基于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)與教學(xué)改革研究

鄒國(guó)強(qiáng)，熊登藝，侯紅帥，紀(jì)效波

(中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門利用物理方法、運(yùn)用多種儀器研究化學(xué)體系的性質(zhì)和變化規(guī)律的課程[1]。理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的結(jié)合，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理數(shù)據(jù)以及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，也可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)原理知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，對(duì)學(xué)生日后的工作學(xué)習(xí)有很大的幫助。然而，目前的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在一些難點(diǎn)，如：教學(xué)內(nèi)容較單一，理論與實(shí)驗(yàn)脫節(jié)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫不規(guī)范。正是由于教學(xué)具有一定難度，實(shí)驗(yàn)課不能完全起到預(yù)期效果，學(xué)生的動(dòng)手能力、理論與實(shí)驗(yàn)融會(huì)貫通的能力無(wú)法得到有效提升[2]。為提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，必須針?duì)這些難點(diǎn)提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

1 實(shí)驗(yàn)存在的教學(xué)難點(diǎn)

1.1 預(yù)習(xí)流于形式

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的理論性很強(qiáng)，多數(shù)學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)難以理解，無(wú)法掌握學(xué)習(xí)重點(diǎn)[3]。同時(shí)，上課時(shí)的實(shí)驗(yàn)儀器之前沒(méi)有接觸過(guò)，學(xué)生寫預(yù)習(xí)報(bào)告往往是在看不到真實(shí)設(shè)備的情況下去想象實(shí)驗(yàn)步驟的操作過(guò)程，無(wú)法深刻的理解每一步的具體要求。這導(dǎo)致有部分同學(xué)的預(yù)習(xí)報(bào)告只是應(yīng)付檢查，把書上的內(nèi)容完全照抄，沒(méi)有詳細(xì)看原理與步驟，上課前不知道實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)與注意事項(xiàng)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后仍不會(huì)操作，最后只是按照規(guī)定步驟動(dòng)手做了實(shí)驗(yàn)，不懂實(shí)驗(yàn)的原理和細(xì)節(jié)，不知道后續(xù)數(shù)據(jù)的正確記錄與處理。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，也無(wú)法根據(jù)預(yù)習(xí)時(shí)掌握的知識(shí)點(diǎn)自己分析原因，對(duì)于學(xué)生的自學(xué)能力沒(méi)有幫助，達(dá)不到預(yù)習(xí)的目的，實(shí)驗(yàn)也失去了其教學(xué)意義。如何督促、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、提高預(yù)習(xí)效果是教學(xué)的一大難點(diǎn)。

1.2 考核方式單一，報(bào)告書寫不嚴(yán)謹(jǐn)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫不僅是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的觀察記錄、分析討論、歸納總結(jié)和整體把握，而且是強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作能力、加強(qiáng)學(xué)生自主分析并解決復(fù)雜問(wèn)題的科學(xué)素質(zhì)和綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[4]。然而，由于考核方式單一，教師給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)的主要依據(jù)通常為實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否撰寫完整工整、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理誤差小且處理規(guī)范正確，導(dǎo)致學(xué)生追求完美的數(shù)據(jù)而非通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)到儀器操作、強(qiáng)化原理知識(shí)、提高動(dòng)手能力，甚至采取偽造數(shù)據(jù)的方式來(lái)得到完美的報(bào)告[3]。學(xué)生認(rèn)為最后數(shù)據(jù)誤差小、報(bào)告字?jǐn)?shù)多就能獲得高分，沒(méi)有深刻體會(huì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，也不在乎是否真的學(xué)到了知識(shí)。那些真正好好預(yù)習(xí)了，報(bào)告中只摘抄了簡(jiǎn)要知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生卻可能因?yàn)閳?bào)告字?jǐn)?shù)明顯少于其他人而無(wú)法得到高分，久而久之，報(bào)告書寫重量不重質(zhì)成為了一股不好的風(fēng)氣。然而，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫不應(yīng)該只是看學(xué)生摘抄的數(shù)量或者數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和總結(jié)也同樣重要。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論是科研工作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是加強(qiáng)學(xué)生自主分析并解決復(fù)雜問(wèn)題的有效方法，但許多學(xué)生并未真正重視，而是機(jī)械的列出所有可能失誤的原因來(lái)湊字?jǐn)?shù)[5]，并沒(méi)有結(jié)合自己的實(shí)際情況來(lái)討論，甚至于課后的思考題都是在網(wǎng)上查找答案或者直接借鑒其他同學(xué)的回答，這種流于形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程目標(biāo)，失去了實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫的意義。如何讓學(xué)生養(yǎng)成良好的報(bào)告書寫習(xí)慣，規(guī)范報(bào)告的書寫，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一大難點(diǎn)。

