物理化學(xué)實驗信息化課程設(shè)計

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摘要：物理化學(xué)實驗是一門較難的基礎(chǔ)實驗課程，本論文分析了傳統(tǒng)物理化學(xué)實驗教學(xué)中的難點。從教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)策略和教學(xué)過程三個角度，整體介紹了物理化學(xué)實驗信息化建設(shè)總體設(shè)計思路。提出了基于“TNT”模型的教學(xué)過程設(shè)計方案。從重點難點解決、學(xué)習(xí)興趣增強(qiáng)、學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成三個角度評價了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：TNT模型；物理化學(xué)實驗；信息化課程改革

一、物理化學(xué)實驗教學(xué)難點

（一）儀器操作復(fù)雜，指導(dǎo)困難

物理化學(xué)實驗與物理化學(xué)課程聯(lián)系緊密，同時又是一門獨立的、實踐性課程[1]。物理化學(xué)實驗儀器較多，操作繁瑣，學(xué)生對于操作的掌握需一對一指導(dǎo)，自學(xué)效果非常差，導(dǎo)致課堂效率低，教師講解多，學(xué)生練習(xí)少。統(tǒng)一講解幾乎沒有效果，單獨講解費時費力又影響學(xué)生練習(xí)，傳統(tǒng)教學(xué)模式下，第一次實驗的講解時間都要占到30%。

（二）學(xué)生預(yù)習(xí)效果差

課前預(yù)習(xí)是實驗教學(xué)的重要部分，目前學(xué)生大多是照著課本內(nèi)容寫預(yù)習(xí)報告，教材內(nèi)容更新緩慢，實驗室儀器與教材上不能一一對應(yīng)，學(xué)生預(yù)習(xí)效果較差。另外對于學(xué)生預(yù)習(xí)的督導(dǎo)也停留在紙面，導(dǎo)致學(xué)生進(jìn)入實驗室后不熟悉實驗儀器，不理解實驗原理，達(dá)不到預(yù)期效果，有些學(xué)生做完實驗甚至連實驗名稱都不知道，更談不上能力培養(yǎng)。另一方面，也加重了老師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，需反復(fù)講解[2]。

（三）實驗安排復(fù)雜

物理化學(xué)實驗由于儀器昂貴占地較大等原因，同時開設(shè)幾個實驗，按照實驗個數(shù)分組進(jìn)行循環(huán)，直到這幾個實驗循環(huán)完再做新的實驗。每次循環(huán)時，學(xué)生要在不同實驗室和不同實驗臺做實驗，容易糊涂，尤其是第一次實驗?？梢哉f缺乏指導(dǎo)的情況下，正確接受實驗任務(wù)都有難度，更不用說完成了。

（四）實驗評價不全面

存在實驗報告批改、反饋不及時傳達(dá)的弊端。實驗成績評定缺乏詳細(xì)、客觀、公開、公正的評價標(biāo)準(zhǔn)。這是由于在傳統(tǒng)評價體系中根本無法做到全部評價，指導(dǎo)教師嚴(yán)重不足，無法當(dāng)堂給出實時評價結(jié)果，靠感覺給分的現(xiàn)象必然存在。

二、物理化學(xué)實驗信息化建設(shè)總體設(shè)計

（一）教學(xué)目標(biāo)

物理化學(xué)實驗理論教學(xué)目的是第一層次加深對物理化學(xué)理論課所學(xué)知識的理解。第二層次掌握物理化學(xué)實驗的基本技能，掌握有關(guān)儀器的使用。第三層次是掌握科學(xué)研究的正確方法。物理化學(xué)實驗的素質(zhì)目標(biāo)是，熟練掌握諸如折光率、旋光度、沸點、凝固點等一系列系統(tǒng)性質(zhì)的正確測定操作，能夠掌握突發(fā)安全事故的“SOP”。物理化學(xué)實驗的情感目標(biāo)是：有良好的團(tuán)隊精神、協(xié)作意識、以及正確的環(huán)保意識。

