遞進式物理化學實驗改革與探索

劉棟 李躍華 崔文權

摘 要：該文以物理化學實驗現狀為出發點，探討了河北聯合大學在物理化學實驗方面所進行的教學改革，提出了多層次多模塊的遞進式教學改革基本思路及具體措施，以提高實驗教學質量和效率，增強學生的綜合能力。

關鍵詞：物理化學實驗 遞進式 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0207-01

物理化學實驗是理工類院校中面向化學、化工、材料和冶金等專業的一份重要實驗課程，是物理化學課程教學的重要組成部分。該課程在培養合格的化學、化工、材料等專業人才方面起著極其重要的作用。目前國內大部分理工類高校中物理化學實驗教學模式單一，學時偏少，且數據處理手段落后，對其進行全面改革勢在必行。我校物理化學實驗面向化學工程與工藝、化學、應用化學、材料化學、冶金工程、高分子材料與工程、環境工程、材料科學與工程等13個專業，其中理科學生安排32實驗課時，工科學生安排27實驗課時。物理化學實驗課程知識體系既要符合省級精品課程的基本要求，又要協調好各個專業知識需要，并能體現出一定的專業特色，既要保留經典的教學內容，又要體現現代科學技術的發展。該文以河北聯合大學化學工程學院物理化學實驗改革為切入點，提出遞進式實驗教學模式改革。

1 教學模式的改革

為了改變傳統物理化學實驗的教學內容，強化培養創新型人才的教學目的，我們建立了“三個層次、四個模塊”的遞進式教學體系，使學生得到基礎知識和創新能力等多層次的培養。我們將基礎驗證性實驗列為第一層次，通過基礎驗證實驗的訓練，使學生熟練掌握物理化學實驗課程的基礎知識，為更高層次的培養打下堅實基礎；綜合性實驗作為第二層次，在第一層次的基礎上，更側重于物理化學相關原理的綜合應用，進一步深化第一層次掌握的基礎知識，同時培養學生分析問題、解決問題的綜合能力；遞進式教學體系的最高層次為創新性實驗，這個層次是在學生對物理化學基本原理熟練掌握的基礎上，提出創新內容，讓學生自己設計實驗并嘗試解決工程或生活中的實際問題。和以上三個層次相對應，我們將實驗內容分為四個模塊，即基礎性模塊（第一層次），綜合性模塊（第二層次），創新性模塊和拓展性模塊（第三層次）。

通過物理化學實驗進一步的教學改革，一方面強調實驗技能上更具綜合性，實驗操作上更具獨立性，實驗過程中可以給學生提供大量的思考、交流機會等特點，是鍛煉學生綜合應用所學知識的能力，培養學生分析和解決復雜問題的能力；另一方面強調教師指導下的學生針對所學專業自主創新實踐，提高學生創新能力和意識、激發學生對科研的濃厚興趣能明顯提高畢業論文過程中學生發現和分析解決問題的能力，建立培養綜合應用型高素質人才的實踐教學模式。

2 教學改革的內容

2.1 更新實驗內容，提高綜合性、創新性和拓展性實驗比例

在以往的實驗教學體系中驗證性的基礎實驗占有很大的比重，其中有很大一部分操作簡單并且重復性高。對于這類實驗，我們在保證學生掌握基本操作技能的基礎上對其進行合并重組刪減，并制成仿真軟件作為網絡資源共享；該校化工學院大部分教師從事科研工作，我們也鼓勵教師將與物理化學相關的科研項目轉化成創新拓展型實驗課題，由學生申請參與，從而開拓學生的視野，提高學生的創新能力；建立創新實驗室，按周期發布一定數量的實驗項目，同時也鼓勵學生申報“河北聯合大學學生創新實驗計劃”，申請創新基金，利用物理化學實驗室以及教師科研室的設備條件進行自主創新活動，采用學生獨立設計為主，教師指導為輔的模式，為學生提供創新拓展的空間。

2.2 “因材施教”推進實驗內容的完善

我校在化學工程與工藝、化學、應用化學、材料化學、冶金工程、高分子材料與工程、環境工程、材料科學與工程等13個專業開設了物理化學實驗課。對于不同專業，以往采用相似的教學計劃，區分度很差。為了提高不同專業的針對性，我們根據專業特點，在更新教學內容的同時，針對不同專業調整實驗內容的側重點，建立有專業特色的針對性實驗方案。此外，針對不同的實驗內容采取不同的教學方法。比如：對于第一層次的基礎性實驗采用歸納法，在講授基礎實驗過程的同時，將前人的經驗及問題穿插其中，而后進行討論；而對于第三層次的創新拓展性實驗，采用啟發式教學，對專業學習中出現的實際問題設置問題，指導學生查閱文獻尋找解決方案并驗證方案的正確性。同時對于有自主學習要求且具有較好基礎的學生，可施以適當的引導和培養。

2.3 利用計算機和網絡推進實驗手段的革新

為了更有效地提高實驗效率，需要利用計算機和網絡的便利性推進實驗革新。我們的具體做法是：首先，推廣運用仿真實驗手段，推進仿真實驗和實際實驗的結合，有效縮減簡單重復實驗所占用的大量學時，從而使學生有足夠時間參與創新拓展型實驗；其次，在實驗數據處理方面，鼓勵并引導學生使用origin等數據處理軟件，提高數據處理的效率及準確性；另外，利用學校實驗課程管理系統實現網上排課，建立實驗開放預約系統，實現教師與學生網上互動。

2.4 構建多主體多維度的教學質量評價體系

為了對實驗教學改革的成果進行準備評價，必須建立多主體多維度的評價體系。

（1）構建多主體的教學質量評價體系。以往實驗教師的教學質量好壞一般由督導組專家通過學生上交的實驗報告及實驗成績判定，這種評定方式會由于專家專業的不同以及信息量的問題而產生偏頗。

（2）構建多維度的教學質量評價體系。傳統的物理化學實驗體系中由于過于強調基本操作技能的學習，在學生成績的評價體系中也是以基本技能為主，主要通過實驗操作和實驗報告體現。為了配合實驗內容的革新，評價體系也做了相應的調整，從三個層次的實驗內容綜合評價學生的能力，并更加重視學生的創新能力。

3 結語

綜上所述，物理化學實驗教學改革是近年來理工類高校一直努力推進的工作，我們所建立的遞進式實驗教學模式符合物理化學實驗教學的基本規律，在鍛煉學生基本實驗能力的基礎上，循序漸進地提高學生的綜合能力，為培養學生的創新能力提供了良好的平臺。

參考文獻

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