物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革探索

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摘要:“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是化學(xué)相關(guān)理工科專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課，也是該大類專業(yè)學(xué)生的一項(xiàng)非常重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。本文以教育工程認(rèn)證為背景，總結(jié)了現(xiàn)階段該課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的課程教學(xué)問題，以此為基礎(chǔ)，從教材編訂、教學(xué)模式、科研教學(xué)結(jié)合、多媒體化教學(xué)等四個(gè)方面進(jìn)行了課程改革探索，并優(yōu)化了以往單一的教學(xué)評(píng)價(jià)模式，將課程各個(gè)環(huán)節(jié)的考查納入考核范圍，全方位、公平公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過這一系列的教學(xué)改革舉措，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果顯著。

關(guān)鍵詞:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教育工程認(rèn)證；教學(xué)改革

“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是化學(xué)、材料、環(huán)境、冶金專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，是理工科教學(xué)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)[1-3]。該課程是驗(yàn)證理論課所學(xué)的連接紐帶，其目的一是為了培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，準(zhǔn)確、高效記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；二是為了讓學(xué)生掌握物理化學(xué)的相關(guān)原理，提高學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)原理的能力。在國(guó)家鼓勵(lì)推動(dòng)專業(yè)教育工程認(rèn)證的大背景下，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)很多高校加強(qiáng)了課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的投入力度，旨在培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。故相關(guān)高校老師也從多個(gè)方面展開了對(duì)“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的課程改革[5-8]，希望能取得更好的教學(xué)效果。

1“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

筆者上半學(xué)年承擔(dān)了“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”這門課程的教學(xué)任務(wù)，在以往的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，通常采用的教學(xué)模式是，學(xué)生根據(jù)教材提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；每次課程的前半節(jié)課由教師講解實(shí)驗(yàn)原理，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟；教師明確告知需要記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；課后學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，給予最終成績(jī)?cè)u(píng)定。這樣一種機(jī)械的教學(xué)模式，讓學(xué)生失去了探索的興趣。而且，大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)都是建立在理論課已經(jīng)學(xué)過的原理基礎(chǔ)上，往往在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生就已能猜到大概的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性被嚴(yán)重影響。此外，教師的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式太過單一，僅從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞并不能真正準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力和邏輯能力，且多數(shù)學(xué)生存在抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況。因此，筆者通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，探索了不同的教學(xué)改革措施，并應(yīng)用到該課程的教學(xué)中。

