物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)半開放教學(xué)探討

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摘要：分析了傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，提出了我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)半開放的教學(xué)模式，并從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇，教學(xué)方法改革，考核方式和規(guī)范實(shí)驗(yàn)報告的撰寫等方面探討了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)半開放教學(xué)改革。半開放教學(xué)目的在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生視野并提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；半開放實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)方法單一

目前我校物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是讓學(xué)生自主預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義，老師講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，然后寫實(shí)驗(yàn)報告。在整個過程中，教師花費(fèi)了很多的時間去講解實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)和操作步驟，學(xué)生沒有時間去思考。整個實(shí)驗(yàn)過程中難以發(fā)揮學(xué)生的主體作用，導(dǎo)致學(xué)生興趣不高，只是機(jī)械地按照教師的指導(dǎo)操作一遍，甚至?xí)┳霾糠謱?shí)驗(yàn)。這種現(xiàn)象導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)興趣下降，主動性差，還有部分同學(xué)袖手旁觀。最終必然導(dǎo)致動手能力、綜合運(yùn)用能力以及四大基礎(chǔ)化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通的能力都不理想，在相關(guān)化學(xué)競賽以及研究生復(fù)試時表現(xiàn)能力也差。

1.2儀器數(shù)量不足，學(xué)生積極性差

目前我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的儀器設(shè)備嚴(yán)重老化，部分已經(jīng)損壞，數(shù)量不能滿足實(shí)驗(yàn)的需要，只能3-4人1組，甚至4-5人1組，這樣學(xué)生動手機(jī)會少。做實(shí)驗(yàn)時也是按照實(shí)驗(yàn)講義的步驟或者老師講解的步驟來操作，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不主動動腦思考，即使是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不對都不清楚。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題也不會自己想辦法來解決，而是直接找老師。部分學(xué)生只是在一旁觀看動手學(xué)生的操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后很多同學(xué)共用一組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)報告也一模一樣，抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。所以做完實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生收效甚微，只是為了完成任務(wù)而做實(shí)驗(yàn)，完全體現(xiàn)不了學(xué)生在教學(xué)中的主體作用，更不用談好的教學(xué)效果。

1.3循環(huán)實(shí)驗(yàn)造成教學(xué)效果不理想

由于受儀器數(shù)量的影響，只能采用大循環(huán)實(shí)驗(yàn)的方法，即在同一天開設(shè)兩個實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行輪換。教師要在課堂上輪流對學(xué)生講解兩個不同的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在做另外一個實(shí)驗(yàn)的時候老師講的實(shí)驗(yàn)原理、基本操作等內(nèi)容也基本忘記了，造成了時間的浪費(fèi)。在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)中，教師只能為個別學(xué)生指導(dǎo)，費(fèi)時又費(fèi)力，達(dá)不到全面指導(dǎo)學(xué)生的效果[2]。學(xué)生只能在有限的時間內(nèi)按照實(shí)驗(yàn)講義或者老師講的步驟去操作，處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)。對于操作失敗的實(shí)驗(yàn)，受循環(huán)實(shí)驗(yàn)的時間限制，也不能再次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，大大影響了教學(xué)效果。顯然傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足提高本科教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生的主動性和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神的要求，因而建議嘗試半開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。所謂半開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是指實(shí)驗(yàn)課上老師只指出實(shí)驗(yàn)的名稱，準(zhǔn)備好與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的儀器和實(shí)驗(yàn)藥品等。而學(xué)生通過學(xué)習(xí)講義和實(shí)驗(yàn)教材，搞懂實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)等內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師只負(fù)責(zé)監(jiān)督實(shí)驗(yàn)過程（實(shí)驗(yàn)安全和正確的實(shí)驗(yàn)步驟等）、解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中遇到的實(shí)際問題。實(shí)驗(yàn)室僅在規(guī)定時間段向?qū)W生開放，學(xué)生可以根據(jù)自己對實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況來安排實(shí)驗(yàn)時間。對于實(shí)驗(yàn)操作不成功或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不滿意的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)時間可以延長。半開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種全新的教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有著根本的不同。

2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)半開放教學(xué)方法

2.1建立合理的選課制度

半開放教學(xué)模式完全不同于傳統(tǒng)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)時間固定的情況，教師以4-5個實(shí)驗(yàn)為一個周期進(jìn)行輪換。每周選取6-8個時間段（每個時間段為3個課時）為選課學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排和對實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況，選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)時間。教師還要建立實(shí)驗(yàn)的“網(wǎng)上預(yù)約及管理系統(tǒng)”，系統(tǒng)列出開放的時間、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及人數(shù)。教師可以很方便的查到哪些學(xué)生在哪個時間段選做了哪個實(shí)驗(yàn)。這樣的模式既完成了教學(xué)計(jì)劃，又鼓勵學(xué)生培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力，并節(jié)約了成本。學(xué)生在完成必修的實(shí)驗(yàn)學(xué)時的前提下，根據(jù)自己的興趣選擇更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有利于開拓學(xué)生的視野和對科研的興趣。

2.2建立全面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本操作技能，還要培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)[3]。而物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)3個體系，對不同的體系要采取不同的教學(xué)模式。

