淺談立足于創新能力培養的應用型本科院校物理化學實驗教學改革與探索

尤莉艷 馬朝紅 董憲武

摘要：本文從培養學生的創新能力角度出發，針對應用型本科院校物理化學實驗教學存在的問題，通過對教學理念，教學內容，教學方法，管理和考核等方面對物理化學實驗教學進行了改革和實踐。

關鍵詞：物理化學實驗;創新能力培養;教學改革

創新是國家和民族進步的根本，創新給社會發展帶來的是取之不盡用之不竭的源泉和動力。科技高速發展，高等教育的變革層出不窮。時代的發展要求高等教育培養的人才具有很高的綜合素質，其中就包括創新精神，創新技術和創新能力，這樣才能保證我國在政治和經濟等方面保持穩定發展。實驗教學是培養人才創新能力的重要手段之一，物理化學實驗是聯系物理和化學現象及規律的學科，對培養化學化工人才的創新精神和創新能力有著重要的作用[1-3]。

物理化學實驗是化學、化工、材料及相關專業必須開設的一門非常重要的專業基礎實驗課程，是整個化學專業實驗教學體系重要組成部分，物理化學實驗一般是采用物理研究手段和方法，去探索化學問題。出色地完成物理化學實驗項目，不僅能掌握和學習物理化學實驗的基本技能，還能對物理化學理論課程進行有益補充，進一步充分理解課堂學習的物理化學理論知識[4]。

一、物理化學實驗教學存在的問題

（一）物理化學理論教學內容和進度與實驗教學內容不符

物理化學實驗在教學過程中要講解實驗原理，很多學校理論課程落后于實驗課程，物理化學實驗是一門將例如化學、物理、數學多學科知識融會貫通、靈活運用的學科。缺乏基本理論知識的指導，在一些涉及經典定理的實驗內容，學生完成起來就會比較困，例如，飽和蒸氣壓的測定實驗，涉及到熱力學定律就比較多，學生在實驗原理的理解和操作過程遇到一些困難。實驗項目很多是驗證性實驗，綜合性和開放性實驗比較少，多年來實驗內容比較單一和固定，學生感覺比較枯燥，很難調動學生的積極性，不利于學生創新能力的開發[1，5]。

（二）實驗儀器數量不足，設備陳舊落后

經我們調查，部分院校的物理化學儀器比較陳舊，不能適應當前計算機技術飛速發展的時代，或者有的儀器設備設計有不足之處，需要教師提醒同學注意，嚴重的還會危及人身安全。此外，設備數量較少，一直是困擾應用化學專業物理化學實驗室的一個問題。物理化學實驗需要分組完成，不需要每個同學同時操作使用一臺儀器。但是要保證每個實驗小組都要完成實驗內容，就要在實驗設計和管理上面多下功夫，進行合理資源配置。

（三）教學方法一成不變

經我們在校內外走訪，發現各個專業開設物理化學實驗，教學方法都比較相似，即老師上課伊始就先講解實驗原理，學生按照實驗教材或者講義進行實驗操作。表現為：老師"照本宣科"，學生"照方抓藥"，很大程度是機械地重復實驗步驟，傳統的教學方式，將老師和學生的地位固化，以教師為主，學生為輔，不能因材施教，很難從本上提高學生的基本實驗技能和創新能力[6，7]。

（四）學生對物理化學實驗的積極性較差

很多學生認為物理化學實驗難度比較大，學習興趣不高，學生的積極性不大，因為物理化學實驗內容涉及物理變化過程，化學反應，數學知識，對實驗中出現的以外和突發事件很難有效處理。如果實驗失敗，不愿意靜下心來思考和總結經驗教訓，因此很難找到失敗原因。

二、物理化學實驗教學改革實踐

（一）從教學理念角度

要想改革物理化學實驗教學，首先要從根本上改變教學方法，更新教學理念，變革實驗課程教學。在物理化學實驗教學過程中改變教師在實驗課的主導地位，將學生作為課堂的主體，我們嘗試部分實驗“先做后講”，就是學生先預習實驗，查詢相關物理常數，儀器使用方法等，學生直接開始做實驗，最后教師根據每個實驗組進行情況，進行講評和總結。我們側重于選擇一些難度不大的實驗先講后做，這樣保證了實驗的成功率。另外，教師的講評，先要針對每個實驗小組，因為學生的學習狀況和能力不同，在實驗中遇到的問題也不盡相同，所以，我們采取針對每個組的問題，分別進行討論和分析，將各個小組的問題各個擊破;最后，實驗教師根據共性問題，進行全體總結。我們還設置了學生總結環節，每個小組派出一名同學做出簡要的總結說明，對學生的表達能力和溝通能力的要求有了明顯提高，所以學生明顯將實驗各個環節重視起來，不再人浮于事，實驗效果和教學效果也明顯提高。

