論物理化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

王珩

摘 要：物理化學(xué)實驗課程作為化工類專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)實驗課，是培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。針對當(dāng)前物理化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，從實驗室硬件建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核、科技競賽、師資建設(shè)等方面進(jìn)行改革與優(yōu)化，進(jìn)一步將大學(xué)生創(chuàng)新型人才培養(yǎng)落到實處，為更好地培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力，提升其綜合素質(zhì)，提供了一些新思路，使實驗教學(xué)工作更好地為高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才服務(wù)。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)實驗;教學(xué)改革;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.433

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-7836（2019）06-0046-03

隨著全球經(jīng)濟(jì)不斷地飛速發(fā)展，社會對大學(xué)畢業(yè)生的實踐和創(chuàng)新能力的要求也越來越高。教育部為迎接世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程教育人才的挑戰(zhàn)，也積極深化工程教育改革，加快推進(jìn)新工科建設(shè)的步伐。高等教育肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要使命，如何才能滿足國家及社會對創(chuàng)新人才的需要，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)，是每個高校教師面臨的歷史任務(wù)和重大課題[1]。

實驗教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，實驗教學(xué)與課程結(jié)構(gòu)、課程體系和教學(xué)改革等都有著密切的聯(lián)系。實驗教學(xué)作為理論與實際聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)，是理論教學(xué)的必要補(bǔ)充和發(fā)展，對于培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造性思維，分析和解決問題的能力，以及綜合素質(zhì)的提高，都具有舉足輕重的作用。針對于此，開展以培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力為目標(biāo)的物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與研究，其目的就是通過自身的教學(xué)研究和實踐，提高學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力，繼而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

一、物理化學(xué)實驗課程的地位和作用

物理化學(xué)實驗課程是化工類專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)實驗課之一，在化學(xué)專業(yè)實驗課程中占有重要地位。通過物理化學(xué)實驗課的學(xué)習(xí)，不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程和進(jìn)一步擴(kuò)大化學(xué)知識面奠定必要的基礎(chǔ)，而且在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、數(shù)據(jù)分析能力、綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析及解決問題能力、自主學(xué)習(xí)能力、實踐與創(chuàng)新能力等方面都具有非常重要的作用[2]。

二、物理化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

（一）實驗教學(xué)硬件方面

實驗教學(xué)，相對于理論教學(xué)需要更多的硬件建設(shè)，包括實驗室、實驗儀器設(shè)備、實驗藥品等，均需要學(xué)校各部門的緊密配合和協(xié)調(diào)。物理化學(xué)實驗課程由于自身的學(xué)科特點(diǎn)，需要較多的專屬性的儀器與設(shè)備來完成實驗。而高校往往教學(xué)經(jīng)費(fèi)有限，不能及時更新儀器設(shè)備，導(dǎo)致物理化學(xué)實驗設(shè)備陳舊、儀器臺套數(shù)少，多名學(xué)生使用一臺儀器做實驗，無法滿足實驗教學(xué)的需要，以至于學(xué)生在實驗中參與度降低，動手能力得不到有效鍛煉，學(xué)習(xí)不到新技術(shù)、新方法。同時，由于設(shè)備陳舊，儀器性能不穩(wěn)定，測量出的實驗數(shù)據(jù)誤差大，重現(xiàn)性和分辨率都不理想，削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的積極性。

（二）實驗教學(xué)軟件方面

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊。學(xué)校開設(shè)的物理化學(xué)實驗多為驗證性實驗，設(shè)計性與綜合性實驗占的比例少。致使大多數(shù)實驗都是學(xué)生按照教材上已給出的實驗方案“照單抓藥”，測得實驗數(shù)據(jù)后完成實驗報告。教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生在實驗過程中思考少，學(xué)習(xí)的積極性、主動性不高。

2.教學(xué)方法單一。教師上課多采用“填鴨式”授課，按部就班地把實驗內(nèi)容從頭講到尾，然后學(xué)生開始動手做實驗。這樣的教學(xué)方法缺乏新穎性、多樣性和靈活性，未能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.成績考核不科學(xué)、不全面。實驗成績考核多采用“平時+筆試”來評定，平時成績的評定主要依據(jù)于實驗報告的數(shù)據(jù)處理，由于儀器設(shè)備少，多名學(xué)生使用一臺儀器做實驗，實驗數(shù)據(jù)相同，學(xué)生之間相互抄襲報告的現(xiàn)象較嚴(yán)重，所以平時成績不能真實地反映每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。筆試考試的內(nèi)容又僅局限于教材和課堂教授知識的再現(xiàn)，對學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力考查不夠。有些學(xué)生只重視理論知識學(xué)習(xí)，輕視實驗中的動手操作，在實驗課上表現(xiàn)平平，雖然最終成績較高，但并不能說明他對實驗課程有很好的理解與掌握。

三、物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與優(yōu)化

（一）增加教學(xué)資金投入，注重實驗室建設(shè)