（二）教學(xué)策略

1.教學(xué)既要投其所好，又要正確引導(dǎo)現(xiàn)在教與學(xué)新常態(tài)正在出現(xiàn)，教學(xué)活動形式的單一性與教學(xué)內(nèi)容的多樣性，學(xué)生并不買賬。學(xué)生獲取知識渠道的多樣性與獲取知識內(nèi)容的單一性，正在自我建構(gòu)的路上越行越遠(yuǎn)，比如自媒體的流行，大數(shù)據(jù)分析下的針對個人喜好而做的信息推送?，F(xiàn)在是教與學(xué)，學(xué)與自學(xué)的競爭。2.認(rèn)清學(xué)情，任務(wù)驅(qū)動，成績驅(qū)動，自主選擇驅(qū)動由強(qiáng)迫學(xué)習(xí)向幫助學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。學(xué)情新常態(tài)正在體現(xiàn)，自主選擇性強(qiáng)，不學(xué)無用之課；追求學(xué)習(xí)成果，學(xué)習(xí)唯分?jǐn)?shù)論，學(xué)習(xí)唯實用論；追求自我表達(dá)，反對權(quán)威，拒絕灌輸。

（三）教學(xué)過程

將教育現(xiàn)代化新技術(shù)與教學(xué)全過程融合起來，在如下四個方面對教學(xué)過程進(jìn)行優(yōu)化：1.制作富媒體教學(xué)資源，追求效率，不做重復(fù)的事，反復(fù)做重要的事。2.利用云教學(xué)平臺，重視效果，記錄教與學(xué)過程，反饋教與學(xué)效果，診斷分析得出改進(jìn)之匙[3]。3.利用更加優(yōu)秀的智能校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，多媒體智慧教室，追求教學(xué)公平。讓課堂教學(xué)變成全員參與，針對輔導(dǎo)的學(xué)習(xí)環(huán)境。4.利用云平臺的大數(shù)據(jù)分析，追求個性化，允許學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，知識點菜單化，提倡分級教學(xué)。

三、基于“炸藥”教學(xué)模型的過程設(shè)計

經(jīng)過多輪的教學(xué)改革與實踐，我們建立了一種與“TNT”分子結(jié)構(gòu)式類似的物理化學(xué)實驗教學(xué)模型。采用獨特的“炸藥”教學(xué)模型，設(shè)計教學(xué)過程，突出的特色是，六環(huán)節(jié)，四互動，兩自主。在學(xué)生主體性方面，互動反饋診改方面，資源推送與活動設(shè)計方面，評價考核方面有創(chuàng)新性設(shè)計。

（一）課前接受任務(wù)

老師的角色是任務(wù)者，學(xué)習(xí)喚醒者。學(xué)生是任務(wù)的接收者。通過信息化技術(shù)，教師了解學(xué)生對學(xué)習(xí)任務(wù)的關(guān)注程度，與學(xué)生進(jìn)行互動。課前學(xué)習(xí)的主動性和執(zhí)行力是評價的主要方面。簡單的修改云班課名字和頭像，就可以初步了解學(xué)生學(xué)情，并有針對性提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

（二）通過求助彌補(bǔ)不足

老師的角色是提出學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，學(xué)生了解任務(wù)后，掌握學(xué)習(xí)方法。主要目的是讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)遇到困難時應(yīng)如何尋求幫助。在此環(huán)節(jié)進(jìn)行充分地互動：導(dǎo)學(xué)與答疑的師生互動；討論與被點贊的同學(xué)間共同學(xué)習(xí)互動。對學(xué)生的積極性和參與度評價，對積極幫助解答問題的學(xué)霸點贊加分。可以將這個環(huán)節(jié)理解為理論課程學(xué)習(xí)的補(bǔ)習(xí)和實驗知識技能的預(yù)習(xí)。對于物化實驗來說，學(xué)生幾乎要完成全部的知識技能的學(xué)習(xí)，進(jìn)入實驗室后90%以上時間用來進(jìn)行實驗操作的練習(xí)。

（三）抓住課前“黃金十分鐘”，完成課前學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

提前10分鐘進(jìn)入實驗室，所有的課前學(xué)習(xí)測試進(jìn)入倒計時。此環(huán)節(jié)體現(xiàn)了學(xué)生為主體，針對已有資源自主查漏補(bǔ)缺，完成對應(yīng)測試活動，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的自我評價，基本上是客觀題選擇題的評價，教師在課上進(jìn)行綜合點評。在實驗室中進(jìn)行面對面的交流互動，討論答疑進(jìn)入倒計時。所有作業(yè)都進(jìn)入倒計時，督促學(xué)生及時完成上一次的教學(xué)任務(wù)，進(jìn)行綜合點評。也是對于本次實驗所需知道的安全、環(huán)保、任務(wù)、作業(yè)、操作的一個總的回憶與復(fù)習(xí)，同時完成達(dá)標(biāo)性考試，實驗室的準(zhǔn)入條件就是100%通過隨堂測試。

