食品專業(yè)“物理化學(xué)”開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索

曹雪慧，馬春穎，朱丹實(shí)，劉麗萍，李雨露

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州 121013）

0 引言

“物理化學(xué)”課程作為食品專業(yè)的一門基礎(chǔ)性化學(xué)類課程，對(duì)后續(xù)的“食品工程原理”“食品化學(xué)”等課程起著非常重要的作用?！拔锢砘瘜W(xué)”又稱“理論化學(xué)”，其公式繁瑣、演算難度大、理論性強(qiáng)、學(xué)時(shí)數(shù)少[1-3]。如何利用有限學(xué)時(shí)，將深?yuàn)W的物理化學(xué)原理與具體的食品專業(yè)知識(shí)聯(lián)系起來，培養(yǎng)食品專業(yè)的高層次人才，是食品專業(yè)教學(xué)一直探索的課題。

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要途徑，開放式教學(xué)源于科恩創(chuàng)建的以“課堂討論模型”和“開放課堂模型”，以人本主義教育思想為基礎(chǔ)[4-5]，借鑒其他學(xué)科高校教學(xué)改革的成果經(jīng)驗(yàn)[6-7]，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)校教學(xué)的實(shí)際情況，將開放式教學(xué)模式運(yùn)用到物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探討適合食品專業(yè)“物理化學(xué)”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式和方法。

1 開展開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

“物理化學(xué)”如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，如何根據(jù)食品專業(yè)特點(diǎn)和需求，將物理化學(xué)內(nèi)容與食品專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合一直是難解的問題。筆者從事食品專業(yè)的“物理化學(xué)”教學(xué)10余年，對(duì)基礎(chǔ)物理化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了刪減，深入講授與食品專業(yè)相關(guān)度較大的內(nèi)容，并力爭將深?yuàn)W的物理化學(xué)原理與具體的食品知識(shí)聯(lián)系起來，講授物理化學(xué)在食品中的應(yīng)用。減少繁瑣的公式推導(dǎo)，避免從理論到理論，強(qiáng)調(diào)相關(guān)定律的應(yīng)用意義、適用范圍，注重物理化學(xué)基本理論與食品專業(yè)知識(shí)的銜接。

傳統(tǒng)的“物理化學(xué)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和電化學(xué)等實(shí)驗(yàn)為主[8]，但這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與食品專業(yè)相關(guān)性較小，學(xué)生大多數(shù)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，按部就班地操作，每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別不大，學(xué)生參與的積極性不高。針對(duì)這種教學(xué)現(xiàn)狀，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和內(nèi)容，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，根據(jù)自己的專業(yè)興趣選做實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇權(quán)歸于學(xué)生，根據(jù)學(xué)生各自知識(shí)基礎(chǔ)和自發(fā)思考能力，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生設(shè)計(jì)、分析、解決問題的能力。

2 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式和實(shí)施方法

在“物理化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要想從根本上轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，變被動(dòng)為主動(dòng)，應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)生的個(gè)體差異，增加教學(xué)環(huán)節(jié)的靈活性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)激情，獨(dú)立或合作完成設(shè)計(jì)、修改、執(zhí)行和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這就要求在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中從實(shí)驗(yàn)室的開放、管理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)考核方式的轉(zhuǎn)變等多方面進(jìn)行改革。

2.1 實(shí)驗(yàn)室的開放

實(shí)驗(yàn)的場地和時(shí)間是開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)最主要的制約因素，因?yàn)殚_放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同、時(shí)間不同，必將增加實(shí)驗(yàn)室管理人員和實(shí)驗(yàn)教師的工作時(shí)間和強(qiáng)度。而實(shí)驗(yàn)室的硬件資源有限，進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須有一系列嚴(yán)格的規(guī)章制度，統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)室，讓資源最大化利用，并指定專人或配備研究生協(xié)助管理開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生做開放實(shí)驗(yàn)時(shí)要網(wǎng)上預(yù)約，對(duì)每天進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人數(shù)進(jìn)行限定，按照先預(yù)約先實(shí)驗(yàn)的原則，開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容必須事先與實(shí)驗(yàn)教師溝通，使用儀器前應(yīng)先觀看儀器操作說明和注意事項(xiàng)，并做好實(shí)驗(yàn)耗材和儀器設(shè)備的使用記錄。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度，注意用水用電和保持實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生，注重實(shí)驗(yàn)小組成員的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程需要有照片或視頻資料，實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)公布于所建立的QQ群中，供其他學(xué)生參考和提出改進(jìn)意見，建立有利于素質(zhì)教育的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)制。

