研究性“物理化學實驗”教學模式創新分析

苗常青，石玉芳，趙三虎，王迎進

（忻州師范學院 化學系，山西 忻州 034000）

1 研究性教學模式的積極作用

研究性教學既是一種教學理念，又是一種教學模式，還是一種教學方法[1]，以學生為主體、教師為主導。在教學過程中，教師引導與學生自主學習有機結合，將課內學習和課外學習融會貫通，使學生在應用已有知識和技能的基礎上獲取新的知識和技能，同時提高學生的思維能力，培養學生的創新能力。高校教師明確研究性教學的本質內涵是研究性教學的基礎和前提，也是研究性教學效果及成敗的決定性因素[2]。諸多從事研究性教學的學者認為，研究性教學要以問題為先導，在教學過程中，授課教師要以學生現有的知識和能力為基礎，從教學內容中選擇要研究的問題，讓學生在教師的啟發引導之下發揮主觀能動性，積極主動地探索思考并解決問題，完成教學任務，實現教學目標。研究性教學不以傳授知識為主要手段，更不以獲得知識為終極目標，而是立足于科學精神，注重從現有的知識中挖掘新知識、新技能，是培養學生將學、用、思聯動的創新活動。在“物理化學實驗”課程中實施研究性教學，可突出教師的主導作用和學生的主體地位，增強學生對學習的求知欲和對實驗的興趣，激發學生的創新性思維[3]。這種模式不僅有助于學生系統地掌握物理化學知識及物理化學實驗的基本操作技能，還有利于培養學生的創新能力。研究性教學具有問題性、研究性、實踐性、自主性、創造性和開放性等鮮明特征，不是傳統意義上的教學，而是一種立足于課堂又超越課堂的多種教學形式的有機統一。將這種教學模式引入“物理化學實驗”教學中，能有效激發學生的探索欲和求知欲以及學習興趣，對提升課程教學實效有積極作用。

2 “物理化學實驗”教學中現存的問題

2.1 實驗教材陳舊，內容更新緩慢

目前，“物理化學實驗”課程的相關教材內容設計落后，多選用經典的驗證性實驗，形式比較傳統，缺乏創意和新意，實驗設計的綜合性不足，無法滿足現階段“物理化學實驗”教學的需要，也不利于學生開拓眼界、增長見識。教師在實驗教學過程中，很少讓學生自主探究學習。在驗證性實驗過程中，學生也只是對書本上的理論知識進行驗證學習，缺乏獨立思考的機會，無論是課程設計還是實驗探究，均不能激發學生的學習興趣，也不利于培養學生的好奇心，導致“物理化學實驗”教學缺乏特色，不能體現當前基礎教學工作以育人為核心的教學理念，不利于培養新時期創新型人才；實驗教學部分比例不足，導致實驗教學成效不理想，學生對相關物理化學知識也很難融會貫通[4]。

2.2 實驗器材不健全，設備落后

目前，高校針對“物理化學實驗”設置的實驗室、實驗器材、實驗試劑、實驗材料等普遍不足，儀器更新換代速度慢，很難滿足學生的實驗需求[5]。雖然物理化學實驗室的規模較大，但是設備落后，開展物理化學實驗時，只能多個學生共用一份實驗器材，不能保證每個學生都能動手操作，導致部分學生缺乏實踐機會。

2.3 實驗教學時間有限，教學質量難以保證

高校在“物理化學實驗”教學過程中還存在實驗室開放時間不足的問題，學生在學習期間受到實驗場地以及儀器的限制，只能在規定的時間內快速完成實驗，沒有時間對整個實驗過程進行鞏固復習。大多數學生在實驗學習過程中只是大致了解實驗操作過程，未對實驗中的具體操作原理進行分析和探討。此外，由于高校的實驗室長期處于關閉狀態，學生在實驗學習前不能進入實驗室預習和練習，不利于提高實驗教學的質量和效率。

2.4 實驗教學方法單一，忽視學生的主體地位

物理化學教學具有較強的理論性和實踐性，實驗課程是為了讓學生通過相應的實驗領悟理論知識的本質。但是在很多“物理化學實驗”教學中，教師在課堂上占絕對的主導地位，會向學生演示相關實驗，說明實驗注意事項，講解實驗過程和原理，讓學生對物理化學實驗現象、實驗過程、實驗結果形成大致的了解。但是在實驗教學過程中，學生真正自主思考和探索的時間很少，大多按照教師的實驗思路學習或者操作，和教師之間缺乏穩定、有效的交流和溝通。這種實驗教學是一種機械化的教學模式，學生缺乏探索意識和欲望，參與實驗學習的積極性和主動性不足，不利于提高實驗教學的質量和效率。

