物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)規(guī)范化的探究

賈承政，郭　寧，計(jì)亞軍，陳　瑩

(上海理工大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，上海　200093)

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物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)規(guī)范化的探究

賈承政，郭寧，計(jì)亞軍，陳瑩

(上海理工大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，上海200093)

為進(jìn)一步提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)水平，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，探討了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的基本內(nèi)容和總體教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程規(guī)范化管理方案，在總結(jié)和研究了傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上研究并制定了“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)規(guī)范化實(shí)施方案”。通過學(xué)生的反饋，發(fā)現(xiàn)該方案有效激發(fā)了學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及科研能力。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；規(guī)范化管理；大學(xué)化學(xué)教學(xué)

物理化學(xué)是一門研究物質(zhì)中化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，其建立在物理學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，發(fā)現(xiàn)并歸納其中的特殊規(guī)律，既是化學(xué)本科專業(yè)的重點(diǎn)學(xué)科，同時(shí)也是基礎(chǔ)核心課程，在大學(xué)化學(xué)教育教學(xué)中占有重要地位[1-2]。因此，如何在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，遵循化學(xué)教育教學(xué)規(guī)律，應(yīng)用現(xiàn)代化教育教學(xué)管理方法和儀器教學(xué)法，以科學(xué)的現(xiàn)代教育教學(xué)質(zhì)量關(guān)為指導(dǎo)，進(jìn)而強(qiáng)化物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵建設(shè)，成為我們近年來實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)中所遇到的問題和解決方法進(jìn)行梳理、總結(jié)，在對(duì)教學(xué)方案進(jìn)行全面系統(tǒng)的改革基礎(chǔ)上，研究并制定了“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)規(guī)范化實(shí)施方案”。本文介紹了我們?cè)谶@方面的全新認(rèn)識(shí)和探索。

1　物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教育中的定位

大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)體系中重要的組成部分，也是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察、解決問題能力以及創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，以物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)為突破口，探究一條培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖蒲心芰σ约皠?chuàng)新能力的有效途徑是非常必要的[3-4]。

2　物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的基本內(nèi)容和總體教學(xué)目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的核心是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)[6-8]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是繼無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)之后的最后一門獨(dú)立的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程[10]。它綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需的基本研究和方法，其內(nèi)容可以分為以下三個(gè)方面：①化學(xué)體系的宏觀平衡性質(zhì)；②化學(xué)體系的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；③化學(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。因此在本科教育教學(xué)中，設(shè)計(jì)教學(xué)課程內(nèi)容需要緊密圍繞這三點(diǎn)研究方向顯得十分必要，這也是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中首要重視的。以熱力學(xué)三個(gè)基本定律為基礎(chǔ)，化學(xué)體系宏觀平衡性質(zhì)主要研究化學(xué)體系在固態(tài)、液態(tài)、溶解態(tài)、固態(tài)和高分散狀態(tài)下的性質(zhì)和規(guī)律。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含“燃燒熱的測(cè)定”、“完全互溶雙液系的平衡相圖”、“差熱-熱重分析”、“溶解熱的測(cè)定”、“溶液表面張力的測(cè)定”、“溶膠的制備及電泳”、“粘度的測(cè)定和應(yīng)用”、“溶液偏摩爾體積的測(cè)定”；以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的化學(xué)體系微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)主要研究體相中分子和原子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，分子、分子簇和晶體的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性之間的關(guān)系與規(guī)律性，屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有結(jié)構(gòu)化學(xué)、晶體化學(xué)和量子化學(xué)具體實(shí)驗(yàn)包括“晶體結(jié)構(gòu)分析”、“偶極矩的測(cè)定”、“磁化率的測(cè)定”“比表面積的測(cè)定”等。由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而英氣體系中發(fā)生的化學(xué)變化過程的速率和變化機(jī)理是化學(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì)研究的主要內(nèi)容。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)動(dòng)力學(xué)、催化、光化學(xué)和電化學(xué)，實(shí)驗(yàn)為：“電導(dǎo)率的測(cè)定及其應(yīng)用”、“電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及其應(yīng)用”、“蔗糖的轉(zhuǎn)化”、“B-Z振蕩反應(yīng)”“離子遷移數(shù)的測(cè)定”。課任教師通過系統(tǒng)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中能夠更清晰地認(rèn)識(shí)并掌握理論知識(shí)和論證方法，進(jìn)而提高實(shí)際運(yùn)用能力、分析能力和解決問題的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

3　物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程規(guī)范化管理方案的基本內(nèi)容

針對(duì)如何提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)課程改革的總體目標(biāo)，我們研究制定了“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)規(guī)范化實(shí)施方案”，其基本內(nèi)容包括以下5個(gè)方面。

