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[摘要]
物理化學實驗教學是高?；A化學實驗教學的重要組成部分。為提高物理化學實驗教學質量，文章對近十年來高校物理化學實驗教學存在的主要問題進行了系統梳理和歸納，并針對這些問題提出相應的解決措施，從而充分激發學生學習興趣，深入挖掘學生學習潛力，促進學生創新精神和創新能力的培養。
[關鍵詞]
物理化學；創新能力；實驗教學；教學改革
物理化學是高?；瘜W工程與工藝、食品科學與工程、應用化學和制藥工程等本科專業的必修基礎課程，它是以物理學原理和實驗技術為基礎，借助于數學運算工具來探究物質體系的化學反應規律的一門科學[1]。實驗教學是物理化學學科教學中不可或缺的教學環節，對培養學生的創新思維、實踐動手能力和綜合素質起著舉足輕重的作用。但是，隨著時代的進步和現代科技水平的快速發展，高校物理化學實驗教學逐漸凸顯出一系列問題[2-3]。本文對近十年來高校物理化學實驗教學過程中主要存在的問題進行了梳理和總結，在此基礎上提出了相應解決措施，對培養具有創新意識、創新精神和創新能力人才有重要意義。
1物理化學實驗教學中主要存在的問題
目前，普通高等學校物理化學實驗教學中普遍存在一些共性問題，現歸納總結如下：
1.1實驗教學內容陳舊，反映不出學科發展新趨勢
近十年來，物理化學學科發展迅速，但實驗教學部分內容較為陳舊，在實驗安排上通常以驗證性實驗為主，對提升培養學生的學習興趣和探究事物現象背后科學規律的好奇心不足，且對學生實驗技能的培養不夠重視[4]。綜合性實驗開設則較少[5]，尤其設計性、探究性實驗更是微乎其微。因此，實驗教學內容無法反應物理化學學科發展的現狀。
1.2實驗教學方法單一，未能有效激發學生的學習興趣
傳統的物理化學實驗教學大多數采用“灌輸式”的教學方法，即教師講解實驗目的、實驗原理、操作步驟和實驗注意事項，然后學生根據實驗教材按部就班地進行實驗操作，再對實驗結果進行數據處理，最后完成實驗報告[6]。近年來，大多數高校普遍采用多媒體教學，教師將黑板變成了屏幕，但大多數并沒有改變傳統“灌輸式”教學方法，多媒體教學信息量大，甚至灌輸地更為嚴重[7]。在整個“灌輸式”實驗教學過程中缺乏啟發式引導，學生缺乏積極主動思考問題，學生在實驗過程中積極性不高。
1.3理論與實驗教學嚴重脫節，造成部分學生存在厭學心理
物理化學的理論教學和實驗教學在相當長時間內分別由不同任課教師擔任，再加上理論課與實驗課教學教師之間沒有溝通，造成實驗課已經開課了，但理論課程卻尚未講到，亦或理論課講到該部分內容時，學生已經忘記相應實驗內容，從而導致理論教學與實驗教學出現嚴重脫節現象[8]。實驗課脫離了理論課的指導，學生難以全面、深刻理解實驗教學內容，嚴重打擊學生通過實驗探索科學規律的學習積極性，長期以往滋生學生的厭學心理，難以達到實驗教學過程中理論與實踐相結合的目的。
1.4實驗考核評價體系較為簡單，未能全面客觀評價學生實際實驗能力
傳統物理化學實驗教學主要采用教師評價的考核方式[9]，其考核評價體系相對較為單一，其考核缺乏層次性和多樣性[6]，未能充分調動學生的學習主動性和創造性，不利于學生創新思維和創新能力的培養。
2物理化學實驗教學改革措施
2.1更新實驗教學內容，構建多層次實驗教學新體系
