物理化學開放式實驗教學對學生綜合能力的培養(yǎng)

薛美香

（莆田學院 環(huán)境與生物工程學院，福建 莆田 351100）

實驗教學作為高校教學的一個重要組成部分，是理工科院校實現(xiàn)素質教育以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標不可缺少的重要環(huán)節(jié)［1］.《物理化學實驗》是《物理化學》理論課的配套實踐課程，是莆田學院應用化學專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎課.學生通過實驗，加深了對物理化學基本理論的理解和認識，同時也培養(yǎng)了學生的實踐動手能力.該校一直致力于培養(yǎng)適應社會發(fā)展的新型應用型人才.如何改變傳統(tǒng)教學模式，大力培養(yǎng)學生的綜合能力，樹立學生的創(chuàng)新意識，成了亟待解決的問題.結合該校的實際情況，采取開放式實驗教學的模式對《物理化學實驗》進行改革，旨在更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.

1 開放式實驗教學的必要性

1.1 傳統(tǒng)教學模式的弊端

在傳統(tǒng)物理化學實驗教學中，實驗課往往處于從屬地位，受重視程度不夠.首先從教學內容上看，課時少，內容單一，驗證性實驗多，綜合性和設計性實驗偏少，使學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展受到限制［2］.其次，在教學方法上，傳統(tǒng)的實驗教學多為填鴨式的，學生在規(guī)定的時間內，按照既定的步驟完成實驗內容，整個過程都在教師的精心安排下進行，極大地限制了學生的自主能力的發(fā)揮［3］.另外，由于儀器數(shù)量的限制，物理化學實驗往往采取循環(huán)的方式，2～3名學生一組，實踐機會減少，個別學生只在旁邊看而不動手，學生的積極性不高不利于綜合能力的培養(yǎng).因此，傳統(tǒng)的教學模式壓抑了學生對物理化學實驗的興趣，束縛了學生自主能力的發(fā)揮，影響了學生創(chuàng)新意識和綜合能力的培養(yǎng).

1.2 開放式實驗的必要性與內涵

由于傳統(tǒng)的實驗教學模式抑制了學生學習的熱情，束縛了學生能力的自由發(fā)揮，限制了學生綜合能力的培養(yǎng)，因此傳統(tǒng)的教學模式已經不適應現(xiàn)代社會對人才的要求，改革勢在必行.而開放式實驗教學模式是一種行之有效的方法.開放式實驗在實驗內容、實驗時間、實驗資源、教學方法等方面對學生全面開放［4］.（1）實驗內容的開放.減少驗證性的實驗項目，增加綜合性和設計性實驗的內容.同時鼓勵學生根據現(xiàn)有的實驗室條件，自主選擇實驗內容.（2）實驗時間的開放.學生可以根據自身情況自主安排時間.例如該校實驗室的開放時間為上午8點到下午6點，學生在這段時間內可以彈性安排實驗時間.（3）實驗資源的開放.搭建網絡平臺，將實驗室現(xiàn)有的資源公布在網絡上，學生可以事先查詢所需的藥品、儀器等信息，合理安排實驗.目前該校已將現(xiàn)有的儀器設備和藥品信息全部公布在網絡上，學生可以很方便地進行查詢，根據需要進行預約.（4）教學方法的開放.以學生為主體，教師在關鍵環(huán)節(jié)進行引導.學生從被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，而教師從知識的傳授者轉變?yōu)橐龑д?

2 開放式實驗教學的實踐

學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個教學環(huán)節(jié)，為學生創(chuàng)造有利的教學環(huán)境是教學改革的關鍵.莆田學院自2011年起，應用化學專業(yè)的物理化學實驗開始嘗試開放式實驗教學，具體工作包括以下幾方面.

2.1 實驗內容的創(chuàng)新

開放式實驗教學要經過一個循序漸進的過程，實驗內容不必全部更換，可以在原有的內容上進行創(chuàng)新.該校應用化學專業(yè)的物理化學實驗課時從原有的26課時增加到現(xiàn)在的40課時，增加了綜合實驗數(shù)量，并設置4個選做實驗，學生從4個選做實驗中挑選2個來完成.對原有的部分教學內容進行創(chuàng)新，如在做燃燒熱實驗時，除了讓學生按照原有的實驗內容測定固體粉末萘的燃燒熱，還讓學生自己查資料，制定合理的實驗方案，測定液態(tài)的石油餾分的燃燒熱；在測定溶液表面張力的實驗中，結合應用化學專業(yè)的特點，用專業(yè)實驗中制備的表面活性劑替代了原先的藥品正丁醇.學生在實驗前需要查閱大量的資料，還要設計合理的實驗方案，自主性大大提高.

2.2 與教師科研結合

將實驗教學與教師的科研項目相結合，既有利于師資隊伍素質的提高，也有利于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng).目前，該校應用化學專業(yè)的教師有國家級、省級、市廳級及校級各類科研項目十幾項，可以從這些項目中篩選出一部分作為學生綜合性實驗和設計性實驗的內容，例如“柚皮對水中重金屬的吸附實驗”這個設計性實驗就是從莆田市科技項目《柚皮的改性及其對水中重金屬的吸附研究》中篩選出來的.鼓勵學生3～5人一組，參與從原料柚皮的收集、預處理，到吸附過程各個因素的影響研究，再到實驗數(shù)據的處理，最后是實驗機理的探討和動力學研究的全過程，教師協(xié)助指導.通過這樣的訓練，學生不但鞏固了理論知識，還大大提高了自己的動手能力和創(chuàng)新能力，為以后的畢業(yè)論文奠定堅實的基礎.

