食品專業“物理化學”開放式實驗教學模式探索

曹雪慧，馬春穎，朱丹實，劉麗萍，李雨露

（渤海大學食品科學與工程學院，遼寧錦州 121013）

0 引言

“物理化學”課程作為食品專業的一門基礎性化學類課程，對后續的“食品工程原理”“食品化學”等課程起著非常重要的作用。“物理化學”又稱“理論化學”，其公式繁瑣、演算難度大、理論性強、學時數少[1-3]。如何利用有限學時，將深奧的物理化學原理與具體的食品專業知識聯系起來，培養食品專業的高層次人才，是食品專業教學一直探索的課題。

開放式實驗教學是培養高素質創新人才的重要途徑，開放式教學源于科恩創建的以“課堂討論模型”和“開放課堂模型”，以人本主義教育思想為基礎[4-5]，借鑒其他學科高校教學改革的成果經驗[6-7]，結合專業特點和學校教學的實際情況，將開放式教學模式運用到物理化學的實驗教學中，探討適合食品專業“物理化學”實驗的教學方式和方法。

1 開展開放式實驗教學的必要性

“物理化學”如何在教學中培養學生的創新能力，如何根據食品專業特點和需求，將物理化學內容與食品專業特點相結合一直是難解的問題。筆者從事食品專業的“物理化學”教學10余年，對基礎物理化學的教學內容進行了刪減，深入講授與食品專業相關度較大的內容，并力爭將深奧的物理化學原理與具體的食品知識聯系起來，講授物理化學在食品中的應用。減少繁瑣的公式推導，避免從理論到理論，強調相關定律的應用意義、適用范圍，注重物理化學基本理論與食品專業知識的銜接。

傳統的“物理化學”實驗內容以熱力學、動力學和電化學等實驗為主[8]，但這些實驗內容與食品專業相關性較小，學生大多數按照實驗指導書，按部就班地操作，每組實驗結果差別不大，學生參與的積極性不高。針對這種教學現狀，改變傳統的教學模式和內容，學生在教師指導下，根據自己的專業興趣選做實驗，將實驗內容的選擇權歸于學生，根據學生各自知識基礎和自發思考能力，創造性地設計實驗，從而提高學生設計、分析、解決問題的能力。

2 開放式實驗教學的模式和實施方法

在“物理化學”實驗教學中，要想從根本上轉變學生的學習態度，變被動為主動，應該充分體現學生的個體差異，增加教學環節的靈活性，充分調動學生的自主學習激情，獨立或合作完成設計、修改、執行和分析實驗結果。這就要求在開放式實驗教學環節中從實驗室的開放、管理，實驗內容的改革創新，實驗考核方式的轉變等多方面進行改革。

2.1 實驗室的開放

實驗的場地和時間是開放性實驗教學最主要的制約因素，因為開放性實驗教學的實驗內容不同、時間不同，必將增加實驗室管理人員和實驗教師的工作時間和強度。而實驗室的硬件資源有限，進行開放式實驗教學必須有一系列嚴格的規章制度，統籌安排實驗室，讓資源最大化利用，并指定專人或配備研究生協助管理開放性實驗。學生做開放實驗時要網上預約，對每天進入實驗室的人數進行限定，按照先預約先實驗的原則，開放性實驗內容必須事先與實驗教師溝通，使用儀器前應先觀看儀器操作說明和注意事項，并做好實驗耗材和儀器設備的使用記錄。學生進入實驗室，必須嚴格遵守實驗室的各項規章制度，注意用水用電和保持實驗室衛生，注重實驗小組成員的團隊合作意識和溝通能力，整個實驗過程需要有照片或視頻資料，實驗過程應公布于所建立的QQ群中，供其他學生參考和提出改進意見，建立有利于素質教育的開放性實驗教學機制。

2.2 實驗大綱和內容的開放

開放性實驗教學過程中，教師根據課程的特點和學生專業發展設計實驗項目，學生通過圖書館、網絡等途徑查閱中外文資料，自行設計實驗方案，獨立完成實驗過程和實驗結果的分析。整個過程中，學生一直處于主動狀態，教師只起到指導和輔助的作用，開放性實驗是以培養學生的創新能力為目標，減少驗證性實驗內容，增加設計性和綜合性實驗項目，充分利用現有的實驗室資源，自由選擇實驗儀器。打破原來的實驗教學體系，對實驗內容進行改革創新。