2.2.1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的許多儀器和實(shí)驗(yàn)方法對大多數(shù)學(xué)生來說是完全陌生的，如阿貝折光儀的使用、電導(dǎo)率儀的使用、溫度測量與控制技術(shù)以及誤差分析和數(shù)據(jù)處理等?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)可以訓(xùn)練學(xué)生在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的基本技能,并加深學(xué)生對物理化學(xué)基本理論知識的理解。我校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)有無水乙醇飽和蒸汽壓的測定、液體表面張力的測定、環(huán)己烷-異丙醇?xì)庖浩胶庀鄨D的繪制、蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定等。

2.2.2綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的提升，它一般涉及兩個以上的知識點(diǎn)，要分步實(shí)施并將各個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合在一起，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和思考能力。綜合性實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對各個學(xué)科所學(xué)知識綜合運(yùn)用的能力，使學(xué)生能做到融會貫通。目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)有電導(dǎo)率法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)、電池電動勢測定的應(yīng)用、二組分金屬相圖的繪制、液相反應(yīng)平衡常數(shù)的測定，希托夫法測定離子遷移數(shù)等。

2.2.3設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

要求學(xué)生查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，自主選擇實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后撰寫實(shí)驗(yàn)報告。為避免學(xué)生設(shè)計(jì)出不切實(shí)際的方案，教師要給學(xué)生提供研究方向，并將實(shí)驗(yàn)室提供的儀器予以說明。通過親身體會實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生可以深刻體會到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性以及理論與實(shí)際結(jié)合的重要性。開設(shè)的實(shí)驗(yàn)有：電導(dǎo)的測定及其應(yīng)用、液體燃燒焓的測定、表面活性劑對蔗糖二級反應(yīng)速率的影響等。

2.3注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

教師做好預(yù)備實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)全面地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)的知識背景，熟練掌握儀器設(shè)備的使用方法和一般性故障排除方法[4]。學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義、查閱與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的原理，并認(rèn)真寫好預(yù)習(xí)報告。教師要認(rèn)真設(shè)計(jì)教案，注意授課的邏輯性、表達(dá)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，并在上課前采取抽查提問的方式檢查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況，預(yù)習(xí)情況不合格的學(xué)生不能做實(shí)驗(yàn)，否則學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也是稀里糊涂，達(dá)不到預(yù)期目的。

2.4注重?cái)?shù)據(jù)記錄和實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作除了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作外，主要涉及到各種儀器設(shè)備的使用，如旋光儀、紫外-可見分光光度計(jì)、電導(dǎo)率儀、阿貝折射儀等儀器的使用。教師要嚴(yán)格要求學(xué)生規(guī)范操作儀器，糾正錯誤操作。要求學(xué)生認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，教師認(rèn)真檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并簽字確認(rèn)。對有拼湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和弄虛作假的學(xué)生，責(zé)令其重做實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.5提高學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報告的能力

寫好物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報告，學(xué)生要在課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論知識、基本內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)過程。通過書寫實(shí)驗(yàn)報告使得學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)操作的過程，并讓學(xué)生對所學(xué)知識加以鞏固[5]。數(shù)據(jù)處理采用繪圖法、列表法和計(jì)算法等，讓學(xué)生學(xué)會用Excel和Origin等計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，能找到數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的原因并找到消除方法。最后要求學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋和分析以及影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因。這樣能讓學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)的知識點(diǎn)，提高學(xué)生分析解決問題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

2.6嚴(yán)格考勤制度、建立完善的考核辦法

半開放教學(xué)實(shí)施后，為督促學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，采取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后簽名制度，對于交了實(shí)驗(yàn)報告而未參加實(shí)驗(yàn)操作或是操作很不認(rèn)真的學(xué)生，其實(shí)驗(yàn)成績也不能及格，應(yīng)予以重修。以往物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核是平時成績占30%，實(shí)驗(yàn)報告的書寫和數(shù)據(jù)處理占70%。實(shí)驗(yàn)報告占的分值太多，容易導(dǎo)致學(xué)生忽視實(shí)驗(yàn)中的操作，做實(shí)驗(yàn)敷衍了事，實(shí)驗(yàn)報告的抄襲現(xiàn)象也很嚴(yán)重?？梢詫⒊煽兛己烁母餅椋浩綍r成績占60%，期末成績占40%。其中平時成績包括課堂提問或小測驗(yàn)（20%）、實(shí)驗(yàn)操作（20%）、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡呐囵B(yǎng)（10%）、實(shí)驗(yàn)報告中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（20%）、結(jié)果與討論（20%）、思考題（10%）。期末成績包括抽查實(shí)驗(yàn)操作（50%）和期末考試（50%）兩部分，實(shí)驗(yàn)操作是學(xué)生隨機(jī)抽取平時所做實(shí)驗(yàn)，期末成績主要檢查學(xué)生對基本原理、基本操作和技能的掌握情況。通過這些措施，能明顯提高學(xué)生對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和重視。通過對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)半開放教學(xué)模式的實(shí)施，能加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和興趣，使學(xué)生的動手力能有明顯提高，并能拓寬學(xué)生視野，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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作者：徐涵 單位:黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院