張慶樂 董 建 孫立平 王 騰

泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院 山東泰安 271016

化學(xué)是一門古老的自然科學(xué)，曾在提取中草藥有效成分和冶煉無機(jī)礦物藥方面發(fā)揮了巨大作用，成為人類戰(zhàn)勝疾病和延年益壽的有力武器。然而，化學(xué)是一把雙刃劍，現(xiàn)代工業(yè)化大發(fā)展中隨意排放的“三廢”物質(zhì)造成國(guó)內(nèi)外許多地區(qū)的水體、空氣、土壤和食品質(zhì)量持續(xù)下降[1]，直接或間接地威脅社會(huì)公眾的身體健康。食管癌、肺癌、阿爾莫茲海默病的發(fā)病率升高均與外源化學(xué)污染物存在密切的聯(lián)系[2-4]，化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)理論在闡明疾病成因、診斷和治療方面起著非常主要的作用。研究表明，石墨烯等納米材料具有比表面積大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種極具開發(fā)價(jià)值的難溶性抗癌藥物的載體，在診斷和治療惡性腫瘤等疾病有重要的應(yīng)用[5,6]。作為一名醫(yī)藥類本科生，掌握化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)于構(gòu)建其知識(shí)理論體系、培養(yǎng)科學(xué)的思維習(xí)慣和創(chuàng)新能力具有重要意義。

硫酸亞鐵銨的制備是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，它包含了稱量、加熱溶解、蒸發(fā)結(jié)晶和減壓過濾等多個(gè)操作環(huán)節(jié)，能夠較好地鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能。傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在以下問題。(1)機(jī)械地按照教師要求操作，不理解實(shí)驗(yàn)原理[7]，個(gè)別學(xué)生某個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，需要重做，浪費(fèi)時(shí)間和藥品。(2)結(jié)晶時(shí)不知道如何判斷結(jié)晶程度，減壓抽濾后，晶體質(zhì)量偏少。(3)不知道產(chǎn)率如何計(jì)算。學(xué)生一旦養(yǎng)成了被動(dòng)學(xué)習(xí)、不求甚解的不良實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，會(huì)使其在大三的專業(yè)實(shí)驗(yàn)和大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)較差，影響了培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量。近年來，以問題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)模式在高等院校課程教學(xué)中被廣泛運(yùn)用，在一定程度上改善了授課質(zhì)量。本文以硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，探討了PBL教學(xué)法在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的具體應(yīng)用策略，并針對(duì)實(shí)施過程中存在的問題提出了改進(jìn)建議。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)

以2016級(jí)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)本科1，2班共100人為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)授課時(shí)將其劃分為3個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的人數(shù)為33～34人。隨機(jī)選擇1個(gè)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生采用PBL教學(xué)法，另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生采用傳統(tǒng)方法授課。3個(gè)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的入學(xué)成績(jī)基本一致，理論授課為同一任課教師。

1.1 劃分實(shí)驗(yàn)小組

將實(shí)驗(yàn)室1的學(xué)生劃分為11個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每組3人，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組選出一名學(xué)生擔(dān)任組長(zhǎng)。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)督促組員查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、參與網(wǎng)絡(luò)討論和答題等。

1.2 查資料 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

鑒于學(xué)生在大一第一學(xué)期尚未學(xué)習(xí)“文獻(xiàn)檢索”課程，大部分學(xué)生不會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)查閱資料。指導(dǎo)教師需將查閱文獻(xiàn)的具體方法設(shè)計(jì)出來，打印出來分發(fā)給每位學(xué)生，并在理論授課時(shí)抽出一定時(shí)間講解如何查閱文獻(xiàn)。學(xué)生在業(yè)余時(shí)間利用三大中文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)：清華知網(wǎng)、維普和萬(wàn)方查閱硫酸亞鐵銨的制備工藝，根據(jù)查詢結(jié)果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

教學(xué)平臺(tái)是利用校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的授課活動(dòng)平臺(tái)，師生之間通過此平臺(tái)進(jìn)行溝通互動(dòng)。每位學(xué)生將設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案以Word或PDF格式上傳到教學(xué)平臺(tái)上，教師依據(jù)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。

1.3 網(wǎng)絡(luò)討論和答題

為規(guī)范學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備的操作技能，指導(dǎo)教師將實(shí)驗(yàn)預(yù)試的全過程拍成視頻，經(jīng)過后期的編輯整理后上傳到教學(xué)平臺(tái)上。每位學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過網(wǎng)絡(luò)觀看實(shí)驗(yàn)視頻，對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體流程和儀器設(shè)備的基本操作有大致的了解，掌握影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)(見表1)，有助于取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在教學(xué)平臺(tái)的討論區(qū)，學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)操作過程中的疑難問題進(jìn)行討論，指導(dǎo)教師利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)解答。另外，指導(dǎo)教師將實(shí)驗(yàn)習(xí)題上傳到教學(xué)平臺(tái)上(見表2)。學(xué)生利用校園卡號(hào)登錄后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成答題，教師給予評(píng)分。

