物理化學設計性實驗的教學思考與淺探

黃繼明，劉潤清，吳思展，高 森

(銅仁學院 材料與化學工程學院，貴州 銅仁 554300)

探究教學就是將研究的理論教授給學生，讓其按著過去科學家得出理論的過程，探究一遍，從而來解釋理論的發生。其主要是刺激學生對科學的理解，進一步深化學生動腦，查閱的能力，是一個對學生綜合學習能力的提升方法。具體包括兩個方面：第一方面就是給學生提供一個可以能夠自主學習的環境，使其能夠自主的學習去學習知識，并掌握相應的技能[1]。第二方面就是在學生有困惑時及時給出相應的指導和糾正。探究教學總而言之并不是直接給學生填鴨式的教學，而是讓學生在探究過程中更加深層次的理解科學理論，并能更加準確的解釋相關科學理論。

1 物理化學設計性實驗簡介及意義

物理化學本身是一個相對較難的學科，大多的學生反應該學科的理論難理解，實驗更是沒法深究，傳統的實驗也是老師設計相關實驗，學生只是在一旁觀摩或者就是按老師的步驟做實驗，而對實驗理論與實驗的聯系卻無法得到深刻的理解[2]。而且在更深層次的研究和實驗中并沒有將該學科的知識運用的到實驗中，造成該學科只是成為學生的噩夢。

傳統實驗的主角主要是老師，學生大都在旁聽老師詳細講解實驗步驟和方案。多數基礎實驗都采用的是驗證實驗，所用的實驗方法也是按老師的設計的套路一步一步操作[3]。到最后實驗結束其實并不能將實驗與理論聯系起來。大多和無用功無大差別。目前學生大多仍然處于"填鴨式"教學，學生一味的處于接受狀態，而忽視了學生創新的能力和想象力的開發。為未來科學研究是個不小的打擊。因此，改變當今的教育模式刻不容緩。若持續當下的教育模式，許多的有創新性和有想法的專業性人才會被在本科教學中扼殺在搖籃里，為未來國家持續人才的培養以及有更多的創新性人才可以為國家做貢獻，探究性教育模式無疑是一個很好的選擇[4]。

物理化學研究性實驗是一個很好的方式，既能達到解決學生們的困惑，使學生對物理化學有進一步的理解與探討，不懼怕犯錯與結果，深化了學生在該學科的能力的培養。是一個兩全齊美的方法。

2 大學物理化學實驗設計內容

2.1 課堂教學中選擇典型方案引導學生進行探究

在實驗設計之前，需要在課堂上告知學生一定的理論知識，并告知該試驗在未來工作或研究中的用途，并且列出推薦查閱書目，鼓勵學生首先對理論知識理解透徹，再設計實驗方案，并告知學生應該多查閱文獻使實驗方案更加完善。同時激發了學生的創新與思考的能力。并規定在指定時間上交學生的自己設計的實驗方案，老師仔細研讀了學生的方案后，需要給學生拿出典型的的實驗方案來講解。

挑選的方案應該是有缺陷或者會失敗的方案，讓學生對實驗有更深層次的理解自己的實驗，并看到自己實驗的不足及時調整自己的方案，但不要強行讓學生改變自己的方案，應該尊重學生自己的意愿。哪怕是學生依舊堅持錯誤的實驗。只要在安全范圍內，尊學生的選擇。這樣的情況，即使實驗失敗，學生也能吸取教訓，能從中收益[5]。

2.2 提高學生的科研創新和分析解決具體問題的能力

實驗中有一些放手讓學生按他們自己設計的方案去操作，老師只是在旁邊起到一個糾錯的存在，避免有一些特殊的情況發生。比如電解質溶液電導測定的應用。在測定難容鹽的溶解度和溶度積中。難容鹽在水中的溶解度很小，溶液可視為無限稀溶液，因此溶液的摩爾電導率可用無限稀釋摩爾電導率代替，即飽和難容鹽濃度=(溶液電導率-水的電導率)/摩爾電導率。學生設計實驗時必定會用到電表以及電線通到水里，這個時候必定有微弱的電流通過水，這個時候老師需要提醒學生務必帶上塑膠手套，避免觸碰到電線被電到，而且要加小心將電線的其他部分用膠布裹好，盡量減少導電部分裸露[6]。

在課堂中，老師需要告訴學生一些高危機器的使用的方法，避免學生在使用中遇到危險，但其他方法提醒學生的盡量少，因為學生只有在實驗出狀況與自己預想的進展不一樣的時候才會思考自己有哪些點做的不對或遺忘了哪一步以及自己哪些方面操作不當，進而修改自己的方案并進一步規范自己的操。

遇到是在無法解決必須由老師出面的時候，老師也要耐心給學生講解并提出稍合理的解決方案，讓學生自主的去試驗。例如膠體實驗的電泳測定實驗中，電勢的測定，電勢由于儀器設備的制作工藝，造成儀器讀數不一，難以穩定。學生重復測一個數據，仍不能得到一個穩定的數據。教師可引導學生考慮換一臺更加穩定的電表，且測量環境遠離噪音，影響讀數。促使學生選擇更合理的方法和儀器來進行更精準的測量。

