PBL教学方法在基础化学缓冲溶液教学中的应用

孙立平 孙 红 张 倩 王 腾 董 建

泰山医学院化学与制药工程学院 山东泰安 271016

PBL教学方法在基础化学缓冲溶液教学中的应用

孙立平 孙 红 张 倩 王 腾 董 建

泰山医学院化学与制药工程学院 山东泰安 271016

PBL教学方法是一种以学生为中心，问题为载体，能有效提高学生的学习兴趣、拓展学生的知识面、培养学生的自学能力、发展学生综合思考和解决实际问题能力的一种教学方法。为了突破传统教学模式的局限，提高基础化学课程教学质量，笔者尝试在基础化学理论课的授课中采用PBL教学方法。

PBL教学方法；基础化学；缓冲溶液

PBL教学方法(problem-based learning，PBL)是以学生为中心，问题为载体，要求学生通过自学、研究、讨论和合作来分析问题、解决问题，培养学生主动学习的能力，发展其综合思考问题的能力，教师根据学生的需要提供指导的一种学习方法[1,2]。PBL教学法较传统的教学方法具有如下的长处：PBL教学法可以提高学生主动学习和解决问题的能力，培养学生进行批判性思维和创造性思维的能力，符合当今社会对人才培养的要求。PBL教学方法提高了学生的团队意识、师生间的交流进一步 加强，同时学生的学习积极性有很大提高[3]。过去的研究结果表明，PBL教学方法得到了很多教育工作者的认同，世界上许多国家的医学院校都采用了这种教学方法。在国内，PBL教学方法多应用于临床医学教学中，而在基础课程教学中的应用相对较少。为了适应新形势下的教学方法和教学方式的改变，我们在基础化学理论课教学中尝试采用PBL教学方法，为形成新的教学模式和教学体系提供参考。

图1 应用PBL教学方法学生代表讲解PPT

基础化学是我们学校医学类新生必修的一门基础课，其教学目标是：培养高素质医学人才，该课程是学习后续课程的基础，也是以后学生工作的基础。大学一年级新生刚跨入大学校门，接触大学课程，对大学课程设置不了解，没有掌握大学课程需要达到的教学目标，同时没有适应大学的学习方式，这样学生自学能力不能得到很好的发挥。如何帮助学生适应大学学习、转变学习方法，是基础化学教学过程中亟须解决的一个重要课题。为此，我们在基础化学理论课程的教学中对部分教学内容尝试了PBL教学法，取得了较好的效果。

1 PBL教学方法在基础化学理论教学中的探索

PBL教学法在基础化学理论课程教学过程中的具体操作程序。

1.1 研究对象

本研究以我校 2014级临床医学专业本科一、二班为研究对象，来研究 PBL 教学法在基础化学理论课程教学(以“缓冲溶液”一章为例)中的应用。把一班(48人)作为实验班(采用 PBL 教学法教学)，按照学生个性特征和知识水平及学习情况分成6个小组，每个小组8人；二班 50 人为对照班(采用传统教学方法教学)。经统计学分析，两个班级学生的年龄、性别和入学成绩没有显著差异，可以作为研究对象。

1.2 教材

对照班和实验班选用同一本规划教材。

1.3 任课教师

两班均由无机化学教研室具有丰富教学经验和坚定教改信念的同一教师授课。

1.4 研究方法

对照班采用传统的教学方法组织教学。

实验班采取如下的PBL教学方法：(1)由于在基础化学实验中有“缓冲溶液的配制和性质检验”这一个实验内容，所以学生在学习缓冲溶液理论知识内容前，教师采用PBL教学法把和缓冲溶液理论知识相关的问题提供给学生，学生分组后，每组学生根据任务去查阅资料整理答案，制作PPT。(2)在上课时，每个小组派一名学生讲解老师给出的问题，然后学生讨论部分有争议的问题。(3)老师根据学生对与本章内容相关问题的解答情况进行讲解，讲解要有针对性，重点解决学生不好理解和不能掌握的难点问题以及在理论联系实践中出现的难以解决的问题，达到通过理论结合实验的方法，掌握本章内容(见表1)。

表1 泰山医学院2014级临床医学专业基础化学课程PBL教学过程

教学大纲中规定缓冲溶液一章的教学目标是：(1)熟悉缓冲溶液的定义、组成及缓冲作用机制；(2)掌握缓冲溶液缓冲容量和缓冲范围；(3)掌握缓冲溶液pH的计算、配制方法以及血液pH计算公式。

为完成教学目标(1)，提出以下问题。

分别用0.1 mol•L-1HAc 和NaAc溶液配制pH为4.0的A缓冲溶液，用0.05 mol•L-1Na2CO3和NaHCO3溶液配制pH为10.0的B缓冲溶液。然后按表2内容取12支大试管进行如下实验。

表2 缓冲溶液性质

根据实验结果回答以下问题：观察A、B两种溶液和其他两种溶液分别加入相同量的强酸、强碱或蒸馏水后，溶液的pH有什么变化；分析A、B两种溶液的组成与其他两种溶液的组成有什么区别，得出缓冲溶液的定义、组成和缓冲机制。

