物理化學(xué)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

薛美香

（莆田學(xué)院 環(huán)境與生物工程學(xué)院，福建 莆田 351100）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)的一個重要組成部分，是理工科院校實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)不可缺少的重要環(huán)節(jié)［1］.《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是《物理化學(xué)》理論課的配套實(shí)踐課程，是莆田學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課.學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，加深了對物理化學(xué)基本理論的理解和認(rèn)識，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動手能力.該校一直致力于培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的新型應(yīng)用型人才.如何改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，大力培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，樹立學(xué)生的創(chuàng)新意識，成了亟待解決的問題.結(jié)合該校的實(shí)際情況，采取開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式對《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》進(jìn)行改革，旨在更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

1 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端

在傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課往往處于從屬地位，受重視程度不夠.首先從教學(xué)內(nèi)容上看，課時少，內(nèi)容單一，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)偏少，使學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展受到限制［2］.其次，在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為填鴨式的，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)，按照既定的步驟完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，整個過程都在教師的精心安排下進(jìn)行，極大地限制了學(xué)生的自主能力的發(fā)揮［3］.另外，由于儀器數(shù)量的限制，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往采取循環(huán)的方式，2～3名學(xué)生一組，實(shí)踐機(jī)會減少，個別學(xué)生只在旁邊看而不動手，學(xué)生的積極性不高不利于綜合能力的培養(yǎng).因此，傳統(tǒng)的教學(xué)模式壓抑了學(xué)生對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，束縛了學(xué)生自主能力的發(fā)揮，影響了學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合能力的培養(yǎng).

1.2 開放式實(shí)驗(yàn)的必要性與內(nèi)涵

由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，束縛了學(xué)生能力的自由發(fā)揮，限制了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代社會對人才的要求，改革勢在必行.而開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是一種行之有效的方法.開放式實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時間、實(shí)驗(yàn)資源、教學(xué)方法等方面對學(xué)生全面開放［4］.（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放.減少驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容.同時鼓勵學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.（2）實(shí)驗(yàn)時間的開放.學(xué)生可以根據(jù)自身情況自主安排時間.例如該校實(shí)驗(yàn)室的開放時間為上午8點(diǎn)到下午6點(diǎn)，學(xué)生在這段時間內(nèi)可以彈性安排實(shí)驗(yàn)時間.（3）實(shí)驗(yàn)資源的開放.搭建網(wǎng)絡(luò)平臺，將實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源公布在網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可以事先查詢所需的藥品、儀器等信息，合理安排實(shí)驗(yàn).目前該校已將現(xiàn)有的儀器設(shè)備和藥品信息全部公布在網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可以很方便地進(jìn)行查詢，根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)約.（4）教學(xué)方法的開放.以學(xué)生為主體，教師在關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行引導(dǎo).學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，而教師從知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者.

2 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生創(chuàng)造有利的教學(xué)環(huán)境是教學(xué)改革的關(guān)鍵.莆田學(xué)院自2011年起，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)開始嘗試開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體工作包括以下幾方面.

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)要經(jīng)過一個循序漸進(jìn)的過程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不必全部更換，可以在原有的內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)新.該校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時從原有的26課時增加到現(xiàn)在的40課時，增加了綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)量，并設(shè)置4個選做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生從4個選做實(shí)驗(yàn)中挑選2個來完成.對原有的部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新，如在做燃燒熱實(shí)驗(yàn)時，除了讓學(xué)生按照原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測定固體粉末萘的燃燒熱，還讓學(xué)生自己查資料，制定合理的實(shí)驗(yàn)方案，測定液態(tài)的石油餾分的燃燒熱；在測定溶液表面張力的實(shí)驗(yàn)中，結(jié)合應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，用專業(yè)實(shí)驗(yàn)中制備的表面活性劑替代了原先的藥品正丁醇.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前需要查閱大量的資料，還要設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，自主性大大提高.

2.2 與教師科研結(jié)合

將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教師的科研項(xiàng)目相結(jié)合，既有利于師資隊(duì)伍素質(zhì)的提高，也有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng).目前，該校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的教師有國家級、省級、市廳級及校級各類科研項(xiàng)目十幾項(xiàng)，可以從這些項(xiàng)目中篩選出一部分作為學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，例如“柚皮對水中重金屬的吸附實(shí)驗(yàn)”這個設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就是從莆田市科技項(xiàng)目《柚皮的改性及其對水中重金屬的吸附研究》中篩選出來的.鼓勵學(xué)生3～5人一組，參與從原料柚皮的收集、預(yù)處理，到吸附過程各個因素的影響研究，再到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，最后是實(shí)驗(yàn)機(jī)理的探討和動力學(xué)研究的全過程，教師協(xié)助指導(dǎo).通過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生不但鞏固了理論知識，還大大提高了自己的動手能力和創(chuàng)新能力，為以后的畢業(yè)論文奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

2.3 鼓勵學(xué)生帶課題進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

近幾年，為了提高學(xué)生的科研水平，該校積極鼓勵學(xué)生申報(bào)省級和校級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，并配有一定的經(jīng)費(fèi)資助，該校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)有2項(xiàng)省級、4項(xiàng)校級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng).鼓勵學(xué)生將這些項(xiàng)目帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備，填寫申請表，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室審核批準(zhǔn)就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn).這些課題都是學(xué)生自己感興趣的，以學(xué)生為主體，因此學(xué)生都能投入比較大的熱情，且在實(shí)驗(yàn)過程中自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)獨(dú)立科研的能力，這也為將來走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)，同時也為實(shí)驗(yàn)教學(xué)開辟一條新的道路.

