王秋亞

(渭南師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，陜西 渭南 714099)

有機(jī)化學(xué)是我?；瘜W(xué)、高分子、材料、應(yīng)用化學(xué)、能源化工等專業(yè)開設(shè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程具有理論性較強(qiáng)，內(nèi)容繁多、知識點(diǎn)零碎，結(jié)構(gòu)與反應(yīng)機(jī)理抽象難懂，教學(xué)課時偏少等特點(diǎn)。長期以來該課程的教學(xué)多采用教師講、學(xué)生被動聽的“填鴨式”授課方法，學(xué)生在課堂上處于被動地位，缺乏參與課堂的積極性，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。因此，如何改善有機(jī)化學(xué)傳統(tǒng)的教學(xué)模式？如何激發(fā)起學(xué)生對有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和信心？這些問題都值得我們在教學(xué)過程中深入思考并加以改進(jìn)。PBL(Problem-Based Learning)教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體的典型教學(xué)方法，主要強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜、有意義的問題情境中，學(xué)習(xí)者通過小組合作的形式解決復(fù)雜的實(shí)際問題以及學(xué)習(xí)問題背后所隱藏的知識，形成解決問題的技能和獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力[1-2]。針對目前很多學(xué)生對有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興致不高，教學(xué)效率低下的問題，可將PBL教學(xué)法應(yīng)用到有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，從而大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，改善我校大學(xué)有機(jī)化學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀。

1 PBL教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)

PBL教學(xué)法是基于問題學(xué)習(xí)、以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，最早是由美國學(xué)者提出的，經(jīng)過多年的探索和實(shí)踐應(yīng)用，近年來在各個學(xué)科教育中應(yīng)用日益廣泛[3]。它主要通過課前給學(xué)生設(shè)置問題，讓學(xué)生主動探索、收集資料，分析信息以及交流和討論，以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法[4]。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，PBL教學(xué)法主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)PBL教學(xué)法使學(xué)習(xí)具有主動性和探索性。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)一般是學(xué)生的學(xué)習(xí)只能跟隨老師的思路學(xué)習(xí)， 而不能發(fā)揮學(xué)生的主動性和探索性；而PBL教學(xué)法是學(xué)生通過查閱資料，分析、討論等多種途徑獲得解決問題的方法，這就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變?yōu)橹鲃樱擅つ孔優(yōu)橛心康牡奶剿鳌?/p>

(2)PBL教學(xué)法使學(xué)生的學(xué)習(xí)具有問題性和參與性。PBL教學(xué)法要求學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，圍繞問題進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)生參與到教與學(xué)的過程中，問題成為學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和培養(yǎng)綜合思考能力及解決問題能力的材料。學(xué)生通過一個個問題的探索、解決，不但獲得了知識，也學(xué)會了解決問題的思路和方法；同時解決問題的探索又成為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題進(jìn)而解決問題的過程[5]。

(3)PBL教學(xué)法能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其思考和解決問題的能力。PBL教學(xué)法在課前提出問題，學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，經(jīng)過對知識的質(zhì)疑、判斷、比較、選擇及分析、綜合、概括等活動，從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。通過多種思維和認(rèn)知方式才能獲得問題的解決，其實(shí)就是學(xué)生逐步獲得綜合思考和解決問題能力的過程[6]。

2 PBL教學(xué)法在大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

有機(jī)化學(xué)是一門理論性、邏輯性非常強(qiáng)的課程，常存在一些抽象、難以解釋的原理，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中具有較大的難度。如在學(xué)習(xí)“烯烴的加成反應(yīng)”這一課時，老師在課堂上激情高昂地講授著，學(xué)生則有時處于迷惑不解的狀態(tài)，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。那么，怎樣增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、 積極性，又該怎樣提升學(xué)習(xí)效率呢[7]？這將是一個需要解決的關(guān)鍵問題，在此應(yīng)用PBL教學(xué)法就能很好地解決這一大難題。

2.1 精心編寫教案，設(shè)置問題

教案的編寫與問題的設(shè)置是實(shí)施PBL教學(xué)法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計問題需要教師注意把握重、難點(diǎn)和問題的質(zhì)量和數(shù)量。教師在編寫烯烴的加成反應(yīng)這節(jié)教案時，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)烯烴含C=C雙鍵的結(jié)構(gòu)特征來思考。烯烴中含C=C鍵，屬于不飽和烴，考慮到烯烴的鍵能高于烷烴(一個鍵屬于高能量π鍵，不穩(wěn)定，易斷裂)，大部分的烯烴在反應(yīng)時，雙鍵中的π鍵會斷開，形成兩個新的單鍵。老師問學(xué)生，“烯烴可以發(fā)生哪些特征反應(yīng)”？在這個時候，學(xué)生可以相互交流討論，由此可知烯烴分子中的C=C雙鍵具有反應(yīng)活性，可發(fā)生加氫、加鹵素、加質(zhì)子酸、硼氫化、氧化和聚合等特征反應(yīng)。本課程基于烯烴C=C雙鍵的加成反應(yīng)，設(shè)計相關(guān)的問題作為載體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，組織小組討論和解決問題，同時根據(jù)重、難點(diǎn)來把握問題的難易程度，通過對相關(guān)問題的探索，提高學(xué)生分析和解決問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、溝通能力和自學(xué)能力[8]。

