王良貴

(麗水學(xué)院生態(tài)學(xué)院，浙江 麗水 323000)

?

基于PBL教學(xué)法的試樣分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探

王良貴

(麗水學(xué)院生態(tài)學(xué)院，浙江 麗水 323000)

基于建構(gòu)主義教學(xué)理論，在試樣分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)(problem-based learning，PBL)教學(xué)模式。以萃取分離-丁二酮肟分光光度法測(cè)定硬幣中鎳含量實(shí)驗(yàn)為例，探討了PBL教學(xué)模式的具體應(yīng)用。教學(xué)效果證明，PBL教學(xué)模式有效培養(yǎng)了學(xué)生自主獲取知識(shí)能力，以及解決實(shí)際測(cè)試問(wèn)題技能，同時(shí)促進(jìn)了認(rèn)知學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的開(kāi)展。

PBL教學(xué)法；試樣分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)；實(shí)例

試樣分離技術(shù)是分離科學(xué)領(lǐng)域中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)又是一門(mén)理論與實(shí)踐結(jié)合極為緊密的課程，一般在學(xué)完了《分析化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》與《儀器分析》后開(kāi)設(shè)。目前的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)和儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很少涉及到復(fù)雜試樣分析，以至于很多學(xué)生在課外科研、畢業(yè)設(shè)計(jì)中面對(duì)實(shí)際試樣分析不知從哪開(kāi)始，究其原因主要是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析的試樣僅有單一組分，沒(méi)有其他共存組分的干擾，不需分離富集待測(cè)組分。而實(shí)際試樣所含組分復(fù)雜，須經(jīng)過(guò)試樣預(yù)處理和分離富集，把試樣中待測(cè)組分轉(zhuǎn)變成適合某種測(cè)定方法的試液，這部分工作量約占整個(gè)分析工作量的60%～70%，是整個(gè)分析過(guò)程的關(guān)鍵[1]。由此可見(jiàn)，試樣預(yù)處理和分離是試樣分析的重中之重一環(huán)，掌握試樣分離技術(shù)是許多從事與化學(xué)相關(guān)工作者必備的技能。由于分析試樣的多樣性與復(fù)雜性，試樣的預(yù)處理分離技術(shù)也必然多樣化，但目前試樣分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)偏重于單一分離技術(shù)，綜合性實(shí)驗(yàn)少，沒(méi)有探索性實(shí)驗(yàn)。這種教育模式培養(yǎng)的學(xué)生雖有扎實(shí)操作技能，可缺乏創(chuàng)新性、開(kāi)拓性思維能力。

1 PBL教學(xué)模式

基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)是以信息加工心理學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)為基礎(chǔ)，屬于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的范疇[2]。以學(xué)生為主體、“基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)”(PBL，Problem-Based Learning)教學(xué)模式，由美國(guó)教育學(xué)、心理學(xué)家Jerome S. Bruner于20世紀(jì) 50 年代提出[3]，1969 年美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Howard Barrows在加拿大Mc Marster 大學(xué)醫(yī)學(xué)教學(xué)中首次應(yīng)用，20 世紀(jì) 80 年代始被廣泛運(yùn)用于教育教學(xué)實(shí)踐中，該教學(xué)模式的理論與操作方式也得到了不斷的補(bǔ)充、發(fā)展與完善[4-9]。這種教育模式和教育家陶行知說(shuō)過(guò)：“最好的教育是教學(xué)生自己做自己的先生，解放自己的頭腦，勇敢地去探索；解放自己的眼睛，經(jīng)常地去看；解放學(xué)生的雙手和雙腳，讓他們?nèi)?shí)踐；解放學(xué)生的時(shí)間空間，讓他們?nèi)グl(fā)展”的育人模式一脈相承，其核心都是以現(xiàn)實(shí)情境的結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題為切入點(diǎn)，學(xué)習(xí)者以積極的問(wèn)題解決者身份解決問(wèn)題，從事研究，整合理論和實(shí)踐，并把知識(shí)和技能運(yùn)用于開(kāi)發(fā)一個(gè)針對(duì)特定問(wèn)題的可行的解決方案[10]。經(jīng)典PBL教學(xué)過(guò)程包括提出學(xué)習(xí)問(wèn)題→建立假設(shè)→自學(xué)及收集資料→論證假設(shè)→歸納總結(jié)5個(gè)階段[11]。在PBL的教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)提出需要學(xué)生自己解答的問(wèn)題，從此開(kāi)放性的問(wèn)題入手，自由組合的學(xué)生通過(guò)資料檢索與自主學(xué)習(xí)、相互討論、分析問(wèn)題，組內(nèi)學(xué)生自我反思所獲得的知識(shí)，最后教師點(diǎn)評(píng)、并以問(wèn)題和答案為中心，輻射相關(guān)知識(shí)，擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，對(duì)要求掌握和熟悉的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容加以總結(jié)、深化。本文基于建構(gòu)主義教學(xué)理論，以萃取分離-丁二酮肟分光光度法測(cè)定硬幣中鎳含量為例初步探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)中PBL教學(xué)模式。