2.2 實(shí)驗(yàn)大綱和內(nèi)容的開放

開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師根據(jù)課程的特點(diǎn)和學(xué)生專業(yè)發(fā)展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等途徑查閱中外文資料，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。整個(gè)過程中，學(xué)生一直處于主動(dòng)狀態(tài)，教師只起到指導(dǎo)和輔助的作用，開放性實(shí)驗(yàn)是以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室資源，自由選擇實(shí)驗(yàn)儀器。打破原來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革創(chuàng)新。

傳統(tǒng)的“物理化學(xué)”實(shí)驗(yàn)一般為經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[9]，實(shí)驗(yàn)步驟固定、實(shí)驗(yàn)結(jié)果可預(yù)測(cè)，部分學(xué)生出現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)或上一屆抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣和動(dòng)手創(chuàng)造能力，必須從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上進(jìn)行革新，從根本上改變學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的心態(tài)，教研室根據(jù)專業(yè)需要編制實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱，編制過程中，既要注重基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，也要和后續(xù)的課程有銜接，教師作為學(xué)生開放性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)者，應(yīng)多引領(lǐng)，身體力行，積極參與到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)專業(yè)發(fā)展方向，不斷調(diào)整教學(xué)項(xiàng)目和思路，與時(shí)俱進(jìn)。因此，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱應(yīng)注重基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

2.3 實(shí)驗(yàn)過程的開放

部分經(jīng)典“物理化學(xué)”實(shí)驗(yàn)通過講授或演示進(jìn)行驗(yàn)證，因其理論性較強(qiáng)、內(nèi)容過于抽象，多年無大的更改[10]，食品專業(yè)作為新興的工科專業(yè)，具有較強(qiáng)的時(shí)代性與創(chuàng)新性，食品專業(yè)物理化學(xué)應(yīng)該在經(jīng)典物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新和改進(jìn)。

教師根據(jù)“物理化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容提出多個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生選擇，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯或教師的科研項(xiàng)目相聯(lián)系[11]，學(xué)生也可以提供自己感興趣的實(shí)驗(yàn)題目，確定實(shí)驗(yàn)大體方向。然后通過課后查閱資料，提交實(shí)驗(yàn)可行性設(shè)計(jì)方案，與教師討論后先進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和問題，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生必須通過預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室的教師人數(shù)和教師精力有限，且教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)方向各有不同。因此，實(shí)驗(yàn)過程中注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和自我解決問題的能力，這樣不僅鍛煉了學(xué)生的一些科研思想和能力，給他們帶來成就感和榮譽(yù)感，也可以減輕教師在開放性實(shí)驗(yàn)中投入的精力。

2.4 實(shí)驗(yàn)考核方式的改變

考核評(píng)定是開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的難點(diǎn)，因?yàn)殚_放性實(shí)驗(yàn)沒有統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)方案，也就無標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)判指標(biāo)，開放性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵并不是實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否完全符合理論，而在于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，實(shí)驗(yàn)過程的操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，從實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)造力和思想的亮點(diǎn)，動(dòng)手能力和知識(shí)的運(yùn)用。因此，開放實(shí)驗(yàn)的考核方式包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)（20%），實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備（20%），預(yù)實(shí)驗(yàn)過程（10%），實(shí)驗(yàn)操作過程（20%），實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生（10%），實(shí)驗(yàn)結(jié)果（10%），存在問題和改進(jìn)方案（10%）。開放性實(shí)驗(yàn)是注重過程、弱化結(jié)果的過程。鼓勵(lì)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，充分發(fā)揮學(xué)生自主性，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的思考和實(shí)驗(yàn)技能的提高。通過開放實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和對(duì)物理化學(xué)基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用有更加全面的理解，加深對(duì)經(jīng)典理論的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中未解決的問題，學(xué)生還可以利用課余時(shí)間或其他相關(guān)課程的開放性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

3 結(jié)語

食品專業(yè)開設(shè)“物理化學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程一般學(xué)時(shí)較少，更應(yīng)根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)來選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不能與所學(xué)專業(yè)脫節(jié)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，注重實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)用價(jià)值，開放性實(shí)驗(yàn)要充分利用現(xiàn)有的教學(xué)條件和儀器設(shè)備資源，一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以進(jìn)入科研性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，讓學(xué)生盡早與專業(yè)知識(shí)結(jié)合，了解專業(yè)前沿，吸引更多的學(xué)生關(guān)注，拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，為今后的學(xué)習(xí)和深造打下良好的基礎(chǔ)。

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