以理論結合實踐為導向的物理化學實驗教學改革

李洋洋

摘要：物理化學是在傳統化學和現代物理學的基礎上發展起來的，其理論對實際的工業生產具有重要的指導作用。而物理化學實驗的研究方法和實驗技能正是學生日后成為合格的化工行業從業者的重要基礎。在傳統的物理化學實驗教學中，教師往往忽視課堂教學與工業生產之間的關系的重要性，在這方面對學生的引導和啟發不夠。鑒于此種情況，文章在我校物理化學實驗課程教學實踐的背景下，就教材、教法、評價考核體系等方面的改革進行了論述。

關鍵詞：物理化學實驗;教學改革;理論結合實際

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）21-0165-02

一、前言

改革開放以來，我國高等教育所取得的輝煌成就，為我國的國力提升做出了巨大貢獻。2018年，教育部部長陳寶生強調：“高教大計、本科為本，本科不牢、地動山搖。”可見，國家對高等教育的發展越來越重視。然而我國的高等教育水平仍然不能滿足國家快速發展對高質量人才的需要，尤其在對大學生的“理論與實踐相結合”的培養方面。

實驗教學正是鍛煉學生將理論與實踐相結合的重要教學手段[1，2]。物理化學實驗是化學相關專業，尤其是化工專業學生日后從事化工行業的理論基礎[3]。因此在本科階段，如何將物理化學實驗課程更貼近實踐是貫穿整個課程的基本思路。但是，目前傳統的物理化學實驗教學情況不能滿足快速發展的社會對高端人才的需要[4]，普遍存在教學方法十幾年不變、教材內容老舊、實驗儀器設備陳舊、教學與實際應用脫節、考核方法不科學等方面的問題。因此，針對此現狀，物理化學實驗的教學改革勢在必行。

二、實驗教學存在的問題及解決方法

物理化學實驗內容具有很強的綜合性，不僅涉及較難的數學、物理和化學等課程的理論知識基礎，同時其實踐性和技術性也很強。學好本門課程不僅能鞏固學生對理論知識的掌握和熟練程度，而且能為學生后續從事專業崗位的工作奠定重要基礎，是將理論融入實踐的關鍵階段。然而，隨著科學技術的快速進步，現在的工業生產技術也在不斷更新，使得高校物理化學實驗教學也必須與時俱進[5]。經過與國外先進的實驗教學相對比，同時聽取了往屆學生的反饋意見，總結了目前我校物理化學實驗教學存在的主要問題。

（一）教材內容和儀器設備陳舊

目前，工業生產已經大規模地實現了自動化和智能化，所用儀器設備已經非常先進。相比而言，高校所用的實驗教學教具卻相當落后，有的儀器已經十幾年沒有更新，仍在使用，使課堂所學與實際工業脫節嚴重。例如，二組分金屬相圖的繪制實驗中，舊儀器的操作煩瑣、復雜，且一次只能測得一個組分樣品的步冷曲線，將8個不同組分的樣品全部測完至少需要5個小時，實驗效率很低。長時間機械式的重復實驗也會打消學生的積極性。現在市面上已經有8通道的金屬相圖繪制儀器，該儀器可以同時測8個樣品的步冷曲線，不但節約時間而且大大降低了因多次平行實驗造成的誤差。此外，儀器還配有先進的繪圖軟件，可將得到的步冷曲線直接繪制成相圖，通過打印機輸出實驗結果。這樣一來，學生在課堂上就能感受到智能化和自動化，對其今后的職業發展大有益處。另外，教材內容的更新也不夠及時。例如，我校所使用的物化實驗教材中，燃燒熱的測定實驗中所介紹的壓片儀器和壓片方法都比較落后。針對以上情況，學校應加大對實驗教學的重視程度和投資力度，及時更新儀器設備，緊跟時代步伐。

