物理化學實驗教學改革探索

鄧斌

摘 要： 實驗教學是化學化工類專業培養學生動手能力和創新精神的主要途徑，目前地方本科學校物理化學實驗教學難以適應新時代高素質創新型人才培養的需要，為此，必須對其進行改革。本文總結了湘南學院近年來物理化學實驗教學改革的措施，內容包括調整教學內容、改革教學方法、開放實驗室、開設綜合性和研究設計性實驗等，取得了良好的教學效果。

關鍵詞： 物理化學實驗 教學改革 人才培養

化學是以實驗為基礎的科學，實驗教學在人才培養中的作用舉足輕重，而物理化學實驗的教學改革又是實驗教學體系改革的重要方面。近年來，地方本科院校結合實際在物理化學實驗改革方面都做了不少嘗試。我們針對學生輕視實驗、重理論、實驗熱情不高，自主性、能動性和創造性難以發揮等問題，以提高動手能力和創新能力為抓手，在物理化學實驗教學中進行了改革探索與實踐，提高了教學效率和人才培養質量，現總結如下，供大家參考。

1.加強課程教學改革，確保理論課與實驗課同步進行

物理化學實驗是化學化工類專業學生必須掌握的一門基本技術課程，教學內容綜合了化學領域中無機化學、分析化學、有機化學等各基礎學科的基本研究工具和方法。目前，由于理論課與實驗課單獨設課，受傳統教學模式的限制，加之實驗課一般又由不同的老師分小組指導，致使理論課與實驗課經常出現脫節現象。往往理論還沒有講完，實驗課就要先行開展，而實驗課中涉及的理論知識受課時所限，不可能講深講透，導致學生在實驗過程中對相關理論知識理解不透，只能依照教科書機械地進行實驗，學生不能理解實驗現象與內容間的內在聯系，應付了事，實驗課成了走過場。為此，我們重新審核理論課與實驗課之間的內在承接關系，調整實驗開設時間，確保在完成按時實驗教學任務的前提下，做到理論指導與實驗操作的步調一致。同時，改革一些過去不符合“綠色化學”觀念的污染嚴重、毒害較大的實驗內容，取而代之的是綠色、環保，又具趣味性和應用性的實驗項目。實踐證明，正因為學習了相應的理論知識，學生對實驗過程中出現的不同現象才會有自己的理解和思考，實驗的成就感大大增強。

2.更新實驗教學理念，改革實驗教學方法

為培養學生的創新能力，我們探索實施了“以學生為主，以教師為輔，注重綜合素質培養和創新能力訓練”的教學方法，在實驗過程中，要求學生仔細觀察實驗現象，引導學生深入思考問題，激發學生的參與熱情和主觀能動性。如在實驗過程中發生意外或出現突發故障，鼓勵學生大膽提問，獨立思考，對實驗中發生的情況提倡相互討論和爭辯等。這樣既加深了學生對實驗過程的印象，又使學生對所學知識有了更深入的了解，并做到了舉一反三，融會貫通；又如隨著計算機技術的發展和普及，我們結合新儀器和新方法制作出與教學緊密相關的多媒體課件，使教學活動更具互動性和形象性；再如我們實施以小組為單位分批進行實驗的教學方法，要求組內每個學生都要熟知實驗的全過程，這樣先做的同學可給下批實驗的同學進行示范和指導等。上述方法的實施既可節約教學資源、提高實驗效率，又可提高學生的自主性和協作精神，也給予學生足夠的空間發揮實驗技能和主觀能動性，突出學生在實驗過程的主體地位等。

3.建立開放實驗室，實施開放式實驗教學

自2010年物理化學實驗被立為院級精品課程建設以來，我們開始嘗試開放式教學，實驗室全面向學生開放，給予學生充足的實驗時間和空間。我們的具體做法是：對實驗時間實行開放，學生可根據自己的安排，自主選擇時間到實驗室做實驗，有足夠的時間和自由度“準備、思考、消化、完成”實驗內容；對實驗儀器設備實行開放，把實驗室閑置的儀器設備集中在一起，供學生了解儀器結構和工作原理，并鼓勵他們維修和改裝用，增強他們的動手能力。這樣既給學生練就了一套過硬的實驗技能提供了條件，又提高了儀器設備的使用率；對實驗項目實行開放，學生結合自己的專業方向和興趣愛好，自主選擇課程大綱規定的實驗內容，同時還根據實際需要選擇實驗內容，學生通過自學和與教師交流，獨立完成實驗。此外，對參與開放式實驗的同學，我們還在文獻查閱、實驗方案設計、實驗操作規范、實驗儀器儀表組裝及其調試、實驗數據計算機處理、實驗論文撰寫和交流答辯等方面進行系統訓練，進一步拓寬學生的知識面，激發他們的求知欲和好奇心等。

4.開設綜合性和研究設計性實驗，培養學生自主創新能力

為了能有效地培養學生的綜合分析、研究創新能力，我們通過開設綜合性和研究設計性實驗來實現。綜合性實驗是物理化學實驗課程知識的綜合體現，其中包含大量的基礎知識和基本技能的綜合運用；研究設計性實驗是教師只給出一個實驗題目和實驗目的，學生根據已有的知識，結合相關文獻資料設計出實驗方案，與教師討論認為可后方可獨立實施。研究設計性實驗對學生的實驗技能要求更高，往往被安排在綜合性實驗完成后再進行。這時基本實驗技能課已上完，學生也做過了一些綜合性實驗，做研究設計性實驗的基礎已經具備。學生從教師那里得到實驗題目后，通過到圖書館和互聯網查閱相關的資料設計出實驗方案，交給教師審閱，帶審核通過后學生可進入實驗室獨立完成實驗。實驗結束后，教師會與學生一起討論實驗的得失，提出相應的問題，以求下次改進。例如在“微量熱法測定藥物對細菌生長代謝的抑制作用”研究設計性實驗中，學生通過查閱資料和文獻，可設計出多種實驗方案，內容涉及藥物和細菌的篩選、微量熱數據收集與分析，細菌生長代謝環境的設置與控制，將多個單元操作串聯在一起，并包含大型表征儀器的使用。實踐證明，開設綜合性和研究設計性實驗使學生掌握了科學研究的一般方法和程序，鞏固了理論知識，實驗技能得到了鍛煉，創新能力得到了培養。

總之，幾年來我們在物理化學實驗教學中堅持以上做法，加強對學生創新能力的培養，對全面提高教學質量起到了積極的促進作用。教學改革不應該是一成不變的，隨著形勢的變化，針對不斷變化的培養對象，應該不斷地向前發展，在繼承前人優秀教學成果的基礎上，推陳出新，開拓進取，靈活運用，為培養新世紀創新人才作出更大的貢獻。

項目來源：湖南省重點建設學科資金資助項目。