基于創新能力培養的國際班物理化學實驗教學改革探索

周湘竹 徐振

摘 要 國際化辦學是我國高等教育發展的重要趨勢和方向，隨全球化進程的發展，社會對于學生創新能力培養的要求更高。齊魯工業大學依托優勢學科和科研平臺深入開展物理化學實驗教學的改革，創新教學內容，培養高素質、具有創新能力的國際化人才。

關鍵詞 國際班 物理化學實驗教學改革 創新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

0前言

人才培養國際化是高等教育國際化的重要課題，也是全國各高校建設的要求。行業特色大學作為歷史的產物，為我國行業發展和經濟建設做出過重大貢獻。齊魯工業大學（前身山東輕工業學院）為新中國的輕工業發展培養了許多卓越的人才。新時期，高等教育國際化發展背景下，行業特色大學人才培養模式也在發生變化。高等教育國際化是在經濟全球化大背景下，高等教育領域做出的戰略選擇。國內外高等教育的對比研究表明，國外高校在教學理念與方法，如課堂教學的內容與方式、習題批改方式及考核方式等諸多方面，與國內高校均存在較大差異。而國外高等教育培養的學生獨立性、思維創新性和解決問題等方面均具有較大的優勢。因此國內越來越多的高校開始推行國際班的教學模式。國際班的培養模式趨于國際化，即師資力量的國際化、培養方案設計的國際化、課程設置的國際化，最終目標是培養出國際化的人才。

齊魯工業大學自2013年起開設應用化學工科國際班。國際班學生的培養方案按照與國際接軌的一級學科制定，除個別公共課程外，國際班的所有課程均采用全英語教學模式，教師由從國外高校聘請的教授和本校具有豐富國際化背景的知名教授擔當。國際班所有課程采用英文教程，用英語或雙語授課和討論，作業及考試用英文完成。國際班總體課程設置和每門課程的教學內容都將應用化學領域的最新發展與應用化學的基礎理論、基本知識和基本技能的有機結合起來。

物理化學是工科專業課中理論性很強的基礎課程，而物理化學實驗是理論教學的延伸，作為培養學生實踐能力的重要教學環節，是促進知識轉化、知識拓展和全面提高學生素質的重要教學手段，其教學內容和教學模式的改革，是提高教學質量和培養具有創新意識、創新能力和科學思維方法的國際化人才的需要。因此在齊魯工業大學國際班物理化學實驗課程設置上，除了傳統的實驗課程外，還加大了綜合性、設計性、研究性實驗的比例，以及增加了與教師科研相結合的創新性實驗。此課程的設置拓寬了國際班學生的專業面、增強學生的適應性、提高學生的綜合能力。

1國際班物理化學實驗教學改革內容探索

1.1篩選基礎實驗，滲入創新意識

傳統的物理化學實驗以驗證性實驗為主，研究性和創新性實驗偏少；教學方法上教師講解實驗內容過多過細，使學生失去了主體地位；實驗教材上實驗步驟要求過于詳細，限制了學生的思維空間，因而達不到實驗培養目標，創新能力培養更無法實現。

要培養國際化創新型人才，首先就要對實驗內容進行創新。本著與理論緊密銜接、可操作性強的原則，適當選擇一些基礎實驗。這些實驗既要考慮理論基礎知識的要求，也要考慮實驗技能的訓練，并且在實驗內容和儀器的使用上要基本符合教育部理科化學教學指導委員會所提出的要求。在基礎實驗中，重點培養學生對實驗儀器設備的了解和操作，也滲透著學生創新思維意識的培養。

現以傳統的燃燒熱實驗為例，說明如何在實驗教學中開展創新。我們將啟發式教學以及討論式教學方式引入課堂。燃燒熱實驗測定固體樣品萘的燃燒熱，我們保留該基礎實驗，但對教學提出了更高要求，在學生實驗預習中我們提出幾個問題作為討論題：影響本實驗結果的主要因素及其控制措施；苯甲酸的取樣量控制在什么范圍；實驗成功的關鍵是什么；如何才能確保實驗成功和結果準確等。這些問題教材中沒有現成答案，學生必須重新查找資料，設計實驗內容，帶著這些問題進行實驗。在課堂上，教師也會從實驗的目的出發， 聯系實驗方法和原理， 抓住燃燒要完全和熱量不能損失兩個重點要求， 啟發學生仔細分析，深入思考。

