大學物理化學實驗教學改革路徑探索

周生海 許宏波

【摘要】課程改革已經(jīng)不再是新鮮事物，其優(yōu)越性得到了越來越多的人的認同。在這種情況下，如果一味采用傳統(tǒng)的方式開展物理化學實驗教學，將難以滿足學生多樣化的學習需求，還會吞噬他們的學習熱情，不利于人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。鑒于此，本文針對大學物理化學實驗教學的開展情況，提出了三種全新的改革路徑，旨在使教學模式中的不足得到彌補，使教學活動能貼合學生需求，提高人才培養(yǎng)的有效性。

【關鍵詞】物理化學實驗? 教學改革? 路徑探索

【基金項目】2018年河北民族師范學院校級教學改革項目：新建地方高校理工科實驗課程的新型教學模式研究——以物理化學實驗課程為例。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）31-0016-02

前言

物理化學實驗是一門實驗科學，就是要運用物理學、數(shù)學原理與方法揭示化學反應規(guī)律[1]。當大量信息技術、科技成果在實驗教學領域得到了廣泛應用，教學方法、手段等發(fā)生了明顯改變，教學內(nèi)容也日漸豐富。物理化學實驗具有較強的綜合性、理論性、技術性，涵蓋了分析化學、有機化學、無機化學、材料科學、生命科學等多學科的內(nèi)容，能否學好這門課程，掌握更多知識，將會對化學與化工等學科的學習產(chǎn)生直接影響[2]。所以，有必要通過化學物理實驗改革，使實驗教學水平與質(zhì)量得到有效提升，既能使學生消化吸收更多的物理化學知識，也能使他們理解知識是怎樣產(chǎn)生的，進而提升科學素養(yǎng)。

一、新形勢下高校物理化學實驗教學的現(xiàn)實必要性

物理化學實驗課程是高校課程體系的重要構成部分。其開設的目的既是為了滿足物理化學課程教學內(nèi)容對實驗類內(nèi)容的需求，也是為了幫助學生形成良好的研究性思維和科研思維等，更能夠有效地提升學生的實驗能力[3]。推動高校物理化學實驗教學改革具備一定的現(xiàn)實必要性。其具體體現(xiàn)在：

（一）轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學理念中錯誤觀念的根本需要

推動高校物理化學實驗教學改革是轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學理念中錯誤觀念的根本需要。物理化學實驗教學是高校課程體系，特別是理工科專業(yè)中必修課程[4]。在目前的物理化學實驗教學中，教師受傳統(tǒng)教學思維影響，在教學中，理論教學的比重依然較大，而實驗教學中大多是采用的驗證性的實驗，缺乏創(chuàng)新性的綜合性的實驗。這種情況下，實驗教學在人才培養(yǎng)中的重要作用被削弱，不僅學生的課程學習效率無法提升，更不利于學生科研能力以及創(chuàng)新能力的有效提升。

（二）進一步提升高校學生實驗能力的必然要求

在素質(zhì)教育背景下，實驗能力成為當代科研人才必須具備的一項重要能力，是分析問題、解決問題不可或缺的重要技能。同時，對高校人才培養(yǎng)而言，通過開展有效的實驗教學，依靠實驗教學實現(xiàn)理論與實踐的緊密結合，合而為一，幫助學生提升知識的應用能力，促進學生各方面能力的全面成長。目前，高校在推進物理化學實驗教學方面做出了重要的努力，學生的物理化學實驗能力也得到了顯著的提升。但是，隨著社會及經(jīng)濟發(fā)展對人才要求的不斷提升，高校物理化學實驗教學需要緊跟時代發(fā)展趨勢和行業(yè)發(fā)展的需求進行合理的優(yōu)化改革，尤其是要突出應用型人才培養(yǎng)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，這都要求進一步推進高校物理化學實驗教學進行更深層次、更全方位的改革。