2.5 教學考核方式單一，不利于提高學生的自主創新能力

“物理化學實驗”教學的最終成效需要通過后續的教學考核體現，但是當前教師對學生實施的考核方式較為簡單，不能有效反映學生的實際學習情況。在此過程中，教師往往根據學生實驗報告的完成情況以及前期預習報告的完成情況對學生進行評判打分，導致學生在學習過程中往往只注重書面報告，沒有掌握實驗的本質。學生將學習精力和方向都限制在報告填寫層面，缺乏對相關理論知識的思考和分析，不利于提高學生的自主創新能力和動手能力。在現有的實驗教學中，由于大部分學生開展的實驗學習項目類似，難免出現學生抄襲同學實驗報告的情況，導致最后的實驗考核不具備針對性和側重性。

3 研究性“物理化學實驗”教學模式創新對策

3.1 完善教學基礎設施建設，及時更新教材

針對“物理化學實驗”教學基礎設施建設不足的情況，根據教學的實際需要進行實驗教學儀器、設備、工具、材料的采購。目前，“物理化學實驗”教材中的實驗內容大多為經典的驗證性實驗，因此，授課教師要優選課內必修實驗項目，并根據學科前沿及時進行更新、補充、拓展，構建基礎與創新并重的必修課程體系；讓實驗教學內容與學科前沿相融合，編制綜合性、設計性實驗項目，讓學生自主探索，不斷深化認知，提升“物理化學實驗”教學成效。例如將“雙核銅配合物的制備及磁性研究”和“雙核銅配合物磁性的理論計算”有機結合，作為綜合性實驗引入“物理化學實驗”教學。

3.2 注重實驗教學的開放性，保證教學質量

“物理化學實驗”課程對化學和應用化學及物理系學科教育專業的學生開設，面對不同專業的學生，該課程在教學目標、教學學時、教學內容、開課時間上均存在一定的差異。另外，根據學生的不同個性、條件、認知水平、學習程度，應選擇不同的教學內容和方法。大部分學生通過課堂的集中學習，能掌握基本的實驗知識和實驗技能。學習能力強、實驗課上表現突出、科研興趣濃厚的學生可以選擇開放性實驗，也可以鼓勵他們參與設計性、創新性、研究性實驗項目甚至教師的科研項目。

3.2.1 開放實驗時間

轉變傳統實驗教學模式，構建開放式實驗室。首先，要開放實驗時間，實施24 h全天候開放實驗室，采用登記預約的方式讓學生獲得實驗室的自主使用權，突破時間的制約，學生只要得空或有新的實驗思路便可隨時到實驗室開展實驗操作，這會讓學生提高參與實驗學習的熱情，使其獲得更多時間對實驗內容進行理解和消化。

3.2.2 開放實驗設施設備

除了大型精密性儀器，常規的設施設備都要開放給學生使用。此外，還可以將閑置和廢舊的設施設備放到專門的實驗室，供學生了解設備結構、學習實驗設備的維修技術、改裝廢舊設備等，有助于提高學生的實踐動手以及創新能力。

3.2.3 開放實驗項目

學生可結合“物理化學實驗”教學大綱的需求，在眾多實驗項目中根據自身專業及特長選擇感興趣的實驗內容。在開展實驗的過程中，學生還可按照實際情況進行適當調整，例如優化實驗方案，進一步挖掘自我潛力，展示自己的創新創造技能。

3.2.4 開放實驗教學形式

改變以往驗證性實驗教學模式，多給學生一些可獨立思考的空間，鼓勵學生開展師生交流、生生交流，深入掌握實驗原理，獨立完成實驗項目，教師不再是實驗教學的主導者，而是作為輔助指導者，引導學生設計實驗思路，為學生解答實驗疑惑。

3.3 注重教學方法創新，激發研究積極性

在傳統的“物理化學實驗”課程教學中，教師是教學主體，學生比較被動，很多時候都是教師帶領學生學習，學生的自主學習意愿不高，對教師的依賴性不斷增強，只要教師不督促、不指導，學生就很難開展自主學習。在“物理化學實驗”教學中創設問題情境，設計相關物理化學問題，不管是趣味性問題、挑戰性問題還是探究式問題，都能調動學生的學習主動性，引導學生進行研究性學習，提升學生的學習熱情。在這一過程中，學生的多方面能力和素養也能得到鍛煉，這對“物理化學實驗”課程教學目標的高質量完成至關重要。

在“物理化學實驗”教學課堂中，教師要突出學生的學習主體地位，對相應的實驗進行充分講解，合理設置問題，引導學生思考和研究，使其主動探索和發現問題，在實踐中摸索和解決問題。

