將科研融入物理化學理論與實驗教學

寧小媚，占 亮，周小松，羅 金

(嶺南師范學院 化學化工學院，廣東 湛江 524048)

物理化學以物理的原理和實驗技術為基礎，研究化學體系的性質和行為，探索和歸納研究化學的基本規律和理論，使化學能更好的為實際生產和科學研究服務。隨著科學的迅速發展，物理化學具有眾多分支，如光電化學、催化化學、膠體及表界面化學等，其廣泛應用于化工、能源、材料等相關領域的基礎與應用研究中。因此，在物理化學理論和實驗教學中將實際生產和科學研究的相關內容融入進來，以案例的方式內化于教學，即豐富了教學內容，又可讓學生了解到所學知識在實際生產和科學研究中的具體應用，激發學生的學習興趣。因此，踐行“理論、實踐與科研三位一體”，加強理論學習，注重實驗實踐，培養學生的創新科研意識，提升學生調動理論知識解決問題的能力具有十分重要的現實意義。

1 物理化學理論與實驗教學中存在的主要問題

物理化學作為地方高等院校化學、應用化學、食品和制藥等相關專業的本科生在大學期間的必修課，分為理論課和實驗課兩大部分，其理論課內容豐富，邏輯性強，實驗課探索性強，適合作為培養高校學生實踐和科研創新能力的課程。但是，物理化學課程囊括的知識點眾多，公式繁多，推導過程也較為復雜，學生在學習中普遍感受物理化學知識點多而雜，難懂難學，內容枯燥，學習往往陷入被動，積極性不高。很多學生在學習中死記硬背，沒有真正的理解知識點，更談不上學以致用，舉一反三，導致物理化學課程的教學效果欠佳。開設的物理化學實驗作為理論課的重要補充和輔助，能讓學生在實驗實踐、現象觀察、數據處理、以及結果分析中更好的理解和吸收物理化學理論知識點，提高學生動手操作能力，以及提升學生的科研素養。但在實際授課中，開設的內容往往固定化，學生灌輸式的學習，過于依賴指導書和指導教師，缺乏主動性與積極性；很多同學為做實驗而機械式的操作，僅停留在實驗內容層面，對研究方法和研究思路并不明晰；傳統式的實驗考評方式，使得學生過于看重實驗結果，求同而忽略實驗過程，規避掉差異性過程和結果的探究與深入分析，不利于提高學生分析問題、解決問題的能力。

2 科研與物理化學理論、實驗教學的融合

為了更好的激發學生的學習興趣、調動學生的學習積極性，貫徹“理論、實踐與科研三位一體”的教學模式，用物理化學理論指導實驗實踐，以實驗實踐為科研生產奠定良好基礎，再用科研成果豐滿原有理論，提升教學質量，將單純的知識傳授為中心轉向以創新能力培養為中心。作為教師，要及時跟進學科發展最新動向，將最新的科研成果、技術轉化為教學資源，轉化為鮮活的科研案例來開闊學生的學術視野，避免照本宣科，僅僅停留在知識層面。在授課中，要循循善誘，啟發式教學，留給學生更多獨立思考的空間，避免灌輸式的教學。除了知識的講解與傳授，老師更應該注重學生對研究方法與研究思路的理解和掌握，真正做到“授人以魚，不如授人以漁”。此外，在實驗開展中，對學生的操作作規范化要求，督促學生養好良好的行為習慣，將科研中因個人無意識的不良習慣和操作不規范帶來的負面影響作為反面教材向同學們進行介紹，提高學生的科研素養。基于理論，注重實驗，面向科研，鼓勵學生參與到教師的科研中去，在具體實踐中提高學生獲取知識和運用知識的能力。

3 突出實驗實踐，科研創新

目前，地方高校的物理化學實驗大多開設有基礎實驗和綜合實驗兩大教學體系。基礎實驗主要訓練學生的動手操作能力及實驗規范性，同時也為理論教學服務，通過實驗實踐更好的理解和吸收理論知識。綜合實驗主要來自教師安排的某個課題，學生可根據興趣選擇參與到特定課題中，其實驗內容很大程度上結合了教師的科研內容。從基礎實驗到綜合實驗，學生已具備一定的操作能力和科研素養，教師在充分了解學生的情況后，可鼓勵部分有興趣、有潛質的學生及早的參與進教師的科研課題中，接受更深層次的訓練。參與形式可以是以教師為引導，以學生為主體的大創、挑戰杯，也可以是學生的畢業設計論文。在課題設計中，即要基于學生的專業和所學課程，融入學生所學知識以及技能，又要有較強的實踐價值和科研意義，最好將學生的實驗課題與指導教師的科研課題相融合，使學生直接參與到國家、省課題、以及應用開發課題的研究中,重在培養學生運用知識的能力，創新精神，以及實驗過程中分析問題、解決問題的能力。如與能源息息相關的光電催化、電池存儲和超電容等領域，應用到了物理化學理論課的電化學的內容；催化反應中性能的評價、機理的探究都屬于物理化學理論課中動力學的范疇，紙上得來終覺淺，在實踐中學生更能深切感受動力學內容的現實性意義。

課題的具體執行過程中，需要充分調動學生的積極性去探索與實驗。從前期的文獻調研，資料搜集與整理開始，指導教師要把好關，進行科學的引導，學生要學會進行文獻搜索、文獻整理(Endnote)，并在大量的文獻閱讀中提升科研品味；教師參與實驗方案的設定、學生主導實驗裝置的搭建與調試，進一步提升學生的動手操作能力和解決問題的能力；實驗開展中，學生獨立動手，觀察實驗現象，優化實驗過程；后期鍛煉學生使用相關軟件(origin)處理實驗數據，進而深入分析數據與實驗過程，提出問題并解決問題；實驗結果定期以ppt形式進行匯報展示，與指導教師溝通交流，到最后完成論文的撰寫。經過整個過程的系統性訓練，學生的能力、思維方式、以及科研素養都會有極大的改善，對理論課的知識點也會有更深的理解，這對于應用創新型人才的培養極具積極作用。

4 結語

貫徹“理論、實踐與科研三位一體”的教學思路，教師在研中教,學生在研中學，參與式的教與學促進師生科研的積極性，再以科研促教，提升教學質量和教學水平。教師不僅是知識的傳授者，更是學生學習路上的指引者，在教學中除了讓學生更好的掌握物理化學理論知識，提升實驗技能以外，怎么樣培養與訓練學生，提高學生分析問題，解決問題的能力，以及提升學生的科研素養等是教師在執教中需時刻思考的問題。