如何在“物理化學(xué)實驗”教學(xué)中滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念

張來英 夏文生 李海燕 鄭明森 徐曉明 吳平平

[摘 要] 通過分析當前“物理化學(xué)實驗”教學(xué)中存在的問題，探討了在“物理化學(xué)實驗”教學(xué)中改革教學(xué)方式和引入新教學(xué)模式的舉措，通過這些改革措施的實施培養(yǎng)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，收到了較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 物理化學(xué)實驗;教學(xué);創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念

[基金項目] 2013年國家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金項目（J1310024）;2017年廈門大學(xué)教學(xué)改革研究項目“改革教學(xué)模式，提升實驗課程教學(xué)? ? ? 質(zhì)量”（JG20170222）

[作者簡介] 張來英 （1975—），女，福建永定人，理學(xué)碩士，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院高級實驗師（通信作者），主要從事物理化學(xué)實驗教學(xué)與研究;李海燕（1965—），女，河南信陽人，理學(xué)博士，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授，主要從事物理化學(xué)和實驗教學(xué)的研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0387-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-16

一、引言

物理化學(xué)實驗是基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程之一，是化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心（廈門大學(xué)）的重要組成部分，與物理化學(xué)緊密配合，但又是一門獨立的、理論性與實踐性和技術(shù)性很強的課程，是繼無機及分析化學(xué)實驗和有機化學(xué)實驗之后而獨立開設(shè)的實驗課程。

物理化學(xué)實驗作為化學(xué)化工學(xué)院各專業(yè)核心基礎(chǔ)課之一，同時是海洋、醫(yī)學(xué)、材料等院系學(xué)生的必修課，教學(xué)目的是使學(xué)生通過實驗課程的學(xué)習(xí)與實踐，了解物理化學(xué)的基本研究思想和方法，掌握物理化學(xué)的基本實驗技能和現(xiàn)代的科學(xué)研究技術(shù)，加深對物理化學(xué)基本原理和基本知識的理解和掌握，培養(yǎng)并不斷提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力，為今后從事化學(xué)研究或相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)工作打下扎實的基礎(chǔ)[1，2]。

我校自1921年建校以來便開設(shè)了物理化學(xué)實驗課程，至今已經(jīng)歷了近百年的教學(xué)改革的探索，并根據(jù)不同時代的社會需求和學(xué)生特點改變過幾種教學(xué)模式，培養(yǎng)了一代又一代沖在科研前列，能挑科研大梁的研究型人才。

二、教學(xué)中存在的問題

目前，大學(xué)生就業(yè)問題日趨嚴峻，國家則鼓勵大學(xué)生積極開展自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，學(xué)以致用。事實上，也越來越多的學(xué)生畢業(yè)后積極響應(yīng)國家號召，投入到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潮流里。然而，剛畢業(yè)的大學(xué)生往往由于缺乏經(jīng)驗和相關(guān)的創(chuàng)業(yè)知識的積累，對風(fēng)險的認識和評估的不足而以失敗告終。在此背景下，如何培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力就顯得尤其重要。在這種新的人才需求模式下，高校該如何緊跟目前的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大潮，讓這些充滿創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)激情的學(xué)生立足于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大潮中？這就給我們高校的教學(xué)特別是實踐實驗教學(xué)提出了新的要求，呼喚我們進行一些“接地氣”的教學(xué)實驗改革。

在這種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大環(huán)境下，我們急切須要探索解決如下問題：如何使“物理化學(xué)實驗”的教學(xué)緊跟科學(xué)發(fā)展的步伐;如何讓教與學(xué)有機的統(tǒng)一而不是矛盾;如何讓學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理化學(xué)理論知識以及技術(shù)方法的同時，學(xué)會靈活運用它們解決現(xiàn)實中的問題;如何讓學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)時，對于創(chuàng)業(yè)風(fēng)險有充分的認識和評估并能進行有效的規(guī)避。

我校傳統(tǒng)的“物理化學(xué)實驗”共開設(shè)16個經(jīng)典實驗，化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)的學(xué)生要求16個實驗都做，共96學(xué)時，3學(xué)分，對化工、材料等專業(yè)的學(xué)生則只要求做其中的10～12個實驗，共66學(xué)時，2學(xué)分。這就導(dǎo)致實驗課時偏少，實驗內(nèi)容覆蓋面少，實驗教學(xué)內(nèi)容局限于對理論知識的驗證，而研究性、開放性和實用性強的實驗內(nèi)容無法開設(shè)等問題。在上課時，教師主要講解實驗?zāi)康?、原理、步驟以及需要觀察記錄的現(xiàn)象和注意事項，最后學(xué)生依葫蘆畫瓢地完成實驗內(nèi)容，再交上實驗報告。這使得教學(xué)內(nèi)容的實際應(yīng)用性不強，和當前具體的現(xiàn)實問題嚴重脫節(jié)，創(chuàng)新探索能力不足，學(xué)生不知道這門課所學(xué)的知識在將來的工作、科研和生活中如何應(yīng)用，極大地影響了學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。

以上問題警醒了我們必須改革當前教學(xué)模式，應(yīng)該培養(yǎng)能理論聯(lián)系實際、活學(xué)活用、具有較強實踐能力，能符合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需求的人才。

