孙剑奇，曹小华，李小雨

(九江学院 化学与环境工程学院，江西 九江 332005)

分析化学是化学及其相关专业的一门重要基础课程[1]，其主要教学目标是培养学生掌握与分析化学有关的基本理论与操作技能[2-3]。当前，分析化学课程已呈现出知识点多、知识面宽、课时少等特点[2]。由于传统的分析化学法存在教学方法单一、考评模式陈旧、理论与实践联系不够紧密等缺点[4]，既影响了学生的主动学习兴趣，也不能很好适应新时期课程特点及教学目标的实现，因此必须对其进行改革。PBL教学法是以问题为基础，以学生为中心的讨论式教学法[5]，强调学生的自我思考与学习能力以及分析与解决问题的能力[4-5]。因此，在分析化学教学中引入PBL教学法，有利于激发学生的学习兴趣，调动其学习积极性[3-4]，从而改善教学效果、提高教学质量。为此，我们以“配位平衡”学习内容为例，将PBL教学法引入分析化学课程教学。

1 PBL教学法应用

1.1 教学问题的设计

PBL教学法围绕问题展开，故教学问题的设计与引入至关重要。教师设计的教学问题一方面要紧扣大纲必须掌握的概念与原理并且具有一定的挑战性，以满足教学培养目标与知识空间探索的需要，另一方面要尽量保证提出的教学问题之间不仅有关联且要符合学生的能力要求，以免因问题太难而挫伤学生努力寻求问题解决方案的积极性与自信心。同时，在提出这些问题之前，要特别注意将其置于特定的情境之中，以引起学生的学习兴趣与问题解决欲望。比如讲“配位平衡”，教师可先从金属离子与环境及人类健康的关系出发，通过“镉米”事件、水俣病等具体事例表明配位滴定法的专业意义，再说明配位滴定法是以配位平衡为基础的，进而引出精心设计的系列问题。因此，我们设计了如下问题。(1)配位反应常用的配体可分为几种类型？各有什么特点？(2)EDTA为什么常用作配位滴定反应的滴定剂？其优越性表现在哪些方面？(3)配位反应平衡常数有哪些表达方式？各有何特点？(4)配位平衡体系中各级配合物的分布以及平均配位数大小由什么因素决定？(5)何谓副反应？副反应有哪些具体表现？(6)如何计算各类副反应系数？(7)如何计算条件稳定常数？ 全班同学根据教师提出的问题在课下进行分组学习讨论。

1.2 教学问题的小组学习讨论

尽量以宿舍为基本单位将全班(34人)分成7个小组，每组(4～5人)，小组长可通过小组内部选举产生，也可由小组成员轮流担任。各小组长提前一周领取教师提出的教学问题任务后再将任务在组内细分，比如上一节的问题5，小组内一部分同学关注被测金属离子M的副反应、另一部分同学关注滴定剂EDTA的副反应，其他同学关注滴定产物MY的副反应。然后，小组内每个人各司其职，通过查阅教材、文献资料、电子资源库、网络等途径收集各种相关信息，在小组长的组织协调下，将收集到的所有信息进行分析、归纳、总结，最后形成一个问题解决初步方案(word文档或PPT报告)。显然，在此过程中，小组成员均不同程度地拓宽了知识面、提高了解决问题本领、培养了团队合作精神，因此，自主学习能力进一步得到加强。当然，学生若在此过程中碰到非常棘手的问题，教师应当及时给予其必要的指导和帮助，比如可提供相应的问题资料库或者解题思路，以避免其因束手无策而放弃提供问题的解决方案，体会不到自主解决问题的满足感与成就感。

