基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的國際班物理化學(xué)實驗教學(xué)改革探索

周湘竹 徐振

摘 要 國際化辦學(xué)是我國高等教育發(fā)展的重要趨勢和方向，隨全球化進程的發(fā)展，社會對于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求更高。齊魯工業(yè)大學(xué)依托優(yōu)勢學(xué)科和科研平臺深入開展物理化學(xué)實驗教學(xué)的改革，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)高素質(zhì)、具有創(chuàng)新能力的國際化人才。

關(guān)鍵詞 國際班 物理化學(xué)實驗教學(xué)改革 創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

0前言

人才培養(yǎng)國際化是高等教育國際化的重要課題，也是全國各高校建設(shè)的要求。行業(yè)特色大學(xué)作為歷史的產(chǎn)物，為我國行業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)做出過重大貢獻。齊魯工業(yè)大學(xué)（前身山東輕工業(yè)學(xué)院）為新中國的輕工業(yè)發(fā)展培養(yǎng)了許多卓越的人才。新時期，高等教育國際化發(fā)展背景下，行業(yè)特色大學(xué)人才培養(yǎng)模式也在發(fā)生變化。高等教育國際化是在經(jīng)濟全球化大背景下，高等教育領(lǐng)域做出的戰(zhàn)略選擇。國內(nèi)外高等教育的對比研究表明，國外高校在教學(xué)理念與方法，如課堂教學(xué)的內(nèi)容與方式、習(xí)題批改方式及考核方式等諸多方面，與國內(nèi)高校均存在較大差異。而國外高等教育培養(yǎng)的學(xué)生獨立性、思維創(chuàng)新性和解決問題等方面均具有較大的優(yōu)勢。因此國內(nèi)越來越多的高校開始推行國際班的教學(xué)模式。國際班的培養(yǎng)模式趨于國際化，即師資力量的國際化、培養(yǎng)方案設(shè)計的國際化、課程設(shè)置的國際化，最終目標(biāo)是培養(yǎng)出國際化的人才。

齊魯工業(yè)大學(xué)自2013年起開設(shè)應(yīng)用化學(xué)工科國際班。國際班學(xué)生的培養(yǎng)方案按照與國際接軌的一級學(xué)科制定，除個別公共課程外，國際班的所有課程均采用全英語教學(xué)模式，教師由從國外高校聘請的教授和本校具有豐富國際化背景的知名教授擔(dān)當(dāng)。國際班所有課程采用英文教程，用英語或雙語授課和討論，作業(yè)及考試用英文完成。國際班總體課程設(shè)置和每門課程的教學(xué)內(nèi)容都將應(yīng)用化學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展與應(yīng)用化學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能的有機結(jié)合起來。

物理化學(xué)是工科專業(yè)課中理論性很強的基礎(chǔ)課程，而物理化學(xué)實驗是理論教學(xué)的延伸，作為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是促進知識轉(zhuǎn)化、知識拓展和全面提高學(xué)生素質(zhì)的重要教學(xué)手段，其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革，是提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和科學(xué)思維方法的國際化人才的需要。因此在齊魯工業(yè)大學(xué)國際班物理化學(xué)實驗課程設(shè)置上，除了傳統(tǒng)的實驗課程外，還加大了綜合性、設(shè)計性、研究性實驗的比例，以及增加了與教師科研相結(jié)合的創(chuàng)新性實驗。此課程的設(shè)置拓寬了國際班學(xué)生的專業(yè)面、增強學(xué)生的適應(yīng)性、提高學(xué)生的綜合能力。

1國際班物理化學(xué)實驗教學(xué)改革內(nèi)容探索

1.1篩選基礎(chǔ)實驗，滲入創(chuàng)新意識

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗以驗證性實驗為主，研究性和創(chuàng)新性實驗偏少；教學(xué)方法上教師講解實驗內(nèi)容過多過細(xì)，使學(xué)生失去了主體地位；實驗教材上實驗步驟要求過于詳細(xì)，限制了學(xué)生的思維空間，因而達不到實驗培養(yǎng)目標(biāo)，創(chuàng)新能力培養(yǎng)更無法實現(xiàn)。

