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物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究論文
摘要：:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提升綜合素質(zhì)為目標(biāo)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面進(jìn)行改革與創(chuàng)新;突出以學(xué)生為中心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極主動(dòng)性，提升創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;創(chuàng)新能力
如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、自主學(xué)習(xí)能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，適應(yīng)時(shí)代要求，滿足新世紀(jì)高素質(zhì)、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需求是新時(shí)期、新形勢(shì)下高等教育改革的焦點(diǎn)話題。為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力，很多高校老師依據(jù)自身學(xué)科特點(diǎn)開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系教育教學(xué)改革，提出了不同的改革方法與思路［1，2］。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為公共平臺(tái)課程是培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要手段和途徑，我們對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式等方面進(jìn)行了改革與創(chuàng)新，以期真正發(fā)揮物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在高水平創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用。
1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的提升
以往的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，側(cè)重于學(xué)生理論體系的培養(yǎng)，缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生動(dòng)手能力和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力得不到提升。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)其動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)，我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教研組在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索，建立了“基礎(chǔ)－提高－綜合”分層次教學(xué)體系，構(gòu)建了立體化物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合創(chuàng)新平臺(tái)，以精選的少量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，以綜合實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，逐步實(shí)現(xiàn):“強(qiáng)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)性、淡化驗(yàn)證性、提升綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力”的教學(xué)改革目標(biāo)。
2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
由于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)自身的學(xué)科特點(diǎn)需要較多的依賴部分專用儀器和設(shè)備［3］，因此，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和范圍很大程度上受到條件的限制。以往學(xué)生接觸到的多是以驗(yàn)證性為主的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):以已學(xué)的理論知識(shí)為原理，按照預(yù)先設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)方案測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后與理論值相比較，加深對(duì)前面學(xué)的理論知識(shí)的理解。這樣的教學(xué)體系存在的問(wèn)題是教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性和前沿性，學(xué)生被動(dòng)的按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在操作過(guò)程中思考的少，想法少，學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性不高，不利于學(xué)生動(dòng)手能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。近年來(lái)教研組在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐中以傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為基礎(chǔ)，精選少量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增設(shè)大量在傳統(tǒng)教學(xué)體系中即可實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，本著以設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)為主，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)改革思路，通過(guò)大量的教學(xué)實(shí)踐和不斷探索，逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)。
2．1精選少量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，夯實(shí)理論基礎(chǔ)
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有大量經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，如二元液系的氣液平衡相圖、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定、液體飽和蒸氣壓的測(cè)定、電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定熱力學(xué)函數(shù)等，都是為了能更直觀的解釋物化課堂上所講的理論知識(shí)，讓學(xué)生加深對(duì)所學(xué)相圖、二級(jí)反應(yīng)、飽和蒸氣壓、熱力學(xué)函數(shù)等抽象理論知識(shí)的理解。在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革中保留了這些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步夯實(shí)理論課堂的基礎(chǔ)。
2．2增設(shè)大量設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高動(dòng)手能力
