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物理化學(xué)實驗教學(xué)體系研究論文
摘要：:物理化學(xué)實驗教學(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)興趣和積極主動性，提升創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué)實驗;教學(xué)改革;創(chuàng)新能力
如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、自主學(xué)習(xí)能力和嚴謹?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，適應(yīng)時代要求，滿足新世紀高素質(zhì)、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需求是新時期、新形勢下高等教育改革的焦點話題。為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和解決問題的能力，很多高校老師依據(jù)自身學(xué)科特點開展相關(guān)的實驗教學(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)實驗作為公共平臺課程是培養(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，我們對物理化學(xué)實驗的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式等方面進行了改革與創(chuàng)新，以期真正發(fā)揮物理化學(xué)實驗在高水平創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用。
1物理化學(xué)實驗教學(xué)目標(biāo)的提升
以往的物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容以驗證性實驗為主，側(cè)重于學(xué)生理論體系的培養(yǎng)，缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生動手能力和主動學(xué)習(xí)的能力得不到提升。為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，培養(yǎng)其動手能力和創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)，我校物理化學(xué)實驗教學(xué)教研組在教學(xué)實踐中不斷探索，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)實驗綜合創(chuàng)新平臺，以精選的少量驗證性實驗為基礎(chǔ)，通過設(shè)計性實驗提高學(xué)生的動手能力，以綜合實驗調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，逐步實現(xiàn):“強化創(chuàng)新設(shè)計性、淡化驗證性、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)實驗教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
由于物理化學(xué)實驗自身的學(xué)科特點需要較多的依賴部分專用儀器和設(shè)備［3］，因此，設(shè)計性實驗和綜合性實驗的數(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證性為主的基礎(chǔ)實驗:以已學(xué)的理論知識為原理，按照預(yù)先設(shè)定好的實驗方案測得實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗原理處理實驗數(shù)據(jù)后與理論值相比較，加深對前面學(xué)的理論知識的理解。這樣的教學(xué)體系存在的問題是教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性和前沿性，學(xué)生被動的按照實驗步驟完成實驗任務(wù)，在操作過程中思考的少，想法少，學(xué)習(xí)的積極主動性不高，不利于學(xué)生動手能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。近年來教研組在物理化學(xué)實驗教學(xué)的實踐中以傳統(tǒng)的實驗教學(xué)體系為基礎(chǔ)，精選少量驗證性實驗，增設(shè)大量在傳統(tǒng)教學(xué)體系中即可實現(xiàn)的設(shè)計性和綜合性實驗，本著以設(shè)計性綜合性實驗為主，驗證性實驗為輔的教學(xué)改革思路，通過大量的教學(xué)實踐和不斷探索，逐步實現(xiàn)實驗教學(xué)改革的目標(biāo)。
2．1精選少量驗證性實驗，夯實理論基礎(chǔ)
物理化學(xué)實驗中有大量經(jīng)典的實驗，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)的測定、液體飽和蒸氣壓的測定、電動勢法測定熱力學(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，讓學(xué)生加深對所學(xué)相圖、二級反應(yīng)、飽和蒸氣壓、熱力學(xué)函數(shù)等抽象理論知識的理解。在物理化學(xué)實驗教學(xué)體系的改革中保留了這些經(jīng)典的實驗，進一步夯實理論課堂的基礎(chǔ)。
2．2增設(shè)大量設(shè)計性實驗，提高動手能力