（三）豐富和創(chuàng)新高校物理化學實驗教學類型的必然要求

目前，高校物理化學實驗教學中，驗證性實驗占據(jù)主流，缺少拓展性實驗以及綜合性實驗。一般而言，驗證性實驗大多是用以輔助或補充理論性教學中缺少的部分，其主要目的是加深學生對相關內(nèi)容的理解。但是，在當下應用型人才以及創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)需求下，單純依靠驗證性實驗已然無法滿足當下的人才培養(yǎng)需求。因此，這就需要高校充分結合當前高校在物理化學實驗教學中面臨的突出問題，注重對實驗的類型進行改革，例如增加一些拓展性實驗、創(chuàng)新性綜合實驗以及開放性實驗等等，契合學科的特點對實驗教學的內(nèi)容予以改革。

（四）優(yōu)化和創(chuàng)新物理化學實驗教學的根本要求

在高校物理化學實驗教學中，目前存在教學方法單一，缺乏教學方法和教學資源的引入等問題。在高校物理化學實驗教學中，主要是通過案例教學法、示范教學法等。這些教學方法對于幫助學生完成實驗，了解相關儀器的使用有著重要的幫助。但是這種形式存在一定的不足，即在知識的灌輸和基本操作方面耗費了較多的課時，而一些與實際應用，特別相關行業(yè)中的應用等的內(nèi)容卻涉及較少。學生在教師引導下，大多是在模仿和復現(xiàn)老師的示范，并沒有真正地調(diào)動起學生參與實驗的積極性和主動性，不利于培養(yǎng)學生獨立思考、分析和解決問題的能力。同時，在新時代下，一些線上教學資源和教學方法在高校各專業(yè)教學中日漸發(fā)揮出作用。同時，國內(nèi)已有不少學者提出了將混合式教學模式引入到實驗教學中。但是，目前高校物理化學實驗教學中，缺乏一些優(yōu)質(zhì)的慕課資源以及線上學習方式的引入，學生學習的積極和主動性并未得到充分的調(diào)動，學習過程大多是被動參與其中，這對于學生個體創(chuàng)新能力的提升并無太大的幫助。

二、新形勢下改革大學物理化學實驗教學改革的具體路徑

在闡述大學物理化學實驗教學改革的必要性的基礎上，下文重點對新形勢下改革大學物理化學實驗教學改革的具體路徑進行探析。具體如下：

（一）以拓展式實驗教學法激發(fā)學生研究興趣

拓展式實驗教學，就是要充分發(fā)揮出常規(guī)教學方式的優(yōu)勢，靈活而巧妙地將科學知識、實驗技能滲透到教學過程中，實現(xiàn)知識與技能的拓展，使學生了解到最前沿的學科發(fā)展信息。實驗內(nèi)容的拓展，幫助學生縮短知識與生活之間的距離，使課堂教學不再枯燥、乏味，讓學生對每一個知識點產(chǎn)生更為全面的了解，使他們真正感受到知識的應用價值。如，在教學“二組分雙液系相圖”時，先要以多種方式了解當前學生的真實水平，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生都掌握了一定的化工原理，在組織教學過程中，將實驗內(nèi)容與設計精餾塔、萃取塔等聯(lián)系到一起。教學活動結束后，鼓勵學生運用實驗中獲得的數(shù)據(jù)信息進行計算。這樣一來，學生就會充分意識到實驗數(shù)據(jù)的重要性，會盡自己最大的努力獲取可靠、完整的數(shù)據(jù)信息，增強學習主動性。與此同時，如果學生能真真切切地感受到實驗的價值與意義，也會以飽滿的熱情投入實驗當中，產(chǎn)生戰(zhàn)勝自我、解決問題的勇氣。