（四）課上學(xué)習(xí)實踐，教師點評指導(dǎo)

首先學(xué)生要完成實驗操作內(nèi)容，錄制操作錄像，拍攝實驗現(xiàn)象照片，并按照關(guān)鍵的時間節(jié)點，完成老師提前設(shè)計好的課上作業(yè)活動。其次學(xué)生課上完成相關(guān)選擇題測試，主要包含重要的數(shù)據(jù)認(rèn)知，重要的實驗室安全事項，重要的污染物處理與排放，數(shù)據(jù)后處理方法等。教師分析成績，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的進(jìn)步，客觀指出學(xué)生學(xué)習(xí)的不足。最后，學(xué)生完成課堂問題回答，教師根據(jù)其表現(xiàn)進(jìn)行點贊評價。教師根據(jù)每個子教學(xué)任務(wù)的效果反饋調(diào)節(jié)教學(xué)節(jié)奏，如果80%學(xué)生掌握了，可進(jìn)入下一個子任務(wù)的教學(xué)環(huán)節(jié)。如果教學(xué)效果不好還會引導(dǎo)學(xué)生觀看操作演示微課視頻。

（五）實驗報告與分析總結(jié)

突出學(xué)生為主體，獨立完成實驗報告，每次課后要及時書寫實驗報告，學(xué)會對學(xué)習(xí)的自我總結(jié)評價及成果發(fā)掘。教師設(shè)計相關(guān)的思考題，學(xué)生手寫作業(yè)后拍照上傳，教師在網(wǎng)上進(jìn)行評判，將實驗報告批改結(jié)果實時反饋給學(xué)生。特別是數(shù)據(jù)處理方法的指導(dǎo)，除了制作講解微課視頻，仍然需要采用手寫人工批改的方法，針對每位同學(xué)都給出指導(dǎo)意見和評價。

（六）知識拓展應(yīng)用

學(xué)生接受后續(xù)學(xué)習(xí)工作中的新任務(wù)，教師為完成新的學(xué)習(xí)任務(wù)提供幫助。教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)成果遷移與轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)意識。此環(huán)節(jié)為拓展環(huán)節(jié)不進(jìn)行考核與評價。在此環(huán)節(jié)教師采用開放實驗室項目作為抓手，將實驗廢液的處理、實驗參數(shù)的改進(jìn)，實驗對象的變化、實驗方法的改進(jìn)作為切入點，利用課余時間教師進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)一步對優(yōu)秀學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行針對性的指導(dǎo)提高，以實現(xiàn)知識的遷移和拓展。

四、教學(xué)效果

（一）重點、難點處理

利用新技術(shù)突破重點難點，利用微課制作技術(shù)，制作虛擬實驗，模擬實驗過程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)直觀感受，加強(qiáng)練習(xí)效果。透過測試發(fā)現(xiàn)，超過80%以上學(xué)生可以通過課前線上學(xué)習(xí)，課中綜合講解，一次掌握基本的實驗技能。

（二）學(xué)習(xí)興趣的增強(qiáng)

利用討論答疑活動，調(diào)動學(xué)霸幫助回答問題，共同學(xué)習(xí)的氛圍，提高成就感、參與感。利用參與即得分的體驗式學(xué)習(xí)評價過程，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

（三）新技術(shù)背景下學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成

通過整個教學(xué)過程，不斷地引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)新技術(shù)背景下的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高其自主學(xué)習(xí)能力。

五、結(jié)語

物化實驗信息化課程的建設(shè)，對提高實驗教學(xué)質(zhì)量、提升實驗教學(xué)管理和培養(yǎng)具有科研素養(yǎng)的人才具有較大幫助，今后物化實驗改革還要在虛擬仿真、人工智能等方面進(jìn)行教學(xué)改革，力爭使物化實驗教學(xué)達(dá)到現(xiàn)代化、科學(xué)化。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王亞珍,許江揚,林雨露等.物理化學(xué)實驗課程體系和課程內(nèi)容改革與實踐[J].化工高等教育,2009,26(6):32-35.

[2]周晶,李健,胡錫奎,等.淺談教育信息化在實驗教學(xué)改革中的重要性[J].科教文匯,2016(3):28-29．

[3]郭小群.信息技術(shù)在物理化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].廣東化工,2012,39(9):219．

作者：劉云鶴 單位：承德石油高等?？茖W(xué)校