淺析地方高校物理化學實驗教學中的不足與改進方法

韓闐俐 張忠平 萬新軍

一、物理化學實驗的意義與特點

物理化學在化學科學中占有十分重要的地位，它更多地借助了數學、物理等科學的理論及其實驗方法，研究化學科學中的機理和規律，研究化學體系的宏觀、微觀規律，是化學的理論基礎。[1]諾貝爾化學獎獲得者李遠哲先生在《我走過的治學之路》中就曾經寫到：“熱力學對學習化學很重要，如果熱力學沒學懂的話，化學也不會學好。”而熱力學正是物理化學中的重要組成部分。物理化學實驗是物理化學課程的重要輔助課程，在培養人才方面發揮著不可替代的獨特作用，是實現素質教育和培養創新人才的重要教學環節。[2][3]物理化學實驗作為一門獨立的基礎實驗課，是學生學習和研究物理化學的重要手段和途徑，在物理化學教學中起著舉足輕重的作用。[4]尤其對于學科設置較為有限的地方性高校來說，物理化學實驗更是作為一門重點實驗課程開展教學。如何為學生創造良好的學習環境，培養學生的創新思維實踐能力，使物理化學實驗適應教學要求，是擺在我們每一個從事物理化學課程及其實驗教學工作者面前的重要課題。

物理化學實驗綜合了化學領域中各分支所需要的基本實驗工具和實驗方法，也是學生第一次接觸較多的儀器設備的一門重要實驗課程。其中的實驗方法和實驗技能是化學工作者必須具備的基本功，因此物理化學實驗在物理化學乃至整個化學學科中都占有十分重要的地位。[5]物理化學實驗主要有兩方面特點：第一，物理化學實驗通過物理的實驗方法和手段探討化學規律，實驗中大量使用由一種或多種儀器設備所組成的實驗體系。第二，由于物質的物理化學性質和化學反應性能往往不是直接測量得到的，直接測量的結果需進一步利用數學及物理的方法加以整理和綜合運算，才能得到所要驗證的結果。因此，物理化學實驗能夠培養學生綜合實驗能力、科學研究能力、數據處理和繪圖等各方面能力。

二、物理化學實驗教學中的不足

隨著科學技術的發展，21世紀對高等教育提出了培養知識型、創新型、復合型的人才的高要求，對于地方性高校也不例外。為促進教學思想的更新，增強學生獨立思考和勇于創新的精神，提高學生理論聯系實際及動手能力，提高教學技術現代化，對原有的物理化學實驗教學進行改進，顯得尤為迫切和重要。

傳統的物理化學實驗在一些地方性高校教學中主要存在以下問題：學生在實驗過程中缺乏學習主動性和積極性，在實驗中主要依賴老師的指導，較少積極預習；承受實驗挫敗的心理素質弱，當實驗出現異常或失敗時，不能獨立冷靜地分析原因，設法自主解決問題；教學的學時不足，實驗安排過于緊湊，時間緊；實驗教學內容相對單一，多學科專業的實驗教學內容重復；數據處理手段和技術條件簡單，亟須提高。

三、改進方法

（一）加強實驗前的預習準備

實驗之前教師將實驗原理、方法步驟、注意事項等布置為學生的課前預習，再通過一系列方法檢查學生預習情況，并記入平時成績。我們通過長期的教學體會到：在實驗之前先采取提問的方式考查學生對各個知識點及實驗步驟的理解情況，能及時發現問題與不足，有的放矢地針對學生對實驗理解的情況作出進一步指導。這種先提問、后講解，發現問題、解決問題的方式能有效地克服學生的懶惰習慣，促進學生對課程的學習積極性，提高教學質量。

結合課本中難點，尤其是操作過程中需要注意的步驟，制作物理化學實驗課件，通過視頻等直觀方式幫助學生理解實驗內容，了解不同實驗儀器的使用方法和原理。[6]為學生預習實驗的方便，教師可以結合實驗教學實際，把實驗教學的相關材料制作成網頁展示在學校網頁上。[7]這樣在實驗開始前，學生除了利用實驗教材或講義進行實驗預習外，還可以上網預習相關的實驗內容。不但可以了解到相關的實驗原理、實驗步驟等，還可以更為直觀地了解到相關儀器設備的原理、構造、操作方法及注意事項等。

