浅谈PBL教学法在化工类的元素化学教学中的应用
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摘要：在短学时的背景下，元素化学知识是大学化工类的无机化学的教学难点。本文在分析PBL教学模式的特点的基础上，结合笔者多年的教学实践，根据元素化学教学内容，从构建情景、提出问题、主要策略、实施评价等方面探讨了元素化学的PBL教学的实施方法，以期为PBL教学法在元素化学的广泛应用提供新的依据。
关键词：PBL教学法；元素无机；无机化学；探究式教学
中图分类号：O611 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）33-0170-02
无机化学是大学化工类各专业学生的第一门必修的专业基础课，它衔接中学化学内容，引导大学新生适应现代高等教育新模式，同时又为后续学习有机、分析、物化和化工原理等专业课程提供必要的理论基础。因此，无机化学的实际教学效果在一定程度上影响着化工类专业本科生的培养质量。无机化学的内容主要包含基础理论和元素化学两部分。基础理论主要包括化学热力学初步、动力学、电化学、配位化学和物质结构等重要内容，其系统性和逻辑性很强。而元素化学主要包括元素周期表中s、p、d、ds和f区的单质及其化合物的物理与化学性质，知识点较分散繁多。因此，在化工专业的新课程体系中，如何在较短的34个学时内高效进行元素无机化学的教与学，是从事化工专业的无机化学教学的老师们面临的一个棘手的问题。
传统的LBL教学模式是以授课为基础（lecture based learning）的“填鸭式”教学方法，以教师讲授为主导，已难以满足现代高等教育教学的新要求。PBL（problem based learning）教学模式是一种以问题为导向，通过学生自学、分析、讨论和合作解决问题，培养其自学能力，发展其综合思考能力的一种新的教学方法[1]。PBL教学模式的最主要特征是以学生为主体，以问题为基础，以项目为纽带，重视多学科交叉、合作式学习，力求让学生在解决问题的过程中获取知识、反思建构知识并形成学习的技能，培养其独立思考、团队合作、综合解决问题的能力。
元素无机化学的教学内容描述性强和知识点较多，学生难以在较短的时间内掌握和熟悉其内容，易学习易遗忘的现象时有发生。众所周知，元素化学的内容与物质结构、四大平衡和热、动力学等基本原理有密切关联。所以，在实际无机化学教学中，教师要改变传统的“填鸭式”授课模式，合理应用PBL教学模式，进行正确的启发和引领，让学生主动参与整个教学过程，通过查找资料、集体讨论等手段来学习巩固元素化学的相关知识，主动转变学习方式，激发学习兴趣，提高学习效率。在实际教学过程中，我们以吉林大学编著的《无机化学》元素化合物知识作为案例[2]，初步探讨在PBL教学模式实施的过程中应该注意的一些问题。
一、合理构建教学情景，精心设计PBL问题
问题情境是指当前的学习内容与学习者原有认知水平不和谐、不平衡而又亟需解决的心理状态。元素化学教学情景的构建方法通常有以下几种：（1）结合实际生产、生活和社会等方面；（2）结合有趣的化学实验现象；（3）利用人的认知矛盾；（4）利用化学史。而问题的提出是PBL教学过程的核心和关键[3]。合理的针对性的情景构建有利于激发元素化学的教学兴趣，有利于PBL问题的引出，有利于学生主动参与教学过程，有利于实际教学效果的提高。因此，情景的铺设和问题的提出要根据元素化学的各个章节的特点，结合教学重点、难点以及灵活串联元素及化合物的性质，构建层次分明的教学提纲，提前布置给学生，鼓励学生查阅资料来理解相关知识内容。例如，氮族元素这章包括八节内容，其中一些内容在中学化学中已学习。从同学们熟悉的氮气的物理化学性质出发，渐进性地提出一些问题：为什么液氮可用于冷却剂？在实验室中氮气可用作保护性气体，化学性质与其结构有什么关联？为什么在化学工业上氮气合成氨时需要在高温高压的条件进行，而豆科植物能在温和的反应条件下高效合成？通过解决这些问题，引导同学们自学教材，积极查阅文献资料，并促进独立思考辨析、归纳整理新旧知识。这是大一新生深入理解已有知识、自主获取新知识和提高学习效果的方法，是从灌输型的被动吸收知识向主动汲取知识的华丽转变的途径。