2.2 發(fā)放問題，提前做好預(yù)習(xí)

在上這節(jié)課之前，教師應(yīng)聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)、生活中接觸的一些烯烴，有目的地介紹一些與本節(jié)課相關(guān)的知識。這樣在問題發(fā)放給學(xué)生時，學(xué)生已激發(fā)起學(xué)習(xí)的興趣，大大地提高了其學(xué)習(xí)積極性和主動性。接著，提供一些小的疑惑來引導(dǎo)學(xué)生在瀏覽課本的過程中尋找答案，最后講解問題和總結(jié)相關(guān)的知識點(diǎn)。根據(jù)“烯烴的加成反應(yīng)”設(shè)置如下問題：

(1)烯烴的結(jié)構(gòu)是怎么樣的？其特征反應(yīng)是發(fā)生在哪兒？

(2)烯烴加氫反應(yīng)的生成物是順式還是反式結(jié)構(gòu)？它的反應(yīng)機(jī)理是什么？

(3)烯烴與X2發(fā)生親電加成反應(yīng)的原理是什么？產(chǎn)物是順式還是反式？

(4)X2和順/反烯烴加成時的立體化學(xué)是什么？產(chǎn)物分別是什么？

(5)烯烴分別與X2、HX發(fā)生親電加成反應(yīng)的機(jī)理有何不同，原因是什么？

(6)不對稱烯烴與HX的加成遵循什么規(guī)律，為什么？若存在過氧化物的情況下，烯烴與HBr加成應(yīng)遵循什么規(guī)律，原因是什么？

(7)烯烴與硼烷如何加成？其氧化、水解后得到什么產(chǎn)物？

(8)如何利用石油裂解天然氣制備乙醇？在制備的過程中，大量的濃硫酸將被使用，如何改進(jìn)該反應(yīng)？

問題提出的目的：讓學(xué)生將利用課余時間做好課前預(yù)習(xí)這一步。少數(shù)基礎(chǔ)性問題，學(xué)生可通過相關(guān)資料來解決；部分遺留的問題，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的求知欲。

2.3 收集資料，討論交流

在進(jìn)行討論交流之前，我們先按照學(xué)號將班上42位同學(xué)隨機(jī)分為6個組，輪流擔(dān)任每組的組長，承擔(dān)演講者的個人記錄責(zé)任。各組同學(xué)提前預(yù)習(xí)課本，通過查找課外資料及上網(wǎng)搜索等方法來尋求問題答案并互相分享。在課程開始的5～10分鐘內(nèi)，各組展開討論，在討論中發(fā)現(xiàn)新疑難并由負(fù)責(zé)人登記，再重新找相關(guān)的資料，共同商量解決問題的途經(jīng)和方法。

在課堂討論階段，首先安排自由討論，讓一部分未準(zhǔn)備充分的學(xué)生有一定的緩沖時間。接著，安排自由問答時間，小組之間互相提問，相互解決提出的問題。如找到“烯烴的結(jié)構(gòu)是什么？反應(yīng)是發(fā)生在哪兒？”的答案后，思維敏捷的學(xué)生可能提出疑問，如“炔烴的特征反應(yīng)是什么？”。在學(xué)習(xí)烯烴催化加氫時，通過查閱資料對催化加氫的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探討，根據(jù)催化機(jī)理可知其加氫反應(yīng)得到的是順式加成產(chǎn)物。當(dāng)學(xué)習(xí)到烯烴與鹵素發(fā)生親電加成反應(yīng)時，學(xué)生通過小組間的交流，熟練掌握它的反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物構(gòu)型，同時進(jìn)一步提出了“不對稱烯烴與HX如何加成？”。還有的學(xué)生提出“烯烴和HX發(fā)生親電加成時的反應(yīng)機(jī)理，和與X2加成的機(jī)理有何不同，為什么？”。經(jīng)過一番爭辯，問題得到了答案后，又對此知識點(diǎn)加以舉例提出“順/反烯烴與X2加成時的立體化學(xué)是什么？產(chǎn)物分別是什么？”。學(xué)生彼此交流沒有得到明確的答案，最后由老師來解惑。在相互問答的階段，學(xué)生積極提問，踴躍回答，氣氛熱烈，不僅解決了老師提出的問題，而且還深度延伸出更深刻的問題，如在過氧化物存在下，烯烴和HBr加成為什么違反馬氏規(guī)則？同樣在過氧化物存在下，反馬氏規(guī)則為什么卻不適用于HCl或HI？通過這一環(huán)節(jié)的實(shí)施，使學(xué)生加深對知識的理解，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，同時提高他們的溝通和表達(dá)能力。這些問題充分說明學(xué)生在思考，能主動提出問題并論證答案。若有些問題偏離主題，就要求教師嚴(yán)格控制好現(xiàn)場，并及時做出中止，切忌言辭激烈和打擊學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；當(dāng)有的問題小組之間回答不上來時，應(yīng)給與鼓勵，并適當(dāng)出聲提醒，直至能回答出來，或者要求學(xué)生將這個問題遺留下來，下課后與學(xué)生及時交流。自由問答結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生討論的情況，對學(xué)生問答過程中解決不到位或無法解決的問題重新創(chuàng)設(shè)新的問題情境并加以引導(dǎo)、輔導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行再一次討論，直到問題得以解決。如“烯烴與硼烷的加成為何氫原子不是加在雙鍵上含氫較多的碳原子上”？通過老師加以引導(dǎo)，學(xué)生掌握了B是一個缺電子原子，存在空軌道，可以接受電子對，且其電負(fù)性小于H，所以當(dāng)硼烷和不對稱烯烴加成時，硼原子作為正性基團(tuán)應(yīng)被加到雙鍵上含氫較多的碳原子上，氫則作為負(fù)性基團(tuán)被加到含氫較少的碳原子上[9]。最后同學(xué)通過交流、討論，了解工業(yè)中常通過石油裂化氣與硫酸發(fā)生間接水合的方法來制備乙醇及其同系物，并引導(dǎo)學(xué)生思考“在制備乙醇及其同系物過程中，濃H2SO4常被大量使用，不僅污染環(huán)境而且設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，該如何處理？”。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下積極探討，了解到采用固體酸如雜多酸代替濃H2SO4催化烯烴發(fā)生水合反應(yīng)，可減少廢物的排放，保護(hù)環(huán)境。