在實驗進行過程中還需教師認真觀察學生實驗操作的規范性和準確性，發現問題要予以及時糾正。當出現實驗失敗的情況時，要求學生找出原因并在實驗報告中進行探討。在實驗儀器使用的過程中，可以把一些簡單的問題，交給上次實驗課已經做過該實驗的、實驗完成較好的學生去幫助失敗的學生。實踐證明，這個方法既減輕了教師的工作量，又鍛煉了學生的自立能力，取得了良好的效果。

（二）優化實驗方案

由于各專業對教學大綱的修訂使得物理化學實驗的學時數有較大幅度的消減。怎樣在有限的學習時間內最大限度地學習好相關知識是一個非常重大的挑戰。我們通過對實驗內容整合，優化實驗方案，保證14個重點物化實驗的有效完成。

（三）實施因專業施教的模式

目前，隨著學科專業數量及規模的不斷發展，多個不同的學科專業均開設了物理化學實驗，我們需要對現有的物理化學實驗內容項目進行調整以滿足各學科專業的具體要求。針對不同學科專業的特點開展實驗，做到有的放矢，并對各專業實驗教學的內容重新補充、及時更新，使實驗項目數大于實驗計劃數。

根據不同學科專業的特點及需求，不同專業的物理化學實驗教學內容應該有自己的側重點，在實驗項目選擇上，實施“基礎實驗+專業特點實驗”。實行因專業施教的模式，為各專業的學生以后學習本專業知識和從事本專業實驗奠定堅實的基礎。

（四）加強實驗數據處理與作圖訓練

當物理化學實驗的數據較多時，處理起來會較為繁瑣，尤其是一些較為復雜的實驗要求數據處理及作圖更為細致準確，傳統手工作圖因誤差較大往往無法得到正確的結論。因此，利用現代化計算機數據處理系統，如通過Excel、Origin等軟件，可以使實驗數據的處理變得準確、快捷，消除學生在處理數據時人為引入的各種誤差，提高數據處理的精確度，為客觀評價學生的實驗結果提供依據。在提高了工作效率的同時，使實驗報告更加合理和具科學性，提高了學生的綜合處理數據的能力和綜合素質的培養。

學生盡可能應用專業軟件對實驗數據進行處理。以“旋光法測定蔗糖水解反應速率常數”實驗為例，所測旋光度數據處理結果可用Origin進行作圖，進行線性擬合，由擬合直線的斜率求得速率常數并進行下一步計算，這樣提高了學生對實驗數據處理和作圖的能力，甚至為其在今后工作中進行程序化智能化處理數據打下了基礎。

實踐證明，對物理化學實驗教學進行上述改進后，可以圓滿地完成教學任務，強化學生對物理化學理論課所學概念、定律、公式的理解認識，培養學生良好的實驗觀察和操作能力，強化綜合能力的訓練。改善的教學方法使得學生的綜合素質得到了明顯提高，對待物理化學實驗課程的學習態度也大有改觀。

在教學過程中，物理化學實驗教學的改進受到了廣大學生的歡迎和支持，同時他們也提出了一些有益的建議。我們將進一步加強物理化學實驗的改進與完善，充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，探索出適合新時期地方性高校物理化學實驗教學發展的新方法與新模式。

［參考文獻］

［1］姚思童，張進，劉利，呂丹.工科物理化學課程教學改革實踐［J］.化工高等教育，2010，（2）：29-31.

［2］李釩，張麗娟，孫少瑞，趙煜娟，陳戈，汪夏燕，于志輝，夏定國.物理化學教學梯隊中新教師的培養與訓練［J］. 中國大學教學，2011，（3）：37-40.

［3］饒含兵，王顯祥，趙穎，趙茂俊，張利.在物理化學教學中培養學生科研創新思維能力［J］.廣州化工，2010，（12）：294-296.

［4］胡新根，何道法，李新華，方國勇，王舜.研究型物理化學實驗教學模式的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2009，（10）：133-135.

［5］肖士民，謝家聲，謝逢春.在物理化學教學中突出科學方法的講授［J］. 化工高等教育，2003，（3）:68-69.

［6］龐秀江，陳利，孟阿蘭.物理化學課堂教學中多向交流的教學模式探索［J］.大學化學，2010，（5）: 28-30.

［7］熊焰.網絡化條件下物理化學實驗教學質量保證體系［J］. 實驗室研究與探索，2011，（3）:55-58.

［責任編輯：劉鳳華］