基于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)淺談高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革*

高寧寧，龔升高

(湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 衡陽 421002)

21世紀(jì)對(duì)人才教育提出了新要求。高校教育是人才從校園到社會(huì)的關(guān)鍵性階段，對(duì)人才的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。高校中的實(shí)驗(yàn)課程更是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[1]。為了培養(yǎng)新世紀(jì)合格化學(xué)人才，改革高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是很有必要的。實(shí)驗(yàn)課程不僅僅是讓學(xué)生強(qiáng)化對(duì)理論的認(rèn)識(shí)和理解，更是引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)際實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)其自主思考和實(shí)踐能力[2-3]，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、技能向創(chuàng)新研究能力轉(zhuǎn)化的一門課程。作為化工專業(yè)、制藥專業(yè)、環(huán)境專業(yè)等諸多本科高校理工科專業(yè)必修的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程具有一定的代表性。面對(duì)新的人才培養(yǎng)目標(biāo)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系必須做出相應(yīng)的調(diào)整。本文基于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)課程預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)考核等方面對(duì)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革提出以下幾點(diǎn)建議：

1 重視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

在很多高校中，學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課只是補(bǔ)充和輔助理論課，更甚之，有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課開始前從未翻看過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，輕視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)過程。或者認(rèn)為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)只是對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)簡單的抄寫，甚至出現(xiàn)找人代替抄寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告的現(xiàn)象，對(duì)于具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一無所知，更不要奢想學(xué)生對(duì)即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有所思考。這樣的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)儼然演變成了一項(xiàng)體力勞動(dòng)。長此以往，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)形同虛設(shè)。這樣的學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中只會(huì)一邊翻看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，一邊生搬硬套地、機(jī)械地做，根本沒有思考，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中過度依賴實(shí)驗(yàn)教師和指導(dǎo)書。很顯然，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)期的基本目標(biāo)和效果。

做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作是順利開展實(shí)驗(yàn)的前提。通過預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，可以提高實(shí)驗(yàn)課效率、加深對(duì)理論課內(nèi)容的理解、提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性、同時(shí)學(xué)生的自學(xué)能力和研究能力也得到鍛煉。為了強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的重要性，實(shí)驗(yàn)教師可以設(shè)置課前小測試、討論或者課堂提問，檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，同時(shí)對(duì)表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)募臃知?jiǎng)勵(lì)，表現(xiàn)不好的學(xué)生實(shí)施減分懲罰，使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，形成良好的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)氛圍。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是實(shí)驗(yàn)課程整個(gè)流程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)該保質(zhì)保量完成，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效、安全、順利的進(jìn)行開一個(gè)好頭。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)專業(yè)和層次差異性

雖然一些高校不同專業(yè)(如制藥類、化工類等)、不同層次(如一本、二本等)所用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材不同，但是教材的內(nèi)容基本上是大同小異，相差不大，甚至有些高校不分專業(yè)和層次，所用實(shí)驗(yàn)教材、教案，教學(xué)設(shè)計(jì)都相同。

不同的專業(yè)和本科層次應(yīng)有不同的培養(yǎng)目標(biāo)，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時(shí)候，教師應(yīng)該充分考慮專業(yè)和層次的差異性，適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，合理分配實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。因?qū)I(yè)和層次的不同，適當(dāng)?shù)貙?duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，體現(xiàn)自身特色，這也堅(jiān)守了教學(xué)中一直倡導(dǎo)的“因材施教”理念。如針對(duì)制藥工程專業(yè)，可以在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中考察藥物的燃燒熱和藥物的純度之間的關(guān)系，更貼近專業(yè)，更容易激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

實(shí)驗(yàn)不是一種機(jī)械性的操作，它的整個(gè)過程涉及各類知識(shí)，需要注入思考，思考“做什么”、“怎么做”等問題，高校教育不能培養(yǎng)“讀死書”、“死讀書”的 無用書生。實(shí)驗(yàn)課不僅要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更要培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中的思考能力。學(xué)習(xí)的最高目標(biāo)是學(xué)以致用。實(shí)踐過程中除了要能夠直接、簡單地應(yīng)用書本上所學(xué)的知識(shí)以外，還要能創(chuàng)造性地發(fā)揮所學(xué)知識(shí)。而要做到這些，除了具備動(dòng)手能力以外，更要具備思考的能力，才能推動(dòng)實(shí)驗(yàn)課走向?qū)嵺`應(yīng)用，才能將書本知識(shí)幻化成一種內(nèi)在能力，才能避免知識(shí)和技能的脫節(jié)，培養(yǎng)新世紀(jì)新人才，面向市場需求，因此在實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容上應(yīng)該聚焦新世紀(jì)市場需求，助推人才培養(yǎng)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段與時(shí)俱進(jìn)

