大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革路徑探索

周生海 許宏波

【摘要】課程改革已經(jīng)不再是新鮮事物，其優(yōu)越性得到了越來(lái)越多的人的認(rèn)同。在這種情況下，如果一味采用傳統(tǒng)的方式開展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將難以滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，還會(huì)吞噬他們的學(xué)習(xí)熱情，不利于人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。鑒于此，本文針對(duì)大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展情況，提出了三種全新的改革路徑，旨在使教學(xué)模式中的不足得到彌補(bǔ)，使教學(xué)活動(dòng)能貼合學(xué)生需求，提高人才培養(yǎng)的有效性。

【關(guān)鍵詞】物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)? 教學(xué)改革? 路徑探索

【基金項(xiàng)目】2018年河北民族師范學(xué)院校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目：新建地方高校理工科實(shí)驗(yàn)課程的新型教學(xué)模式研究——以物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為例。

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）31-0016-02

前言

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，就是要運(yùn)用物理學(xué)、數(shù)學(xué)原理與方法揭示化學(xué)反應(yīng)規(guī)律[1]。當(dāng)大量信息技術(shù)、科技成果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，教學(xué)方法、手段等發(fā)生了明顯改變，教學(xué)內(nèi)容也日漸豐富。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的綜合性、理論性、技術(shù)性，涵蓋了分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等多學(xué)科的內(nèi)容，能否學(xué)好這門課程，掌握更多知識(shí)，將會(huì)對(duì)化學(xué)與化工等學(xué)科的學(xué)習(xí)產(chǎn)生直接影響[2]。所以，有必要通過(guò)化學(xué)物理實(shí)驗(yàn)改革，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平與質(zhì)量得到有效提升，既能使學(xué)生消化吸收更多的物理化學(xué)知識(shí)，也能使他們理解知識(shí)是怎樣產(chǎn)生的，進(jìn)而提升科學(xué)素養(yǎng)。

一、新形勢(shì)下高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)必要性

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是高校課程體系的重要構(gòu)成部分。其開設(shè)的目的既是為了滿足物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容對(duì)實(shí)驗(yàn)類內(nèi)容的需求，也是為了幫助學(xué)生形成良好的研究性思維和科研思維等，更能夠有效地提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰3]。推動(dòng)高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革具備一定的現(xiàn)實(shí)必要性。其具體體現(xiàn)在：

（一）轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念中錯(cuò)誤觀念的根本需要

推動(dòng)高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念中錯(cuò)誤觀念的根本需要。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校課程體系，特別是理工科專業(yè)中必修課程[4]。在目前的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師受傳統(tǒng)教學(xué)思維影響，在教學(xué)中，理論教學(xué)的比重依然較大，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大多是采用的驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性的綜合性的實(shí)驗(yàn)。這種情況下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要作用被削弱，不僅學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效率無(wú)法提升，更不利于學(xué)生科研能力以及創(chuàng)新能力的有效提升。

（二）進(jìn)一步提升高校學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ谋厝灰?/p>

在素質(zhì)教育背景下，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Τ蔀楫?dāng)代科研人才必須具備的一項(xiàng)重要能力，是分析問(wèn)題、解決問(wèn)題不可或缺的重要技能。同時(shí)，對(duì)高校人才培養(yǎng)而言，通過(guò)開展有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，依靠實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，合而為一，幫助學(xué)生提升知識(shí)的應(yīng)用能力，促進(jìn)學(xué)生各方面能力的全面成長(zhǎng)。目前，高校在推進(jìn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面做出了重要的努力，學(xué)生的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ驳玫搅孙@著的提升。但是，隨著社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才要求的不斷提升，高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要緊跟時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)發(fā)展的需求進(jìn)行合理的優(yōu)化改革，尤其是要突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，這都要求進(jìn)一步推進(jìn)高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行更深層次、更全方位的改革。