2 PBL教學(xué)模式在試樣分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐

2.1 問(wèn)題設(shè)計(jì)

我國(guó)自1990年8月成功地研制發(fā)行了第一套鋼芯鍍鎳硬幣，即從第三套硬幣開(kāi)始，壹元硬幣即采用鋼芯鍍鎳材質(zhì)，為鑒別壹元硬幣真?zhèn)?，測(cè)定其中鎳含量不失為一好方法。實(shí)驗(yàn)原理：試樣以酸溶解，掩蔽鐵干擾，加丁二酮肟與鎳生成丁二酮肟鎳，萃取丁二酮肟鎳絡(luò)合物到有機(jī)相，再反萃取到水相中，然后在強(qiáng)堿性介質(zhì)中，以過(guò)硫酸銨氧化為劑，鎳與丁二酮肟生成紅色絡(luò)合物，在分光光度計(jì)上測(cè)量吸光度，計(jì)算試樣中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)包括三部分：

(1)試樣消解

設(shè)計(jì)的問(wèn)題有: 我國(guó)發(fā)行的四套硬幣中采用鋼芯鍍鎳材質(zhì)是哪幾種？依據(jù)硬幣中鎳含量可選哪種測(cè)定方法？根據(jù)選定方法確定試樣消解方案(包括酸的種類(lèi)、比例與用量，分解溫度，以丁二酮肟為沉淀劑時(shí)體系pH值、干擾離子的消除方法、丁二酮肟加入量，萃取劑與反萃取劑的選擇)？

(2)含量測(cè)定

設(shè)計(jì)的問(wèn)題有：顯色條件有哪些？參比溶液如何制備？吸收曲線和工作曲線如何繪制？

(3)試驗(yàn)方法學(xué)驗(yàn)證

設(shè)計(jì)的問(wèn)題有：實(shí)驗(yàn)的精密度和準(zhǔn)確度如何驗(yàn)證？

2.2 實(shí)驗(yàn)的組織

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前一周，由教師通過(guò)網(wǎng)上互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)給學(xué)生發(fā)布實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 4人分成小組，針對(duì)以上設(shè)計(jì)的問(wèn)題以科學(xué)研究的基本方式進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，完成對(duì)相關(guān)信息的收集與認(rèn)知，自主討論，在教師引導(dǎo)下設(shè)計(jì)初步的實(shí)驗(yàn)方案，并通過(guò)網(wǎng)上互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)反饋給教師，由教師對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作審核。

全部完成此實(shí)驗(yàn)工作量很大，為了在有限課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生熟悉科研基本流程，教師可引導(dǎo)學(xué)生完成1.1(1)、(2)部分中各1～2個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，其他實(shí)驗(yàn)條件可參考文獻(xiàn)[12]，并不失時(shí)機(jī)地向?qū)W生提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲和自我實(shí)現(xiàn)欲，如1.1(1)基體鐵和微量銅、鈷、鉻等干擾離子消除有何不同，如何保證消解液中全部鎳離子轉(zhuǎn)化為丁二酮肟鎳沉淀；強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑顯色條件下，鎳離子與丁二酮肟生成紅色絡(luò)合物結(jié)構(gòu)組成。教師巡回指導(dǎo)學(xué)生，督促學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)安全，參與學(xué)生的討論。

2.3 切實(shí)重視對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析是科研工作非常重要的必備一環(huán)，教師引導(dǎo)學(xué)生現(xiàn)在小組內(nèi)對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果從試驗(yàn)方法學(xué)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作上對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、檢討和反思，然后全班各小組間由一名代表陳述其小組的實(shí)驗(yàn)方案、結(jié)果，其他組對(duì)其進(jìn)行質(zhì)疑、討論、評(píng)價(jià)，然后各小組在此基礎(chǔ)上對(duì)原小組內(nèi)形成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析進(jìn)行修正、總結(jié)，最后以小論文形式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在小組內(nèi)和小組間的討論與分析期間，教師須及時(shí)把握討論的方向，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所查閱文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果各抒己見(jiàn)，及時(shí)做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)并反饋給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣和熱情，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新思維。