三、增加實驗內(nèi)容，改革教學(xué)方式，引入新的教學(xué)模式

針對實驗教學(xué)課時不足的問題，我們增設(shè)了“物理化學(xué)強化實驗”課程，包括自搭建拉曼譜學(xué)裝置、光催化、溶膠的制備及其性質(zhì)測定、電極過程動力學(xué)、銀催化反應(yīng)動力學(xué)、凝固點的測定、計算化學(xué)、B-Z振蕩等實驗，共48學(xué)時，1學(xué)分，為化學(xué)拔尖班學(xué)生必修課程，非拔尖班學(xué)生選修課程。這在很大程度上保證了學(xué)生實驗操作和拓展實驗技能的時間。

在課堂教學(xué)上，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和靈活運用知識的能力，我們在教學(xué)形式和教學(xué)內(nèi)容上做了較大更新和調(diào)整。在實驗理論的講授時與實驗前、中、后各個過程深度融合，以利于學(xué)生知識、能力、思維和素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)化學(xué)拔尖創(chuàng)新人才。教學(xué)中豐富了教學(xué)形式，如增加動畫教學(xué)、錄像教學(xué)，讓理論知識應(yīng)用于實驗更形象、具體和生動，便于學(xué)生理解和應(yīng)用，學(xué)生反響很好。

“物理化學(xué)強化實驗”極大地拓展了實驗的廣度和深度。例如，在“自搭建拉曼譜學(xué)裝置”實驗中，由于整個裝置是可視化的，學(xué)生可以很直觀地了解儀器的結(jié)構(gòu)，并通過自行組裝、調(diào)節(jié)和校準，對儀器的原理、內(nèi)部構(gòu)造有更深的理解，把平面的原理圖很好的投射到儀器的零部件上，有利于學(xué)生掌握儀器內(nèi)部的工作狀態(tài)和過程，而不再是面對“黑盒子”想象。學(xué)生還可以針對譜學(xué)技術(shù)開展一場從技術(shù)革新到創(chuàng)業(yè)管理的討論，極大程度上激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、獨立思考和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

另外，為了強化學(xué)生理論聯(lián)系實際、靈活運用所學(xué)知識的能力，我們經(jīng)常將身邊涉及生活生產(chǎn)的事情有意識地融入實驗教學(xué)中，讓學(xué)生做分析和處理，以增強他們理論聯(lián)系實際、活學(xué)活用的能力。如“燃燒熱的測定”實驗中強化量熱法及其技術(shù)知識體系的同時，注重培養(yǎng)學(xué)生的獨立應(yīng)用能力：確定固或液體試樣熱值測定方法、儀器選用、實驗條件，獲取、分析和評價數(shù)據(jù)，最終得出實驗結(jié)論的基本能力。學(xué)生經(jīng)過本實驗訓(xùn)練后，具有對量熱法及其技術(shù)進行綜合應(yīng)用的能力，如測定固體、液體或氣體試樣的，能夠了解到使用本實驗所用裝置測定燃燒熱的優(yōu)勢以及局限性，突破了學(xué)生僅關(guān)注實驗教材知識點的局限性，拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)視野，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)散性思維，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下了基礎(chǔ)。

在整個實驗教學(xué)過程中，我們不斷鼓勵學(xué)生做一些突破性的嘗試和改變，并進行匯報交流。同學(xué)們在廣泛查閱資料后都提出了很有創(chuàng)新性的實驗設(shè)計，并對某些煩瑣的實驗步驟進行了便于操作的改變，極大地提高了他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。學(xué)生們深切感受到了知識的力量和學(xué)以致用的成就感，感覺實驗讓抽象的理論知識更詳細明了了，對相關(guān)知識點的應(yīng)用也有更深的把握，以后遇到類似的事情就容易和這些知識點建立條件反射，變被動學(xué)習(xí)為主動獲取知識。

四、創(chuàng)造條件，鼓勵和支持學(xué)生參加創(chuàng)新實驗競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目

大力支持和鼓勵大學(xué)生積極參與“大學(xué)生化學(xué)實驗創(chuàng)新大賽”和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，充分利用各種渠道為學(xué)生的創(chuàng)新競賽、科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動提供方便，更好地延伸實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。2019年有9位同學(xué)參與了3個實驗的創(chuàng)新大賽，均取得優(yōu)異的成績。我們也積極鼓勵學(xué)生申報大創(chuàng)項目，為學(xué)生提供很好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，極大程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)以致用的能力。

五、結(jié)語

“物理化學(xué)實驗”是一門操作性很強的課程，在教學(xué)過程中需要結(jié)合實際情況拓展實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實驗實踐能力，并在實驗實踐過程中激發(fā)和強化學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，使學(xué)生從知識的被動接受者轉(zhuǎn)變成主動的探索者和執(zhí)行者。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的時代背景和社會需求下開展實驗教學(xué)改革，提高教與學(xué)的質(zhì)量和效果，是值得每位教師進行深層次思考的問題。

參考文獻

[1]張來英，陳良坦，李海燕.乙酸乙酯皂化反應(yīng)的熱動力學(xué)實驗[J].大學(xué)化學(xué)，2015，30（2）：56-60.

[2]張來英.物理化學(xué)實驗教學(xué)情況介紹[J].教育教學(xué)論壇，2017，44（11）：272-274.