3.4 注重教師培訓，提升實驗教學水平

新時期，物理化學教師應該明確實驗教學對課程教學的重要意義，在“物理化學實驗”教學中，要轉變理念，高度重視實驗教學的現實意義。教師要關注學生，積極引導學生重視實驗課程；要發揮輻射引領作用，全面帶動實驗技能教學科研；要共學共享，積極加強實驗教學溝通交流。在學校師資隊伍建設中，學校要鼓勵理化生教師充分利用優質培訓資源，聚焦主題、開拓視野、深度交流、總結經驗，利用各種學習平臺，通過橫向交流、全面合作、取長補短、互通有無，加強相關實驗教學的交流與分享，構建研究、學習、實踐一體化模式，將研究性教學模式和方法傳授給教師，提升他們的課程教學能力和技術水平，為“物理化學實驗”課程積極探索科學、高效的實驗教學方式方法，提升“物理化學實驗”課程的整體教學水平。

“物理化學實驗”相關教學技能培訓應該聚焦學生實踐操作、情境體驗、探索求知、親身感悟和創新創造等方面的強化，著力提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創造性思維能力和團隊合作能力，為教師在教學中拓展創新、不斷將科技前沿知識和最新技術成果融入實驗教學奠定基礎。

3.5 注重創新教學管理方式，提升學生的創新能力

當前，在對創新型、應用型人才的教學培養工作中，沿用傳統“照本宣科、填鴨式、灌輸式”的課程講解策略很難滿足學生的基本學習需求，且在實驗課程教學過程中，教師仍然未將學生放在課堂教學的核心地位。基于以上情況，實驗教師要適當轉換課堂教學策略，引入“翻轉課堂”往往能起到事半功倍的效果。在“翻轉課堂”教學中，教師需要將更多的課堂時間交給學生，讓學生進行自主、獨立的學習探索，然后教師根據學生自主學習的情況，對現有的課程教學內容進行定向講解。學生在自主學習過程中，能培養自身的創新意識和創新思維。

除了要對現有的實驗課堂教學進行改善、優化，實驗教師還應科學、合理地設置教學模式，例如融入啟發性教學，在學科教學過程中講解相關操作的基本內容以及步驟開展原理，使學生能通過自身的學習、分析掌握其中的本質內涵，了解相關知識點的具體應用、性質和概念，增強學生對相關理論知識的應用能力以及實踐創新能力。

3.6 注重創新教學考核形式，培養學生的工匠精神

在“物理化學實驗”教學中，實驗教師還應及時了解學生在各階段的學習狀況，以便科學、合理地安排后續的教學工作。在原有的“物理化學實驗”考核過程中，教師往往只針對學生在實驗前的預習情況、實驗中的操作情況以及實驗報告完成情況進行分析和考量，部分教師甚至只考察學生的實驗報告完成情況，忽視了學生在實驗前、實驗中的具體表現。這種陳舊、落后的教學考評方式已經不能滿足新時期對應用型、創新型人才的教學培養需求。當前，構建全方位、立體化的教學考核模式具有顯著的現實意義。在教學考核過程中，實驗教師還應針對不同的學生采取不同的教學考核標準，一方面保護學生學習的自信心，另一方面實現對學生當前學習情況的有效了解和掌控。具體而言，在現有的教學考核機制下，實驗教師應參考課程設計的內容，將基礎性實驗、設計性實驗、綜合性實驗、開放性實驗、創新性實驗，按照由淺入深的排列方式，根據每位學生的實際學習情況，安排特定的實驗考核項目，確保實驗考核具有針對性和側重性。

除了合理安排學生的實驗學習內容和考核內容，教師還應融合多元化的考核方式，例如針對學生后續的實驗報告完成狀況以及學生在實驗學習過程中的態度、問題反饋情況進行分析考量，確保針對學生的教學考核能反映出學生實際的學習情況，以便教師在后續的教學工作中對相關課程教學內容以及教學方式進行調整。

在新時期，各行各業的發展均要創新和創造，在該過程中，具備工匠精神的專業人才往往能起到推動行業發展的作用。長期以來，我國素質教育工作雖然也融入了思政教育，但是沒有實現對學生工匠精神的有效培養。在現有的“物理化學實驗”教學改革工作中，教師要側重培養學生精益求精的精神，要求學生在實驗學習的過程中力求完美。為了實現對學生“大國工匠”精神的培養，教師在實驗教學過程中應不厭其煩地為學生講解相關實驗操作的基本理論，要求學生一絲不茍，同時教師也要以身作則，實現對學生潛移默化的影響。

4 結語

目前，在“物理化學實驗”課程教學中，實驗所占比例過小，更多的是教師依照教材實驗步驟和主題進行演示，學生觀看，真正能動手操作的機會較少，所以學生對課程知識的實踐應用以及物理化學相關原理的掌握和理解還存在一定偏差，教學效率不高。將研究性教學模式引入“物理化學實驗”教學中，針對現有的課程教學問題提供有效的教學思路和方法，可加速課程教學創新。