2“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革探索

2.1教材自編。為了配合學(xué)生理論課程的學(xué)習(xí)，在學(xué)院現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，筆者所在“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)小組自編了課程所需教材，從光、熱、電等方面設(shè)計(jì)了8個(gè)不同的綜合性實(shí)驗(yàn)。通過這幾個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生建立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。并在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程中，培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和處理的能力，將馬克思主義哲學(xué)觀點(diǎn)方法與處理復(fù)雜問題方法論有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維和方法。2.2主人公教學(xué)模式。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，突出學(xué)生的主體地位，僅將每次的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)告知學(xué)生，準(zhǔn)備好基本的實(shí)驗(yàn)用品和試劑。然后讓學(xué)生自由分組，以小組為單位設(shè)計(jì)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過程，經(jīng)過仔細(xì)討論后再開始實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)過程中如遇到小組內(nèi)不能解決的問題，先與其他小組討論解決，不同小組間互相幫助。若還不能解決，則繼續(xù)與教師進(jìn)行溝通，尋找合適的解決方案。通過這樣一種發(fā)現(xiàn)問題—討論—解決問題的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑梢宰寣W(xué)生將課本所學(xué)理論知識(shí)靈活應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，也可培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力、團(tuán)結(jié)合作能力，教學(xué)效果顯著。若最終仍不能取得教師之前預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也要求學(xué)生認(rèn)真尋找、分析失敗原因，只要言之有理，就是一次成功的實(shí)驗(yàn)。2.3科教結(jié)合教學(xué)模式。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生總會(huì)有疑問，安排的實(shí)驗(yàn)是否僅僅是為了課程學(xué)習(xí)，對(duì)于以后的科研和工作是否有幫助。故筆者在該實(shí)驗(yàn)課程教授時(shí)，增強(qiáng)了教學(xué)在科研中的應(yīng)用介紹。如在設(shè)計(jì)的8個(gè)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)用到紫外分光光度計(jì)，筆者從自身在博士階段的研究出發(fā)，介紹了該儀器可以應(yīng)用于哪些科研實(shí)驗(yàn)，這些科研實(shí)驗(yàn)有什么意義，是否有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。除此之外，筆者也鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室，觀察學(xué)習(xí)該課程所學(xué)是怎么應(yīng)用到科學(xué)研究甚至是實(shí)際生產(chǎn)中的，讓學(xué)生真正體會(huì)到他們的學(xué)習(xí)是有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的，為學(xué)生指明學(xué)習(xí)方向。通過這些具象的應(yīng)用介紹，不僅豐富了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的課程內(nèi)容，也可以激發(fā)學(xué)生的探索熱情，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。2.4多媒體化教學(xué)模式。以往的教學(xué)中，教師與學(xué)生的溝通僅限于課堂，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師與學(xué)生之間很少有聯(lián)系。為了取得更好的教學(xué)效果，筆者以班為單位建立了QQ課程群，學(xué)生可隨時(shí)在群內(nèi)向教師提問，學(xué)生間也可以互相交流，答疑解惑。在每次實(shí)驗(yàn)課前，筆者也會(huì)在群內(nèi)實(shí)驗(yàn)室安全、儀器使用等相關(guān)教學(xué)小視頻，以便學(xué)生清楚明了地理解實(shí)驗(yàn)安全與操作的重要性。QQ群內(nèi)也會(huì)有關(guān)課程安排的通知，同時(shí)在課后推送一些基于實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)等的闖關(guān)小游戲，激發(fā)學(xué)生的探索欲，再一次鞏固學(xué)生課堂所學(xué)。這樣一種多媒體化教學(xué)模式，讓教師與學(xué)生在課前和課后都可以進(jìn)行有效溝通，師生互動(dòng)效果很好，與此同時(shí)，通過多元化的視頻和闖關(guān)小游戲，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)效果也顯著提升。

3“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程考核方式改革

筆者優(yōu)化了之前單一的考核方式，從預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理和思考題討論四個(gè)方面細(xì)化了考核標(biāo)準(zhǔn)。以往的教學(xué)過程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)僅是機(jī)械地重復(fù)抄寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗筒襟E，學(xué)生不思考，沒有自己的理解。故筆者改變了預(yù)習(xí)的考核方式，由每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組輪流講解實(shí)驗(yàn)梗要，學(xué)生和老師可以隨時(shí)向該小組成員提問，通過“提問—回答”的方式達(dá)到較好的預(yù)習(xí)效果，教師根據(jù)小組介紹情況進(jìn)行打分。在實(shí)驗(yàn)過程中，在不同小組觀察，給出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作分。實(shí)驗(yàn)后，鼓勵(lì)學(xué)生使用Excel、origin等軟件處理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)更多問題，為今后處理科研數(shù)據(jù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。并且，根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，筆者將給出幾個(gè)小思考題，考查學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的理解和思考，根據(jù)回答情況給出相應(yīng)分值。通過這種多元化的考核手段，教師能更加全面地考量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，學(xué)生也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身問題，查漏補(bǔ)缺，提升自我實(shí)踐能力。

4結(jié)語(yǔ)

“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是一門非常重要的實(shí)踐課程，主要關(guān)注的是學(xué)生動(dòng)手能力、思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。筆者希望通過教材編訂、教學(xué)模式、考核方式等方面的改革，能夠滿足材料專業(yè)教育工程認(rèn)證的要求，同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式，發(fā)揚(yáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，并與學(xué)生共同進(jìn)步，不斷提升教學(xué)效果，為社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用研究型創(chuàng)新人才。

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作者:吳詩(shī)婷 白王峰 元勇軍 鮑 亮 陳逸凡 裴 浪 張懷偉 單位:杭州電子科技大學(xué)材料與環(huán)境工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系