現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，除了傳統(tǒng)的板書以外，與科技結(jié)合產(chǎn)生了一些先進(jìn)的教學(xué)方法，如“慕課”、“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”。近年來我國正在廣泛開展在化學(xué)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)。國家五部門印發(fā)《教師教育振興行動(dòng)計(jì)劃(2018-2022)》，強(qiáng)調(diào)“互聯(lián)網(wǎng)+教師教育”的重要性，要充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)，推進(jìn)教學(xué)信息化。高等學(xué)校在順應(yīng)教學(xué)發(fā)展的趨勢下，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)引入計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，與時(shí)俱進(jìn)地改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。計(jì)算機(jī)的引入有以下五大優(yōu)勢：

3.1 提高實(shí)驗(yàn)效率

計(jì)算機(jī)的引入使得實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟大幅度簡化，而且可以通過物理量隨時(shí)間變化的趨勢及時(shí)判斷實(shí)驗(yàn)成功與否，節(jié)約了時(shí)間，提高了適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的可能性。比如燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)軟件可以直觀地根據(jù)點(diǎn)火后溫度隨時(shí)間變化的趨勢判斷點(diǎn)火是否成功，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)步驟，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程形象直觀

通過使用計(jì)算機(jī)制作多媒體課件，可以動(dòng)態(tài)展示實(shí)驗(yàn)過程，給學(xué)生留下更直觀的印象。比如Flash軟件可以繪制出儀器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖片，儀器的整個(gè)使用過程和實(shí)驗(yàn)演變的動(dòng)畫，學(xué)生通過動(dòng)畫展示更直觀地了解儀器和實(shí)驗(yàn)操作過程，更好地了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程。學(xué)生也可以隨時(shí)再次調(diào)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，及時(shí)查漏補(bǔ)缺，或者提前預(yù)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)自學(xué)能力。

3.3 打破各種約束

以往物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程被安排在固定的時(shí)間段、固定的實(shí)驗(yàn)教室開展，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的次數(shù)也受實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)儀器的限制。利用計(jì)算機(jī)開展模擬實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可以隨時(shí)隨地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，對(duì)不理解的地方可以反復(fù)、多次回看，不再受實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)、次數(shù)的限制。

3.4 提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性

在運(yùn)用軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方面，計(jì)算機(jī)也起到了很大的積極作用。比如在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、記數(shù)和作圖等方面處理時(shí)，計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)精度高，人為誤差小，而且省時(shí)省力，比如在中和熱的測定實(shí)驗(yàn)中，利用軟件直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定也更公正。

3.5 增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫逼真、形象又生動(dòng)，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)活動(dòng)變得活潑生動(dòng)有趣，富有啟發(fā)性、真實(shí)性，從根本上改變了傳統(tǒng)單調(diào)的板書教學(xué)模式，使學(xué)生的思維更加活躍，更容易吸引他們的注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，這對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平有益。

4 實(shí)驗(yàn)課程考核合理化

實(shí)驗(yàn)考核是教學(xué)效果評(píng)價(jià)必不可少的手段，對(duì)師生雙方都具有重要的導(dǎo)向作用。建立科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核體系是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效手段。實(shí)驗(yàn)過程管理的最終目的是更好地達(dá)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方式只關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范與熟練、實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果的準(zhǔn)確度高低以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫規(guī)范與否，有些高校甚至沒有實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，只根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行評(píng)定，這類考核方式非常單一，缺少對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)的考核。現(xiàn)在是21世紀(jì)，更注重學(xué)生的綜合素質(zhì)，更關(guān)注學(xué)生經(jīng)過教育后所取得的學(xué)習(xí)成果。因此高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該豐富考核方式，比如建立實(shí)驗(yàn)期末考試題庫，從實(shí)驗(yàn)安全、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)操作等進(jìn)行較全面的考核，將安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)、學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范等納入實(shí)驗(yàn)考核中，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展。目前比較先進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方式有國際認(rèn)證理念[4]和OBE理念[5]等。

5 結(jié) 語

高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革是應(yīng)勢而為。通過本次對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討，期望學(xué)生加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的重視，教師在制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候考慮專業(yè)和層次的差異性，在教學(xué)手段上緊跟時(shí)代步伐，最后合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式促進(jìn)學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”良性循環(huán)，提高學(xué)生自主思考的能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激勵(lì)教師不斷充電，提高專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)新時(shí)代化學(xué)人才。