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【摘要】
針對目前的物理化學實驗教學的現狀,討論了在物理化學實驗課程教學改革中如何激發學生興趣,拓寬學生視野,構建多樣化的實驗教學模式,以期達到培養具有創新意識和創新能力的人才目標。
【關鍵詞】
物理化學實驗;教學改革
物理化學實驗課程是理工科化學專業教學計劃中一門重要的基礎實驗課程,它既與物理化學課程有密切聯系,又形成獨立的教學體系。它綜合了化學專業領域所需要的基本研究方法和技術,其目的是使學生了解物理化學實驗的研究方法,掌握物理化學的實驗技能,培養學生的分析問題、解決問題的能力。隨著2l世紀科技飛速發展,社會對人才素質要求不斷提高,不僅是要讓學生掌握豐富的理論課知識,更要培養學生的創新能力。要實現這個目標,各學科就要根據其特點提出新要求,想出新辦法。因此,物理化學實驗的教學十分重要,必須予以高度重視。為此,本文首先剖析了在目前實驗教學中存在的一些不利因素,結合本校的實際情況,在初步試行物理化學實驗教學改革的基礎上,談談自己的一些體會和做法。
1物理化學實驗教學的現狀和弊端
首先,傳統的物理化學實驗教學,教師常常從實驗目的、原理、儀器的使用到實驗的方法步驟進行逐一講解,學生只需按實驗教材上的步驟完成操作即可。只是重復學習的知識,少有真正的探索與創新,其次,從教學內容看,傳統的物理化學實驗項目以驗證性實驗居多,應用性、設計性和綜合性實驗占的比例很少。而教師對驗證性實驗的評價往往是“輕過程,重結果”,對那些動手能力很強但實驗結果不理想的學生來說,無形中打擊了他們的積極性,這樣不能激發學生的積極性和創造熱情,更不利于學生思維能力和創新能力的提高。為此,我們將重點分析討論在教學過程中教師如何有效地改進教學方法以提高教學質量,從而使物理化學實驗的教學適應時展的要求,為學生學習創造良好的學習環境,培養學生的創新精神和創新能力。
2重視實驗理論課的講座,培養學生嚴謹的科學態度
物理化學實驗課的目的之一,就是培養學生嚴謹的科學態度。因此,為了加強學生的操作規范性,以及數據處理的準確性及嚴謹性,激發學生積極參與的熱情,使學生能夠很好地融入物理化學實驗教學中,在實驗課之前開設一定學時的理論課。通過理論課的學習,第一,使學生了解物理化學實驗和其他實驗課程的不同之處,要嚴格遵守實驗中的各種規范。在理論課上還要告訴學生,要正確對待實驗失敗,對于實驗中遇到的挫折,應該坦然面對,不應該畏懼或者逃避,正是由于這些問題的出現,才能鍛煉我們獨立處理問題的能力,通過發現問題、分析問題、解決問題才能真正意義上提高大家的實驗能力;第二,要強調實驗預習的重要性,要求學生在進入實驗室之前要對所做的實驗充分預習,仔細閱讀實驗教材的有關內容,了解實驗目的和所依據的原理,明確需要測量的物理量和應該記錄的數據,并據此寫出預習報告,做到心中有數,有備而來。第三,強調利用計算機軟件進行數據處理的重要性。物理化學實驗中,大部分實驗不僅數據繁多,計算量大,而且一些實驗要求作圖、擬合及求斜率等。采用手工繪圖不僅費力費時,而且在曲線擬合或求斜率時造成較大的主觀誤差。為此我們利用理論課時間,結合實例,講解Origin軟件的使用方法及作圖技巧。
3加大設計性實驗比例,著重培養學生創新意識和創新能力
現行物理化學實驗課程體系仍沿用“化學模式”。因此實驗內容多為驗證性實驗,缺乏設計性和綜合性實驗,而驗證性實驗難以真正體現出物理化學的原理、技術在專業和實際中的應用,實驗能力的培養應分為三個階段或層次:首先是掌握基礎知識、基本技能和基本方法;其次是能將“三基”融會貫通、綜合運用的能力;第三是從實驗過渡到研究及生產實踐。因此,在選擇實驗時,使實驗內容與代表科技前沿的現代科學技術和科研成果相結合。通過開設綜合設計型實驗,可以引導學生接觸學科發展的前沿,開拓學生的視野,在培養學生的創新能力及實踐能力方面十分有利。結合我校的資源環境,我們實驗室可以選擇與教師科研相關的一些前沿課題,比如,我們在做膠體制備的實驗時,可設計利用水熱或者共沉淀法制備磁性納米材料,通過掃描電子顯微鏡觀察納米材料的形貌,還可利用X-射線衍射儀來測定納米材料的結構,還可以讓學生利用用磁鐵吸附分離,觀察納米顆粒的磁性分離情況。根據實驗結果,比較兩種合成方法的優缺點。
4全面開放實驗室,鼓勵和引導學生自主設計科研性實驗
實驗室面向學生全面開放。在專業教學計劃規定的有限實驗學時數中,要達到既培養學生實驗技能和動手能力,又要培養學生創新能力的目標是困難的。但我校每年都有大學生創新項目,再結合開放實驗室,對于一些學有余力的同學,展開第二課堂教學,可充分利用學?,F有的教學資源,發揮學生的主觀能動性,提高其創新能力和自主意識。開放教學可以通過教師根據課程要求和自己的科研課題提出課題,也可以結合生產、實際生活中的問題,在探究中讓學生試著用自然科學方法論為依據進行研究。這類實驗由老師給出實驗目的及要求,鼓勵學生通過查閱資料,自行制定實驗步驟,獨立完成實驗,并進行實驗結果的討論,最終實驗報告以論文形式提交,通過這樣一個比較完整的研究過程訓練,使學生能夠了解設計型實驗的的基木過程和方法,從而對科學研究有感性認識。開放實驗室需要學生靈活地和運用所學的物理化學基礎知識和基本技能,需要學生掌握各種科學方法。具有嚴肅認真和敢于創新的精神,這不僅有利于學生科學方法的訓練和科學態度的培養,而且給學生提供了充分的獨立思考的空間,激發了學生的學習興趣,極大的調動了其主觀能動性,充分發揮其創造力,有利用培養創新人才。激發學生對該實驗課程的興趣,保證大部分同學的參與進來。
5結語
從我校的教學改革實踐與探索過程的實效看,基本達到了預期設計的目的和要求。學生通過物理化學實驗課程的學習,鞏固了物理化學的基礎理論知識,熟練地掌握了物理化學實驗的基本技能,對培養良好的科學創新精神和獨立的科研能力奠定了一定的基礎。當然,物理化學實驗教學的探索與改革是一項長期而艱巨的工作,還有很多有待研究的內容及發展的空間,也會出現一些新的問題。如何更深入的加大物理化學實驗課程教學的改革力度,提高物理化學實驗課教學水平,還需要我們運用先進的教育教學理念,不斷地探索、研究、總結和實踐。
作者:崔榮靜 權英 陳夢玲 翟春 單位:常熟理工學院化學與材料工程學院
參考文獻:
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基金項目:
本文系江蘇省教育廳高等教育教學改革項目(2013JSJG105);常熟理工學院教育教學改革重點項目(CITJGIN201303);常熟理工學院教學團隊培育項目(JXNH2014115);常熟理工學院特色課程項目(jxnh2014092)