3.1實(shí)驗(yàn)課前規(guī)范化要求

首先，要求學(xué)科負(fù)責(zé)人在每學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程尚未開始前召開學(xué)科課程教師及實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員教學(xué)會(huì)議，提出教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)注意事項(xiàng)及教學(xué)要求，制定學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)定、評(píng)價(jià)、考核成績(jī)的規(guī)范要求，提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題、細(xì)化解決方案等。其次，安排教學(xué)人員依照實(shí)驗(yàn)教學(xué)順序先后對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)做，摸清相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件內(nèi)容并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，找出實(shí)驗(yàn)中學(xué)生有可能遇到的問題以及解決方案。最后，組織試講考核，由相關(guān)專家教授對(duì)教師教學(xué)內(nèi)容和方法做出評(píng)估。

3.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的基本要素

教學(xué)過程是學(xué)生在教師依據(jù)教學(xué)大綱有目的、有計(jì)劃、有組織地指導(dǎo)下，掌握知識(shí)和技能，發(fā)展智力、能力和素質(zhì)的過程,教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)情境構(gòu)成了教學(xué)過程中的四大基本要素，這四個(gè)要素既相互聯(lián)系又相互作用，構(gòu)成了完整的教學(xué)系統(tǒng)[3]。因此，緊緊抓住這四個(gè)基本要素是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形成優(yōu)良的教學(xué)過程、優(yōu)質(zhì)教學(xué)質(zhì)量的重要保證。建立一支有豐富專業(yè)知識(shí)和本學(xué)科前沿知識(shí)，具有超前的思維能力、高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的重要組成部分[10]。

3.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的基本原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的基本原則包括：堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)為先；遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本規(guī)律；貫徹“主導(dǎo)”和“主體”的互動(dòng)。教師是教學(xué)過程的“主導(dǎo)”，學(xué)生是教學(xué)過程的“主體”，主導(dǎo)和主體師生互動(dòng)才能共同推進(jìn)教學(xué)的進(jìn)程[1-2,9]。教師作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的主導(dǎo)，這就需要在教學(xué)前做好充足的知識(shí)儲(chǔ)備，不但能夠引導(dǎo)學(xué)生安全、準(zhǔn)確、順利地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還能讓學(xué)生在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新的問題，提出新的想法，形成自主學(xué)習(xí)、科研的能力，主導(dǎo)和主體形成互動(dòng)、互學(xué)、互助的良好氛圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展。

3.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的基本要求

(1) 教學(xué)安全規(guī)范的要求。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)因其學(xué)科上的特殊性，尤其是實(shí)驗(yàn)藥品、儀器的保管和使用有著其嚴(yán)格性和特殊性，因此，實(shí)驗(yàn)教師在每學(xué)期的第一節(jié)實(shí)驗(yàn)課要向?qū)W生講授實(shí)驗(yàn)室安全須知以及危險(xiǎn)應(yīng)急處理方法，要求學(xué)生做到對(duì)實(shí)驗(yàn)安全有自救他救的能力和面對(duì)突發(fā)狀況有正確處理方法的能力，并同每個(gè)學(xué)生簽訂安全須知確認(rèn)書。將實(shí)驗(yàn)室的安全建設(shè)及運(yùn)行作為教學(xué)過程中最重要的一環(huán)，實(shí)行“責(zé)任到人，一票否決”的績(jī)效考核制度。

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用和氛圍的創(chuàng)造

針對(duì)教學(xué)氛圍的營(yíng)造，首先營(yíng)造實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外氛圍的教育與學(xué)術(shù)色彩，做到教學(xué)同最新科技前沿相聯(lián)系；其次要求教師與學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中養(yǎng)成實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)；最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序特殊環(huán)節(jié)的啟迪等等，讓學(xué)生逐步形成科研思維解決問題。

(3)教學(xué)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和時(shí)刻

教師應(yīng)重視在教學(xué)過程中應(yīng)在課前認(rèn)真?zhèn)湔n，對(duì)教材大綱內(nèi)容做到準(zhǔn)確清晰地認(rèn)識(shí)了解，對(duì)教案精心設(shè)計(jì)；教學(xué)過程中語言的準(zhǔn)確性和專業(yè)性，認(rèn)真并富有激情。對(duì)“第一次安全教育課、第一次實(shí)驗(yàn)課、第一次考核”應(yīng)特別注意了解學(xué)生的反饋和感受。

(4)教學(xué)活動(dòng)制度要求

堅(jiān)持教學(xué)內(nèi)容共同研究探討、集體備課以及試講評(píng)估等教學(xué)制度，充分發(fā)揮學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教授團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，引入學(xué)院相關(guān)課程教師研究課題作為同學(xué)生共同探討的創(chuàng)新研究?jī)?nèi)容。

(5)教師的形象與行為

教師授課時(shí)應(yīng)穿著干凈整潔的實(shí)驗(yàn)服，行為舉止端莊穩(wěn)重，嚴(yán)格執(zhí)行教學(xué)課堂紀(jì)律。

