高校物理化學實驗的教學改革初探

■高子舒 李曉杰 （河套學院理學系）

高校物理化學實驗的教學改革初探

■高子舒 李曉杰 （河套學院理學系）

本文從提高學生實踐能力入手，結合河套學院的具體情況，通過對物理化學實驗教學觀念、教學內容、教學方法及考核方式等方面的改革，使學生掌握物理化學實驗的基本原理和方法，提高其實踐技能和創新能力。

物理化學實驗；教學改革；探索

物理化學是化學的最重要的基礎學科之一，是應用化學、化工、生物、環境材料、冶金等專業的專業必修課，它綜合了化學、物理學和高等數學的基礎知識，是整個化學知識體系的理論基礎，它在基礎課和專業課之間起著橋梁和紐帶的作用。物理化學的重要性顯而易見，但是很多學生認為物理化學難學，對物理化學沒有興趣，主要是因為物理化學具有非常強的理論性和邏輯性，其內容抽象，公式推導繁雜。因此，除了課堂教學外，物理化學的實踐教學顯得尤為重要。物理化學實驗不僅可以使學生親身接觸物理化學理論所涉及的具體過程，加深對所學理論知識的理解，提高學習物理化學的興趣，還可以提高學生的實驗技能，訓練學生的科學思維，培養其科學精神和品質。因此，認真做好物理化學實驗對培養學生將來獨立從事實際工作與科學研究工作的能力具有重要的作用。

目前，隨著科學技術的快速發展，如何使學生系統地、廣泛地在實驗理論、基本技能和分析、解決問題的獨立工作能力等方面得到切實的培養和訓練是當前實驗教學改革的一個十分重要的研究課題[1-2]。本文針對物理化學實驗教學中存在的問題進行具體分析，結合河套學院自身特點，從教學觀念、教學內容、教學方法及考核方式等方面進行改革，以提高學生的主動性和動手能力，加強創新能力的培養。

一 轉變實驗教學觀念

傳統的教學理念重理論輕實驗，將實驗教學當作理論教學的衍生物，僅僅是對理論教學的驗證，所以實驗課往往設置在理論課后。這種觀點導致人們對實驗教學重視不夠，學生的學習積極性不高。作為新升本科院校，以應用型人才的培養為培養目標，就要從根本上重視實踐教學，加強對學生實踐技能的培養，努力提高學生的綜合職業能力。因此我們對人才培養方案做了修改，將原有的32學時物理化學實驗教學學時，增加到64學時，學時增加一倍。課程開設時間由原來的大三上學期，提前到大二下學期，這樣可以實現理論與實驗課同步進行，防止出現理論與實驗相脫節的現象。課程的內容增開到16個實驗，包括：熱力學9個，電化學2個，動力學2個，界面與膠體化學2個，結構化學1個。這樣可以牢固樹立實驗課與理論課并重的教學理念，加強實驗教學，培養學生的創造性思維，提高學生的創新能力。

二 教學內容的優化

物理化學實驗教學內容主要以驗證性實驗為主，不能完全反映出課程的發展現狀及學科前沿，不利于對學生動手能力及獨立思考問題能力的培養。因此在有限的課時，為了達到教學目的，我們對課程內容進行了優化，刪減了一些與儀器分析實驗或化學分析實驗里重復的內容，如：甲基紅解離平衡常數的測定，滴定分析，pH測定等重復性實驗內容，增設一些設計性、綜合性的實驗，如原電池的設計、差熱分析、乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定等。對于感興趣、有能力的同學也可以自己選題，申請參與創新性實驗研究，這樣即豐富了教學內容，又激發了學生的科研熱情，也培養了學生的科學思維能力。優化實驗教學是可行的，是可以實踐的，是有利于社會進步和發展的，有助于提高大學生的創新能力。[3]

三 教學方法的改革

1 加強課前預習環節

實驗前的準備工作之一就是實驗預習。通過課前預習，學生可以系統地了解該實驗的基本原理、目的、實驗步驟是什么，要成功完成本次實驗的關鍵之處在哪里，實驗的主要注意事項，等等。預習環節對學生順利完成實驗至關重要[4-6]。但是學生對實驗預習的積極性不高，預習報告完全是為了應付檢查才寫的，這是目前大學生普遍存在的一個現象。通過對我院學生預習情況的調查了解，學生產生這一問題的原因如下：實驗教材更新速度趕不上儀器更新速度，如恒溫槽的組裝及性能測試實驗，多本教材中該實驗需將儀器各部分配件組裝起來，安裝貝克曼溫度計，而我院現有儀器都為數字化一體機，不需要組裝，也不需要安裝貝克曼溫度計，教材內容與我們所使用的儀器不配套；實驗步驟與我院現有儀器的使用步驟出入較大，如差熱分析法，操作步驟幾乎完全不符；實驗教材的理論部分講解過于復雜，抽象，難懂，如蔗糖水解反應速率常數的測定。以上原因導致學生預習積極性不高，實驗效率差。為此，我們準備根據我院現有儀器的特點，結合教學經驗，編寫適合我院實際的配套教材，同時也可以錄一些小視頻放到網上，將抽象問題具體化，如燃燒熱測定實驗的點火絲安裝步驟，另外也要加強學生對實驗原理、實驗關鍵步驟、注意事項和思考題的重視，課前可以將這些內容以填空題、選擇題等多種形式發給學生，要求其必須完成，上實驗課時老師檢查，并將檢查結果作為成績考核的一部分，這樣讓學生帶著問題預習，可以提高學生的學習積極性，培養其良好的實驗習慣，增加學生對物理化學實驗的重視程度，鍛煉其自學能力。