2.3 引導學生獨立應對異常狀況

實驗結束后，傳統課后都會讓學生提交實驗報告，前面大篇幅的實驗原理從課本中抄下來，做了很多的無用功，老師仍應該要求學生依舊提交報告，但重點在學生的實驗過程以及實驗中遇到的情況以及解決方式。并讓實驗設計比較優秀的同學演示一下自己的實驗，讓其他實驗設計不足的同學查缺補漏看到自己的不足并在之后的實驗中有進一步的改進。并嚴格控制同學之間互相抄襲實驗報告的現象。一經發現，雙方該次實驗分數作廢，實驗分數會被嚴格記錄在期末考核里。嚴重者，直接在改學期課程中給出不及格的分數。

2.4 采取“雙階段”考核模式激發學生探究積極性

大多課程都會選擇考試作為評價該科成績的常規方法。但考慮到物理化學實驗的特殊性，考試做為考核標準不太符合探究實驗的初衷。為考慮能讓學生主動學習，且激發學生在實驗中的創新性，并且考慮到該學科課程一般有兩個學期，且一般都按部就班循序漸進的模式，以及不使學生在繁重的課程中添加該學科考試的重壓，參考之前文獻里提到的方法，作者覺得比較可取的考核模式：“雙階段”考核模式[12]。

將“雙階段”考核模式分為兩個階段。第一階段采用"平時實驗成績+實驗操作基本技能考試成績+實驗理論知識考試成績“方案，第二階段采用”設計性實驗成績+平時實驗成績"方案。以百分制作為每隔階段的評分。

具體實施方案：第一階段：“平時實驗成績(20%)+實驗理論知識考試成績(45%)+實驗操作基本技能考試成績(35%)”方案，這一階段主要是學習理論知識，希望學生能在這個階段能對理論知識有一個透徹的理解，但是實驗操作也基本學習了并操作了，因此在這個階段，除了考察基礎知識，還應該對實驗操作的技能打分。實驗理論知識主要采取閉卷筆試進行考核，該考試題目由物理化學實驗組出題，題型盡量多樣，涵蓋內容豐富，盡量概括更多的知識點。實驗操作考試分為筆試和操作考核，設置隨機卡片，卡片上為操作題，學生隨機抽取，按卡片上要求進行實驗操作，考場兩名老師，來對考生的操作打分，取兩位老師打分的平均分。如有學生不及格，需要即使去實驗室學習自己的不足，下次補考。

第二階段：“平時實驗成績(40%)+設計性實驗成績(60%)”方案，這個階段主要針對第二個學期的實驗課程。這一學期主要培養學生自主學習，查閱文獻及設計實驗的能力，是一個綜合性的提高的過程。再這過程中，培養了學生自主創新，敢于挑戰，團結協作的能力。為了完成這一教學目標，考核學生的學習情況，老師再選擇實驗設計的時候需要考慮實驗的可行性以及難易程度，學生大都初學者，太難會導致學生對實驗的熱情消退，打擊學生自信心。太容易又達不到具有考核的標準，可以室平時實驗的升華或實驗改進，查閱文獻找到更好的方法設計實驗，或者自選題目設計實驗。在具體考核的時候，老師應該公布幾個實驗供學生選擇，學生需要在接下來的幾天上交自己選擇的題目或者自己選擇非老師提供的題目，并上交實驗方案。規定在某一天，學生需要親自操作自己的實驗，由2～3個老師觀察，觀察學生在操作實驗中出現的問題。考試結束，學生需要提交一份的實驗設計報告，寫自己在實驗中設計的優點與缺點以及自己在實驗過程中遇到的問題及解決方案。老師依據最終報告及實驗操作正確度打分。

3 結論

教學實踐表明:物理化學設計性實驗提高了老師的教學水平與質量，同時提高了學生對該學科的熱情與探討。學生不僅更好的掌握的相關知識理論，而且增加學生將理論轉化為實驗的能力，提高該學科的理論素養。相關專業的學生進一步掌握了實驗技能，對該學科的學習熱情也被激發出來。同時查閱文獻與相關書籍，執行能力也大大的增強，提高了科研興趣。

[1] 夏春蘭,鄧立志,劉欲文,等.物理化學設計實驗教學探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2013,32(8):181-183.

[2] 王春香，張富強，陳麗梅，等.基于液體表面張力系數的大學生創新項目分析[J].高師理科 學刊, 2016,36(1):80-82 .

[3] 陳海玲，姬鄂豫，李 津，等.轉型背景下物理化學實驗的層次化設計[J].廣州化工,2016,44(15):202-204.

[4] 張樹永，侯文華，刁國旺.高等學校化學類專業物理化學相關教學內容與教學要求建議[J].大學化學,2017,32(2),9-18

[5] 肖鄭穎.基于Matlab 的大學物理實驗數據處理系統設計[J].廊坊師范學院學報，2015,15(6):45-47.

[6] 楊 冬,梅王軍.物理化學實驗教學的綠色化改革[J].大學教育，2016(1):90-92.

(本文文獻格式：黃繼明，劉潤清，吳思展，等.物理化學設計性實驗的教學思考與淺探[J].山東化工，2018，47(02)：121-122.)