論物理化學實驗教學中學生實踐與創新能力的培養

王珩

摘 要：物理化學實驗課程作為化工類專業學生必修的基礎實驗課，是培養學生實踐與創新能力的重要環節。針對當前物理化學實驗教學中存在的問題，從實驗室硬件建設、教學內容、教學方法、課程考核、科技競賽、師資建設等方面進行改革與優化，進一步將大學生創新型人才培養落到實處，為更好地培養學生實踐與創新能力，提升其綜合素質，提供了一些新思路，使實驗教學工作更好地為高等學校培養創新型人才服務。

關鍵詞：物理化學實驗;教學改革;創新能力

中圖分類號：G642.433

文獻標志碼：A

文章編號：1001-7836（2019）06-0046-03

隨著全球經濟不斷地飛速發展，社會對大學畢業生的實踐和創新能力的要求也越來越高。教育部為迎接世界新一輪科技革命和產業變革對工程教育人才的挑戰，也積極深化工程教育改革，加快推進新工科建設的步伐。高等教育肩負著培養高素質創新人才的重要使命，如何才能滿足國家及社會對創新人才的需要，助力高等教育強國建設，是每個高校教師面臨的歷史任務和重大課題[1]。

實驗教學是高等學校教學工作的重要組成部分，實驗教學與課程結構、課程體系和教學改革等都有著密切的聯系。實驗教學作為理論與實際聯系的重要環節，是理論教學的必要補充和發展，對于培養大學生創造性思維，分析和解決問題的能力，以及綜合素質的提高，都具有舉足輕重的作用。針對于此，開展以培養學生實踐與創新能力為目標的物理化學實驗教學改革與研究，其目的就是通過自身的教學研究和實踐，提高學生的實踐和創新能力，繼而全面提高學生的綜合素質。

一、物理化學實驗課程的地位和作用

物理化學實驗課程是化工類專業學生必修的基礎實驗課之一，在化學專業實驗課程中占有重要地位。通過物理化學實驗課的學習，不僅為學生學習后繼課程和進一步擴大化學知識面奠定必要的基礎，而且在培養學生動手能力、數據分析能力、綜合運用所學知識分析及解決問題能力、自主學習能力、實踐與創新能力等方面都具有非常重要的作用[2]。

二、物理化學實驗教學中存在的問題

（一）實驗教學硬件方面

實驗教學，相對于理論教學需要更多的硬件建設，包括實驗室、實驗儀器設備、實驗藥品等，均需要學校各部門的緊密配合和協調。物理化學實驗課程由于自身的學科特點，需要較多的專屬性的儀器與設備來完成實驗。而高校往往教學經費有限，不能及時更新儀器設備，導致物理化學實驗設備陳舊、儀器臺套數少，多名學生使用一臺儀器做實驗，無法滿足實驗教學的需要，以至于學生在實驗中參與度降低，動手能力得不到有效鍛煉，學習不到新技術、新方法。同時，由于設備陳舊，儀器性能不穩定，測量出的實驗數據誤差大，重現性和分辨率都不理想，削弱了學生學習新知識的積極性。

（二）實驗教學軟件方面

1.教學內容陳舊。學校開設的物理化學實驗多為驗證性實驗，設計性與綜合性實驗占的比例少。致使大多數實驗都是學生按照教材上已給出的實驗方案“照單抓藥”，測得實驗數據后完成實驗報告。教學內容缺乏創新性，學生在實驗過程中思考少，學習的積極性、主動性不高。

2.教學方法單一。教師上課多采用“填鴨式”授課，按部就班地把實驗內容從頭講到尾，然后學生開始動手做實驗。這樣的教學方法缺乏新穎性、多樣性和靈活性，未能有效激發學生的學習興趣。

3.成績考核不科學、不全面。實驗成績考核多采用“平時+筆試”來評定，平時成績的評定主要依據于實驗報告的數據處理，由于儀器設備少，多名學生使用一臺儀器做實驗，實驗數據相同，學生之間相互抄襲報告的現象較嚴重，所以平時成績不能真實地反映每個學生的學習情況。筆試考試的內容又僅局限于教材和課堂教授知識的再現，對學生實踐和創新能力考查不夠。有些學生只重視理論知識學習，輕視實驗中的動手操作，在實驗課上表現平平，雖然最終成績較高，但并不能說明他對實驗課程有很好的理解與掌握。