1.3 理論與實(shí)驗(yàn)脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)重?cái)?shù)據(jù)而輕過(guò)程

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理解原理、讓抽象的理論具像化的有效方法。然而大部分教學(xué)無(wú)法讓實(shí)驗(yàn)與實(shí)際和科研聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中大多數(shù)學(xué)生只會(huì)按照教材上的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不思考原因，在操作過(guò)程中遇到問(wèn)題不懂得處理與變通，習(xí)慣性找老師或助教解決，這樣不利于鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。由于時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)教師通常將關(guān)注點(diǎn)放在如何讓學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，掌握儀器使用以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理上[5]，過(guò)多的原理以及實(shí)驗(yàn)步驟的細(xì)節(jié)沒(méi)有那么多時(shí)間來(lái)詳細(xì)說(shuō)明，每一步實(shí)驗(yàn)的目的也不會(huì)展開(kāi)敘述，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式容易讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程只在乎數(shù)據(jù)的好壞，不在意遇到的問(wèn)題，無(wú)法把理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)步驟有機(jī)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)出的學(xué)生很容易養(yǎng)成重?cái)?shù)據(jù)而輕過(guò)程的壞習(xí)慣，對(duì)于學(xué)生日后進(jìn)入工廠生產(chǎn)或者繼續(xù)科研深造都毫無(wú)幫助。事實(shí)上，科學(xué)研究是具有很大的探索性和挑戰(zhàn)性的，并不單純是得到好的數(shù)據(jù)就算成功的完成了實(shí)驗(yàn)。目前，我國(guó)很多科研工作者都會(huì)遇到這樣一個(gè)瓶頸，實(shí)驗(yàn)中條件和影響因素都摸的很清楚，但是要從理論上解釋從原理上闡明就是含糊不清，這很可能與本科階段就養(yǎng)成的重結(jié)果輕過(guò)程的毛病有關(guān)[5]。如何培養(yǎng)學(xué)生將原理和實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)學(xué)習(xí)，重視每一個(gè)步驟，學(xué)會(huì)靈活變通操作，正確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論，是目前教學(xué)的難點(diǎn)。

2 教學(xué)難點(diǎn)的解決措施

2.1 預(yù)習(xí)方式改進(jìn)，使用網(wǎng)上平臺(tái)輔助預(yù)習(xí)

預(yù)習(xí)的方式除了讓學(xué)生自己看書外，也可以由教師借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)輔助進(jìn)行。例如，正式上課前，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，有針對(duì)性地設(shè)置預(yù)習(xí)問(wèn)題，提前一周將問(wèn)題發(fā)給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)解答這些問(wèn)題，可以明確的掌握實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)，增加學(xué)習(xí)興趣，提高預(yù)習(xí)效果[3]。教師也可在網(wǎng)上設(shè)置問(wèn)答平臺(tái)，統(tǒng)一解答學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)程的問(wèn)題，提高上課的效率。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要借助很多儀器來(lái)完成，能否正確掌握儀器的使用，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌瓿?。教師可以在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)軟件會(huì)將實(shí)驗(yàn)儀器、過(guò)程和環(huán)境等通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)仿真出來(lái)[6]，在正式上課前自主實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生預(yù)習(xí)不再只依靠文字和想象力，而是切實(shí)見(jiàn)到儀器，自己根據(jù)步驟來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，也可以有效提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。同時(shí)，教師能夠根據(jù)學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)的完成情況，了解學(xué)生操作過(guò)程中的難點(diǎn)，更加有針對(duì)性的授課。在軟件上操作實(shí)驗(yàn)后，上課再次加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)印象，切實(shí)動(dòng)手操作儀器完成實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)理解更深刻，提高動(dòng)手能力，降低實(shí)驗(yàn)失敗率。