为完成教学目标(2)，提出以下问题。

为了让学生理解缓冲容量的定义及缓冲容量的影响因素，让学生根据表3和表4内容做以下实验，分别取两支大试管配制C、D两种缓冲溶液，分析此时两种缓冲溶液的pH值是否相同；分别将2滴甲基红溶液加入两支试管中，观察溶液的颜色变化；然后分别逐滴加入2 mol•L-1NaOH溶液，直至溶液刚好变为黄色。记录各管所加氢氧化钠溶液的滴数，将结果汇总入表3中，根据以上结果得出缓冲容量的定义，分析为什么使两种缓冲溶液由红色变为黄色所需要NaOH溶液的体积不同，与哪些因素有关；同时计算实验的理论值，分析实验误差并对所得结果加以解释。

表3 缓冲溶液缓冲容量实验(1)

为了让学生理解缓冲容量与缓冲组分比值的关系，设计如下实验：取2只小烧杯，按表4所示的体积，分别配制不同缓冲比的E和F缓冲溶液。用pH计测其pH值。然后用分别取0.1 mol•L-1NaOH溶液1.00 mL加入两个烧杯中，测其pH值，将结果记入表4中，根据实验结果，分析E和F两种缓冲溶液缓冲比和pH的区别，解释两种缓冲溶液加入相同体积的NaOH溶液后pH的变化情况，分析原因，得出缓冲溶液缓冲容量与缓冲比之间的关系。

表4 缓冲溶液缓冲容量实验(2)

为完成教学目标(3)，设计下列问题。

人体每天都在摄入不同的酸碱性食物，机体每时每刻都会产生不同种类和不同浓度的酸性或碱性物质，但正常人血浆的pH为什么仍会维持在7.35～7.45之间呢；人体内存在哪几种主要的缓冲系，它们是如何维持正常血液pH稳定的；举例说明缓冲溶液在临床医学上有哪些应用。

1.5 评价指标

(1)课程考核成绩：课程教学结束时，对实验班和对照班学生进行同一试卷进行闭卷考核(总分100 分)；

(2)问卷调查：课程结束后要求每名学生不记名填写问卷调查表(见表5)，我们对调查表进行统计分析、并对教学过程中存在的问题进行总结。

表5 泰山医学院2014级临床医学专业基础化学课程PBL教学方法调查问卷

1.6 研究结果

通过在2014级临床医学专业基础化学部分章节教学中进行PBL教学实践，90%的学生认为在基础化学理论课程的学习中，PBL教学模式有很大的优势，通过这种主动的学习方法，学生将枯燥的化学理论知识和医学知识有机地联系起来，学生的学习主动性和学习能力有了很大提高，学生通过理论结合实验的方法，更为牢固的掌握了知识，变“被动”学习为“主动”学习，提高了学习效率，为以后专业课的学习打下一定的基础。与此同时，学生学习过程中提出的许多问题促使教师不断学习。因此，PBL教学模式实现了教学相长，教学效果有了很大的提高。

2 讨论

基础化学是我校医学类专业新生的一门必修课，内容多，学时少，选课学生数量大，这对PBL教学法的大规模开展造成一定困难。通过在2014级临床医学专业基础化学理论教学的部分章节中实施PBL教学实践，取得较为满意的教学效果，为以后在基础化学课程中深入开展PBL教学法奠定了一定的基础。但是由于学生长期养成的不同学习习惯和学生个体间的差异，部分学生认为传统以教师系统讲解为主的教学方法更符合学生学习特点，对于大学一年级的新生来说，全面、多学时地推广PBL教学方法是有一定困难的。为此，我们在倡导PBL教学法的同时，还应该辅之以其他教学方法，如案例教学法、讨论式教学法、文献教学法等，以提高教学效率，构建适合我国培养具有创新能力大学生的教学模式。

[1]王君明,贾玉梅,崔瑛.基于PBL的中药学案例教学模式[J].中国医药导报,2012,9(6):145-147.

[2]Hmelo CE. Problem-based learning: Effects on the early acquisition of cognitive skill in medicine[J].The Journal of the Learning Science,1998,7 (2):173-208.

[3]Marilla D. Svinicki. Moving Beyond “It worked”: The Ongoing Evolution of Research on Problem-Based Learning in Medical Education[J]. Educational Psychology Review Rev,2007(19):49-61.

Application of PBL Pedagogy in Basic Chemistry Buffer Solution

Sun Liping, Sun Hong, Zhang Qian, Wang Teng, Dong Jian
Institute of Chemistry and Pharmaceutical Engineering, Taishan Medical University, Tai'an, 271016, China

PBL teaching method is a kind of student-centered, a problem-based teaching method that can improve students’ interest in learning, expand students’ knowledge, enhance students’ learning initiative and train students’ thinking ability to make teaching and learning in a harmonious atmosphere. In order to break through the limitations of the traditional teaching mode, improve the quality of basic chemical course teaching, the author attempts to in basic chemistry theory teaching with PBL teaching method.

PBL teaching method; fundamental chemistry; buffer solution

2016-10-13

孙立平，博士，副教授。孙红，博士，讲师。

山东省高等医学教育研究中心科研规划课题(编号：YJKT201519)；山东省教育科学“十二五”规划(重点)课题(编号：2013GG172)；泰山医学院教育教学研究课题(编号：kXY2015033)。