化學(xué)大類物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)與設(shè)計(jì)探索

王瑞麟，王新宇

（1.成都理工大學(xué)材料化學(xué)與化工學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059）

化學(xué)大類是針對(duì)化學(xué)專業(yè)的大類招生課程，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程屬于實(shí)踐類課堂教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)不盡相同，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：（1）實(shí)踐類課程不僅考查學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的認(rèn)知水平，而且考查學(xué)生的技能水平和素養(yǎng)，包括觀察能力、動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、想象力、探究精神、批判精神、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、團(tuán)隊(duì)精神、個(gè)性品質(zhì)等。（2）實(shí)踐類課程為理論問(wèn)題和社會(huì)生活實(shí)際問(wèn)題之間架起一座橋梁，是學(xué)生把知識(shí)向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是創(chuàng)新的誘發(fā)點(diǎn)，所以科學(xué)教育水平高的國(guó)家都對(duì)實(shí)踐類教學(xué)高度重視[1-2]。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是：

（1）儀器設(shè)備的使用較多。（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程比較復(fù)雜，需要借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)。（3）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目靈活性強(qiáng)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、界面和膠體化學(xué)等物理化學(xué)的主要內(nèi)容，如何在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)，解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題，并取得好的教學(xué)效果是困惑每一位從事高校實(shí)踐類課程教學(xué)的教師的問(wèn)題[3]。

在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，最容易發(fā)生的問(wèn)題包含以下幾方面[4，5]：

（1）物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，且與實(shí)際生活的關(guān)聯(lián)性較小，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力（2）學(xué)生進(jìn)行機(jī)械地重復(fù)操作，即學(xué)生按部就班地完成實(shí)驗(yàn)書上的實(shí)驗(yàn)步驟，沒(méi)有自己的任何思考在其中。這樣的方式會(huì)使學(xué)生對(duì)整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)喪失了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，課程的收獲感較低。（3）課堂講解多為枯燥的實(shí)驗(yàn)相關(guān)的單一理論知識(shí)點(diǎn)，很難保證學(xué)生時(shí)刻集中注意力，不利于知識(shí)的學(xué)習(xí)及綜合運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)。為了解決物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中逐漸探索出以下一些行之有效的措施來(lái)提高學(xué)生的參與度以從而提升課程的體驗(yàn)感。

1 實(shí)驗(yàn)方案預(yù)設(shè)計(jì)

根據(jù)我校化學(xué)大類的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)安排，為了更好地完成教學(xué)目標(biāo)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)課前建立微信、QQ討論小組，老師也加入其中，并針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組即將開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)有針對(duì)性地提出預(yù)習(xí)問(wèn)題，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，并運(yùn)用物理化學(xué)課程中的相關(guān)理論知識(shí)來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解析。另一方面，由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室所配備的儀器設(shè)備的型號(hào)與實(shí)驗(yàn)教材中所使用的儀器型號(hào)往往存在一些差異，在這種情況下，可以提前將學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用說(shuō)明書發(fā)給同學(xué)們，并附上圖片，方便同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)課前對(duì)儀器進(jìn)行了解，從而掌握儀器的特點(diǎn)和原理。

在實(shí)驗(yàn)課時(shí)，教師可以首先從各實(shí)驗(yàn)小組邀請(qǐng)代表對(duì)各小組的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行介紹，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，再一起商量確定實(shí)驗(yàn)方案，并針對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況給出評(píng)價(jià)。這樣做不僅能夠加深大家對(duì)一些基本理論和概念的理解，促進(jìn)了學(xué)科之間的交叉融合，而且能夠有效提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，鼓勵(lì)并培養(yǎng)了創(chuàng)新精神，增加學(xué)生對(duì)實(shí)踐類課程的獲得感，對(duì)提升每位學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性大有裨益。

2 在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生思考

當(dāng)學(xué)生開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在具體操作階段，老師可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)一步提出問(wèn)題，例如可以對(duì)各個(gè)不同實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程有哪些注意事項(xiàng)進(jìn)行提問(wèn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的某一個(gè)操作步驟的作用進(jìn)行提問(wèn)，以及對(duì)數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)的相關(guān)計(jì)算進(jìn)行提問(wèn)等等。通過(guò)在操作過(guò)程中導(dǎo)入問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，從而獲得學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)掌握程度的第一手資料。

此外，在實(shí)驗(yàn)課程中，除了要求同學(xué)們完成基本的實(shí)驗(yàn)操作以外，還可以引導(dǎo)學(xué)生思考，對(duì)于該具體的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駠L試對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生們也可以針對(duì)提出的問(wèn)題，或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行小組討論，并根據(jù)此過(guò)程開(kāi)展學(xué)生互評(píng)，從而提高學(xué)生們解決問(wèn)題的綜合能力。