2.3 鼓勵學生帶課題進實驗室

近幾年，為了提高學生的科研水平，該校積極鼓勵學生申報省級和校級大學生創(chuàng)新項目，并配有一定的經費資助，該校應用化學專業(yè)有2項省級、4項校級大學生創(chuàng)新項目立項.鼓勵學生將這些項目帶進實驗室，學生自己設計實驗方案，選擇實驗設備，填寫申請表，經過實驗室審核批準就可以進行實驗.這些課題都是學生自己感興趣的，以學生為主體，因此學生都能投入比較大的熱情，且在實驗過程中自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)獨立科研的能力，這也為將來走上工作崗位打下良好的基礎，同時也為實驗教學開辟一條新的道路.

2.4 成績評定方式靈活多樣

對學生的實驗進行考核，不能只關注他們的實驗結果，更要重視實驗的過程，培養(yǎng)學生在實驗過程中不斷提升自己的綜合能力.該校在物理化學實驗的成績評定中，確定了過程與考試并重的成績評定方法.預習、平時表現(xiàn)、考核和實驗報告按照1∶2∶3∶4的比例確定最終的成績.這種考核方式更加客觀、公正，使學生更加重視實驗的過程，更能調動他們的興趣和熱情，激發(fā)他們的創(chuàng)新能力，營造出良好的學習氛圍.學生不再是為了應付考試，為了拿到學分而學習，這也對提高教學質量起到了促進作用.

3 開放式實驗教學對學生綜合能力的培養(yǎng)

為了改變傳統(tǒng)實驗中以教師為主體的模式，確立學生的主體地位，充分調動學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，鼓勵學生主動學習，莆田學院自2011年開始，物理化學實驗開始進行開放式教學的嘗試，在學生綜合能力的培養(yǎng)方面取得了一定的成效.

3.1 對學生自學能力的培養(yǎng)

開放式實驗需要學生自己查閱大量資料，設計實驗方案，制定實驗步驟.在這個過程中，學生需要有很好的自學能力，能夠熟練掌握實驗的原理、方法，并能在大量的文獻資料中，比較、分析各種實驗方法的優(yōu)缺點，結合實驗室的儀器設備，整理出一套切實可行的方案.且在實驗過程中遇到問題，能夠自己通過查閱資料得以解決.通過這樣的訓練，學生從被動學習轉化為主動學習，知識面拓寬了，自學能力也大大提高.

3.2 對學生操作能力的培養(yǎng)

培養(yǎng)學生的實驗操作能力是實驗教學的重要任務之一.傳統(tǒng)的物理化學實驗中，由于儀器數(shù)量有限，幾人共用一臺儀器，不可能每個學生都完整地操作一遍.另外這些儀器大部分是學生以前沒有接觸過的，熟悉儀器的時間會延長，如果學生的實驗操作時間難以保證，則不利于實踐能力的培養(yǎng).而開放式實驗教學可以讓學生避開實驗高峰期，避免“扎堆”現(xiàn)象，學生可以更加從容地了解實驗裝置，可以反復操作練習，能夠更熟練掌握儀器的使用方法［5］.這極大地促進了學生實驗操作能力的提高，為將來的畢業(yè)論文或科研工作打下良好的基礎.

3.3 對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

開放式實驗為學生提供了自主發(fā)展的空間.學生可以自由選擇實驗內容，因為內容是學生感興趣的，所以也大大提高了他們的熱情，激發(fā)了他們的興趣，增強了創(chuàng)新能力.如在表面化學實驗中，利用莆田本地的資源，采用生物廢棄物柚皮或莆田海域的底泥作為吸附劑，研究其對水中重金屬的吸附性能.學生自行設計實驗的全過程，包括查閱文獻、設計方案、搜集和處理原材料、選擇儀器、完成實驗、處理數(shù)據和提交實驗報告.在整個過程中，學生的創(chuàng)新意識得到充分發(fā)揮.不同的學生研究的影響因素各不相同，部分學生用不同的方法對吸附劑進行改性，提高了吸附效果，部分學生還研究吸附劑的重復利用問題.在這個實驗中，教師可引導學生對吸附過程的動力學和熱力學進行研究，并探討吸附機理.通過這種開放式實驗的教學，不但學生的操作技能得到全面的訓練，而且創(chuàng)新能力也得到很好的培養(yǎng).

4 結語

物理化學實驗的開放式實驗教學為學生創(chuàng)造了一個自主發(fā)揮的寬松環(huán)境，激發(fā)了學生的學習興趣，對培養(yǎng)學生的自學能力、實驗操作能力和創(chuàng)新能力等起到了積極的作用.當然，目前的工作還處于起步階段，還有很多問題亟待解決，如開放實驗室的相關制度不夠完善，實驗經費的投入不夠，實驗室開放時學生的安全保障不足，師資力量需要加強等.如果這些問題能得到有效解決，物理化學實驗必將迎來一個全新的局面.

［1］賀株莉,趙宏.開放式實驗教學環(huán)境下學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)實踐［J］.長沙鐵道學院學報:社會科學版,2005,6(4):150-151.

［2］白云,柴鈺.加強開放式實驗教學 培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力［J］.實驗室研究與探索,2010,29(8):109-112.

［3］薛美香,陳建琴,林素英,等.物理化學實驗開放式教學的探索與實踐［J］.廣州化工,2013,41(10):223-224.

［4］張生芹,任正德,鄧能運,等.《冶金物理化學》開放式實驗教學與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.重慶科技學院學報：社會科學版,2012(4):183-184.

［5］石海信,李茂蓮,鄭韻英,等.論物理化學實驗的開放式教學與學生能力拓展［J］.欽州學院學報,2008,23(6):75-77.