雄厚的硬件教學(xué)資源是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的物質(zhì)基礎(chǔ)。為了能開設(shè)實驗內(nèi)容豐富的實驗課，以及滿足學(xué)生的求知欲，學(xué)校必須有充足的教學(xué)硬件資源。首先，要從思想上提高對實驗教學(xué)重要性的認(rèn)識。實驗教學(xué)既是聯(lián)系理論教學(xué)的橋梁，又是強(qiáng)化學(xué)生理論知識，培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的有效途徑。其次，學(xué)校要重視實驗室的建設(shè)，千方百計地籌措資金用于教學(xué)，對陳舊落后的儀器設(shè)備及時更新，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實驗條件，為學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供強(qiáng)有力的支持。同時，對所購進(jìn)的儀器設(shè)備要實行專人負(fù)責(zé)制，要有專人負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)，跟蹤儀器設(shè)備的使用情況，提高儀器設(shè)備的利用率，使有限的教學(xué)資金有效利用率最大化，避免資金的浪費(fèi)。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的改革應(yīng)立足于實驗課程內(nèi)容體系的改革與創(chuàng)新，吸收科技發(fā)展和教學(xué)改革的成果，優(yōu)化內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，構(gòu)建學(xué)生合理的知識能力結(jié)構(gòu)[3]。經(jīng)典的物理化學(xué)實驗多為驗證性的，在教學(xué)過程中要根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)適當(dāng)保留，這樣有利于學(xué)生對物理化學(xué)實驗基本原理和實驗技能的理解與掌握。除此之外，應(yīng)加大綜合性、設(shè)計性實驗的比例，以求拓寬學(xué)生的知識面。通過學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，自行設(shè)定實驗方案，培養(yǎng)學(xué)生有效運(yùn)用已有的知識，去理解和獲取新知識，解決新問題的能力，調(diào)動學(xué)生參與實驗的積極性，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維。比如：燃燒熱測定實驗，以往實驗多是測定萘的摩爾燃燒熱，由于萘易揮發(fā)，且具有刺激性氣味，難以激發(fā)學(xué)生的實驗積極性。針對于此，可以讓學(xué)生自行選擇多種市售糖，如白砂糖、木糖醇、紅糖、冰糖進(jìn)行實驗，實驗前學(xué)生根據(jù)教師給定的實驗任務(wù)查閱資料，了解實驗原理，設(shè)計實驗方案，設(shè)想實驗中可能出現(xiàn)的問題以及在實驗中如何避免或者降低這個問題出現(xiàn)的幾率，實驗注意事項等。實驗中教師對學(xué)生給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助，引導(dǎo)學(xué)生對實驗中遇到的問題進(jìn)行分析和討論，將理論知識與實踐有機(jī)結(jié)合起來，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。這樣的實驗，實驗用的樣品都是我們?nèi)粘Ｉ钏熘?，既增加了實驗的趣味性，又提高了學(xué)生實驗的積極性。通過測定這些糖的熱值，使學(xué)生不僅掌握燃燒熱的測定方法，同時也從營養(yǎng)學(xué)角度了解更多有關(guān)糖的性質(zhì)，豐富了自身的知識。

（三）采用多種教學(xué)模式，實現(xiàn)教學(xué)方法多樣性

教學(xué)中建立“課堂演示與多媒體課件相結(jié)合，課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)相結(jié)合，常規(guī)教學(xué)與個別輔導(dǎo)相結(jié)合”的教學(xué)模式。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高其自主學(xué)習(xí)的能力。在教學(xué)中應(yīng)盡可能多地設(shè)立問題。比如：燃燒熱測定實驗，教師可提出藥品質(zhì)量大小對實驗誤差有無影響，引火絲的纏繞要注意什么，實驗中有散熱或熱量引入時雷諾溫度校正圖是否有變化，充氧量及水溫對實驗有無影響等問題。啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，以此來激發(fā)學(xué)生思維的活躍性，讓學(xué)生始終處于實驗中的主動地位[4]。課堂是啟迪學(xué)生智慧，引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生積極學(xué)習(xí)、認(rèn)真思考和努力實踐的重要場所，但課堂的學(xué)習(xí)時間畢竟有限，課后學(xué)生在處理實驗報告時，總會遇到一些難以解決的問題，教師可以通過建立微信學(xué)習(xí)交流群，利用網(wǎng)絡(luò)的便捷性，及時為學(xué)生答疑解惑。另外，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的操作簡便、快捷，實驗教師可充分利用仿真軟件，把理論講解與實驗操作有機(jī)地融合起來，將教材上平面、靜止的實驗儀器與操作立體化、動態(tài)化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣[5—6]。教師還可以將實驗課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、儀器使用方法等編輯成視頻做成微課，方便學(xué)生隨時重復(fù)觀看，使學(xué)生能深入地理解并掌握實驗內(nèi)容和技能，把握實驗的重點(diǎn)與難點(diǎn)，提高學(xué)生實驗的成功率。

