化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

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[摘要]針對(duì)應(yīng)用化學(xué)學(xué)科發(fā)展需要，設(shè)計(jì)出適合工科類學(xué)生的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在原有的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練模式上可以嘗試引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，例如可采用虛擬仿真試驗(yàn)?zāi)K，可以充分激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性和積極性，改進(jìn)考核機(jī)制，有利于創(chuàng)新思維培養(yǎng)。本文從物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施方法、考核方式等幾方面對(duì)新形勢(shì)下的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革進(jìn)行了初步的探索。

[關(guān)鍵詞]物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

1課程概述

教育也要改革開放，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也必然要改革開放，不改革就跟不上形勢(shì)，就不能培養(yǎng)出符合時(shí)代要求的人才。每個(gè)教師都應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，把教學(xué)改革變成自己的自覺行動(dòng)。物理化學(xué)教學(xué)改革包括教學(xué)內(nèi)容(即教材)改革、教學(xué)過程改革、教學(xué)方法手段改革、教學(xué)管理(包括教學(xué)時(shí)間、教學(xué)安排、考試內(nèi)容、考試方法、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等等)改革[1]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展是十分必要的。這不僅是對(duì)物理化學(xué)理論課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)踐，并且利用實(shí)驗(yàn)的手段驗(yàn)證了經(jīng)典的物化理論。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貫穿了物化的全部章節(jié)，特別是熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及電化學(xué)的部分均設(shè)置有實(shí)驗(yàn)。通過物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以對(duì)學(xué)生的儀器操作能力、數(shù)據(jù)分析能力有很大的鍛煉。但是傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程往往總是按照教師提供教材—學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)—教師進(jìn)行課堂演示—學(xué)生實(shí)際操作—撰寫報(bào)告的模式進(jìn)行[2]。其中學(xué)生只是被動(dòng)地參與，對(duì)于實(shí)驗(yàn)很少有自己的思考與認(rèn)識(shí)，總是機(jī)械式的操作。最后的教學(xué)成果并不理想。傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程通常由講座和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)組成。實(shí)驗(yàn)講座的設(shè)置為的是讓學(xué)生從理論上理解實(shí)驗(yàn)的原理。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)手段有初步的了解。并且利用多媒體技術(shù)向?qū)W生播放實(shí)驗(yàn)操作視頻，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解實(shí)驗(yàn)流程[3]。實(shí)驗(yàn)方面，要求學(xué)生完成不少于十二個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，初步掌握重要的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，熟悉各種物理化學(xué)現(xiàn)象，并學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的歸納和分析方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上基本包括了物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)部分的所有章節(jié)。包括熱力學(xué)、化學(xué)平衡、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象、大分子系統(tǒng)等章節(jié)均有設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生了解物理化學(xué)的原理；另一方面，根據(jù)現(xiàn)有儀器設(shè)備的條件，力求在實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)上得到較全面的訓(xùn)練[4]。

2課程目標(biāo)

通過熱力學(xué)、化學(xué)平衡、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象、大分子系統(tǒng)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲取基本的實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理能力。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中基本每個(gè)實(shí)驗(yàn)都會(huì)接觸到一個(gè)新的小儀器，通過教師的講解，學(xué)生能夠基本掌握儀器的原理，零點(diǎn)校準(zhǔn)，誤差來源，基本操作與注意事項(xiàng)等。引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中了解和體驗(yàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的基本思路，鍛煉學(xué)生的理解能力，運(yùn)用知識(shí)的能力與創(chuàng)新能力。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般需要6~8課時(shí)才能完成，這也考驗(yàn)的學(xué)生的注意力與耐心程度。最后實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生與自己的組員共同完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與誤差分析。一般物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)設(shè)置1~2個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自行分析操作，這為學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3課程改革實(shí)施建議

3.1教學(xué)建議

實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練是本課程主要內(nèi)容，通過物化實(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練與數(shù)據(jù)處理分析，使學(xué)生的計(jì)算能力與邏輯思維能力得到提升。開展計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。在培養(yǎng)學(xué)生探索與創(chuàng)新開拓能力方面，實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練是課堂理論教學(xué)所不可替代的。但是某些實(shí)驗(yàn)由于儀器昂貴，實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地的限制與原料來源困難等原因始終無法順利開展，特別是在一些新辦的普通地方高等院校，由于種種限制無法進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)。因此可以采取目前新興的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，搭配購(gòu)買的虛擬仿真軟件來進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，制造業(yè)與工業(yè)的不斷革新，計(jì)算計(jì)智能化生產(chǎn)越來越普遍，因此上述的計(jì)算機(jī)教學(xué)可以使學(xué)生在這一方面得到鍛煉。同時(shí)使得實(shí)驗(yàn)不再枯燥，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。通過已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容與已經(jīng)掌握基本操作的儀器，自主的區(qū)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)。例如燃燒熱的實(shí)驗(yàn)中，我們的教材上規(guī)定的是測(cè)定萘和苯甲酸的燃燒熱。但是學(xué)生可以在教材的可以自行拓展，去測(cè)定一些食物，藥品，例如巧克力，軟糖，膠囊等的燃燒熱，將理論與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于我們的實(shí)際生活。

3.2考核方式建議

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試(筆試)，評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)物化實(shí)驗(yàn)基本原理的理解和運(yùn)用。操作考試，物化實(shí)驗(yàn)技術(shù)掌握情況。上機(jī)實(shí)驗(yàn)：利用虛擬仿真軟件，在機(jī)房中對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行考核。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；考察運(yùn)用基本理論和物化實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決實(shí)際化學(xué)問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]尹常杰，劉建勛，邱華．新形勢(shì)下工科院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的初探[J]．教育教學(xué)論壇，2019，400(06)：117-118．

[2]丁祥，靳俊玲，黃小兵，等．新形勢(shì)下高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革與探索[J]．廣州化工，2020，048(005)：187-188，191．

[3]劉永梅，張晉芬，戴維林，等．新形勢(shì)下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與思考[J]．中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014(10)：90-93．

[4]薛美香．新辦本科院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J]．廣東化工，2009，036(012)：189，191．

作者：梁若雯 何周駿 單位：寧德師范學(xué)院