在傳統(tǒng)的理論教學(xué)體系中，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占比例較少，學(xué)生自主思考能力受到限制，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革體系中增設(shè)了大量的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由老師給出題目和要求，具體的實(shí)驗(yàn)方法和步驟由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，學(xué)生可根據(jù)自己的專業(yè)設(shè)計(jì)符合自身學(xué)科特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，例如:燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn):食品學(xué)院的學(xué)生可測(cè)定旺仔小饅頭的燃燒熱、化工學(xué)院的學(xué)生可測(cè)定苯甲酸的燃燒熱、藥學(xué)院的學(xué)生可測(cè)定合成單體的燃燒熱、生工學(xué)院的學(xué)生可測(cè)定液體啤酒的燃燒熱等。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器設(shè)備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，經(jīng)教師審閱批準(zhǔn)后在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并在課后提交實(shí)驗(yàn)論文。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)將課堂所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際實(shí)驗(yàn)當(dāng)中去，在理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程中進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。在提高學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果的同時(shí)極大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與動(dòng)手能力。
2．3提高綜合性實(shí)驗(yàn)比例，提升綜合素質(zhì)
在改革的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中提高了綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，旨在提高學(xué)生自主思考的能力，提升綜合素質(zhì)。綜合性實(shí)驗(yàn)由老師給出題目及實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)、查找資料等方式尋求達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆椒�，通過(guò)小組討論的方式確定最終的實(shí)驗(yàn)方案，同一種實(shí)驗(yàn)可用不同的儀器設(shè)備達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�。例�?粘度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)既可用傳統(tǒng)的奧氏粘度計(jì)也可用實(shí)際生產(chǎn)中常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)定。再例如蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中由學(xué)生通過(guò)查找文獻(xiàn)資料選擇催化劑的種類，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索確定催化劑的濃度，最終通過(guò)幾個(gè)小組的配合完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。綜合性實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣的同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的多樣化
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，數(shù)量大、覆蓋面廣，對(duì)于培養(yǎng)自主探究型創(chuàng)新人才具有不容忽視的重要支撐作用，針對(duì)目前學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高、創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)的問(wèn)題，探索多種形式的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提升綜合素質(zhì)。
3．1建立了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)體系
物理化學(xué)是一門抽象的的理論課，單靠書(shū)本的描述及理論講解很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，由物理化學(xué)教研組開(kāi)發(fā)制作完成的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)將理論講解與實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)的融合在一起，將傳統(tǒng)教材上平面的、靜態(tài)的實(shí)驗(yàn)儀器與操作立體化、動(dòng)態(tài)化，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的樂(lè)趣［4，5］。學(xué)生通過(guò)仿真平臺(tái)可提前對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解本次實(shí)驗(yàn)課的重點(diǎn)難點(diǎn)及操作的過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)就可以做到有的放矢，減少誤操作的幾率。例如:“燃燒焓的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)操作注意點(diǎn)多，實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，通過(guò)仿真平臺(tái)的預(yù)習(xí)可以了解在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中易出現(xiàn)失誤的地方如:“繞絲”要做到“三點(diǎn)接觸，一點(diǎn)不能接觸”;充氧要適量;水溫調(diào)節(jié)要適當(dāng);按下點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后要及時(shí)記錄數(shù)據(jù)等。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中有效避免誤操作可能引發(fā)的后果，高效的完成實(shí)驗(yàn)。仿真平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)可以幫助學(xué)生更好的掌握作圖的技巧，如:“電動(dòng)勢(shì)法測(cè)熱力學(xué)函數(shù)”中的鏡像法作切線在平臺(tái)中有生動(dòng)形象的演示。仿真平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫也起到了積極的作用，學(xué)生可根據(jù)平臺(tái)的提示回憶實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)難點(diǎn)，討論出現(xiàn)問(wèn)題的可能原因，提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量。仿真平臺(tái)突破了以往課堂的限制，利用校園網(wǎng)和個(gè)人移動(dòng)終端的普及，為學(xué)生提供了一個(gè)不受時(shí)間和地點(diǎn)限制的第二課堂，是一部活的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)［6］。
3．2引入了多媒體教學(xué)方式
在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了多媒體的教學(xué)方式，使現(xiàn)代化的教學(xué)手段在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革體系中得到應(yīng)用，與目前大形勢(shì)下的微課、慕課等多種教學(xué)方式相結(jié)合，使學(xué)生在深入理解和掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)也能跟上時(shí)代發(fā)展的潮流，為今后的工作和科研打好基礎(chǔ)。多媒體中的高清攝像頭能清晰的捕捉教師的操作手法且能將之反應(yīng)在大屏幕上，老師可以非常詳盡的講解實(shí)驗(yàn)儀器的功能與操作，同時(shí)也解決了在講解過(guò)程中后排同學(xué)被前排同學(xué)遮擋看不到老師操作的問(wèn)題。多媒體有記錄儲(chǔ)存和播放的功能，將理論課堂的PPT導(dǎo)入到多媒體設(shè)備中，在實(shí)驗(yàn)講解過(guò)程中可隨時(shí)將用到的理論知識(shí)導(dǎo)出，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。
4結(jié)語(yǔ)
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門公共平臺(tái)課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的成果對(duì)數(shù)量龐大、不同專業(yè)領(lǐng)域的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)均具有廣泛適用性，受益面廣，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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