（二）以開放式實驗教學法強化學生動手能力和思維能力 開放式實驗教學最大的優(yōu)勢就是有著較強的包容性、開放性，在實驗教學過程中，不會為學生制定標準答案，鼓勵學生根據(jù)具體情況選擇合理的實驗材料、工具、方法等。這種教學模式與常規(guī)實驗教學大相徑庭，各個環(huán)節(jié)都體現(xiàn)出對學生的尊重，能使學生的思維惰性得以克服，使他們將更多的精力用于實驗當中。了解實驗題目之后，鼓勵學生從自己的知識體系中調(diào)用合適的內(nèi)容，設計出較為完善的實驗方案，也要鼓勵學生以創(chuàng)新思維面對問題，只要能設計出易于操作、可行性較強的實驗方案即可。還要注意一點，教師要控制好題目的難易程度，為學生順利完成任務提供有利條件，既要為學生營造寬松、自由的學習氛圍，也要對他們的實驗方案把關，對方案中所體現(xiàn)出的創(chuàng)新思維予以肯定，針對不合理的內(nèi)容與學生進行分析、探討，使學生掌握設計實驗方案的原則。設計出合理的實驗方案之后，教師則要對學生的執(zhí)行過程予以指導，在學生產(chǎn)生困惑、最需要得到幫助的時候來到他們身邊，通過適當?shù)狞c撥、引導，使學生產(chǎn)生頓悟，讓他們受到啟發(fā)，鼓勵學生戰(zhàn)勝困難、順利完成實驗。大量實踐證明，學生擁有著無限的潛能，即使面對同樣的題目，他們也會制定出獨具特色的方案，有助于培養(yǎng)學生的學習主動性，使他們的思維能力、實踐能力得到鍛煉。

（三）以混合式教學模式引導學生自主學習

混合式教學，就是要同時發(fā)揮出常規(guī)教學模式、在線學習的優(yōu)勢，以二者的有效結合完成學習任務。在這一過程中，學生始終都應該扮演著學習的主角與中心，教師則要為他們的自主學習提供服務?；旌鲜綄W習絕不只是簡單地將兩種學習模式疊加到一起，而要將多種學習要素融合到一起，滿足學生的個性化學習需求，使他們的多種能力得到鍛煉、培養(yǎng)，以正確的態(tài)度理清師生雙方的關系，在教師的監(jiān)督、引導下，使學生能積極主動地投入學習中，在掌握知識、培養(yǎng)能力的同時，塑造健康向上的“三觀”。在物理化學實驗課開課之前，教師要對教學內(nèi)容做出細致分析，確定好單元主題，使學生明確實驗課上需完成的任務，為學生提供大量學習資料，并將這些資料上傳到網(wǎng)絡平臺中，鼓勵學生利用碎片化時間進行在線預習，在預習的基礎上完成各種任務，明白自己在這一部分的學習中存在哪些薄弱之處。在線學習過程中，依托于網(wǎng)絡教學平臺，學生可以圍繞物理化學實驗的相關內(nèi)容展開討論，教師會對學生的具體情況產(chǎn)生全面了解，找準教學切入點、側重點，設計出合理的教學方案。實驗課堂上，教師根據(jù)學習通軟件或雨課堂測試自主學習反饋情況，有針對性地對學生進行引導，讓學生完成實驗任務，加深印象。也可利用學習通等教學APP，發(fā)起討論，在思想碰撞的過程中獲得正確結論，增強學生的探究意識。

結語

在新的時代背景下，常規(guī)教學模式與學生需求之間存在著較為懸殊的差距，無法促進學生的發(fā)展。時代的發(fā)展向人才提出了全新的要求，不能只是掌握死知識，而要具備良好的創(chuàng)新意識與能力。所以，教師要積極進行探索，創(chuàng)建與時代發(fā)展相貼合的實驗教學模式，更好地服務于學生發(fā)展。

參考文獻：

[1]尤莉艷. 大學物理化學實驗教學改革探索[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇， 2013（24）：192-193.

[2]楊繩巖. 物理化學實驗教學改革的探索與實踐[J]. 巢湖學院學報， 2013（6）：145-147.

[3]額爾登桑，王獎，趙慧.物理化學實驗教學改革的探索與實踐[J].內(nèi)蒙古師范大學學報（教育科學版），2010（1）：146-149.

[4]蔡劍紅，霍亮，朱凌.新工科理念下的實驗課程教學改革與實踐探索[J]. 測繪通報，2019（02）：156-161.

作者簡介：

周生海（1984.3.10-），男，山東沂水人，博士，副教授，河北民族師范學院化學與化工系教師，研究方向：新型光電功能材料的開發(fā)及利用。