三、物理化學實驗教學改革與優化

（一）增加教學資金投入，注重實驗室建設

雄厚的硬件教學資源是激發學生學習興趣的物質基礎。為了能開設實驗內容豐富的實驗課，以及滿足學生的求知欲，學校必須有充足的教學硬件資源。首先，要從思想上提高對實驗教學重要性的認識。實驗教學既是聯系理論教學的橋梁，又是強化學生理論知識，培養學生實踐與創新能力的有效途徑。其次，學校要重視實驗室的建設，千方百計地籌措資金用于教學，對陳舊落后的儀器設備及時更新，為學生創造良好的實驗條件，為學生實踐與創新能力的培養提供強有力的支持。同時，對所購進的儀器設備要實行專人負責制，要有專人負責儀器設備的日常維護與保養，跟蹤儀器設備的使用情況，提高儀器設備的利用率，使有限的教學資金有效利用率最大化，避免資金的浪費。

（二）優化教學內容

教學內容的改革應立足于實驗課程內容體系的改革與創新，吸收科技發展和教學改革的成果，優化內容和結構，構建學生合理的知識能力結構[3]。經典的物理化學實驗多為驗證性的，在教學過程中要根據學生所學專業的特點適當保留，這樣有利于學生對物理化學實驗基本原理和實驗技能的理解與掌握。除此之外，應加大綜合性、設計性實驗的比例，以求拓寬學生的知識面。通過學生查閱文獻資料，自行設定實驗方案，培養學生有效運用已有的知識，去理解和獲取新知識，解決新問題的能力，調動學生參與實驗的積極性，發揮學生學習的主觀能動性，進一步培養學生的實踐能力和創新思維。比如：燃燒熱測定實驗，以往實驗多是測定萘的摩爾燃燒熱，由于萘易揮發，且具有刺激性氣味，難以激發學生的實驗積極性。針對于此，可以讓學生自行選擇多種市售糖，如白砂糖、木糖醇、紅糖、冰糖進行實驗，實驗前學生根據教師給定的實驗任務查閱資料，了解實驗原理，設計實驗方案，設想實驗中可能出現的問題以及在實驗中如何避免或者降低這個問題出現的幾率，實驗注意事項等。實驗中教師對學生給予適當的指導和幫助，引導學生對實驗中遇到的問題進行分析和討論，將理論知識與實踐有機結合起來，提高學生自主學習的能力。這樣的實驗，實驗用的樣品都是我們日常生活所熟知的，既增加了實驗的趣味性，又提高了學生實驗的積極性。通過測定這些糖的熱值，使學生不僅掌握燃燒熱的測定方法，同時也從營養學角度了解更多有關糖的性質，豐富了自身的知識。

（三）采用多種教學模式，實現教學方法多樣性

教學中建立“課堂演示與多媒體課件相結合，課堂教學與網絡學習相結合，常規教學與個別輔導相結合”的教學模式。學生是學習的主體，教師要調動學生學習的積極性，提高其自主學習的能力。在教學中應盡可能多地設立問題。比如：燃燒熱測定實驗，教師可提出藥品質量大小對實驗誤差有無影響，引火絲的纏繞要注意什么，實驗中有散熱或熱量引入時雷諾溫度校正圖是否有變化，充氧量及水溫對實驗有無影響等問題。啟發學生獨立思考，以此來激發學生思維的活躍性，讓學生始終處于實驗中的主動地位[4]。課堂是啟迪學生智慧，引導并培養學生積極學習、認真思考和努力實踐的重要場所，但課堂的學習時間畢竟有限，課后學生在處理實驗報告時，總會遇到一些難以解決的問題，教師可以通過建立微信學習交流群，利用網絡的便捷性，及時為學生答疑解惑。另外，隨著現代科技的飛速發展，網絡信息傳遞的操作簡便、快捷，實驗教師可充分利用仿真軟件，把理論講解與實驗操作有機地融合起來，將教材上平面、靜止的實驗儀器與操作立體化、動態化，激發學生學習的興趣[5—6]。教師還可以將實驗課程中的重點、難點、儀器使用方法等編輯成視頻做成微課，方便學生隨時重復觀看，使學生能深入地理解并掌握實驗內容和技能，把握實驗的重點與難點，提高學生實驗的成功率。

（四）確立科學、合理的考核辦法

隨著高等學校教學改革的不斷深入，課程考核的改革也勢在必行。建立科學、合理的課程考核辦法，可以有效地提升學生學習的動力，激發學生學習的興趣，同時也能讓學生認識到自己在學習中的不足，從而進一步提高學生的實踐能力，培養他們的創新精神。因此，教師要加大整個實驗過程的考核力度，細化每項考核環節的評分標準。教師在評定成績時，對待學生要公平、公正，一視同仁，嚴格執行評分標準。對于每一個實驗項目，實驗教師都要依據評定標準，給出該實驗項目學生每個考核環節的成績，再經過加權平均后，得出學生該實驗項目的成績。課程結束后，再對學生完成的所有實驗項目所獲得的成績累加平均，得出學生物理化學實驗課程的最終成績。

