高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革初探

高子舒+李曉杰

[摘 要] 本文從提高學(xué)生實(shí)踐能力入手，結(jié)合河套學(xué)院的具體情況，通過(guò)對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的基本原理和方法，提高其實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞] 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；探索

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2017） 08-0096-02

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(shí)，是整個(gè)化學(xué)知識(shí)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(jiàn)，但是很多學(xué)生認(rèn)為物理化學(xué)難學(xué)，對(duì)物理化學(xué)沒(méi)有興趣，主要是因?yàn)槲锢砘瘜W(xué)具有非常強(qiáng)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(shí)踐教學(xué)顯得尤為重要。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guò)程，加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生將來(lái)獨(dú)立從事實(shí)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(shí)驗(yàn)理論、基本技能和分析、解決問(wèn)題的獨(dú)立工作能力等方面得到切實(shí)的培養(yǎng)和訓(xùn)練是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)十分重要的研究課題[1-2]。本文針對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行具體分析，結(jié)合河套學(xué)院自身特點(diǎn)，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(jìn)行改革，以提高學(xué)生的主動(dòng)性和動(dòng)手能力，加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

一 轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念

傳統(tǒng)的教學(xué)理念重理論輕實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)作理論教學(xué)的衍生物，僅僅是對(duì)理論教學(xué)的驗(yàn)證，所以實(shí)驗(yàn)課往往設(shè)置在理論課后。這種觀點(diǎn)導(dǎo)致人們對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)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(duì)人才培養(yǎng)方案做了修改，將原有的32學(xué)時(shí)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)，增加到64學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)增加一倍。課程開(kāi)設(shè)時(shí)間由原來(lái)的大三上學(xué)期，提前到大二下學(xué)期，這樣可以實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)課同步進(jìn)行，防止出現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的現(xiàn)象。課程的內(nèi)容增開(kāi)到16個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括：熱力學(xué)9個(gè)，電化學(xué)2個(gè)，動(dòng)力學(xué)2個(gè)，界面與膠體化學(xué)2個(gè)，結(jié)構(gòu)化學(xué)1個(gè)。這樣可以牢固樹(shù)立實(shí)驗(yàn)課與理論課并重的教學(xué)理念，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)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(duì)學(xué)生動(dòng)手能力及獨(dú)立思考問(wèn)題能力的培養(yǎng)。因此在有限的課時(shí)，為了達(dá)到教學(xué)目的，我們對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，刪減了一些與儀器分析實(shí)驗(yàn)或化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)里重復(fù)的內(nèi)容，如：甲基紅解離平衡常數(shù)的測(cè)定，滴定分析，pH測(cè)定等重復(fù)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增設(shè)一些設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)，如原電池的設(shè)計(jì)、差熱分析、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定等。對(duì)于感興趣、有能力的同學(xué)也可以自己選題，申請(qǐng)參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)是可行的，是可以實(shí)踐的，是有利于社會(huì)進(jìn)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(qiáng)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作之一就是實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。通過(guò)課前預(yù)習(xí)，學(xué)生可以系統(tǒng)地了解該實(shí)驗(yàn)的基本原理、目的、實(shí)驗(yàn)步驟是什么，要成功完成本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之處在哪里，實(shí)驗(yàn)的主要注意事項(xiàng)，等等。預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要[4-6]。但是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的積極性不高，預(yù)習(xí)報(bào)告完全是為了應(yīng)付檢查才寫(xiě)的，這是目前大學(xué)生普遍存在的一個(gè)現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)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(wèn)題的原因如下：實(shí)驗(yàn)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(cè)試實(shí)驗(yàn)，多本教材中該實(shí)驗(yàn)需將儀器各部分配件組裝起來(lái)，安裝貝克曼溫度計(jì)，而我院現(xiàn)有儀器都為數(shù)字化一體機(jī)，不需要組裝，也不需要安裝貝克曼溫度計(jì)，教材內(nèi)容與我們所使用的儀器不配套；實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教材的理論部分講解過(guò)于復(fù)雜，抽象，難懂，如蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定。以上原因?qū)е聦W(xué)生預(yù)習(xí)積極性不高，實(shí)驗(yàn)效率差。為此，我們準(zhǔn)備根據(jù)我院現(xiàn)有儀器的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫(xiě)適合我院實(shí)際的配套教材，同時(shí)也可以錄一些小視頻放到網(wǎng)上，將抽象問(wèn)題具體化，如燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)火絲安裝步驟，另外也要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟、注意事項(xiàng)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(shí)驗(yàn)課時(shí)老師檢查，并將檢查結(jié)果作為成績(jī)考核的一部分，這樣讓學(xué)生帶著問(wèn)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(shí)驗(yàn)習(xí)慣，增加學(xué)生對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)踐