在傳統(tǒng)的理論教學(xué)體系中，設(shè)計性實驗所占比例較少，學(xué)生自主思考能力受到限制，在物理化學(xué)實驗的改革體系中增設(shè)了大量的設(shè)計性實驗，設(shè)計性實驗由老師給出題目和要求，具體的實驗方法和步驟由學(xué)生自主設(shè)計，學(xué)生可根據(jù)自己的專業(yè)設(shè)計符合自身學(xué)科特點的實驗，例如:燃燒熱的測定實驗:食品學(xué)院的學(xué)生可測定旺仔小饅頭的燃燒熱、化工學(xué)院的學(xué)生可測定苯甲酸的燃燒熱、藥學(xué)院的學(xué)生可測定合成單體的燃燒熱、生工學(xué)院的學(xué)生可測定液體啤酒的燃燒熱等。實驗要求學(xué)生根據(jù)實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備獨立完成實驗設(shè)計方案，寫出設(shè)計報告，經(jīng)教師審閱批準后在規(guī)定的學(xué)時內(nèi)完成實驗，并在課后提交實驗論文。學(xué)生在設(shè)計實驗的過程中會將課堂所學(xué)的理論知識運用到實際實驗當(dāng)中去，在理論聯(lián)系實際的過程中進一步鞏固所學(xué)的理論知識。在提高學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果的同時極大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與動手能力。
2．3提高綜合性實驗比例，提升綜合素質(zhì)
在改革的物理化學(xué)實驗教學(xué)體系中提高了綜合性實驗的比例，旨在提高學(xué)生自主思考的能力，提升綜合素質(zhì)。綜合性實驗由老師給出題目及實驗?zāi)康�，學(xué)生通過查閱文獻、查找資料等方式尋求達到實驗?zāi)康牡姆椒ǎㄟ^小組討論的方式確定最終的實驗方案，同一種實驗可用不同的儀器設(shè)備達到實驗?zāi)康�。例�?粘度的測定實驗既可用傳統(tǒng)的奧氏粘度計也可用實際生產(chǎn)中常見的旋轉(zhuǎn)粘度計來進行測定。再例如蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定實驗中由學(xué)生通過查找文獻資料選擇催化劑的種類，通過實驗探索確定催化劑的濃度，最終通過幾個小組的配合完成實驗內(nèi)容。綜合性實驗在提高學(xué)生對實驗內(nèi)容的興趣的同時調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，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)實驗教學(xué)模式的多樣化
物理化學(xué)實驗是一門基礎(chǔ)實驗課，數(shù)量大、覆蓋面廣，對于培養(yǎng)自主探究型創(chuàng)新人才具有不容忽視的重要支撐作用，針對目前學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高、創(chuàng)新意識不強的問題，探索多種形式的物理化學(xué)實驗教學(xué)模式，旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，提升綜合素質(zhì)。
3．1建立了物理化學(xué)實驗仿真平臺體系
物理化學(xué)是一門抽象的的理論課，單靠書本的描述及理論講解很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，由物理化學(xué)教研組開發(fā)制作完成的物理化學(xué)實驗仿真平臺將理論講解與實驗操作有機的融合在一起，將傳統(tǒng)教材上平面的、靜態(tài)的實驗儀器與操作立體化、動態(tài)化，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時提高學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣［4，5］。學(xué)生通過仿真平臺可提前對實驗進行預(yù)習(xí)，了解本次實驗課的重點難點及操作的過程中可能出現(xiàn)的問題，在進行實驗操作時就可以做到有的放矢，減少誤操作的幾率。例如:“燃燒焓的測定”實驗操作注意點多，實驗過程復(fù)雜，通過仿真平臺的預(yù)習(xí)可以了解在實驗過程中易出現(xiàn)失誤的地方如:“繞絲”要做到“三點接觸，一點不能接觸”;充氧要適量;水溫調(diào)節(jié)要適當(dāng);按下點火開關(guān)后要及時記錄數(shù)據(jù)等。在實驗操作過程中有效避免誤操作可能引發(fā)的后果，高效的完成實驗。仿真平臺的數(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:“電動勢法測熱力學(xué)函數(shù)”中的鏡像法作切線在平臺中有生動形象的演示。仿真平臺對實驗報告的撰寫也起到了積極的作用，學(xué)生可根據(jù)平臺的提示回憶實驗中的重點難點，討論出現(xiàn)問題的可能原因，提高實驗報告的質(zhì)量。仿真平臺突破了以往課堂的限制，利用校園網(wǎng)和個人移動終端的普及，為學(xué)生提供了一個不受時間和地點限制的第二課堂，是一部活的物理化學(xué)實驗教科書［6］。
3．2引入了多媒體教學(xué)方式
在物理化學(xué)實驗教學(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)實驗教學(xué)改革體系中得到應(yīng)用，與目前大形勢下的微課、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驗內(nèi)容和實驗技能的同時也能跟上時代發(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驗儀器的功能與操作，同時也解決了在講解過程中后排同學(xué)被前排同學(xué)遮擋看不到老師操作的問題。多媒體有記錄儲存和播放的功能，將理論課堂的PPT導(dǎo)入到多媒體設(shè)備中，在實驗講解過程中可隨時將用到的理論知識導(dǎo)出，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，加深對所學(xué)知識的理解和掌握，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
物理化學(xué)實驗作為一門公共平臺課程，實驗教學(xué)體系改革的成果對數(shù)量龐大、不同專業(yè)領(lǐng)域的物理化學(xué)實驗教學(xué)均具有廣泛適用性，受益面廣，具有很好的推廣應(yīng)用價值。
參考文獻:
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