1.2設計綜合實驗，培養創新能力

綜合設計實驗的選定原則是讓學生獨立分析問題，解決問題，充分發揮學生的創造能力，要能培養學生融會貫通相關知識的能力。在設計性實驗中，我們采用 “學生為主，師生互動”的教學方式，給學生更大的自由空間，培養學生勇于探索的創新精神。學生從自己感興趣的知識點出發，選擇研究項目，制定實驗方案；通過自主查閱文獻、對資料進行分析、歸納和總結，小組討論確定完整的實驗思路。最后與指導教師進行討論，提出實驗所需的各項條件，對實驗中可能出現的問題進行分析和判斷，并提出具體的解決方案。在具體實驗操作過程中，學生自己完成實驗材料的準備、實驗儀器的校準和測試，甚至學生自己動手設計實驗裝置，充分調動學生思維和想象力。實驗完成后，學生獨立對實驗過程進行總結與思考，分析是否達到實驗目的，總結實驗過程中的關鍵點。從前期準備到實驗完成，整個過程中將實驗現象同理論知識以及學生的興趣點相結合，促進學生積極思考，培養學生的自學能力和綜合分析能力。

綜合設計實驗分為兩類： 一類是拓展性設計實驗，即在傳統的物理化學實驗基礎上，對實驗進一步加深，使驗證性的實驗更接近實際的生產生活。這類實驗既不超出學生基本操作能力和知識水平，又充分發揮了學生主觀能動性。例如，將“完全互溶雙液系氣-液平衡相圖”實驗的切入點放在應用化工中如何利用相圖指導生產，從而獲得某一沸點的純餾分；在 “燃燒熱的測定”實驗后，我們鼓勵學生自己去發掘，測量日常食用的米飯、饅頭、白菜、水果、干果等食物的熱量，進而解決“怎樣吃才健康”的問題；我們從荷葉上的露水、美麗的肥皂泡等生活現象入手，引導學生關注表面現象，了解表面張力和表面活性劑，然后通過測量日常洗滌用品的表面張力，進而解決“怎樣洗東西才干凈”的問題；“蔗糖水解反應速率常數”實驗中需要測定物質的旋光性，讓學生觀測一些常見藥物的旋光性，進而啟發學生思考為什么西藥的發展趨勢是手性藥物，拓展學生的知識面。

另一類綜合設計實驗難度比較大，科學研究性比較強。學生要從實驗原理入手，進行實驗方案的設計，提出解決問題的具體方案。因為是設計性實驗，在實驗過程中還存在著挫折和失敗，需要用積極的態度和科學的思維方式正視事實，從錯綜復雜的因素中找到失敗原因，最后成功完成實驗。現以“洗發香波的配制及性能評價”實驗為例說明設計研究性實驗的過程。首先需要學生查閱資料，了解洗發原料特性，用AES、AESA、BS-12、6501、珠光漿等按配方和配制工藝要求配制洗發香波，并鑒定、評價其應用性能、效果；對使用產品后的頭發進行單根頭發拉伸性能的測定、頭發梳理性能的測試、頭發剛性的測定、頭發抗彎強度的測定，綜合評價洗發香波的性能。

對于綜合設計性實驗，我們要求學生按科學論文的格式完成實驗報告，全面訓練學生的科學思維。論文主體要說清楚3 個問題： 一是為什么要做實驗，即實驗目的；二是自己怎么做的實驗，即實驗方案，包括實驗數據記錄和分析處理；三是得到了什么結論，即實驗結論，并指出若想實驗結果更完善，還需要做哪些努力。實驗報告不僅在內容上與科學論文看齊，在形式上也要與科學論文一致，論文須有摘要、關鍵詞、正文（前言，實驗步驟，結果和討論等），最后還要列出參考文獻。

1.3參與教師科研，提升創新素養

除了保持傳統的實驗設置以及增加綜合設計性實驗，我們還在國際班開展教學與科研相結合的教學方式。這種方式是建立在教師具有較高的教學水平與科研水平的基礎上、并充分發揮教師自身綜合素質，自主的將教學與科研有機地、良性地融合在一起。只有將實驗教學與科研相結合，才能使化學教育緊跟科學發展的步伐，與國際接軌，提高學生學習的積極性，使學生在學習基礎知識的同時，掌握國內外最新最前沿的實驗方法，增加他們對科學研究的興趣。齊魯工業大學國際班在此教學方式上做出了很多嘗試，開設了各類開放實驗，參與其中的教師及學生都獲益匪淺。

2總結

物理化學實驗教學是培養國際班學生創新能力的重要課程。在當前國際化人才大量需求的背景下，高校需要與時俱進，對現有的物理化學實驗教學進行創新完善，堅持嚴謹、認真的態度，使學生創新能力得到提高的同時，更具有國際視野，從而更加有競爭力。

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