工科院校物理化學(xué)實驗教學(xué)改革

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摘要：物理化學(xué)實驗是運用化學(xué)和物理領(lǐng)域的一些實驗技術(shù)來研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)和相關(guān)過程規(guī)律的基本手段。在傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)下，往往對學(xué)生自己分析實驗問題，解決實驗問題的能力培養(yǎng)上認(rèn)識不夠。針對這個問題，本文在西北工業(yè)大學(xué)"物理化學(xué)實驗"課程教學(xué)實踐的背景下，對物理化學(xué)實驗課程教學(xué)改革的問題進行了探討，并論述了實驗準(zhǔn)備階段、評價考核體系和開設(shè)綜合實驗課三個方面的改革。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)改革；物理化學(xué)實驗；主觀能動性

一、實驗準(zhǔn)備階段的改革

目前，大多數(shù)高校都開始壓縮課時，縮短了實驗課時間，實驗老師為了讓學(xué)生在正常教學(xué)時間內(nèi)完成實驗，通常情況下，實驗室老師會將學(xué)生上課前所有的準(zhǔn)備工作都做完，甚至可能提前完成一部分實驗操作。學(xué)生進入實驗室后，通過模仿實驗老師的演示過程或者按照課本的實驗步驟，做完實驗離開實驗，從實驗開始到結(jié)束，通常2—3個小時就能結(jié)束，容易讓學(xué)生造成一種實驗很簡單的假象。因此，當(dāng)學(xué)生剛開始開展本科論文的科學(xué)研究時，不知道怎么開展工作，發(fā)揮不了自己的主觀能動性，因為學(xué)生沒有經(jīng)歷實驗準(zhǔn)備階段。基于此，在實驗教學(xué)中，由原來教師準(zhǔn)備好實驗，學(xué)生單純的做實驗，改成讓學(xué)生從實驗準(zhǔn)備階段就進入實驗室，現(xiàn)場觀摩或者協(xié)助實驗老師準(zhǔn)備實驗，從儀器的配套選擇、安裝調(diào)試、藥品的領(lǐng)取、溶液的配制以及實驗室的整理等方面，盡可能全方位地參與，為提高學(xué)生的動手能力提供機會。

二、優(yōu)化評價考核體系

目前，物理化學(xué)實驗的考核主要分為實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告、實驗衛(wèi)生四個環(huán)節(jié)。其中實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生在預(yù)習(xí)過程往往采取直接抄襲實驗課本的方式，不注意實驗課本中實驗原理知識的理解。有些學(xué)生雖然在實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中得了高分，但這并不能表明其對該實驗有非常好的理解和運用。實際上，實驗預(yù)習(xí)的目的一方面是希望學(xué)生能在實驗開始前進一步了解和鞏固理論知識；另一方面是希望學(xué)生能通過實驗預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生提出問題，分析問題，解決問題的能力，以及進一步提高其對該學(xué)科相關(guān)理論知識理解程度。因此，非常有必要建立合理的實驗預(yù)習(xí)評價體系。結(jié)合實驗室的臺套數(shù)和選課學(xué)生的人數(shù)，我們提出自行設(shè)計實驗的預(yù)習(xí)考核方式，主要是指學(xué)生通過對實驗原理部分的理解，自行寫出實驗所需實驗儀器，實驗步驟，數(shù)據(jù)處理三部分內(nèi)容，并對實驗進行預(yù)做，學(xué)生可以單獨或者兩人完成實驗預(yù)習(xí)過程。通過該考核方式的實施，希望能大大激發(fā)學(xué)生對物理化學(xué)實驗課的興趣。實際上，自行設(shè)計實驗的預(yù)習(xí)考核方式將更加注重對學(xué)生實驗過程的關(guān)注，與現(xiàn)有的只注重實驗結(jié)果的準(zhǔn)確與否相比，該體系更強調(diào)對實驗過程中對問題的解決能力的評價。

三、教學(xué)內(nèi)容的改革———開設(shè)綜合實驗課

綜合實驗課的目的是使學(xué)生的動手能力得到充分的鍛煉。在內(nèi)容方面，可以結(jié)合本學(xué)科儀器設(shè)備的現(xiàn)狀以及一些科研課題，為學(xué)生設(shè)計一些新實驗。實驗內(nèi)容應(yīng)包括多種科研實驗方法和新測試技術(shù)的綜合應(yīng)用，如聚合物的性質(zhì)測定等；同時有意識地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前社會面臨的一些亟待解決的熱點問題。比如，2017年，為了測定一個弱導(dǎo)熱性聚合物的比熱容，本人和三名本科生基于電熱法的基本原理，自行選材、設(shè)計并加工量熱器內(nèi)筒和外筒。與傳統(tǒng)量熱器相比，單獨設(shè)計并加裝了一根樣品管，最后組裝得到改進量熱器。對于弱導(dǎo)熱性物質(zhì)，將已知比熱容且導(dǎo)熱性較強的鋅粉與其混合后再進行測試，縮短了其達(dá)到平衡溫度的加熱時間，使待測物質(zhì)內(nèi)部熱量分布更加均勻，減少其內(nèi)外部溫度差異對實驗結(jié)果的影響，并因此獲得了“卓越杯”大學(xué)生化學(xué)實驗競賽新實驗設(shè)計賽二等獎（省部級）。在整個實驗過程中，不僅讓學(xué)生明確了比熱容的定義，了解了導(dǎo)熱性較好的物質(zhì)與導(dǎo)熱性較差的物質(zhì)在測試時的區(qū)別，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高了學(xué)生自我動手解決問題的能力。由于綜合實驗課可真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，同時能提高實驗室和實驗室相關(guān)設(shè)備的利用率。通過綜合實驗課，使學(xué)生了解一些當(dāng)前學(xué)科前沿的新知識和先進的測試技術(shù)。

四、結(jié)語

經(jīng)過以上物理化學(xué)實驗教學(xué)改革，單獨開設(shè)一門綜合實驗課，實現(xiàn)學(xué)生實驗技能、實驗室和實驗室相關(guān)設(shè)備的利用率的同步提高，培養(yǎng)正確的實驗態(tài)度和讓學(xué)生在實驗教學(xué)中學(xué)習(xí)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧椒?。同時，通過實驗各環(huán)節(jié)的有效管理，使學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。

參考文獻：

[1]朱莉娜,馮霞,陳麗,等.基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗的課堂延伸教學(xué).實驗科學(xué)與技術(shù),2015,13(6):1-3.

[2]郭婷,孟濤,方伊,等.“理論、實踐與科研三位一體”物理化學(xué)實驗

作者：尹常杰 劉建勛 邱華 單位：西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院