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【摘要】学习环模式是目前公认的比较有效的理科教学模式，实践证明，该模式同样适用于工科教学。结合教学实际，以化学动力学中的“一级反应”为例，设计了教学案例，介绍了学习环模式在制药工程专业物理化学教学中的应用。
【关键词】学习环模式 物理化学 一级反应
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0185-02
学习环模式是20世纪50年代末60年代初由美国的一项关于小学科学课程的项目——科学课程改善研究（science curriculum improvement study， 简称SCIS）项目首次提出的一种科学的教学策略[1，2]，是基于问题的解决的、“以‘学生为中心’、以‘活动为中心’的探究式教学法，是以建构主义教学法为基础所发展出的一套三阶段的教学模式”[3]，即：探索阶段、概念介绍和概念应用。该方法虽然由小学科学课程项目提出，但同样适用于大学工科专业物理化学课程的教学。
物理课程理论性极强，内容抽象，概念多、公式多、条件多[4-6]，需要扎实的数学和物理知识，同时由于工科专业物理化学课时较少，使侧重于工程能力培养的工科专业学生学习起来颇有难度，以致学习兴趣不高。将学习环模式应用到工科专业物理化学课程的教学过程中，目的就在于利用学习环的特点，充分发挥学生的主动性，同时，学习环模式也应当和学生所能接触到的学习生活相互融合才能发挥作用，提高学生学习的积极性。
本文以制药工程专业《物理化学课》中化学动力学部分的“一级反应”为例，阐述学习环模式在工科物理化学教学中的应用。
一、探索阶段
设置一个情景，在情景中提出问题，该问题是学生目前所掌握的知识无法解决的，需要在学生原有知识体系的基础上学习新知识才能解决。这一问题的提出使得学生心理失衡，发生认知冲突，从而激起学生对知识的探索欲，激发学生的兴趣和好奇心，将学生的注意力吸引到学习任务中来。
首先，PPT展示出中国最古老的银杏树-长顺“中华银杏王”的图片，介绍树高50余米，树围16.8米，树干胸径5.4米，冠（3.9×26）101.4米，树龄4760多年。接着提出问题：树高、树围、树干胸径和冠都可以直接用工具进行测量，但树龄该如何测定呢？在这样的情景中学生就会思考树龄的测定方法，这时学生的好奇就得以放大，学习兴趣大增。
这一阶段教师的主要任务是构建合适的情景，适当引导学生思考，给学生一定的思考和想象空间，此时教师的指导不能太多，更不能直接将答案告诉他们。
二、概念介绍
在前面探索的基础上，提出解决问题的方法：古树树龄的计算与一级反应的知识有关。这时适时引出一级反应的概念。在学习一级反应的知识之前，先按如下表格与学生一起复习零级反应的特点：
按照表1所列内容逐一学习一级反应的特点，一边讲授一边引导学生将一级反应的特点补充到表1中，列为表2：
在概念介绍的过程中，需要较多的运用数学知识，因此会显得枯燥乏味。此时需要更多的引导学生，让学生自己推导一级反应的各个特点，从而加深学生对新知识的印象。在这一阶段中教师需要给予较多的指导和讲解。
一级反应的特点讲完了，结合探索阶段提出的问题，让学生思考是否能解决该问题？此时学生还不知道与测定古树树龄有关的反应特点，因此就要跟学生讲解如下知识：在大气中，CO2的含量较少，但可鉴定出放射性同位素14C的含量；一旦CO2被光合作用“固定”，从大气中拿走14C作为植物的组成后，新的14C又不再加入，则植物中14C的放射量会以5770a为半衰期的一级过程减少。所以说，古树树龄的计算可以通过一级反应的特点解决。此时就要对古树树龄进行计算，即进入概念应用阶段。
三、概念应用