首先，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于無(wú)機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要特定的儀器和設(shè)備，根據(jù)我院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，在學(xué)院的教學(xué)場(chǎng)地較小、師資比較薄弱的情況下，我們采取了同時(shí)開(kāi)設(shè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，分組教學(xué)的模式，例如2013級(jí)應(yīng)用化學(xué)1班的同學(xué)共33人，可分為2個(gè)大組，每個(gè)大組又分為6個(gè)小組，每個(gè)小組2～3人，這樣可以同時(shí)開(kāi)展2個(gè)實(shí)驗(yàn)，由兩位老師共同指導(dǎo)，使每位學(xué)生都有機(jī)會(huì)操作實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)課前老師講解后學(xué)生操作，這樣的方式很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，為此，我們?cè)谠械慕虒W(xué)模式基礎(chǔ)上，增加了預(yù)習(xí)提問(wèn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生簡(jiǎn)述本次實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng)，教師再加以補(bǔ)充和糾正，通過(guò)這種方式的改變，使學(xué)生由被動(dòng)地接受知識(shí)的模式，改為主動(dòng)，并可以相互討論，這樣可以充分調(diào)動(dòng)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(jìn)完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)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(guò)于復(fù)雜，涉及很多物理學(xué)的知識(shí)，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(wèn)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(dòng)地表現(xiàn)出來(lái)，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(shí)間，讓學(xué)生有更多的時(shí)間思考和操作實(shí)驗(yàn)。

3 重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理畫(huà)圖較多，如：燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)需要畫(huà)出雷諾曲線，二組分金屬相圖測(cè)定實(shí)驗(yàn)需要畫(huà)出二組分固液平衡相圖，液體飽和蒸汽壓測(cè)定實(shí)驗(yàn)需要學(xué)會(huì)用圖解法求被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)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(shí)長(zhǎng)，學(xué)生積極性不高。因此，應(yīng)該對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析的方法進(jìn)行改革，要求學(xué)生掌握并運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如Excel、Origin[7-8]等。利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)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(jì)算機(jī)技術(shù)處理問(wèn)題的能力。

四 考核方式的改革

傳統(tǒng)的考核方式為平時(shí)加期末試卷成績(jī)，試卷成績(jī)比重較大，導(dǎo)致學(xué)生平時(shí)不好好做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告敷衍了事，只在期末考試前期看一看書(shū)，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(shí)70%，期末30%的方式，平時(shí)主要包括出勤，預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告，科研等，期末考試采取以做過(guò)的實(shí)驗(yàn)隨機(jī)抽查的方式考查，并對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)制定相應(yīng)的評(píng)分細(xì)則，這樣有利于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，有利于實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。

總之，通過(guò)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(shí)驗(yàn)操作上來(lái)，這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的操作技能和分析、解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]胡宗球.創(chuàng)新人才培養(yǎng)與無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)體系構(gòu)建的探索[J].中國(guó)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(bào)（自然科學(xué)版），2010（3）.

[3]曹亞杰，劉景林.優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)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(jìn)康，孫成濤，徐海麗，等.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系改革與實(shí)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(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)課程考核評(píng)價(jià)體系的探索[J].高等函授學(xué)報(bào)（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.Origin 8.0應(yīng)用實(shí)例詳解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.