2.4 成績評定方式靈活多樣

對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，不能只關(guān)注他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更要重視實(shí)驗(yàn)的過程，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不斷提升自己的綜合能力.該校在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成績評定中，確定了過程與考試并重的成績評定方法.預(yù)習(xí)、平時表現(xiàn)、考核和實(shí)驗(yàn)報(bào)告按照1∶2∶3∶4的比例確定最終的成績.這種考核方式更加客觀、公正，使學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)的過程，更能調(diào)動他們的興趣和熱情，激發(fā)他們的創(chuàng)新能力，營造出良好的學(xué)習(xí)氛圍.學(xué)生不再是為了應(yīng)付考試，為了拿到學(xué)分而學(xué)習(xí)，這也對提高教學(xué)質(zhì)量起到了促進(jìn)作用.

3 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

為了改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中以教師為主體的模式，確立學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)，莆田學(xué)院自2011年開始，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)開始進(jìn)行開放式教學(xué)的嘗試，在學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)方面取得了一定的成效.

3.1 對學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)

開放式實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生自己查閱大量資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制定實(shí)驗(yàn)步驟.在這個過程中，學(xué)生需要有很好的自學(xué)能力，能夠熟練掌握實(shí)驗(yàn)的原理、方法，并能在大量的文獻(xiàn)資料中，比較、分析各種實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，整理出一套切實(shí)可行的方案.且在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題，能夠自己通過查閱資料得以解決.通過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，知識面拓寬了，自學(xué)能力也大大提高.

3.2 對學(xué)生操作能力的培養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù)之一.傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，由于儀器數(shù)量有限，幾人共用一臺儀器，不可能每個學(xué)生都完整地操作一遍.另外這些儀器大部分是學(xué)生以前沒有接觸過的，熟悉儀器的時間會延長，如果學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作時間難以保證，則不利于實(shí)踐能力的培養(yǎng).而開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以讓學(xué)生避開實(shí)驗(yàn)高峰期，避免“扎堆”現(xiàn)象，學(xué)生可以更加從容地了解實(shí)驗(yàn)裝置，可以反復(fù)操作練習(xí)，能夠更熟練掌握儀器的使用方法［5］.這極大地促進(jìn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的提高，為將來的畢業(yè)論文或科研工作打下良好的基礎(chǔ).

3.3 對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

開放式實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了自主發(fā)展的空間.學(xué)生可以自由選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，因?yàn)閮?nèi)容是學(xué)生感興趣的，所以也大大提高了他們的熱情，激發(fā)了他們的興趣，增強(qiáng)了創(chuàng)新能力.如在表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，利用莆田本地的資源，采用生物廢棄物柚皮或莆田海域的底泥作為吸附劑，研究其對水中重金屬的吸附性能.學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的全過程，包括查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)方案、搜集和處理原材料、選擇儀器、完成實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)和提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告.在整個過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識得到充分發(fā)揮.不同的學(xué)生研究的影響因素各不相同，部分學(xué)生用不同的方法對吸附劑進(jìn)行改性，提高了吸附效果，部分學(xué)生還研究吸附劑的重復(fù)利用問題.在這個實(shí)驗(yàn)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生對吸附過程的動力學(xué)和熱力學(xué)進(jìn)行研究，并探討吸附機(jī)理.通過這種開放式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，不但學(xué)生的操作技能得到全面的訓(xùn)練，而且創(chuàng)新能力也得到很好的培養(yǎng).

4 結(jié)語

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)造了一個自主發(fā)揮的寬松環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和創(chuàng)新能力等起到了積極的作用.當(dāng)然，目前的工作還處于起步階段，還有很多問題亟待解決，如開放實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)制度不夠完善，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入不夠，實(shí)驗(yàn)室開放時學(xué)生的安全保障不足，師資力量需要加強(qiáng)等.如果這些問題能得到有效解決，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)必將迎來一個全新的局面.

［1］賀株莉,趙宏.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐［J］.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào):社會科學(xué)版,2005,6(4):150-151.

［2］白云,柴鈺.加強(qiáng)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(8):109-112.

［3］薛美香,陳建琴,林素英,等.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)的探索與實(shí)踐［J］.廣州化工,2013,41(10):223-224.

［4］張生芹,任正德,鄧能運(yùn),等.《冶金物理化學(xué)》開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版,2012(4):183-184.

［5］石海信,李茂蓮,鄭韻英,等.論物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開放式教學(xué)與學(xué)生能力拓展［J］.欽州學(xué)院學(xué)報(bào),2008,23(6):75-77.