農(nóng)資專業(yè)膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

姜小明 郝春玲

摘 要：膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是農(nóng)資專業(yè)的一門重要課程，該文提出了其實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的對(duì)策，內(nèi)容包括：加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教材體系的建設(shè)、重視學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、科學(xué)安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間、改革成績(jī)?cè)u(píng)定方法等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：膠體與物理化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；農(nóng)業(yè)資源專業(yè)

中圖分類號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）09-0154-03

Education Reform of the Experiments of Micelle & Physical Chemistry in the Major of the Agriculture Resource

Jiang Xiaoming1 et al.

（1 Department of Chemistry and Chemical Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

Abstract：Physical chemistry experiments are regarded as important courses in the agriculture major，we studied the method to get better results in teaching.The following works were very important including writing experiment textbooks，the class preview of experiments，selectivity of experiments，innovative experiments，time management of experiments and the standard to give the scores to students.We found that the innovative experiments could encourage students to perform experiments and improve the innovation ability of students.

Key words：Micelle & physical chemistry；Experiment education；Agriculture resource major

膠體與物理化學(xué)是農(nóng)資專業(yè)的一門重要課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是膠體與物理化學(xué)的重要內(nèi)容。膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是利用物理和化學(xué)的方法測(cè)定物質(zhì)性質(zhì)，是一門涉及多學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課程[1-3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于讓學(xué)生了解物理化學(xué)的基本原理和實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)，掌握物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能，利用現(xiàn)代物理化學(xué)的方法分析解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力[4-6]。

1 膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

隨著時(shí)代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以達(dá)到農(nóng)資專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在以下問(wèn)題：

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以滿足農(nóng)資專業(yè)的需求 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要參照化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，選擇其中的一些典型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。由于這些實(shí)驗(yàn)與農(nóng)資專業(yè)關(guān)系不緊密，學(xué)生對(duì)課程興趣不大，教學(xué)效果不佳[7，8]。因此，應(yīng)該根據(jù)農(nóng)資專業(yè)的特點(diǎn)，選擇或設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)課程，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，為專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。

1.2 實(shí)驗(yàn)課時(shí)和教學(xué)儀器較少，影響教學(xué)效果 膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課時(shí)一般較少，學(xué)生進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)時(shí)間不多，積極性不高，難以獲得滿意的教學(xué)效果[9，10]。膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用儀器一般較為昂貴，儀器臺(tái)數(shù)少，學(xué)生多，學(xué)生上機(jī)操作的時(shí)間短，影響教學(xué)效果。

1.3 教學(xué)方法較為單一 實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)一般采用教師講解、學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的模式，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力不足，學(xué)習(xí)積極性不高。教師對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)判難以體現(xiàn)學(xué)生真實(shí)水平[11]。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的對(duì)策建議

2.1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教材體系的建設(shè) 實(shí)驗(yàn)教材是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要條件。目前缺乏針對(duì)農(nóng)資專業(yè)的專用實(shí)驗(yàn)教材。我們針對(duì)農(nóng)資專業(yè)的特點(diǎn)，編寫了教材。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)物理化學(xué)與農(nóng)資專業(yè)密切相關(guān)，提高了學(xué)習(xí)興趣。例如，“利用激光粒度儀測(cè)定土壤顆粒的比表面積”的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解土壤的性質(zhì)?！凹t外光譜法測(cè)定有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)參數(shù)”的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生初步掌握了有機(jī)物的鑒別方法。

2.2 重視學(xué)生的課前預(yù)習(xí) 課前預(yù)習(xí)是成功完成實(shí)驗(yàn)的重要條件，通過(guò)課前預(yù)習(xí)，學(xué)生可以掌握該實(shí)驗(yàn)的基本原理，了解目的、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)。因此，我們非常重視學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，要求學(xué)生認(rèn)真完成預(yù)習(xí)報(bào)告，將預(yù)習(xí)報(bào)告的成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)，沒有完成預(yù)習(xí)報(bào)告的同學(xué)不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。上課時(shí)老師可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題向?qū)W生提問(wèn)，要求學(xué)生回答，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況。

2.3 合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 為了滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，我們需對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行慎重選擇，滿足農(nóng)資專業(yè)的培養(yǎng)要求，達(dá)到提高教學(xué)效果的目標(biāo)。例如，在物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面，可以選擇“紅外光譜法測(cè)定有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)參數(shù)”，在膠體化學(xué)方面，可以選擇“利用激光粒度儀測(cè)定土壤顆粒的比表面積”。在動(dòng)力學(xué)方面，可以選擇“旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)”。在電化學(xué)方面，可以選擇“電勢(shì)-pH曲線的測(cè)定”。在熱力學(xué)方面，可以選擇“分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定”。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見表1。