3.5實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的規(guī)范化管理方法

與理論課程教學(xué)時(shí)數(shù)相比，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)較少，而且受到實(shí)驗(yàn)條件、場(chǎng)地、儀器的制約，致使實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的內(nèi)容受到很大的限制，復(fù)習(xí)和鞏固教學(xué)環(huán)節(jié)缺失，嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[11]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遵循學(xué)生的認(rèn)知心理，循序漸進(jìn)分難度等級(jí)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[1]重理論輕實(shí)踐的傳統(tǒng)思想對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有著深遠(yuǎn)的影響，實(shí)驗(yàn)形式僵化、內(nèi)容單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用缺乏聯(lián)系，弱化了實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)起到的作用，阻礙了學(xué)生實(shí)踐能力的鍛煉[10]。針對(duì)教育教學(xué)中出現(xiàn)的問題，我們提出了以下幾點(diǎn)要求：

(1) 安全教育課程的要求。每學(xué)期的第一周定為實(shí)驗(yàn)安全教育周，教師應(yīng)將實(shí)驗(yàn)室的安全注意事項(xiàng)以及儀器、藥品使用規(guī)范向?qū)W生介紹清楚，并演練小事故處理規(guī)程方法和消防安全逃生。

(2) 實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的要求。每堂課開課前5分鐘，教師清點(diǎn)人數(shù)并點(diǎn)名，記錄遲到和不到者，檢查每個(gè)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告。講授實(shí)驗(yàn)時(shí)要將當(dāng)節(jié)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、內(nèi)容、儀器使用方法以及注意事項(xiàng)向?qū)W生講述清楚。對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸淼闹v述上要求教師做到與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生理解本次實(shí)驗(yàn)所要解決的問題以及應(yīng)用發(fā)展方向；概括介紹相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹其技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)；強(qiáng)調(diào)本次試驗(yàn)內(nèi)容原理對(duì)解決當(dāng)前熱點(diǎn)問題、跨學(xué)科問題的綜合應(yīng)用的重要意義。

(3) 學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的指導(dǎo)要求。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)觀測(cè)的內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行提示；對(duì)學(xué)生不正確的實(shí)驗(yàn)操作方法及時(shí)糾正；對(duì)于儀器的規(guī)范使用先行示范；對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄核對(duì)，并同學(xué)生一起對(duì)有較大偏差的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，找出問題的原因；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)學(xué)生當(dāng)節(jié)實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)應(yīng)詳盡記錄。

(4) 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的要求。針對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，應(yīng)緊密圍繞物理化學(xué)問題，由學(xué)生分組討論提出實(shí)驗(yàn)題目以及內(nèi)容研究方向，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究方案、技術(shù)和方法。尤其要注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的使用以及結(jié)論的分析和思考。

(5) 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的要求。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式因其存在的眾多問題已不能適應(yīng)教學(xué)改革和人才培養(yǎng)的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核的模式必須進(jìn)行改革[13-15]教師要對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及時(shí)認(rèn)真的評(píng)改，注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題的解答，從中評(píng)判實(shí)驗(yàn)課后學(xué)生獨(dú)立思考解決問題的程度；按照實(shí)驗(yàn)課程考核評(píng)價(jià)評(píng)分體系對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂的表現(xiàn)作出正確評(píng)價(jià)；將創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的整體評(píng)價(jià)作為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)生考核中重要的一個(gè)評(píng)分采集點(diǎn)。

4　規(guī)范化方案的實(shí)施效果

我院化學(xué)專業(yè)近年來所取得的一系列成果無不與每個(gè)教師的辛勤付出有著巨大關(guān)系。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法在我校學(xué)生中得到了廣泛的好評(píng)，學(xué)生對(duì)化學(xué)課程的興趣逐漸提高，學(xué)生一改往日被動(dòng)學(xué)習(xí)的態(tài)度，在課余時(shí)間繼續(xù)同教師進(jìn)行探討和鉆研，尤其是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生養(yǎng)成了獨(dú)立自主的科研能力和實(shí)踐能力，充分激發(fā)了每個(gè)化學(xué)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。我們同時(shí)也在不斷逐漸完善和進(jìn)一步改進(jìn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，相信在教師和學(xué)生的共同努力下，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室定能成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要教學(xué)基地。

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Education Teaching Standardization Study of Physical Chemistry Experiment

JIA Cheng-zheng, GUO Ning, JI Ya-jun, CHEN Ying

(School of Science, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

To further improve the level of physical chemistry experiment education teaching, improve students’ innovation ability, through the practice and experience of experiment teaching, the basic content of physical chemistry experiment course and the overall teaching goal, the experimental teaching process standardization management solutions were discussed, the traditional teaching methods on the basis of the study and formulate the "implementation plan" of standardization of teaching physical chemistry experiment education were summarized and studied. Through the students’ feedback, it was found that the scheme effectively inspired the students in chemistry learning interest, cultivated the students’ practical ability, innovation ability and scientific research ability.

physical chemistry experiment teaching; standardized management; college chemistry teaching

G642

A

1001-9677(2016)09-0186-03