自學能力;對照組的滿意度為45%,認為傳統(tǒng)講授法使教師能夠充分講解重難點及注意事項,容易接受。
PBL教學法通過國內(nèi)外幾十年的探索與實踐,被證明是一種行之有效的教學法。它以問題為中心,使教學更具針對性,學生的學習更個性化,真正實現(xiàn)有效的教師與學生、學生與學生間的學習交流[3],提高了學生學習的自主性、培養(yǎng)學生思考問題、解決問題的能力,培養(yǎng)團隊協(xié)作的能力。另外,教師參與學生的討論,可以根據(jù)學生的特長因人施教、因材施教,提高有機化學的教學質(zhì)量。
[1] 吳蘭芳,景永帥,張丹.PBL教學法在《中藥生物技術》實驗教學中的應用探索[J].廣東化工,2015,42(21):209-210.
[2] 王霞,楊懷霞,劉艷菊.無機化學實驗教學中PBL教學法的應用及評價[J].中國西部科技,2011,10(16):71-72.
[3] 強根榮,王紅,楊振平.大學有機化學實驗教學方法研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2017,36(3):200-211.