高校物理化學(xué)實驗的教學(xué)改革初探

■高子舒 李曉杰 （河套學(xué)院理學(xué)系）

高校物理化學(xué)實驗的教學(xué)改革初探

■高子舒 李曉杰 （河套學(xué)院理學(xué)系）

本文從提高學(xué)生實踐能力入手，結(jié)合河套學(xué)院的具體情況，通過對物理化學(xué)實驗教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面的改革，使學(xué)生掌握物理化學(xué)實驗的基本原理和方法，提高其實踐技能和創(chuàng)新能力。

物理化學(xué)實驗；教學(xué)改革；探索

物理化學(xué)是化學(xué)的最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，是應(yīng)用化學(xué)、化工、生物、環(huán)境材料、冶金等專業(yè)的專業(yè)必修課，它綜合了化學(xué)、物理學(xué)和高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識，是整個化學(xué)知識體系的理論基礎(chǔ)，它在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著橋梁和紐帶的作用。物理化學(xué)的重要性顯而易見，但是很多學(xué)生認(rèn)為物理化學(xué)難學(xué)，對物理化學(xué)沒有興趣，主要是因為物理化學(xué)具有非常強的理論性和邏輯性，其內(nèi)容抽象，公式推導(dǎo)繁雜。因此，除了課堂教學(xué)外，物理化學(xué)的實踐教學(xué)顯得尤為重要。物理化學(xué)實驗不僅可以使學(xué)生親身接觸物理化學(xué)理論所涉及的具體過程，加深對所學(xué)理論知識的理解，提高學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，還可以提高學(xué)生的實驗技能，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)其科學(xué)精神和品質(zhì)。因此，認(rèn)真做好物理化學(xué)實驗對培養(yǎng)學(xué)生將來獨立從事實際工作與科學(xué)研究工作的能力具有重要的作用。

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，如何使學(xué)生系統(tǒng)地、廣泛地在實驗理論、基本技能和分析、解決問題的獨立工作能力等方面得到切實的培養(yǎng)和訓(xùn)練是當(dāng)前實驗教學(xué)改革的一個十分重要的研究課題[1-2]。本文針對物理化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題進行具體分析，結(jié)合河套學(xué)院自身特點，從教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面進行改革，以提高學(xué)生的主動性和動手能力，加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

一 轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)觀念

傳統(tǒng)的教學(xué)理念重理論輕實驗，將實驗教學(xué)當(dāng)作理論教學(xué)的衍生物，僅僅是對理論教學(xué)的驗證，所以實驗課往往設(shè)置在理論課后。這種觀點導(dǎo)致人們對實驗教學(xué)重視不夠，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。作為新升本科院校，以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為培養(yǎng)目標(biāo)，就要從根本上重視實踐教學(xué)，加強對學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)，努力提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力。因此我們對人才培養(yǎng)方案做了修改，將原有的32學(xué)時物理化學(xué)實驗教學(xué)學(xué)時，增加到64學(xué)時，學(xué)時增加一倍。課程開設(shè)時間由原來的大三上學(xué)期，提前到大二下學(xué)期，這樣可以實現(xiàn)理論與實驗課同步進行，防止出現(xiàn)理論與實驗相脫節(jié)的現(xiàn)象。課程的內(nèi)容增開到16個實驗，包括：熱力學(xué)9個，電化學(xué)2個，動力學(xué)2個，界面與膠體化學(xué)2個，結(jié)構(gòu)化學(xué)1個。這樣可以牢固樹立實驗課與理論課并重的教學(xué)理念，加強實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容主要以驗證性實驗為主，不能完全反映出課程的發(fā)展現(xiàn)狀及學(xué)科前沿，不利于對學(xué)生動手能力及獨立思考問題能力的培養(yǎng)。因此在有限的課時，為了達(dá)到教學(xué)目的，我們對課程內(nèi)容進行了優(yōu)化，刪減了一些與儀器分析實驗或化學(xué)分析實驗里重復(fù)的內(nèi)容，如：甲基紅解離平衡常數(shù)的測定，滴定分析，pH測定等重復(fù)性實驗內(nèi)容，增設(shè)一些設(shè)計性、綜合性的實驗，如原電池的設(shè)計、差熱分析、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定等。對于感興趣、有能力的同學(xué)也可以自己選題，申請參與創(chuàng)新性實驗研究，這樣即豐富了教學(xué)內(nèi)容，又激發(fā)了學(xué)生的科研熱情，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力。優(yōu)化實驗教學(xué)是可行的，是可以實踐的，是有利于社會進步和發(fā)展的，有助于提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力。[3]