该阶段的任务是引导学生将发展出来的新概念应用于新情景，解答相关问题，加强学生对所学新概念的理解。举例：现从一棵古代松树中的木髓中取样，测定得到的14C的含量是大气中CO2的含量的54.9%，试计算该古树的树龄（已知14C放射的半衰期为5770a）。这一例题其实就是探索阶段所提出的问题。
为了更好的与专业相结合，可适当增加与专业相关的例子，如：某药物如果有30%被分解，就认为已失效。若将该药物放置在3℃的冰箱中，其保质期为两年。某人购回刚出厂的这个药物，忘了放入冰箱，在室温（25℃）下搁置了两周。请通过计算说明，该药物是否已经失效。已知药物的分解分数与浓度无关，且分解的活化能 。另外，还可让学生思考：为什么买药时医生会嘱咐病人定点吃。
四、结论
整个学习环过程中，学生心理上经历了平衡-失衡-再平衡的过程，知识体系从原来的旧的知识体系达到了新的更高层的知识体系，呈现螺旋上升的特点。实践证明，在中小学教育中具有良好教学效果的学习环模式同样适用于大学工科物理化学课程的教学中。利用学习环模式，加强理论与实践的融合，推行基于问题、基于项目、基于案例的教学方法和学习方法。
参考文献：
[1]郑永爱.论科学教育学习环模式的涵义和发展[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2005（6）：33-35.
[2]代鸣，姚宝骏. 5E学习环教学模式在生物学教学中的运用[J]. 生物学教学，2008，7（33）： 18-19.
[3]袁维新， 吴庆麟. 关于学习环模式的研究综述[J]. 心理科学， 2007，30（3）： 632-635.
[4]仝艳，李晓飞，吴志启. 药学专业以解决问题为目的的物理化学教学改革[J].科技创新导报，2012，（1）：151.
[5]闫怀义，赵二劳，石玉芳，等. 物理化学教学内容改革与实践. 化工时刊，2011（1） ：66- 68.
[6]陈瑶. 浅谈港澳台学生的物理化学教学方法[J].广东化工，2009，36（ 12） ： 179- 180.
基金资助：铜仁学院教学内容与课程体系改革重点与培育项目（《制药工程专业物理化学教学内容、方法、模式研究》，编号：JG201395）
【关键词】学习环模式 物理化学 一级反应
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0185-02
学习环模式是20世纪50年代末60年代初由美国的一项关于小学科学课程的项目——科学课程改善研究（science curriculum improvement study， 简称SCIS）项目首次提出的一种科学的教学策略[1，2]，是基于问题的解决的、“以‘学生为中心’、以‘活动为中心’的探究式教学法，是以建构主义教学法为基础所发展出的一套三阶段的教学模式”[3]，即：探索阶段、概念介绍和概念应用。该方法虽然由小学科学课程项目提出，但同样适用于大学工科专业物理化学课程的教学。
物理课程理论性极强，内容抽象，概念多、公式多、条件多[4-6]，需要扎实的数学和物理知识，同时由于工科专业物理化学课时较少，使侧重于工程能力培养的工科专业学生学习起来颇有难度，以致学习兴趣不高。将学习环模式应用到工科专业物理化学课程的教学过程中，目的就在于利用学习环的特点，充分发挥学生的主动性，同时，学习环模式也应当和学生所能接触到的学习生活相互融合才能发挥作用，提高学生学习的积极性。
本文以制药工程专业《物理化学课》中化学动力学部分的“一级反应”为例，阐述学习环模式在工科物理化学教学中的应用。
一、探索阶段
设置一个情景，在情景中提出问题，该问题是学生目前所掌握的知识无法解决的，需要在学生原有知识体系的基础上学习新知识才能解决。这一问题的提出使得学生心理失衡，发生认知冲突，从而激起学生对知识的探索欲，激发学生的兴趣和好奇心，将学生的注意力吸引到学习任务中来。