二、因材施教，渐进实施PBL教学
元素化学PBL教学内容要在学生认知水平和思维发展水平的“最近发展区”中选取，遵循元素化学的逻辑结构序列和学生的认识能力的发展序列，由浅入深地循序渐进地推进PBL教学。如果PBL问题对于同学们来说过难，与同学们的认知结构和能力相差甚远，会使学生产生恐惧、逃避的想法，导致学习效率低下，严重打击其元素化学学习的积极性。对于元素部分的学习，要分清主次，内容上有所选择，要恰当设置内容梯度和层次，避免将过难的知识一股脑地抛给学生。因此，在实施PBL教学模式的前期，我们要精心挑选章节内容，较好地整理难度小的内容，使学生逐渐适应这种探究式的教学方式，慢慢体会到PBL教学模式的特点，促进学习方式的转变，最终基于PBL教学方式全面實现教学目标。
三、突出学生为主体和教师为主导的地位
在元素化学的PBL教学实施的过程中，教师要建构问题情境，提出问题，合理分配各小组的任务，及时发现、指导和协助解决同学们遇到的疑惑，力使学生通过结构和性质的关联这一条主线来全面把握元素教学内容，避免出现教学目标模糊、偏离元素化学教学大纲的情况，从而保证教学目标的顺利完成。
四、合理运用现代教育技术，切实提高PBL教学效果
随着现代信息技术的发展，多媒体、互联网、翻转课堂和慕课等通过图像、文字、动画和影音等各种传输手段提供非线性的、多层次的背景资料，增强了形象性、趣味性、新颖性，改变了传统教学中沉闷的表现形式，大大增加了课堂教学的信息量，缓解了课时严重不足的矛盾。特别值得一提的是，多媒体能将抽象的原子分子结构进行可视化、形象化，将枯燥的元素化学内容变得生动有趣，打造了一个图文并茂的教学环境，使学生在短时间内接触了大量的元素化学内容，信息量大并且能使同学们产生清晰明快的直观感受，更易于接受、理解和掌握所学知识。因此，应用PBL教学时，为了能够达到预期的教学效果，提高教学质量，结合使用多媒体教学模式是非常必要的。在PBL教学的结尾阶段，教师一定要归纳和强调本次的教学重点和难点。
五、评价形式多样化，评价内容全面化
教学评价方式对学生的自主学习具有重要的导向作用。目前，闭卷考试是大多数高校的元素化学的主要评价方式，与PBL教学法相匹配的科学评价体系尚未完全建立。元素化学考核内容繁多，方程式复杂，过分强调了记忆性知识，忽略了对学生学习能力提高的客观评价，会在一定程度上挫伤学生的自主学习的积极性。因此，可将闭卷考试和开卷考试相结合，闭卷考试侧重于考核学生对基本概念的理解、对基础原理和基本理论的掌握，而闭卷考试侧重于考核学生综合知识的应用能力和创造性思考的能力。
六、结语
总之，PBL模式在元素无机化学的实际教学中取得较好的教学效果，有助于激发学生的学习兴趣，提高学生发现、分析、解决问题的能力，增强团队意识，同时也有利于教师素质的提升。尽管在元素化学教学中实施PBL教学法的过程中难免会出现一些问题，但只要高度重视，积极应对，持续改进，我们有理由相信PBL教学法会更广泛地应用于元素化学的教学中。
参考文献：
[1]庄晓娟，韩明梅.探讨PBL教学法在无机化学元素部分教学中的应用[J].大学化学，2016，31（12）：13-16.
[2]宋天佑，程鹏，徐家宁，张丽荣.无机化学（第3版）上下册[M].高等教育出版社，2015，（1）.
[3]S.Jansson，H.S"derstr"m，P.L.Andersson，M.L.Nording，Implementation of Problem-Based Learning in Environmental Chemistry [J].J.Chem.Educ.2015，92（12）：2080-2086.
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