根據學生所學專業的特點和需要，教師在實驗教學過程中不斷更新物理化學實驗的基本內容，依據物理化學領域的最新研究成補充物理化學的前沿理論、新方法和新應用，構建“基礎性-綜合性-設計性-研究性”四層次的實驗教學體系。第一層次為基礎性實驗，主要訓練學生掌握物理化學的“三基”，即基本原理、基本知識和基本技能，規范操作得出正確的實驗數據和結論。通過基礎性實驗的系統訓練，讓學生較好地掌握物理化學的基礎知識和實驗操作技能，為后續綜合性實驗打下扎實基礎。第二層次為綜合性實驗，主要培養學生分析問題和解決問題的能力，進一步鞏固。綜合性實驗是在第一層次的實驗基礎上開設，如設計常見鉀鹽對水比熱容的影響[10]，先檢測量熱計的熱容，再采用不同電熱發測定不同鉀鹽水濃度的比熱容。通過綜合性實驗，一方面可以幫助學生鞏固前面學習的基礎性實驗知識，另一方面提高學生綜合運用所學基礎知識的能力以及提出問題、分析問題和解決問題的能力。第三層次為設計性實驗，主要綜合訓練學生的實驗設計、數據處理和綜合運用所學基礎知識的能力。教師作為主導，學生作為主體。在教師的引導下，充分發揮學生自身的主觀能動性，學生提出問題，查閱相關資料，獨立進行實驗方案的設計，執行實驗，處理實驗數據，得出實驗結論，且學生盡可能自行解決實驗過程中碰到的技術問題。學生通過設計實驗，靈活運用所學知識研究新問題，必將大大激發學生的學習興趣和內在潛能。第四層次為研究性實驗，主要培養學生的創新意識、創新精神和創新能力。研究性實驗內容可源自教師申請的科研課題，也可以是在教師的指導下，學生根據自己的專業特長和興趣愛好申請的大學生創新實驗計劃(校級、自治區級、國家級)或挑戰杯項目，學生須通過查閱國內外跟課題相關文獻資料，撰寫申報書并獨立進行科學實驗。學生通過課題申報、中期考核和結題答辯等系列過程，使學生經過系統嚴格的科研訓練，逐漸形成勇于創新、科學嚴謹、求真務實的科學品質，進而學生的創新意識和創新能力得以顯著提升。
2.2建立問題為核心的教學模式，采用多元化教學方法
問題式教學法是一種以問題為核心，教師為主導，學生為主體的教學模式，其中問題的設計是關鍵[11]。實驗教學過程中，教師可以科學設計“系列問題”。根據問題的覆蓋范圍，問題可分為普遍性問題和特殊性問題。普遍問題是面向全班大多數學生的問題，涵蓋實驗中要求全體學生要掌握的基本知識、基本操作和技能；特殊性問題是針對少數學生實驗過程中碰到的問題，引導學生積極思考，分析問題的原因，激發學生探究問題的好奇心和求知欲。實驗開始前，學生寫好預習報告后進行談論實驗過程中可能出現的問題，探討問題出現的原因，避免問題出現的措施。實驗過程中，學生應注意觀察實驗現象，鼓勵學生靈活運用所學知識解釋實驗過程中碰到的現象，深入探究實驗現象背后隱藏的化學機制。實驗結束后，全班同學積極討論實驗過程中遇到的難題，結合啟發式教學方法，鼓勵學生踴躍發言，培養學生的分析、歸納和表達能力。項目教學式教學法是以實驗項目為對象，學生為中心，在教師的引導下，學生對項目進行處理，從資料收集、方案設計和項目執行到項目的結束都由學生討論協作完成的一種新型教學方法[3]。與傳統灌輸式教學法相比，該方法特點在于以項目為主線，學生為主體，教師為引導，教師不僅是知識的傳播者、引導者，同時也是項目的共同參與者和監督者。項目教學法中項目的設計是關鍵，根據學生的認知水平和知識結構，采取由簡單到復雜，由淺入深設計實驗項目，充分調動學生學習的積極性，讓學生去發現問題，分析問題和解決問題。開放式教學法是將實驗室對外開放的一種教學方法。開放式實驗教學允許學生選擇自己感興趣的實驗項目，開放式實驗室為學生提供開放、寬松、自由的學習環境，讓學生充分發揮自己的想象力和創造力，培養學生實驗過程中關注重要實驗細節，養成科學、嚴謹地記錄實驗數據的好習慣，同時為學生從事研究性項目打下良好基礎。
2.3理論與實驗教學相對接，使學生喜歡理論愛做實驗