（二）教學方法單一

目前的實驗教學方法更多的是將關注點放在實驗步驟和數據處理上。這雖然能加深學生對相關實驗的理論知識的理解，但卻忽視了對實驗所用儀器的內部構造、工作原理及其與實際工業中所用設備的區別和相似之處的講授，導致理論與實踐相脫節。這樣按部就班的實驗操作教學，極大地削弱了學生獨立思考、分析和解決問題的能力。另外，教師和學生對于數據處理結果的過度重視，導致實驗過程和結果一成不變，實驗報告書寫刻板教條。而事實上，實際生產具有很大的不確定性，過程中往往會遇到很多意料不到的問題。所以單一刻板的教學方式必然導致學生發現問題和解決問題的能力比較弱。因此，教師應主動豐富自己的教學手段。例如，在教學過程中，采用科學探究式、問題啟發式教學對學生進行指導和創新能力培養，使其由原來的驗證性基礎實驗上升到應用、綜合、研究的層次。具體來講，對于同一個實驗，可將學生分成若干個3至4人的實驗小組，自行設計實驗步驟，與老師討論后確定實驗方案。實驗結束后教師對不同小組的實驗方法進行分析和總結，得出各種方法的優缺點。設計性實驗教學，能提高學生的科學探究能力和實踐能力，逐步培養學生的科學創新意識和創新品質。

（三）考核方法不科學

在實驗開始前，大多數教師只用十幾分鐘甚至幾分鐘對實驗進行講解，實際上有很多學生對一些實驗過程和原理的理解并不是很清晰，但卻很少有人提問，教師與學生之間缺乏必要的溝通和討論。學生不懂卻不提問的主要原因是他們知道這門課的成績主要取決于實驗報告的質量，而實驗過程并不重要。這就使得學生對本課程的關注點只局限于如何將實驗報告寫好，而忽略了實驗中觀察問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力的培養。因此我認為，在實驗過程中，教師應仔細觀察每個學生操作過程中存在的問題并認真記錄，必要時給予指導;同時，針對重點實驗原理和關鍵實驗步驟進行隨機提問，并做好記錄;最后根據學生的課堂表現和課后實驗報告的完成情況對學生的成績進行綜合評價。這樣的考核機制必將改變學生對實驗課的看法，提高他們對實驗課的重視程度。

三、結語

物理化學實驗內容涉及高等數學、物理和化學等課程的理論知識基礎，其實踐性和技術性很強。對于化學及相關專業的學生來說，本門課程不僅能鞏固學生對理論知識的掌握和熟練程度，而且能為學生后續從事專業崗位的工作奠定重要基礎，是將理論融入實踐的關鍵階段。因此，作為物理化學實驗教師，應該以學生的長遠發展為目標，注重給學生灌輸理論與實踐相結合的思想，不斷優化教學模式，完善教學內容，使用現代化的教學手段，開發適合當代大學生的教學方法。本文物理化學實驗中存在的問題雖是根據本校實際情況提出的，但確是大部分高校實驗教學中普遍存在的問題。針對這些問題提出的解決辦法，對于物理化學實驗教學改革具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 陳國松，陳昌云.儀器分析實驗[M].南京：南京大學出版社，2009.

[2] 劉純友，何麗媛，田玉紅，程謙偉，許金蓉.基于理論與實踐一體化教學的物理化學實驗教學改革探索與實踐[J].廣東化工，2018，45（05）：238-239.

[3] 孫文彬.開放性創新實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2006，（02）：148-151.

[4] 郭麗麗，武小滿，張洪浩，劉春輝，燕小然，楊洋，楊振東.應用型人才培養背景下物理化學實驗教學改革[J].山東化工，2018，47（19）：132-133+135.

[5] 王玉峰，張秀成，方濤，榮春光，王崇，周志強，向興德，孫墨瓏.基于“學習金字塔理論”的物理化學實驗教學模式改革實踐[J].大學化學，2017，32（12）：25-30.

Abstract： Physical chemistry is developed on the basis of traditional chemistry and modern physics. Its theory plays an important guiding role in actual industrial production. The research methods and experimental skills of Physical Chemistry Experiment are the important foundation for students to become qualified practitioners in chemical industry in the future. In the traditional experiment teaching of physical chemistry， the importance of the relationship between classroom teaching and industrial production is neglected. In view of this situation， under the background of the teaching practice of Physical Chemistry Experiment in Yangtze Normal University， the reform of teaching materials， teaching methods and evaluation system are discussed in the paper.

Key words： Physical Chemistry Experiment; teaching reform; combination of theory and practice