1.3 学习成果的归纳与总结

在课堂上，各组派代表尽量以PPT形式依次汇报本组的学习成果，其他组对汇报的学习成果进行质疑。汇报人答疑时，其同组成员可补充。然后，全班同学共同讨论，对所有学习成果进行系统归纳与总结。在此过程中，学生是学习活动的主角，而教师始终作为引导者，把握着课堂的学习气氛和节奏，防止学习活动偏离主题。需要强调的是，对于全班学生在共同总结时提出的难以解决的新问题，教师一定要耐心予以解答，以利于其对所学知识的全面理解与把握，比如，部分同学虽然对副反应的各种类型都了如指掌，但就是不明白为什么副反应进行程度可通过副反应系数衡量？其实，问题的根源在于这些同学对副反应系数的定义缺乏深层次的了解。以金属离子M的配位效应系数αM(L)为例，其定义为未参加主反应的金属离子M总浓度[M']与游离的金属离子M浓度[M]的比值。那么，为什么这两个浓度的比值就能衡量M的配位效应副反应进行程度呢？要搞清楚这个问题，首先就要理解[M']究竟由哪些项构成。因此时M只有配位效应副反应，则根据M的物料平衡，可得到M的总浓度CM=[M]+[MY]+[ML]+[ML2]+ …+[MLn]，其中，[MY]为参加主反应的M浓度，而[ML] +[ML2] + …+[MLn]则为M的配位效应副反应产物的平衡浓度之和，因此，根据[M']的定义可得到[M']=CM-[MY]=[M]+ [ML]+[ML2]+ …+[MLn]。显然，[M']≥ [M]，因此，若αM(L)=1，则[ML]+[ML2]+…+[MLn]=0，说明M无配位效应，若αM(L)>1，则说明M有配位效应，而若αM(L)>> 1，则说明M的配位效应非常严重。所以，副反应系数确实可以衡量副反应进行程度。而对于学生在课堂总结中表现出的理解偏差甚至错误，教师必须认真予以纠正并指出错误根源，以利于其正确地掌握知识并更好地学习后续内容。比如，共存离子效应系数αY(N)的计算公式为αY(N)= 1 + KNY[N]，其中，KNY为共存离子N与EDTA反应形成的配合物NY的稳定常数可通过查表获得，但游离的共存离子N浓度[N]则必须通过计算获得。很多同学得不到正确的计算结果，根本原因在于混淆了平衡体系中N的游离浓度[N]与分析浓度CN的本质区别，总是以CN代替[N]完成计算，岂能无错？实际上，CN与N的具体存在方式无关，而[N]却与N的具体存在方式有关，当N对M的干扰较小，无需加入N的掩蔽剂X时，N仅以游离形式存在，故此时[N]=CN，而当N对M的干扰比较严重，必须需加入N的掩蔽剂X时，因此时N主要以N与X形成的各级配合物NX、NX2、 … 、NXn的形式存在，故[N]已大大降低，即[N] << CN,这时可利用副反应系数的定义计算[N]。因αN(X)定义为N的配位效应系数，故αN(X) =[N']/[N],其中[N']为未参加主反应(N与EDTA的反应)的N总浓度。因作为M的共存离子，N已被X几乎完全掩蔽，不可能再以配合物NY形式出现，故[N']=CN-[NY]=CN=[M]+[ML]+[ML2]+ …+[MLn]，所以，此时[N] = CN/αN(X)，因此，共存离子N的游离浓度[N]并不总是等于其分析浓度CN。学生在答疑与错误认知被纠正的过程中学会了如何正确地学习和科学地思考。在此基础上，教师再对整个学习内容尤其是重难点内容进行总结，以巩固和加深学生对所学知识的理解，并对其成绩予以表扬肯定，对其不足指明改进和努力方向，以鼓励和增强学生完成新学习任务的勇气与信心。

2 PBL教学法反思

在分析化学课程教学中引入PBL教学法，相较于传统教学方法，呈现出诸多优势。(1) 学生的学习兴趣明显提升。因PBL教学法以问题为导向，学生在学习过程中有目标和动力，自然会对问题背后隐藏的知识产生兴趣；(2) 学生多方面的能力得到了锻炼和提高。因PBL教学法突出了学生主体地位，学生在自主学习与分析的过程中，分析与解决问题的能力得到了锻炼和提高，同时，小组成员之间需要分享和交流信息并且共同协作才能形成一套解决问题的方案，因此多种能力得到提升；(3) 课堂气氛融洽、师生互动更加有效。在PBL教学模式下，学生是课堂活动的真正主体，各学习小组在发言、质疑、答疑等具体活动中分享灵感、碰撞思维使得课堂的学习气氛浓烈而融洽。教师作为引导者，不再是一味地向学生灌输知识，而主要是指导学生开启正确与科学的思维方式，引领学生积极探索隐藏在问题背后的知识，起到解惑答疑的作用。这种环境下，师生互动更加有效，能更好地完成教学培养目标。

同时，PBL教学法在教学应用过程中也发现存在不足之处。(1) 学习小组以问题为核心开展学习，可能导致学习内容不够系统；(2) 学生与教师在共同解决问题的过程中投入的时间和精力较多。(3) 对教师的教学水平以及学生的学习能力均有较高要求。

3 结语

PBL教学法在分析化学课程教学中的实践表明，该法以问题为基础、以学生为中心，有效地提高了学生的主动学习兴趣，培养和锻炼了学生的文献查阅、科学思维、沟通交流、团结协作与分析解决问题等能力，活跃了课堂气氛，改善了师生互动关系，值得进一步尝试和推广，但PBL仍然存在一些不足，需要在实践过程中不断改进，以利于其在教学中发挥出更大优势。