（三）豐富和創(chuàng)新高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型的必然要求

目前，高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占據(jù)主流，缺少拓展性實(shí)驗(yàn)以及綜合性實(shí)驗(yàn)。一般而言，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)大多是用以輔助或補(bǔ)充理論性教學(xué)中缺少的部分，其主要目的是加深學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解。但是，在當(dāng)下應(yīng)用型人才以及創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)需求下，單純依靠驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)已然無(wú)法滿足當(dāng)下的人才培養(yǎng)需求。因此，這就需要高校充分結(jié)合當(dāng)前高校在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的突出問(wèn)題，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)的類型進(jìn)行改革，例如增加一些拓展性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)以及開放性實(shí)驗(yàn)等等，契合學(xué)科的特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容予以改革。

（四）優(yōu)化和創(chuàng)新物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本要求

在高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，目前存在教學(xué)方法單一，缺乏教學(xué)方法和教學(xué)資源的引入等問(wèn)題。在高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要是通過(guò)案例教學(xué)法、示范教學(xué)法等。這些教學(xué)方法對(duì)于幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，了解相關(guān)儀器的使用有著重要的幫助。但是這種形式存在一定的不足，即在知識(shí)的灌輸和基本操作方面耗費(fèi)了較多的課時(shí)，而一些與實(shí)際應(yīng)用，特別相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用等的內(nèi)容卻涉及較少。學(xué)生在教師引導(dǎo)下，大多是在模仿和復(fù)現(xiàn)老師的示范，并沒有真正地調(diào)動(dòng)起學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，在新時(shí)代下，一些線上教學(xué)資源和教學(xué)方法在高校各專業(yè)教學(xué)中日漸發(fā)揮出作用。同時(shí)，國(guó)內(nèi)已有不少學(xué)者提出了將混合式教學(xué)模式引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。但是，目前高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，缺乏一些優(yōu)質(zhì)的慕課資源以及線上學(xué)習(xí)方式的引入，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極和主動(dòng)性并未得到充分的調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)過(guò)程大多是被動(dòng)參與其中，這對(duì)于學(xué)生個(gè)體創(chuàng)新能力的提升并無(wú)太大的幫助。

二、新形勢(shì)下改革大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體路徑

在闡述大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性的基礎(chǔ)上，下文重點(diǎn)對(duì)新形勢(shì)下改革大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體路徑進(jìn)行探析。具體如下：

（一）以拓展式實(shí)驗(yàn)教學(xué)法激發(fā)學(xué)生研究興趣

拓展式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就是要充分發(fā)揮出常規(guī)教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)，靈活而巧妙地將科學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能滲透到教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的拓展，使學(xué)生了解到最前沿的學(xué)科發(fā)展信息。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展，幫助學(xué)生縮短知識(shí)與生活之間的距離，使課堂教學(xué)不再枯燥、乏味，讓學(xué)生對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生更為全面的了解，使他們真正感受到知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。如，在教學(xué)“二組分雙液系相圖”時(shí)，先要以多種方式了解當(dāng)前學(xué)生的真實(shí)水平，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生都掌握了一定的化工原理，在組織教學(xué)過(guò)程中，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與設(shè)計(jì)精餾塔、萃取塔等聯(lián)系到一起。教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算。這樣一來(lái)，學(xué)生就會(huì)充分意識(shí)到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性，會(huì)盡自己最大的努力獲取可靠、完整的數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。與此同時(shí)，如果學(xué)生能真真切切地感受到實(shí)驗(yàn)的價(jià)值與意義，也會(huì)以飽滿的熱情投入實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，產(chǎn)生戰(zhàn)勝自我、解決問(wèn)題的勇氣。