三 教學(xué)方法的改革

1 加強課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

實驗前的準(zhǔn)備工作之一就是實驗預(yù)習(xí)。通過課前預(yù)習(xí)，學(xué)生可以系統(tǒng)地了解該實驗的基本原理、目的、實驗步驟是什么，要成功完成本次實驗的關(guān)鍵之處在哪里，實驗的主要注意事項，等等。預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)對學(xué)生順利完成實驗至關(guān)重要[4-6]。但是學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)的積極性不高，預(yù)習(xí)報告完全是為了應(yīng)付檢查才寫的，這是目前大學(xué)生普遍存在的一個現(xiàn)象。通過對我院學(xué)生預(yù)習(xí)情況的調(diào)查了解，學(xué)生產(chǎn)生這一問題的原因如下：實驗教材更新速度趕不上儀器更新速度，如恒溫槽的組裝及性能測試實驗，多本教材中該實驗需將儀器各部分配件組裝起來，安裝貝克曼溫度計，而我院現(xiàn)有儀器都為數(shù)字化一體機，不需要組裝，也不需要安裝貝克曼溫度計，教材內(nèi)容與我們所使用的儀器不配套；實驗步驟與我院現(xiàn)有儀器的使用步驟出入較大，如差熱分析法，操作步驟幾乎完全不符；實驗教材的理論部分講解過于復(fù)雜，抽象，難懂，如蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定。以上原因?qū)е聦W(xué)生預(yù)習(xí)積極性不高，實驗效率差。為此，我們準(zhǔn)備根據(jù)我院現(xiàn)有儀器的特點，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗，編寫適合我院實際的配套教材，同時也可以錄一些小視頻放到網(wǎng)上，將抽象問題具體化，如燃燒熱測定實驗的點火絲安裝步驟，另外也要加強學(xué)生對實驗原理、實驗關(guān)鍵步驟、注意事項和思考題的重視，課前可以將這些內(nèi)容以填空題、選擇題等多種形式發(fā)給學(xué)生，要求其必須完成，上實驗課時老師檢查，并將檢查結(jié)果作為成績考核的一部分，這樣讓學(xué)生帶著問題預(yù)習(xí)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其良好的實驗習(xí)慣，增加學(xué)生對物理化學(xué)實驗的重視程度，鍛煉其自學(xué)能力。

2 課程教學(xué)方式改革與實踐

首先，物理化學(xué)實驗不同于無機化學(xué)的實驗，每個實驗都需要特定的儀器和設(shè)備，根據(jù)我院物理化學(xué)實驗室的實際情況，在學(xué)院的教學(xué)場地較小、師資比較薄弱的情況下，我們采取了同時開設(shè)兩個實驗，分組教學(xué)的模式，例如2013級應(yīng)用化學(xué)1班的同學(xué)共33人，可分為2個大組，每個大組又分為6個小組，每個小組2~3人，這樣可以同時開展2個實驗，由兩位老師共同指導(dǎo)，使每位學(xué)生都有機會操作實驗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

