工科院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

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摘要：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用化學(xué)和物理領(lǐng)域的一些實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)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(guò)程規(guī)律的基本手段。在傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)下，往往對(duì)學(xué)生自己分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力培養(yǎng)上認(rèn)識(shí)不夠。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文在西北工業(yè)大學(xué)"物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)"課程教學(xué)實(shí)踐的背景下，對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的問(wèn)題進(jìn)行了探討，并論述了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段、評(píng)價(jià)考核體系和開(kāi)設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)課三個(gè)方面的改革。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；主觀能動(dòng)性

一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段的改革

目前，大多數(shù)高校都開(kāi)始?jí)嚎s課時(shí)，縮短了實(shí)驗(yàn)課時(shí)間，實(shí)驗(yàn)老師為了讓學(xué)生在正常教學(xué)時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，通常情況下，實(shí)驗(yàn)室老師會(huì)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(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，通過(guò)模仿實(shí)驗(yàn)老師的演示過(guò)程或者按照課本的實(shí)驗(yàn)步驟，做完實(shí)驗(yàn)離開(kāi)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始到結(jié)束，通常2—3個(gè)小時(shí)就能結(jié)束，容易讓學(xué)生造成一種實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單的假象。因此，當(dāng)學(xué)生剛開(kāi)始開(kāi)展本科論文的科學(xué)研究時(shí)，不知道怎么開(kāi)展工作，發(fā)揮不了自己的主觀能動(dòng)性，因?yàn)閷W(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段?；诖耍趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中，由原來(lái)教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)，學(xué)生單純的做實(shí)驗(yàn)，改成讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段就進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)場(chǎng)觀摩或者協(xié)助實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)室的整理等方面，盡可能全方位地參與，為提高學(xué)生的動(dòng)手能力提供機(jī)會(huì)。

二、優(yōu)化評(píng)價(jià)考核體系

目前，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核主要分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生四個(gè)環(huán)節(jié)。其中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程往往采取直接抄襲實(shí)驗(yàn)課本的方式，不注意實(shí)驗(yàn)課本中實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)的理解。有些學(xué)生雖然在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中得了高分，但這并不能表明其對(duì)該實(shí)驗(yàn)有非常好的理解和運(yùn)用。實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的目的一方面是希望學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前進(jìn)一步了解和鞏固理論知識(shí)；另一方面是希望學(xué)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，以及進(jìn)一步提高其對(duì)該學(xué)科相關(guān)理論知識(shí)理解程度。因此，非常有必要建立合理的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)體系。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的臺(tái)套數(shù)和選課學(xué)生的人數(shù)，我們提出自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)考核方式，主要是指學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理部分的理解，自行寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)步驟，數(shù)據(jù)處理三部分內(nèi)容，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)做，學(xué)生可以單獨(dú)或者兩人完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)過(guò)程。通過(guò)該考核方式的實(shí)施，希望能大大激發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的興趣。實(shí)際上，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)考核方式將更加注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的關(guān)注，與現(xiàn)有的只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與否相比，該體系更強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)問(wèn)題的解決能力的評(píng)價(jià)。

三、教學(xué)內(nèi)容的改革———開(kāi)設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)課

綜合實(shí)驗(yàn)課的目的是使學(xué)生的動(dòng)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(jì)一些新實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括多種科研實(shí)驗(yàn)方法和新測(cè)試技術(shù)的綜合應(yīng)用，如聚合物的性質(zhì)測(cè)定等；同時(shí)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前社會(huì)面臨的一些亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。比如，2017年，為了測(cè)定一個(gè)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(jì)并加工量熱器內(nèi)筒和外筒。與傳統(tǒng)量熱器相比，單獨(dú)設(shè)計(jì)并加裝了一根樣品管，最后組裝得到改進(jìn)量熱器。對(duì)于弱導(dǎo)熱性物質(zhì)，將已知比熱容且導(dǎo)熱性較強(qiáng)的鋅粉與其混合后再進(jìn)行測(cè)試，縮短了其達(dá)到平衡溫度的加熱時(shí)間，使待測(cè)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，并因此獲得了“卓越杯”大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)賽二等獎(jiǎng)（省部級(jí)）。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)試時(shí)的區(qū)別，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生自我動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。由于綜合實(shí)驗(yàn)課可真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，同時(shí)能提高實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的利用率。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)課，使學(xué)生了解一些當(dāng)前學(xué)科前沿的新知識(shí)和先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，單獨(dú)開(kāi)設(shè)一門(mén)綜合實(shí)驗(yàn)課，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的利用率的同步提高，培養(yǎng)正確的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的有效管理，使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

參考文獻(xiàn)：

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

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

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