表1 關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)及主要問題

表2 實(shí)驗(yàn)習(xí)題及分值

1.4 實(shí)驗(yàn)操作

按事先劃分好的實(shí)驗(yàn)小組，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)服穿戴整齊依次進(jìn)入基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。首先，由組長(zhǎng)帶領(lǐng)組員清點(diǎn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上擺放的試劑和儀器是否齊全。然后，按照設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)巡視，及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤操作和解決突發(fā)實(shí)驗(yàn)事故(見表3)。最后，依據(jù)每組的實(shí)驗(yàn)操作情況給予評(píng)分，并寫出評(píng)分依據(jù)。

表3 常見實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤

1.5 實(shí)驗(yàn)后的反思

實(shí)驗(yàn)完成后，每位實(shí)驗(yàn)小組的組長(zhǎng)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳到教學(xué)平臺(tái)上，并對(duì)分析產(chǎn)率偏低或偏高的原因做出書面解釋。產(chǎn)率偏高常見原因：鐵粉殘?jiān)|(zhì)量偏低或硫酸亞鐵銨未充分干燥。產(chǎn)量偏低常見原因：制備硫酸亞鐵時(shí)，反應(yīng)時(shí)間偏短；未趁熱抽濾，硫酸亞鐵晶體殘留在抽濾瓶的器壁上；蒸發(fā)濃縮硫酸亞鐵銨時(shí)晶膜過少。

1.6 成績(jī)?cè)u(píng)定

傳統(tǒng)的成績(jī)?cè)u(píng)定方式是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)作為最終的綜合成績(jī)，這種成績(jī)?cè)u(píng)級(jí)方式容易挫傷實(shí)驗(yàn)操作認(rèn)真但結(jié)果不好學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，且引發(fā)個(gè)別學(xué)生抄襲報(bào)告的現(xiàn)象。在新型的教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)成績(jī)呈現(xiàn)多元化，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、網(wǎng)絡(luò)討論和答題、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫、實(shí)驗(yàn)反思共5個(gè)方面，以此評(píng)定最終成績(jī)，每項(xiàng)內(nèi)容各占20分。

2 效果評(píng)價(jià)及改進(jìn)建議

2.1 效果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)完成后的1周內(nèi)，設(shè)計(jì)一份調(diào)查問卷對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，評(píng)價(jià)授課效果，具體見表4。從調(diào)查問卷結(jié)果來看，實(shí)驗(yàn)組對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握程度人數(shù)比例與對(duì)照組較為接近，分別為91.18%和90.90%；實(shí)驗(yàn)組在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)溶液蒸干或結(jié)晶過少的人數(shù)比例為8.82%，低于對(duì)照組的人數(shù)比例13.64%。其他3項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容的人數(shù)比例，對(duì)照組均比實(shí)驗(yàn)組高出約2%，反映PBL教學(xué)法比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法更有利于提高授課效果。

表4 調(diào)查問卷表

2.2 改進(jìn)建議

PBL方法在培養(yǎng)學(xué)生的自主能力、養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣和科學(xué)素養(yǎng)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但仍存在個(gè)別學(xué)生參與度較低、實(shí)驗(yàn)態(tài)度不認(rèn)真的現(xiàn)象。在今后的教學(xué)中應(yīng)做出如下改進(jìn)。(1)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的思想政治教育，使其意識(shí)到學(xué)習(xí)對(duì)個(gè)人未來發(fā)展的重要性。(2)強(qiáng)化組長(zhǎng)責(zé)任，督促每位組員認(rèn)真完成教師交代的每項(xiàng)任務(wù)。(3)指導(dǎo)教師對(duì)每項(xiàng)內(nèi)容的評(píng)分更加客觀公正，在錯(cuò)誤處標(biāo)明正確的修改意見。

3 結(jié)語(yǔ)

以硫酸亞鐵銨的制備為例，闡述了PBL教學(xué)法在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課中的具體應(yīng)用策略。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)授課方法相比，PBL教學(xué)法以改革綜合成績(jī)?cè)u(píng)定方式為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)手段主動(dòng)學(xué)習(xí)、啟發(fā)其能“提出問題→查閱資料→解決問題”，逐步養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。另外，PBL教學(xué)法也對(duì)指導(dǎo)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)和課堂控制能力提出了更高要求，逼迫教師加強(qiáng)自我學(xué)習(xí)，做到游刃有余地進(jìn)行課堂教學(xué)。