2 課程教學方式改革與實踐

首先，物理化學實驗不同于無機化學的實驗，每個實驗都需要特定的儀器和設備，根據我院物理化學實驗室的實際情況，在學院的教學場地較小、師資比較薄弱的情況下，我們采取了同時開設兩個實驗，分組教學的模式，例如2013級應用化學1班的同學共33人，可分為2個大組，每個大組又分為6個小組，每個小組2~3人，這樣可以同時開展2個實驗，由兩位老師共同指導，使每位學生都有機會操作實驗，提高學生的學習效果。

其次，傳統的教學方式為實驗課前老師講解后學生操作，這樣的方式很難調動學生的積極性，也不能調動學生的思維，為此，我們在原有的教學模式基礎上，增加了預習提問環節，讓學生簡述本次實驗的基本原理、實驗關鍵步驟及注意事項，教師再加以補充和糾正，通過這種方式的改變，使學生由被動地接受知識的模式，改為主動，并可以相互討論，這樣可以充分調動學生的學習興趣，學生好的想法和建議還可以幫助改進完善實驗教學過程。

再次，傳統的教學方式，教師要將儀器的原理及使用方法都介紹給學生，但很多儀器結構過于復雜，涉及很多物理學的知識，學生很難直觀了解，所以教學效果不明顯，學生還是有很多問題。為此，我們充分利用現代化的教學手段，將枯燥的內容形象生動地表現出來，讓理論形象化，使其便于學生理解。另外教師的講解要做到少而精，這樣可以縮短理論講解的時間，讓學生有更多的時間思考和操作實驗。

3 重視實驗數據處理能力的培養

物理化學實驗的數據處理畫圖較多，如：燃燒熱測定實驗需要畫出雷諾曲線，二組分金屬相圖測定實驗需要畫出二組分固液平衡相圖，液體飽和蒸汽壓測定實驗需要學會用圖解法求被測液體在實驗溫度范圍內的摩爾氣化焓，這些圖以往都是學生手工繪制，人為誤差較大，耗時長，學生積極性不高。因此，應該對物理化學實驗數據處理與分析的方法進行改革，要求學生掌握并運用計算機軟件處理實驗數據。如Excel、Origin[7-8]等。利用計算機軟件進行數據處理，既快速又準確，也可提高學生應用計算機技術處理問題的能力。

四 考核方式的改革

傳統的考核方式為平時加期末試卷成績，試卷成績比重較大，導致學生平時不好好做實驗，實驗報告敷衍了事，只在期末考試前期看一看書，背一些內容，這種考核方式不利于學生操作技能和創新能力的提高，因此我們采取平時70%，期末30%的方式，平時主要包括出勤，預習，實驗操作，實驗報告，科研等，期末考試采取以做過的實驗隨機抽查的方式考查，并對每個實驗制定相應的評分細則，這樣有利于提高學生對實驗的重視，有利于實驗技能的培養。

總之，通過以上在教學觀念、教學內容、教學方法和考核方式的改革，使學生的關注重心集中到實驗操作上來，這樣可以提高學生的學習主動性和積極性，進而培養學生的操作技能和分析、解決問題的能力。

[1]胡宗球.創新人才培養與無機化學教學體系構建的探索[J].中國大學教學，2012(3)．

[2]劉松艷，王寶珍，金爽.大學化學教學與高中化學教學的銜接[J].內蒙古民族大學學報(自然科學版)，2010(3)．

[3]曹亞杰，劉景林.優化物理實驗教學提高學生創新能力[J].繼續教育研究,2005(4).

[4]周進康，孫成濤，徐海麗，等.物理化學實驗考核評價體系改革與實踐[J].化工高等教育，2014(5).

[5]趙曉君，李晶瑩，李喜蘭，等.物理化學實驗考核評價體系的探索與改革[J].廣東化工，201l(5)．

[6]趙二勞，閏懷義，石玉芳.構建物理化學實驗課程考核評價體系的探索[J].高等函授學報(然科學版),2011(1)．

[7]馬瑜璐.Excel軟件在物理化學中的應用[J].廣東化工,2013(3).

[8]于成龍,郝欣，沈青.O rigin 8.0應用實例詳解[M].北京：化學工業出版社，2010．

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