2.4 增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 目前許多大學(xué)為了激發(fā)大學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，一般都設(shè)置了一些科研小項(xiàng)目，如“大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目”、“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”等。這些項(xiàng)目對(duì)提高大學(xué)生的科研能力具有重要作用。但這些項(xiàng)目主要針對(duì)少部分學(xué)生開放，且缺乏導(dǎo)師的有效指導(dǎo)，項(xiàng)目的作用受到限制。而膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是農(nóng)資專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程，面向全體學(xué)生開放，受眾面廣，老師可以全程指導(dǎo)。因此在實(shí)驗(yàn)課程中有目的的引入一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，提高教學(xué)效果。針對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)資源，可以選擇一些創(chuàng)新性物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，農(nóng)藥殘留是學(xué)生關(guān)心的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)菊酯農(nóng)藥在土壤中的降解實(shí)驗(yàn)。測(cè)定在不同時(shí)間菊酯農(nóng)藥在土壤中的含量，了結(jié)其降解動(dòng)態(tài)，得到其降解曲線和降解動(dòng)力學(xué)方程，發(fā)現(xiàn)降解規(guī)律。電導(dǎo)法測(cè)定表面活性劑的臨界膠團(tuán)濃度是膠體化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，測(cè)定河水中表面活性劑的濃度。在河水不同地點(diǎn)取得水樣，測(cè)定其主要表面活性劑含量，了解生活污水中洗滌劑對(duì)河流水質(zhì)的影響。在設(shè)計(jì)和實(shí)施創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）在設(shè)計(jì)和實(shí)施創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)時(shí)，需注意實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器條件，了解各個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，合理安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)有限，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的個(gè)數(shù)不應(yīng)安排過(guò)多，一般以1～2個(gè)為宜。（2）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。老師一般為學(xué)生提供研究課題和研究背景，學(xué)生需自己查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。老師主要起指導(dǎo)作用。（3）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇一些與農(nóng)資專業(yè)相關(guān)的課題，課題難度應(yīng)適中。題目太大，學(xué)生難以開展實(shí)驗(yàn)研究，題目太容易，實(shí)驗(yàn)達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的目的。（4）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的成績(jī)應(yīng)納入學(xué)生的實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)，從而提高學(xué)生參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的興趣。

2.5 科學(xué)安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間 針對(duì)實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、學(xué)生多的情況，需要科學(xué)安排實(shí)驗(yàn)課程。膠體與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，可以安排整個(gè)半天（如：下午）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以完成實(shí)驗(yàn)。我們可以把所有實(shí)驗(yàn)安排同時(shí)進(jìn)行，學(xué)生可以分成數(shù)組，每次每個(gè)組可以完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，不同組可以做不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這樣可以克服實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)數(shù)的不足，各個(gè)實(shí)驗(yàn)可以統(tǒng)一進(jìn)行講解。學(xué)生一般在完成1～2個(gè)試驗(yàn)后，均能獨(dú)立完成余下的實(shí)驗(yàn)。具體方法如下：以一個(gè)班45人為例，假設(shè)共有5個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)。我們可以把學(xué)生分為15組，每組3人。根據(jù)各實(shí)驗(yàn)儀器的臺(tái)數(shù)，將這15組又分為3個(gè)不同的群，各個(gè)群每次完成不同實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)每周進(jìn)行輪換，這樣可以充分利用有限的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.6 重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng) 許多物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。例如，“電導(dǎo)法測(cè)定表面活性劑臨界膠團(tuán)濃度”這一實(shí)驗(yàn)需要畫出電導(dǎo)率與表面活性劑濃度的關(guān)系圖，從圖中曲線的拐點(diǎn)找出臨界膠團(tuán)濃度。以前學(xué)生一般用坐標(biāo)紙畫出曲線。現(xiàn)在我們要求學(xué)生熟練掌握Excel、Origin等軟件處理數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，提高了學(xué)生數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析的能力。

2.7 改革實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)?cè)u(píng)定方法 實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)一般根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)定，這種傳統(tǒng)方法不能體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)情況，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性。因此我們需對(duì)成績(jī)?cè)u(píng)定方法進(jìn)行改革。一般而言，實(shí)驗(yàn)課成績(jī)應(yīng)綜合考慮學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告、課堂回答、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成等情況，綜合給出各個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)，最后將各個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?nèi)∑骄?，得到學(xué)生的總評(píng)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的權(quán)重見表2。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣得到大幅提升，動(dòng)手能力得到加強(qiáng)，教學(xué)效果得到明顯改善，特別是創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的引入，極大地提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)和科研的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性也得到提高。但教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，針對(duì)教學(xué)改革中出現(xiàn)的新問(wèn)題，今后還應(yīng)繼續(xù)對(duì)課程進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

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（責(zé)編：張宏民）