2.4 結(jié)果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)網(wǎng)上互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)對(duì)這種PBL 教學(xué)模式進(jìn)行討論、總結(jié)。學(xué)生普遍認(rèn)為，在PBL教學(xué)模式中有主人翁的意識(shí)，對(duì)老師的依賴(lài)減少了，自主學(xué)習(xí)、自覺(jué)參與實(shí)驗(yàn)的積極性高了，對(duì)所設(shè)計(jì)問(wèn)題看了很多文獻(xiàn)，有自己的認(rèn)識(shí)與觀點(diǎn)，敢于質(zhì)疑同學(xué)、教師觀點(diǎn)，與同學(xué)、老師溝通能力增強(qiáng)了，自己自主、主動(dòng)、質(zhì)疑和探索能力得到很好的培養(yǎng)。同時(shí)也反映要做好實(shí)驗(yàn)，必須看很多文獻(xiàn)，不像以前“照方抓藥”地做，學(xué)到很多東西，占了較多課外時(shí)間。任教老師為PBL 教學(xué)設(shè)計(jì)需要花費(fèi)大量時(shí)間準(zhǔn)備資料、審核學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，為參與、引導(dǎo)學(xué)生的討論和評(píng)價(jià)，還需要大量看讀相關(guān)文獻(xiàn)。

3 結(jié) 語(yǔ)

PBL教學(xué)模式真正讓學(xué)生成為了教學(xué)的主角，體現(xiàn)了“以學(xué)生發(fā)展為本,以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心”的教育思想[13]。從上述教學(xué)實(shí)踐的學(xué)生反饋和師生體會(huì)看，多數(shù)學(xué)生覺(jué)得PBL教學(xué)模式比傳統(tǒng)的教師講課更有趣、有意義，有較大的成就和滿(mǎn)足感，自主學(xué)習(xí)、分析解決問(wèn)題的能力以及對(duì)知識(shí)的理解能力均比以前有提升，但還有需解決的問(wèn)題，如：PBL教學(xué)模式的應(yīng)用還停留在初級(jí)探索階段，應(yīng)用有限；受限的實(shí)驗(yàn)設(shè)備影響了一些實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)方案的實(shí)施；教師在PBL教學(xué)模式中角色轉(zhuǎn)變還需花較長(zhǎng)時(shí)間；PBL教學(xué)模式的學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)等亟需解決的問(wèn)題。

[1] 鄧華, 朱彭齡. 固相微萃取及其與某些分析技術(shù)聯(lián)用[J]. 分析化學(xué), 2001,29(5):601-605.

[2] 張炳立, 常淑楓, 李玲玲, 等. 試論P(yáng)BL 教學(xué)法的理論基礎(chǔ)[J]. 天津中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(3):156-158.

[3] 高曉雁. 問(wèn)題式教學(xué)模式的創(chuàng)新與實(shí)施[J]. 中國(guó)高等教育, 2008, 24(1): 43-44.

[4] Kellah M Edens. Preparing Problem Solvers for the 21st Century through Problem-Based Learning[J]. College Teaching, 2000, 48: 55-60.

[5] 許曉靜. 基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的PBL教學(xué)法應(yīng)用模式探析[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2014, 31(4): 177-179.

[6] 秦海宏, 葛偉, 孫雪潔. PBL教學(xué)法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)學(xué)生批判性思維能力的培養(yǎng)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2013, 30(6):121-123.

[7] 王志軍. 用PBL教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2009, 26(6):23-24.

[8] 楊憲, 和七一, 余曉東, 等. 基于PBL教學(xué)法在大學(xué)《食品化學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014, 39(10):152-156.

[9] 吳潔, 王廉文, 陳樹(shù)寶. PBL教學(xué)法在兒內(nèi)科教學(xué)中的實(shí)踐與探索[J].上海第二醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2004,24(1):60-62.

[10]John R Savery. Overview of problem-based learning: Definitions and distinctions[J]. The Interdisciplinary Journal of Problem-based learning, 2006,1(1):9-20.

[11]侯剛健, 苗方, 安蕓. 以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)在藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 華北煤炭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009,11(3):447-448.

[12]GB/T 223.23-2008 鋼鐵及合金鎳含量的測(cè)定丁二酮肟分光光度法[S].

[13]湯豐林. 基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)與我國(guó)的教育現(xiàn)實(shí)[J].比較教育研究,2005(1):73-77.

Preliminary Study on Sample Separation Technology Experimental Teaching Based on PBL Model

WANG Liang-gui

(College of Ecology, Lishui University, Zhejiang Lishui 323000, China)

The problem-based learning (PBL) teaching mode was introduced into the sample separation technology experimental teaching based on the constructuralism teaching theory. The PBL teaching mode was applied in the extraction separation-the dimethylglyoxime spectrophotometric method for the determination of nickel in coin experiment. The results of the PBL teaching mode demonstrated that the introducing PBL teaching mode effectively cultivated students’ independent ability to acquire knowledge and their skills to solve practical test problems, and the teaching mode promoted students’ cognitive and cooperative learning.

problem-based learning teaching mode; sample separation technology experiment; examples

王良貴(1965-)，男，碩士，講師，研究方向?yàn)榉蛛x富集。

G642.423

A

1001-9677(2016)023-0159-02