2.2 重視報(bào)告書寫

為了獲得實(shí)驗(yàn)高分，部分同學(xué)會(huì)為了得到“完美”的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)結(jié)果進(jìn)行修改，使得自己做出的圖更加美觀。對(duì)于這種現(xiàn)象，教師可以每節(jié)課只發(fā)一張數(shù)據(jù)記錄紙，要求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)邊做邊記錄，不允許私自涂改，進(jìn)行修改需要說(shuō)明原因，并且最終得到的原始數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告一起上交。同時(shí)，教師應(yīng)明確規(guī)定報(bào)告書寫不允許完全照抄書本，而是要簡(jiǎn)明扼要，抓住重點(diǎn)，讓學(xué)生理清實(shí)驗(yàn)思路和流程，謹(jǐn)防記住了每步的具體步驟而沒(méi)有建立邏輯框架。結(jié)果與討論中要給出直接結(jié)論、間接結(jié)論和推論，培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際并進(jìn)行擴(kuò)展的能力。教師對(duì)于報(bào)告的考核不應(yīng)再憑借主觀印象，偏愛(ài)數(shù)據(jù)誤差小且書寫工整的學(xué)生，對(duì)于那些盡管數(shù)據(jù)不完美，圖形不美觀，但用心體會(huì)了實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)的收獲與體驗(yàn)的學(xué)生，也應(yīng)給出不錯(cuò)的分?jǐn)?shù)，這樣可以讓學(xué)生養(yǎng)成正確的報(bào)告書寫習(xí)慣，減少抄襲的現(xiàn)象，有效培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

2.3 注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核，科教融合

教師在上課時(shí)，可以將研究領(lǐng)域的科研原理和方法穿插在相關(guān)內(nèi)容的課堂教學(xué)中，改變以往物理化學(xué)課堂教學(xué)單一枯燥氣氛和學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，把所學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作緊密聯(lián)系[7]，讓學(xué)生提前適應(yīng)科研節(jié)奏，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程重視起來(lái)，不再當(dāng)作理論課程的附屬品。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讓助教多走動(dòng)觀察，確保每個(gè)人都有在認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)指出學(xué)生操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，讓學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)更加印象深刻，提高對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的重視程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后老師對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程隨機(jī)進(jìn)行提問(wèn)，看學(xué)生是否對(duì)于實(shí)驗(yàn)有自己的理解與思考，讓學(xué)生明白做實(shí)驗(yàn)不是為了應(yīng)付課程、完成任務(wù)或是認(rèn)識(shí)不同的儀器，而是要切實(shí)的學(xué)到知識(shí)，提高動(dòng)手能力，為科學(xué)研究培養(yǎng)人才。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也要注重桌面收拾和儀器整理，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。最后一次的課程考核，可以進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)方案，體驗(yàn)到真正的科研過(guò)程。根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性以及方案設(shè)計(jì)的合理性來(lái)給出分?jǐn)?shù)，即使最后實(shí)驗(yàn)失敗，只要學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作正確，儀器使用規(guī)范，思考清晰深刻，能從自己實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自行分析可能失敗的原因，對(duì)其方案進(jìn)行改進(jìn)，都應(yīng)予以鼓勵(lì)。整個(gè)過(guò)程注重科研思維的培養(yǎng)，重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程的規(guī)范性，最終實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量大幅提高和學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)有效增強(qiáng)的教學(xué)目標(biāo)。

3 結(jié) 語(yǔ)

作為高等院?；瘜W(xué)與化工類專業(yè)本科生的必修課程，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高具有重要作用。目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在一些難點(diǎn)，使得教學(xué)效果沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的水平，可以嘗試不同的解決措施來(lái)加以改進(jìn)，例如將預(yù)習(xí)內(nèi)容問(wèn)題化，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高預(yù)習(xí)質(zhì)量；借助網(wǎng)上平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)的質(zhì)量和效率，調(diào)動(dòng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣；注重過(guò)程的考核模式，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。探索解決物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在難點(diǎn)的解決措施是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，涉及到教學(xué)過(guò)程的各個(gè)方面，教師只有不斷探索，才能不斷提高教學(xué)質(zhì)量，不能期望一步到位。只有不懈努力，把注重學(xué)生的能力培養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù)，才能可以把實(shí)驗(yàn)教學(xué)搞得更好，為國(guó)家培養(yǎng)出更多有用人才，為科教興國(guó)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。