（四）確立科學(xué)、合理的考核辦法

隨著高等學(xué)校教學(xué)改革的不斷深入，課程考核的改革也勢在必行。建立科學(xué)、合理的課程考核辦法，可以有效地提升學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時也能讓學(xué)生認(rèn)識到自己在學(xué)習(xí)中的不足，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。因此，教師要加大整個實驗過程的考核力度，細(xì)化每項考核環(huán)節(jié)的評分標(biāo)準(zhǔn)。教師在評定成績時，對待學(xué)生要公平、公正，一視同仁，嚴(yán)格執(zhí)行評分標(biāo)準(zhǔn)。對于每一個實驗項目，實驗教師都要依據(jù)評定標(biāo)準(zhǔn)，給出該實驗項目學(xué)生每個考核環(huán)節(jié)的成績，再經(jīng)過加權(quán)平均后，得出學(xué)生該實驗項目的成績。課程結(jié)束后，再對學(xué)生完成的所有實驗項目所獲得的成績累加平均，得出學(xué)生物理化學(xué)實驗課程的最終成績。

學(xué)生完成實驗的效果如何，得益于對實驗預(yù)習(xí)的掌握程度。教師在評定預(yù)習(xí)成績時，不僅要檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)實驗報告，還要通過提問實驗步驟中的操作細(xì)節(jié)、可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，或讓學(xué)生演示儀器操作等辦法，考查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。實驗表現(xiàn)是對學(xué)生考核的重點(diǎn)，教師通過課堂巡視及時掌握學(xué)生的操作情況，對學(xué)生在實驗過程中遇到的問題，啟發(fā)引導(dǎo)其自行解決，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，提出個人見解，對學(xué)生創(chuàng)造性思維要給予充分的肯定。評定實驗報告成績，不僅要檢查學(xué)生的數(shù)據(jù)處理情況，還要重點(diǎn)看學(xué)生對所完成的實驗所做的反思，對學(xué)生在反思中提出的問題及觀點(diǎn)，閃現(xiàn)的思想火花等，教師要及時給予總結(jié)。只有扎扎實實做好每一步，才能逐漸穩(wěn)步提高學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。

（五）以科技競賽為契機(jī)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

高等學(xué)校的根本任務(wù)就是為國家培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新和實踐能力的人才?？萍几傎愂桥c課堂教學(xué)緊密相連的，是課堂教學(xué)的延展與拓寬，是對學(xué)生知識體系的掌握情況及其綜合素質(zhì)能力的全方位的考量，對促進(jìn)學(xué)科建設(shè)和課程改革，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力等方面起著積極的推動作用。教師要積極鼓勵和組織學(xué)生參加科技競賽，有計劃地使各類競賽與人才培養(yǎng)目標(biāo)有機(jī)地結(jié)合起來，把組織學(xué)生參加科技競賽作為培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié)。通過組織學(xué)生參加科技競賽，使學(xué)生親身經(jīng)歷查閱文獻(xiàn)、設(shè)計實驗方案、選擇實驗條件、分析實驗結(jié)果等環(huán)節(jié)，既培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，同時又讓學(xué)生走出學(xué)校，加強(qiáng)與其他高校同學(xué)之間的交流，取長補(bǔ)短，更有利于學(xué)生知識體系的構(gòu)建和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（六）加強(qiáng)實驗師資隊伍建設(shè)

教師在教學(xué)過程中起主導(dǎo)作用。教師的教育理念、專業(yè)素養(yǎng)、知識水平以及教學(xué)能力等，都與教學(xué)改革的成敗息息相關(guān)，尤其在培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)工作中更是起著舉足輕重的作用。因此，對實驗教學(xué)的師資隊伍提出了較高的要求。實驗教師的工作量大，既要做好教學(xué)工作，又要做好實驗室的日常管理及儀器設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)工作，要求教師要以飽滿的熱情投入到工作中，不僅要有甘于奉獻(xiàn)的精神，還要有廣博的專業(yè)基礎(chǔ)知識，熟練的實驗操作技能和科學(xué)研究的經(jīng)歷[7]。教師只有不斷豐富和完善自身的知識體系，不斷掌握學(xué)科知識領(lǐng)域的新發(fā)展、新動態(tài)，才能使自身的教學(xué)工作永葆先進(jìn)性和生命力。學(xué)校要積極鼓勵教師進(jìn)行教學(xué)研究，定期組織教學(xué)研討會，觀摩優(yōu)秀教師授課等，還要通過網(wǎng)絡(luò)資源、參加專題講座及學(xué)術(shù)會議等形式，對教師進(jìn)行教學(xué)觀念、教學(xué)方法、科研能力的培訓(xùn)，不斷加強(qiáng)實驗師資隊伍的建設(shè)。

四、結(jié)束語

培養(yǎng)大學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力是高等教育與教學(xué)改革的一項重要工作，也是時代賦予高校的歷史使命。雖然本文對物理化學(xué)實驗教學(xué)改革提出了一些可行的思路和辦法，但是教學(xué)改革永遠(yuǎn)在路上，廣大高校教師只有不忘初心，砥礪前行，積極更新教育觀念，把握人才市場的需求，緊跟時代的發(fā)展步伐，時刻把培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力作為實驗教學(xué)的重要任務(wù)，才能更多、更好地培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。

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