物理化學實驗對深入理解物理化學基礎理論具有重要作用，而物理化學基礎理論對解釋物理化學實驗現象有指導作用。因此，物理化學實驗課和理論課是有機結合、密不可分的有機結合整體。為達到理論課和實驗課相結合的目的，擔任物理化學理論課教學的教師盡量擔任物理化學實驗課的教學；若理論課和實驗課分別由不同教師擔任，那么理論課教師和實驗課教師之間應及時溝通，以保證理論課在和實驗課相對接。當開設物理化學理論課后應緊接著開設實驗課，以加強學生對物理化學基礎理論的深入理解；教師在物理化學實驗教學過程中采用多媒體教學結合黑板板書，可以使抽象的物理化學基礎理論變得生動有趣，學生通過物理化學實驗課，可以激發學生學習理論知識的興趣，充分挖掘學生的學習潛力，使學生喜歡理論愛做實驗，以達到理論和實驗相結合的目的。同時為了讓學生較多地接觸物理化學發展的前沿，掌握先進的實驗技術，學校不斷加大投入更新物理化學實驗試備，讓學生接觸和使用更多先進的實驗儀器。如在“凝固點降低法測定葡萄糖的摩爾質量”實驗中采用數字式精密溫差測量儀代替了貝克曼溫度計；在“氨基甲酸銨的分解平衡”實驗中用數字式低真空測壓儀代代替了U形管水銀壓力計。這些儀器采用新型傳感技術，精確度高、穩定性好、操作簡單、使得整個物理化學實驗的測溫測壓手段更加先進，從而提高學生做實驗的興趣。
2.4建立綜合考核評價體系
傳統的實驗教學考核方法，通常注重物理化學實驗理論要點的考查，將實驗報告作為考核的主要依據，這樣的考核方式側重筆試，忽視了對學生實驗操作能力的考核，具有單一性和片面性，很難如實地反應出學生的真實水平。因此對物理化學實驗課成績的考核做了改革，制定了“物理化學實驗學生成績考核細則與評分標準”，明確實驗成績考核的具體內容為平時操作(含預習情況、操作的熟練程度、紀律、安全)、實驗報告、期末實驗考核(含實驗操作考試、理論考試)七部分。其中平時操作成績(含預習、操作的熟練程度、紀律、安全)占30%、實驗報告成績占30%、期末實驗考試成績40%。重點增加了期末實驗考試，主要對基本原理、基本操作、數據計算及處理進行現場抽題考試，抽題是由學生本人隨機抽簽，一人一題，考試內容含物理化學實驗儀器的使用、物理化學參數的測定、實驗數據的計算及處理。通過以上改革，避免了以往只憑實驗報告評定成績的弊端，使實驗教學的考核趨向科學化，提高學生學習的興趣和競爭性。同時為了更加客觀全面評價學生的實際情況，我們擬將學生引入考核主體，在平時操作成績的評定中，采用學生自評(權值10%)、學生互評(權值30%)和教師評價(權值60%)的多元評價評價體系，突破傳統的單一教師評價方式，以體現以教師為主導、學生為主體，提高學生對實驗成績的認可度，激發學生的學習興趣。
3結語
綜上所述，物理化學實驗教學改革是一個長期不懈努力的過程。物理化學實驗教學只有通過不斷更新教育理念，緊跟現代科技水平的步伐，不斷更新自身實驗教學內容，同時實現理論教學和實驗教學的有效對接，綜合運用多種教學方法、手段，構建科學合理的綜合考核評價體系，考核實驗過程與實驗結果并重，建立學生在實驗過程中的主體地位，激發學生的學習興趣，充分調動學生學習的主動性和創造性，深入挖掘學生的學習潛力，才能真正意義上提高學生的創新意識、創新精神和創新能力。
作者：劉純友 程謙偉 田玉紅 單位：廣西科技大學生物與化學工程學院
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(本文文獻格式：劉純友，程謙偉，田玉紅．基于學生創新能力培養的物理化學實驗教學改革初探[J]．廣東化工，2016，43(23)：132-133)