經(jīng)過同學(xué)們的提問后，可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)中涉及的知識點(diǎn)學(xué)生都可以學(xué)到，最后老師再強(qiáng)調(diào)總結(jié)本節(jié)課的知識點(diǎn)及重點(diǎn)和難點(diǎn)。整個討論過程中，學(xué)生的思維得到開拓，知識點(diǎn)也進(jìn)一步被鞏固。

2.4 課后總結(jié)評價

教師使用PBL教學(xué)法得到了顯著的成效，主要表現(xiàn)在：(1)當(dāng)老師講解了烯烴的加成反應(yīng)，學(xué)生就能迅速的提出炔烴又是怎樣進(jìn)行加成反應(yīng)的；(2)當(dāng)學(xué)習(xí)了順式烯烴與X2的加成反應(yīng)時，學(xué)生能主動探索反式烯烴與X2加成的立體化學(xué)；(3)掌握馬氏規(guī)則后，學(xué)生就能通過馬氏規(guī)則的條件，思考反馬氏規(guī)則的反應(yīng)條件和機(jī)理；(4)掌握了硼烷的結(jié)構(gòu)，就不難理解烯烴與硼烷加成為什么表面是反馬氏加成，而實(shí)際依然遵循馬氏規(guī)則；(5)通過石油裂解天然氣制備乙醇及同系物，讓同學(xué)了解了烯烴親電加成反應(yīng)的工業(yè)用途以及如何減少污染環(huán)境，實(shí)現(xiàn)其綠色合成。

課后，我們將對整個教學(xué)活動中的表現(xiàn)做出相關(guān)評價，對表現(xiàn)好的同學(xué)給予肯定和表揚(yáng)；對能力不足的學(xué)生，鼓勵學(xué)生提高他們的學(xué)習(xí)熱情，積極引導(dǎo)學(xué)生不斷探索和解決問題，提高他們學(xué)習(xí)的積極性和主動性[10]。還要求學(xué)生對自己在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)做出自我評價，通過短暫的課堂教學(xué)，明確到自己學(xué)了什么知識，學(xué)到了什么有效的方法以及遇到問題的態(tài)度，同時我們對全部教學(xué)過程中產(chǎn)生的問題與缺陷進(jìn)行反思，從而改進(jìn)今后的教學(xué)。

3 結(jié) 語

經(jīng)過對我系幾屆化學(xué)專業(yè)的有機(jī)化學(xué)課程采用PBL教學(xué)方法的探索，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性增加，教學(xué)效果明顯提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不再局限于教師在課堂中講授。在有機(jī)化學(xué)課堂中，PBL教學(xué)方法的使用改善了教師在課堂中“灌輸式”的局面，學(xué)生可以很好地與老師交流，這是一場學(xué)術(shù)上的共舞，又是一場知識上的較量。整個過程中，學(xué)生的思維開始擴(kuò)散，通過問題能掌握本節(jié)課的重難點(diǎn)，同時培養(yǎng)了學(xué)生的自主性和分析及解決問題的能力。綜上所述，在有機(jī)化學(xué)教學(xué)的過程中，老師合理的設(shè)計問題引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生自主探索答案；通過小組間的討論交流，學(xué)習(xí)方法的改變使學(xué)生獲取知識的途徑變得簡捷，創(chuàng)設(shè)一定的問題情境可以改變學(xué)生被束縛的思維，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_始主動探索，增加了學(xué)習(xí)的動力，從而實(shí)現(xiàn)了高效學(xué)習(xí)大學(xué)有機(jī)化學(xué)的目標(biāo)。