要培養(yǎng)國際化創(chuàng)新型人才，首先就要對實驗內(nèi)容進行創(chuàng)新。本著與理論緊密銜接、可操作性強的原則，適當(dāng)選擇一些基礎(chǔ)實驗。這些實驗既要考慮理論基礎(chǔ)知識的要求，也要考慮實驗技能的訓(xùn)練，并且在實驗內(nèi)容和儀器的使用上要基本符合教育部理科化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會所提出的要求。在基礎(chǔ)實驗中，重點培養(yǎng)學(xué)生對實驗儀器設(shè)備的了解和操作，也滲透著學(xué)生創(chuàng)新思維意識的培養(yǎng)。

現(xiàn)以傳統(tǒng)的燃燒熱實驗為例，說明如何在實驗教學(xué)中開展創(chuàng)新。我們將啟發(fā)式教學(xué)以及討論式教學(xué)方式引入課堂。燃燒熱實驗測定固體樣品萘的燃燒熱，我們保留該基礎(chǔ)實驗，但對教學(xué)提出了更高要求，在學(xué)生實驗預(yù)習(xí)中我們提出幾個問題作為討論題：影響本實驗結(jié)果的主要因素及其控制措施；苯甲酸的取樣量控制在什么范圍；實驗成功的關(guān)鍵是什么；如何才能確保實驗成功和結(jié)果準(zhǔn)確等。這些問題教材中沒有現(xiàn)成答案，學(xué)生必須重新查找資料，設(shè)計實驗內(nèi)容，帶著這些問題進行實驗。在課堂上，教師也會從實驗的目的出發(fā)， 聯(lián)系實驗方法和原理， 抓住燃燒要完全和熱量不能損失兩個重點要求， 啟發(fā)學(xué)生仔細(xì)分析，深入思考。

1.2設(shè)計綜合實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

綜合設(shè)計實驗的選定原則是讓學(xué)生獨立分析問題，解決問題，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力，要能培養(yǎng)學(xué)生融會貫通相關(guān)知識的能力。在設(shè)計性實驗中，我們采用 “學(xué)生為主，師生互動”的教學(xué)方式，給學(xué)生更大的自由空間，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神。學(xué)生從自己感興趣的知識點出發(fā)，選擇研究項目，制定實驗方案；通過自主查閱文獻、對資料進行分析、歸納和總結(jié)，小組討論確定完整的實驗思路。最后與指導(dǎo)教師進行討論，提出實驗所需的各項條件，對實驗中可能出現(xiàn)的問題進行分析和判斷，并提出具體的解決方案。在具體實驗操作過程中，學(xué)生自己完成實驗材料的準(zhǔn)備、實驗儀器的校準(zhǔn)和測試，甚至學(xué)生自己動手設(shè)計實驗裝置，充分調(diào)動學(xué)生思維和想象力。實驗完成后，學(xué)生獨立對實驗過程進行總結(jié)與思考，分析是否達到實驗?zāi)康?，總結(jié)實驗過程中的關(guān)鍵點。從前期準(zhǔn)備到實驗完成，整個過程中將實驗現(xiàn)象同理論知識以及學(xué)生的興趣點相結(jié)合，促進學(xué)生積極思考，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和綜合分析能力。