首先，PPT展示出中国最古老的银杏树-长顺“中华银杏王”的图片，介绍树高50余米，树围16.8米，树干胸径5.4米，冠（3.9×26）101.4米，树龄4760多年。接着提出问题：树高、树围、树干胸径和冠都可以直接用工具进行测量，但树龄该如何测定呢？在这样的情景中学生就会思考树龄的测定方法，这时学生的好奇就得以放大，学习兴趣大增。
这一阶段教师的主要任务是构建合适的情景，适当引导学生思考，给学生一定的思考和想象空间，此时教师的指导不能太多，更不能直接将答案告诉他们。
二、概念介绍
在前面探索的基础上，提出解决问题的方法：古树树龄的计算与一级反应的知识有关。这时适时引出一级反应的概念。在学习一级反应的知识之前，先按如下表格与学生一起复习零级反应的特点：
按照表1所列内容逐一学习一级反应的特点，一边讲授一边引导学生将一级反应的特点补充到表1中，列为表2：
在概念介绍的过程中，需要较多的运用数学知识，因此会显得枯燥乏味。此时需要更多的引导学生，让学生自己推导一级反应的各个特点，从而加深学生对新知识的印象。在这一阶段中教师需要给予较多的指导和讲解。
一级反应的特点讲完了，结合探索阶段提出的问题，让学生思考是否能解决该问题？此时学生还不知道与测定古树树龄有关的反应特点，因此就要跟学生讲解如下知识：在大气中，CO2的含量较少，但可鉴定出放射性同位素14C的含量；一旦CO2被光合作用“固定”，从大气中拿走14C作为植物的组成后，新的14C又不再加入，则植物中14C的放射量会以5770a为半衰期的一级过程减少。所以说，古树树龄的计算可以通过一级反应的特点解决。此时就要对古树树龄进行计算，即进入概念应用阶段。
三、概念应用
该阶段的任务是引导学生将发展出来的新概念应用于新情景，解答相关问题，加强学生对所学新概念的理解。举例：现从一棵古代松树中的木髓中取样，测定得到的14C的含量是大气中CO2的含量的54.9%，试计算该古树的树龄（已知14C放射的半衰期为5770a）。这一例题其实就是探索阶段所提出的问题。
为了更好的与专业相结合，可适当增加与专业相关的例子，如：某药物如果有30%被分解，就认为已失效。若将该药物放置在3℃的冰箱中，其保质期为两年。某人购回刚出厂的这个药物，忘了放入冰箱，在室温（25℃）下搁置了两周。请通过计算说明，该药物是否已经失效。已知药物的分解分数与浓度无关，且分解的活化能 。另外，还可让学生思考：为什么买药时医生会嘱咐病人定点吃。
四、结论
整个学习环过程中，学生心理上经历了平衡-失衡-再平衡的过程，知识体系从原来的旧的知识体系达到了新的更高层的知识体系，呈现螺旋上升的特点。实践证明，在中小学教育中具有良好教学效果的学习环模式同样适用于大学工科物理化学课程的教学中。利用学习环模式，加强理论与实践的融合，推行基于问题、基于项目、基于案例的教学方法和学习方法。
参考文献：
[1]郑永爱.论科学教育学习环模式的涵义和发展[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2005（6）：33-35.
[2]代鸣，姚宝骏. 5E学习环教学模式在生物学教学中的运用[J]. 生物学教学，2008，7（33）： 18-19.
[3]袁维新， 吴庆麟. 关于学习环模式的研究综述[J]. 心理科学， 2007，30（3）： 632-635.
[4]仝艳，李晓飞，吴志启. 药学专业以解决问题为目的的物理化学教学改革[J].科技创新导报，2012，（1）：151.
[5]闫怀义，赵二劳，石玉芳，等. 物理化学教学内容改革与实践. 化工时刊，2011（1） ：66- 68.
[6]陈瑶. 浅谈港澳台学生的物理化学教学方法[J].广东化工，2009，36（ 12） ： 179- 180.
基金资助：铜仁学院教学内容与课程体系改革重点与培育项目（《制药工程专业物理化学教学内容、方法、模式研究》，编号：JG201395）