（二）從教學內容角度

以往的實驗項目的選定以驗證性實驗和基本操作實驗為主，很少涉及綜合性實驗和設計性實驗。多數驗證性實驗是經典實驗，和理論聯系緊密，不利于激發學生的創造性才能，所以，我們按照教學要求精心挑選和設置了實驗教學內容，增加了綜合性實驗和設計性實驗，補充了選做實驗，減少了驗證性實驗項目，將基本操作實驗融入每個實驗項目中，不再單獨列出，將學生的積極性調動起來。綜合性實驗內容豐富，學生自己需要做的功課很多，從預習實驗到課堂實驗操作，再到數據分析和處理，完成實驗報告，進行實驗總結，都是需要投入很多精力才能完成。設計性需要學生自己查閱文獻，給出基本的實驗設計，再根據學生收集到的信息，進行可行性討論，最后確定實驗方案。

（三）從實驗管理角度

我們對物理化學實驗教學方法進行了一系列的改革，隨之而來的是我們的實踐課程教學管理體制和實驗課程考評方法也需要進行改革。建立了開放式的物理化學實驗室，周一至周五全天對學生開放，學生可以根據自己的課程情況預約物理化學實驗時間，這種自重選擇實驗時間的方式，保證了學生有足夠的時間預習實驗，并且能夠更充分的研究實驗原理和實驗步驟。我們還特別編寫了開放實驗室管理制度，以約束和管理使用物理化學實驗室的人員，保證實驗開出率和人員安全。

此外，我們在成績評定方面也做出了改革，我們將實驗成績評定內容擴展，將預習成績、實驗表現、實驗報告、期末考試結合在一起，進行綜合考核。學生的實驗表現、科學精神，團隊協作等方面的都能夠體現出來，很多動手能力強、有創新想法的的學生的成績有了提高，更激發學生的學習興趣。

（四）從師生科研角度

經過實踐發現培養學生的創新能力的一個重要手段，就是鼓勵學生積極參與大學生科技創新等科研活動。近年來學校加強了科研投入，這給學生參與科研活動提供了更大的平臺和廣闊的空間。導師制是學生的雙向選擇機制，我們也將應用化學專業的學生納入到教師科研的活動中來，一般從大二開始，學生根據自己的實際情況選擇加入教師的科研團隊，進入開放的實驗室進行科學研究活動。教師結合自己科研項目引導學生進行選題，學生可以子課題的形式開展科學研究活動，例如：材料的前處理、物質提取、合成與制備、結構表征、產品檢測、性質研究等等。我們努力營造一個濃厚的科研氛圍，豐富和完善實驗設計方案。學生在參與科研的過程中，開拓了視野，豐富了知識，更好地培養了學生的實踐能力和創新精神。

三、結論

針對應用化學專業，體現應用化學專業的特色，探索適合應用型本科院校的物理化學實驗課程的教學方法和教學手段，能夠全方位多角度的調動學生的積極性，提高教學質量，重點培養學生的科研精神和創新能力，是未來物理化學實驗的重要任務。

參考文獻：

[1]新時期高校物理化學實驗教學改革與實踐探究[J]. 張義娜. 教育教學論壇. 2019（13），1 12-13.

[2]地方院校創新創業人才培養模式下物理化學實驗教學改革的探討[J]. 蔡丹丹，劉葵，董家新. 山東化工. 2018（06），136-137.

[3] 以“應用型+創新型”為導向的物理化學實驗教學改革研究[J]. 周樹年，黃連金，譚義秋.廣州化工.2020（03），243-244.

[4]以“科學興趣和實踐應用”為導向化工實驗教學的探討[J]. 邱詩銘，王強，彭金云，慕光杉. 廣州化工. 2013（09），245-247.

[5]論物理化學實驗教學中學生實踐與創新能力的培養[J]. 王珩.黑龍江教育學院學報.2019（06），46-48.

[6]物理化學實驗教學中培養學生的自主思考和創新實踐能力[J]. 利明，杜甫佑. 高教學刊. 2018（07），23-25.

[7]大學生創新訓練計劃項目實踐探索[J]. 王敏，劉峰，肖海峰. 中國教育技術裝備. 2017（10），144-145

項目基金：

吉林省教育科學“十三五”規劃2017年度一般課題《以實踐創新能力培養為導向的應用化學專業實驗課程教學改革與研究》成果，（編號：GH170494）。