學生完成實驗的效果如何，得益于對實驗預習的掌握程度。教師在評定預習成績時，不僅要檢查學生的預習實驗報告，還要通過提問實驗步驟中的操作細節、可能出現的實驗現象，或讓學生演示儀器操作等辦法，考查學生的預習情況。實驗表現是對學生考核的重點，教師通過課堂巡視及時掌握學生的操作情況，對學生在實驗過程中遇到的問題，啟發引導其自行解決，鼓勵學生大膽質疑，提出個人見解，對學生創造性思維要給予充分的肯定。評定實驗報告成績，不僅要檢查學生的數據處理情況，還要重點看學生對所完成的實驗所做的反思，對學生在反思中提出的問題及觀點，閃現的思想火花等，教師要及時給予總結。只有扎扎實實做好每一步，才能逐漸穩步提高學生的實踐與創新能力。

（五）以科技競賽為契機，加強學生創新意識的培養

高等學校的根本任務就是為國家培養大批具有創新和實踐能力的人才。科技競賽是與課堂教學緊密相連的，是課堂教學的延展與拓寬，是對學生知識體系的掌握情況及其綜合素質能力的全方位的考量，對促進學科建設和課程改革，提高學生的創新能力等方面起著積極的推動作用。教師要積極鼓勵和組織學生參加科技競賽，有計劃地使各類競賽與人才培養目標有機地結合起來，把組織學生參加科技競賽作為培養學生實踐與創新能力的一個重要環節。通過組織學生參加科技競賽，使學生親身經歷查閱文獻、設計實驗方案、選擇實驗條件、分析實驗結果等環節，既培養了學生分析問題、解決問題的能力，同時又讓學生走出學校，加強與其他高校同學之間的交流，取長補短，更有利于學生知識體系的構建和創新能力的培養。

（六）加強實驗師資隊伍建設

教師在教學過程中起主導作用。教師的教育理念、專業素養、知識水平以及教學能力等，都與教學改革的成敗息息相關，尤其在培養創新人才的教學工作中更是起著舉足輕重的作用。因此，對實驗教學的師資隊伍提出了較高的要求。實驗教師的工作量大，既要做好教學工作，又要做好實驗室的日常管理及儀器設備的維護、保養工作，要求教師要以飽滿的熱情投入到工作中，不僅要有甘于奉獻的精神，還要有廣博的專業基礎知識，熟練的實驗操作技能和科學研究的經歷[7]。教師只有不斷豐富和完善自身的知識體系，不斷掌握學科知識領域的新發展、新動態，才能使自身的教學工作永葆先進性和生命力。學校要積極鼓勵教師進行教學研究，定期組織教學研討會，觀摩優秀教師授課等，還要通過網絡資源、參加專題講座及學術會議等形式，對教師進行教學觀念、教學方法、科研能力的培訓，不斷加強實驗師資隊伍的建設。

四、結束語

培養大學生的實踐與創新能力是高等教育與教學改革的一項重要工作，也是時代賦予高校的歷史使命。雖然本文對物理化學實驗教學改革提出了一些可行的思路和辦法，但是教學改革永遠在路上，廣大高校教師只有不忘初心，砥礪前行，積極更新教育觀念，把握人才市場的需求，緊跟時代的發展步伐，時刻把培養學生實踐與創新能力作為實驗教學的重要任務，才能更多、更好地培養出適應社會發展需要的創新型人才。

參考文獻：

[1]王敏，劉峰，肖海峰.大學生創新訓練計劃項目實踐探索[J].中國教育技術裝備，2017（10）：150—151.

[2]姚成立，李紅英，朱金苗，田燕.翻轉課堂與大學生創新訓練在化學實驗教學中的應用與研究——以《物理化學實驗》課為例[J].合肥師范學院學報，2018，36（3）：84—86.

[3]何榮幸，黃成，彭敬東.物理化學實驗教學改革中的創新教育思路[J].西南師范大學學報：自然科學版，2012，37（4）：186—189.

[4]利明，杜甫佑.物理化學實驗教學中培養學生的自主思考和創新實踐能力[J].高教學刊，2018（7）：23—25.

[5]熊焰，姚俊.在線仿真物理化學虛擬實驗系統的開發[J].化工高等教育，2012，29（1）：26—29.

[6]鄭鑫，張曉潔.虛擬實驗室立體化教學資源平臺建設[J].實驗室研究與探索，2014，33（8）：109—111.

[7]龔淑玲，黃馳，侯安新，等.以學生為中心，激發學習興趣，提高化學實驗教學效果[J].實驗技術與管理，2012，29（8）：1—3.