綜合設(shè)計實驗分為兩類： 一類是拓展性設(shè)計實驗，即在傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗基礎(chǔ)上，對實驗進一步加深，使驗證性的實驗更接近實際的生產(chǎn)生活。這類實驗既不超出學(xué)生基本操作能力和知識水平，又充分發(fā)揮了學(xué)生主觀能動性。例如，將“完全互溶雙液系氣-液平衡相圖”實驗的切入點放在應(yīng)用化工中如何利用相圖指導(dǎo)生產(chǎn)，從而獲得某一沸點的純餾分；在 “燃燒熱的測定”實驗后，我們鼓勵學(xué)生自己去發(fā)掘，測量日常食用的米飯、饅頭、白菜、水果、干果等食物的熱量，進而解決“怎樣吃才健康”的問題；我們從荷葉上的露水、美麗的肥皂泡等生活現(xiàn)象入手，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注表面現(xiàn)象，了解表面張力和表面活性劑，然后通過測量日常洗滌用品的表面張力，進而解決“怎樣洗東西才干凈”的問題；“蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)”實驗中需要測定物質(zhì)的旋光性，讓學(xué)生觀測一些常見藥物的旋光性，進而啟發(fā)學(xué)生思考為什么西藥的發(fā)展趨勢是手性藥物，拓展學(xué)生的知識面。

另一類綜合設(shè)計實驗難度比較大，科學(xué)研究性比較強。學(xué)生要從實驗原理入手，進行實驗方案的設(shè)計，提出解決問題的具體方案。因為是設(shè)計性實驗，在實驗過程中還存在著挫折和失敗，需要用積極的態(tài)度和科學(xué)的思維方式正視事實，從錯綜復(fù)雜的因素中找到失敗原因，最后成功完成實驗。現(xiàn)以“洗發(fā)香波的配制及性能評價”實驗為例說明設(shè)計研究性實驗的過程。首先需要學(xué)生查閱資料，了解洗發(fā)原料特性，用AES、AESA、BS-12、6501、珠光漿等按配方和配制工藝要求配制洗發(fā)香波，并鑒定、評價其應(yīng)用性能、效果；對使用產(chǎn)品后的頭發(fā)進行單根頭發(fā)拉伸性能的測定、頭發(fā)梳理性能的測試、頭發(fā)剛性的測定、頭發(fā)抗彎強度的測定，綜合評價洗發(fā)香波的性能。

對于綜合設(shè)計性實驗，我們要求學(xué)生按科學(xué)論文的格式完成實驗報告，全面訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。論文主體要說清楚3 個問題： 一是為什么要做實驗，即實驗?zāi)康模欢亲约涸趺醋龅膶嶒?，即實驗方案，包括實驗?shù)據(jù)記錄和分析處理；三是得到了什么結(jié)論，即實驗結(jié)論，并指出若想實驗結(jié)果更完善，還需要做哪些努力。實驗報告不僅在內(nèi)容上與科學(xué)論文看齊，在形式上也要與科學(xué)論文一致，論文須有摘要、關(guān)鍵詞、正文（前言，實驗步驟，結(jié)果和討論等），最后還要列出參考文獻。

1.3參與教師科研，提升創(chuàng)新素養(yǎng)

除了保持傳統(tǒng)的實驗設(shè)置以及增加綜合設(shè)計性實驗，我們還在國際班開展教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)方式。這種方式是建立在教師具有較高的教學(xué)水平與科研水平的基礎(chǔ)上、并充分發(fā)揮教師自身綜合素質(zhì)，自主的將教學(xué)與科研有機地、良性地融合在一起。只有將實驗教學(xué)與科研相結(jié)合，才能使化學(xué)教育緊跟科學(xué)發(fā)展的步伐，與國際接軌，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時，掌握國內(nèi)外最新最前沿的實驗方法，增加他們對科學(xué)研究的興趣。齊魯工業(yè)大學(xué)國際班在此教學(xué)方式上做出了很多嘗試，開設(shè)了各類開放實驗，參與其中的教師及學(xué)生都獲益匪淺。

2總結(jié)

物理化學(xué)實驗教學(xué)是培養(yǎng)國際班學(xué)生創(chuàng)新能力的重要課程。在當(dāng)前國際化人才大量需求的背景下，高校需要與時俱進，對現(xiàn)有的物理化學(xué)實驗教學(xué)進行創(chuàng)新完善，堅持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的態(tài)度，使學(xué)生創(chuàng)新能力得到提高的同時，更具有國際視野，從而更加有競爭力。

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