（二）以開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)法強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力和思維能力 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)最大的優(yōu)勢(shì)就是有著較強(qiáng)的包容性、開放性，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不會(huì)為學(xué)生制定標(biāo)準(zhǔn)答案，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)具體情況選擇合理的實(shí)驗(yàn)材料、工具、方法等。這種教學(xué)模式與常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大相徑庭，各個(gè)環(huán)節(jié)都體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生的尊重，能使學(xué)生的思維惰性得以克服，使他們將更多的精力用于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。了解實(shí)驗(yàn)題目之后，鼓勵(lì)學(xué)生從自己的知識(shí)體系中調(diào)用合適的內(nèi)容，設(shè)計(jì)出較為完善的實(shí)驗(yàn)方案，也要鼓勵(lì)學(xué)生以創(chuàng)新思維面對(duì)問(wèn)題，只要能設(shè)計(jì)出易于操作、可行性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案即可。還要注意一點(diǎn)，教師要控制好題目的難易程度，為學(xué)生順利完成任務(wù)提供有利條件，既要為學(xué)生營(yíng)造寬松、自由的學(xué)習(xí)氛圍，也要對(duì)他們的實(shí)驗(yàn)方案把關(guān)，對(duì)方案中所體現(xiàn)出的創(chuàng)新思維予以肯定，針對(duì)不合理的內(nèi)容與學(xué)生進(jìn)行分析、探討，使學(xué)生掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的原則。設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案之后，教師則要對(duì)學(xué)生的執(zhí)行過(guò)程予以指導(dǎo)，在學(xué)生產(chǎn)生困惑、最需要得到幫助的時(shí)候來(lái)到他們身邊，通過(guò)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥、引導(dǎo)，使學(xué)生產(chǎn)生頓悟，讓他們受到啟發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生戰(zhàn)勝困難、順利完成實(shí)驗(yàn)。大量實(shí)踐證明，學(xué)生擁有著無(wú)限的潛能，即使面對(duì)同樣的題目，他們也會(huì)制定出獨(dú)具特色的方案，有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使他們的思維能力、實(shí)踐能力得到鍛煉。

（三）以混合式教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

混合式教學(xué)，就是要同時(shí)發(fā)揮出常規(guī)教學(xué)模式、在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，以二者的有效結(jié)合完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在這一過(guò)程中，學(xué)生始終都應(yīng)該扮演著學(xué)習(xí)的主角與中心，教師則要為他們的自主學(xué)習(xí)提供服務(wù)。混合式學(xué)習(xí)絕不只是簡(jiǎn)單地將兩種學(xué)習(xí)模式疊加到一起，而要將多種學(xué)習(xí)要素融合到一起，滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，使他們的多種能力得到鍛煉、培養(yǎng)，以正確的態(tài)度理清師生雙方的關(guān)系，在教師的監(jiān)督、引導(dǎo)下，使學(xué)生能積極主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)中，在掌握知識(shí)、培養(yǎng)能力的同時(shí)，塑造健康向上的“三觀”。在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課開課之前，教師要對(duì)教學(xué)內(nèi)容做出細(xì)致分析，確定好單元主題，使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)課上需完成的任務(wù)，為學(xué)生提供大量學(xué)習(xí)資料，并將這些資料上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，鼓勵(lì)學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行在線預(yù)習(xí)，在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上完成各種任務(wù)，明白自己在這一部分的學(xué)習(xí)中存在哪些薄弱之處。在線學(xué)習(xí)過(guò)程中，依托于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以圍繞物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容展開討論，教師會(huì)對(duì)學(xué)生的具體情況產(chǎn)生全面了解，找準(zhǔn)教學(xué)切入點(diǎn)、側(cè)重點(diǎn)，設(shè)計(jì)出合理的教學(xué)方案。實(shí)驗(yàn)課堂上，教師根據(jù)學(xué)習(xí)通軟件或雨課堂測(cè)試自主學(xué)習(xí)反饋情況，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，加深印象。也可利用學(xué)習(xí)通等教學(xué)APP，發(fā)起討論，在思想碰撞的過(guò)程中獲得正確結(jié)論，增強(qiáng)學(xué)生的探究意識(shí)。

結(jié)語(yǔ)

在新的時(shí)代背景下，常規(guī)教學(xué)模式與學(xué)生需求之間存在著較為懸殊的差距，無(wú)法促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。時(shí)代的發(fā)展向人才提出了全新的要求，不能只是掌握死知識(shí)，而要具備良好的創(chuàng)新意識(shí)與能力。所以，教師要積極進(jìn)行探索，創(chuàng)建與時(shí)代發(fā)展相貼合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，更好地服務(wù)于學(xué)生發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

周生海（1984.3.10-），男，山東沂水人，博士，副教授，河北民族師范學(xué)院化學(xué)與化工系教師，研究方向：新型光電功能材料的開發(fā)及利用。