傳統的“物理化學”實驗一般為經典的驗證性實驗[9]，實驗步驟固定、實驗結果可預測，部分學生出現從網絡或上一屆抄襲實驗報告的現象，為了提高學生的綜合素質，培養學生實驗興趣和動手創造能力，必須從實驗項目上進行革新，從根本上改變學生做實驗的心態，教研室根據專業需要編制實驗課程教學大綱，編制過程中，既要注重基礎實驗的訓練，也要和后續的課程有銜接，教師作為學生開放性實驗的指導者，應多引領，身體力行，積極參與到學生的實驗過程中，根據專業發展方向，不斷調整教學項目和思路，與時俱進。因此，開放性實驗教學大綱應注重基礎，強調創新，促進學生綜合素質的提高。

2.3 實驗過程的開放

部分經典“物理化學”實驗通過講授或演示進行驗證，因其理論性較強、內容過于抽象，多年無大的更改[10]，食品專業作為新興的工科專業，具有較強的時代性與創新性，食品專業物理化學應該在經典物理化學實驗的基礎上有所創新和改進。

教師根據“物理化學”教學內容提出多個相關的實驗項目供學生選擇，實驗項目可以與大學生創新創業、大學生挑戰杯或教師的科研項目相聯系[11]，學生也可以提供自己感興趣的實驗題目，確定實驗大體方向。然后通過課后查閱資料，提交實驗可行性設計方案，與教師討論后先進行預實驗，根據預實驗結果和問題，改進實驗方案。學生必須通過預約進入實驗室，實驗室的教師人數和教師精力有限，且教學經驗和教學方向各有不同。因此，實驗過程中注重團隊協作精神和自我解決問題的能力，這樣不僅鍛煉了學生的一些科研思想和能力，給他們帶來成就感和榮譽感，也可以減輕教師在開放性實驗中投入的精力。

2.4 實驗考核方式的改變

考核評定是開放實驗教學模式的難點，因為開放性實驗沒有統一的實驗方案，也就無標準的評判指標，開放性實驗的關鍵并不是實驗結果是否完全符合理論，而在于學生在實驗前的準備工作，實驗過程的操作和實驗結果的分析，從實驗過程中發現學生的創造力和思想的亮點，動手能力和知識的運用。因此，開放實驗的考核方式包括實驗方案的設計（20%），實驗前的準備（20%），預實驗過程（10%），實驗操作過程（20%），實驗衛生（10%），實驗結果（10%），存在問題和改進方案（10%）。開放性實驗是注重過程、弱化結果的過程。鼓勵學生重視實驗環節和實驗質量，充分發揮學生自主性，激發學生實驗過程的思考和實驗技能的提高。通過開放實驗環節和對物理化學基本原理和基礎知識的應用有更加全面的理解，加深對經典理論的應用，對于實驗中未解決的問題，學生還可以利用課余時間或其他相關課程的開放性實驗進行驗證。

3 結語

食品專業開設“物理化學”實驗課程一般學時較少，更應根據專業特點來選取實驗內容，不能與所學專業脫節，充分激發學生的學習熱情和積極性，注重實驗過程的實用價值，開放性實驗要充分利用現有的教學條件和儀器設備資源，一些實驗內容可以進入科研性實驗室進行，讓學生盡早與專業知識結合，了解專業前沿，吸引更多的學生關注，拓寬知識面，培養良好的實驗習慣，為今后的學習和深造打下良好的基礎。

[1]粟立丹，楊芳，向澤攀.食品科學與工程專業物理化學課程教學的實踐與思考 [J].廣東化工，2016，43（4）：163-164.

[2]楊海燕.食品專業物理化學教學改革探索 [J].高師理科學刊，2017，37（5）：95-97.

[3]劉晶，呂惠麗.建立物理化學的理論學習與食品專業實踐教學的聯系 [J].安徽農學通報，2012，18（12）：214-215.

[4]李燕杰，李銀花，鄧瓊.基礎化學開放式實驗教學模式初探 [J].廣東職業技術教育與研究，2013，7（6）：163-166.

[5]徐平.動物生理學開放式實驗教學模式的初探 [J].湖北師范學院學報（自然科學版），2013，33（2）：106-109.

[6]李秀霞，朱丹實，孫協軍，等.食品分析實驗研究性教學模式構建 [J].食品工業，2016，37（5）：232-235.

[7]王光強，夏永軍，艾連中.“食品標準與法規”課程中多種教學方法的應用研究 [J].食品工業，2017，38（4）：245-247.

[8]張佳程，師進生.食品物理化學 [M].北京：中國輕工業出版社，2007：75-80.

[9]劉志明，孫清瑞，張愛武，等.食品專業化學熱力學創新實驗教學 [J].實驗室研究與探索，2011，30（1）：78-81.

[10]蘆曉芳，王清華，杜慧玲，等.食品專業物理化學實驗教學改革與實踐 [J].大學化學，2011，26（5）：23-26.

[11]劉志明，孫清瑞，李秀波，等.食品類專業物理化學課程研究型實踐教學探索 [J].化工高等教育，2013，33（6）：48-51.◇