其次，傳統(tǒng)的教學(xué)方式為實驗課前老師講解后學(xué)生操作，這樣的方式很難調(diào)動學(xué)生的積極性，也不能調(diào)動學(xué)生的思維，為此，我們在原有的教學(xué)模式基礎(chǔ)上，增加了預(yù)習(xí)提問環(huán)節(jié)，讓學(xué)生簡述本次實驗的基本原理、實驗關(guān)鍵步驟及注意事項，教師再加以補充和糾正，通過這種方式的改變，使學(xué)生由被動地接受知識的模式，改為主動，并可以相互討論，這樣可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生好的想法和建議還可以幫助改進完善實驗教學(xué)過程。

再次，傳統(tǒng)的教學(xué)方式，教師要將儀器的原理及使用方法都介紹給學(xué)生，但很多儀器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，涉及很多物理學(xué)的知識，學(xué)生很難直觀了解，所以教學(xué)效果不明顯，學(xué)生還是有很多問題。為此，我們充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，將枯燥的內(nèi)容形象生動地表現(xiàn)出來，讓理論形象化，使其便于學(xué)生理解。另外教師的講解要做到少而精，這樣可以縮短理論講解的時間，讓學(xué)生有更多的時間思考和操作實驗。

3 重視實驗數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)

物理化學(xué)實驗的數(shù)據(jù)處理畫圖較多，如：燃燒熱測定實驗需要畫出雷諾曲線，二組分金屬相圖測定實驗需要畫出二組分固液平衡相圖，液體飽和蒸汽壓測定實驗需要學(xué)會用圖解法求被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的摩爾氣化焓，這些圖以往都是學(xué)生手工繪制，人為誤差較大，耗時長，學(xué)生積極性不高。因此，應(yīng)該對物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理與分析的方法進行改革，要求學(xué)生掌握并運用計算機軟件處理實驗數(shù)據(jù)。如Excel、Origin[7-8]等。利用計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理，既快速又準(zhǔn)確，也可提高學(xué)生應(yīng)用計算機技術(shù)處理問題的能力。

四 考核方式的改革

傳統(tǒng)的考核方式為平時加期末試卷成績，試卷成績比重較大，導(dǎo)致學(xué)生平時不好好做實驗，實驗報告敷衍了事，只在期末考試前期看一看書，背一些內(nèi)容，這種考核方式不利于學(xué)生操作技能和創(chuàng)新能力的提高，因此我們采取平時70%，期末30%的方式，平時主要包括出勤，預(yù)習(xí)，實驗操作，實驗報告，科研等，期末考試采取以做過的實驗隨機抽查的方式考查，并對每個實驗制定相應(yīng)的評分細(xì)則，這樣有利于提高學(xué)生對實驗的重視，有利于實驗技能的培養(yǎng)。

總之，通過以上在教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式的改革，使學(xué)生的關(guān)注重心集中到實驗操作上來，這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，進而培養(yǎng)學(xué)生的操作技能和分析、解決問題的能力。

[1]胡宗球.創(chuàng)新人才培養(yǎng)與無機化學(xué)教學(xué)體系構(gòu)建的探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012(3)．

[2]劉松艷，王寶珍，金爽.大學(xué)化學(xué)教學(xué)與高中化學(xué)教學(xué)的銜接[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010(3)．

[3]曹亞杰，劉景林.優(yōu)化物理實驗教學(xué)提高學(xué)生創(chuàng)新能力[J].繼續(xù)教育研究,2005(4).

[4]周進康，孫成濤，徐海麗，等.物理化學(xué)實驗考核評價體系改革與實踐[J].化工高等教育，2014(5).

[5]趙曉君，李晶瑩，李喜蘭，等.物理化學(xué)實驗考核評價體系的探索與改革[J].廣東化工，201l(5)．

[6]趙二勞，閏懷義，石玉芳.構(gòu)建物理化學(xué)實驗課程考核評價體系的探索[J].高等函授學(xué)報(然科學(xué)版),2011(1)．

[7]馬瑜璐.Excel軟件在物理化學(xué)中的應(yīng)用[J].廣東化工,2013(3).

[8]于成龍,郝欣，沈青.O rigin 8.0應(yīng)用實例詳解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

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