3 科研與教學(xué)雙融合

作為高校教師，在完成本科教學(xué)工作之外，同時(shí)也需要緊跟學(xué)科發(fā)展的前沿，可以通過(guò)將科研成果為教學(xué)資源相融于來(lái)開(kāi)展教學(xué)，從而開(kāi)闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)也應(yīng)被加倍重視，從而提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

4 建立新的課程考核模式

傳統(tǒng)的考核方式主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)相對(duì)較少。因此，我們應(yīng)當(dāng)改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程考核機(jī)制，更多的關(guān)注學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況、課堂表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)操作情況，更多地把實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生參與度、主觀能動(dòng)性及解決問(wèn)題的表現(xiàn)納入最終的考核范圍。針對(duì)同學(xué)們的課前預(yù)習(xí)交流討論、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理及思考與討論等各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，進(jìn)行綜合評(píng)判，并按不同的比例進(jìn)行給分，從而對(duì)學(xué)生的情況進(jìn)行多角度的考核。

5 在教學(xué)過(guò)程中融入課程思政，培養(yǎng)家國(guó)情懷

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的很多經(jīng)典的理論都是通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試及驗(yàn)證而得到的，科學(xué)家們?cè)诎l(fā)現(xiàn)各種真理過(guò)程中，付出了巨大的心血，為科學(xué)和社會(huì)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)[5]。另一方面，分析檢測(cè)手段的發(fā)展也對(duì)于目前的一些環(huán)境問(wèn)題的解決指明了方向。例如在“乙酸乙酯的皂化反應(yīng)”中，涉及需要測(cè)定溶液的電導(dǎo)率，而溶液的電導(dǎo)數(shù)據(jù)應(yīng)用非常廣泛，其中一個(gè)重要的應(yīng)用是可用于檢驗(yàn)水的純度。普通蒸餾水的電導(dǎo)率約為1.0×10-3S/m，如果水質(zhì)被污染，則水的電導(dǎo)率增大。近年來(lái)，由于工業(yè)廢水的隨意排放以及農(nóng)藥、化肥的過(guò)度使用，國(guó)內(nèi)的水質(zhì)狀況逐年下降。根據(jù)習(xí)近平總書記有關(guān)生態(tài)文明建設(shè)的要求，即“綠水青山就是金山銀山”，我們應(yīng)當(dāng)愛(ài)護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，為建設(shè)美麗中國(guó)而努力。授課教師可以在每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過(guò)程中都引入課程思政內(nèi)容，以“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的方式將家國(guó)情懷融入課堂，融入學(xué)生的思維中，從而實(shí)現(xiàn)以德育人。

6 結(jié)語(yǔ)

由于個(gè)體的差異的存在會(huì)導(dǎo)致每個(gè)同學(xué)的學(xué)習(xí)情況各有不同，因此每位同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的課后思考會(huì)存在較大差別。在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)程中，課后思考題的范圍不應(yīng)該僅僅局限于教材中指定的內(nèi)容，而應(yīng)當(dāng)涵蓋通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的分析，學(xué)生對(duì)某個(gè)具體實(shí)驗(yàn)的一些思考，包含實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)手段的創(chuàng)新等等，某些內(nèi)容可以能還需要通過(guò)文獻(xiàn)查閱才能完成。查詢、處理、運(yùn)用信息的能力對(duì)當(dāng)代大學(xué)生來(lái)講尤為重要。在學(xué)生能夠積極主動(dòng)的查找文獻(xiàn)資料的同時(shí)，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行鑒別，將一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)與學(xué)科發(fā)展前沿進(jìn)行有機(jī)地融合，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升同學(xué)們解決問(wèn)題的能力。除此之外，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要求學(xué)生對(duì)自己所完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提出建議，通過(guò)相關(guān)建議的提出，有利于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行自我反思，而不是單一的完成實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程；另一方面，也能讓學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约霸趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中用到了哪些具體的技術(shù)。通過(guò)學(xué)生的反饋，老師也能了解學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的相關(guān)思考，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)和思考過(guò)程中的閃光點(diǎn)，從而促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

綜上可見(jiàn)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)大類的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、適應(yīng)能力強(qiáng)的復(fù)合型人才過(guò)程中起著舉足輕重的作用。為了更好地將新工科理念融合到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前課程的改革與創(chuàng)新十分必要。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，將培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題能力作為教學(xué)主要目標(biāo)，為高校、研究所以及企業(yè)單位培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。