化學大類物理化學實驗課程的教學與設計探索

王瑞麟，王新宇

（1.成都理工大學材料化學與化工學院，四川 成都 610059；2.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059）

化學大類是針對化學專業的大類招生課程，物理化學實驗課程屬于實踐類課堂教學，實踐教學和理論教學不盡相同，主要體現在以下兩點：（1）實踐類課程不僅考查學生對知識體系的認知水平，而且考查學生的技能水平和素養，包括觀察能力、動手能力、獨立思考能力、想象力、探究精神、批判精神、創新能力、協作能力、團隊精神、個性品質等。（2）實踐類課程為理論問題和社會生活實際問題之間架起一座橋梁，是學生把知識向生產力轉化的一個重要環節，是創新的誘發點，所以科學教育水平高的國家都對實踐類教學高度重視[1-2]。

物理化學實驗的特點是：

（1）儀器設備的使用較多。（2）實驗數據的處理過程比較復雜，需要借助于計算機技術。（3）實驗項目靈活性強。物理化學實驗涉及化學熱力學、化學動力學、電化學、界面和膠體化學等物理化學的主要內容，如何在教學中實現混合式教學，解決傳統教學中存在的問題，并取得好的教學效果是困惑每一位從事高校實踐類課程教學的教師的問題[3]。

在物理化學實驗的教學過程中，最容易發生的問題包含以下幾方面[4，5]：

（1）物理化學實驗內容多為驗證性實驗，且與實際生活的關聯性較小，不利于激發學生的學習動力（2）學生進行機械地重復操作，即學生按部就班地完成實驗書上的實驗步驟，沒有自己的任何思考在其中。這樣的方式會使學生對整個課堂教學活動喪失了學習的主動性，課程的收獲感較低。（3）課堂講解多為枯燥的實驗相關的單一理論知識點，很難保證學生時刻集中注意力，不利于知識的學習及綜合運用知識能力的培養。為了解決物理化學實驗課程在教學過程中遇到的問題，我們在教學過程中逐漸探索出以下一些行之有效的措施來提高學生的參與度以從而提升課程的體驗感。

1 實驗方案預設計

根據我校化學大類的物理化學實驗課程的教學安排，為了更好地完成教學目標，對每個實驗小組在實驗課前建立微信、QQ討論小組，老師也加入其中，并針對每個實驗小組即將開展的實驗有針對性地提出預習問題，引導并啟發學生對問題進行思考，并運用物理化學課程中的相關理論知識來對問題進行解析。另一方面，由于學校實驗室所配備的儀器設備的型號與實驗教材中所使用的儀器型號往往存在一些差異，在這種情況下，可以提前將學校實驗室的實驗設備的使用說明書發給同學們，并附上圖片，方便同學們在實驗課前對儀器進行了解，從而掌握儀器的特點和原理。

在實驗課時，教師可以首先從各實驗小組邀請代表對各小組的實驗方案進行介紹，讓學生在預習的基礎上對實驗方案進行設計，再一起商量確定實驗方案，并針對學生的預習情況給出評價。這樣做不僅能夠加深大家對一些基本理論和概念的理解，促進了學科之間的交叉融合，而且能夠有效提高學生分析問題和解決問題的能力，鼓勵并培養了創新精神，增加學生對實踐類課程的獲得感，對提升每位學生的學習積極性和主動性大有裨益。

2 在實驗操作過程中引導學生思考

當學生開始進行實驗時，在具體操作階段，老師可以針對實驗內容進一步提出問題，例如可以對各個不同實驗操作過程有哪些注意事項進行提問，對實驗操作過程中的某一個操作步驟的作用進行提問，以及對數據處理階段數據的相關計算進行提問等等。通過在操作過程中導入問題，引發學生思考，從而獲得學生對相關知識掌握程度的第一手資料。

此外，在實驗課程中，除了要求同學們完成基本的實驗操作以外，還可以引導學生思考，對于該具體的實驗能否嘗試對其進行優化實驗設計。在教學過程中，學生們也可以針對提出的問題，或者實驗過程中遇到的問題進行小組討論，并根據此過程開展學生互評，從而提高學生們解決問題的綜合能力。

3 科研與教學雙融合

作為高校教師，在完成本科教學工作之外，同時也需要緊跟學科發展的前沿，可以通過將科研成果為教學資源相融于來開展教學，從而開闊學生的學術視野。在教學過程中學生的綜合素質培養也應被加倍重視，從而提高學生分析問題、解決問題的能力。

4 建立新的課程考核模式

傳統的考核方式主要針對實驗結果進行評價，對實驗過程的評價相對較少。因此，我們應當改變傳統的實驗課程考核機制，更多的關注學生的課前預習情況、課堂表現以及實驗操作情況，更多地把實驗過程中學生參與度、主觀能動性及解決問題的表現納入最終的考核范圍。針對同學們的課前預習交流討論、實驗操作、實驗報告、實驗數據的分析處理及思考與討論等各個環節的表現，進行綜合評判，并按不同的比例進行給分，從而對學生的情況進行多角度的考核。

5 在教學過程中融入課程思政，培養家國情懷

物理化學實驗中的很多經典的理論都是通過反復的實驗測試及驗證而得到的，科學家們在發現各種真理過程中，付出了巨大的心血，為科學和社會的發展做出了重大的貢獻[5]。另一方面，分析檢測手段的發展也對于目前的一些環境問題的解決指明了方向。例如在“乙酸乙酯的皂化反應”中，涉及需要測定溶液的電導率，而溶液的電導數據應用非常廣泛，其中一個重要的應用是可用于檢驗水的純度。普通蒸餾水的電導率約為1.0×10-3S/m，如果水質被污染，則水的電導率增大。近年來，由于工業廢水的隨意排放以及農藥、化肥的過度使用，國內的水質狀況逐年下降。根據習近平總書記有關生態文明建設的要求，即“綠水青山就是金山銀山”，我們應當愛護環境，節約能源，為建設美麗中國而努力。授課教師可以在每個實驗內容的學習過程中都引入課程思政內容，以“潤物細無聲”的方式將家國情懷融入課堂，融入學生的思維中，從而實現以德育人。

6 結語

由于個體的差異的存在會導致每個同學的學習情況各有不同，因此每位同學對實驗課程的課后思考會存在較大差別。在物理化學實驗程中，課后思考題的范圍不應該僅僅局限于教材中指定的內容，而應當涵蓋通過實驗操作以及對實驗結果進行的分析，學生對某個具體實驗的一些思考，包含實驗方法的改進，實驗手段的創新等等，某些內容可以能還需要通過文獻查閱才能完成。查詢、處理、運用信息的能力對當代大學生來講尤為重要。在學生能夠積極主動的查找文獻資料的同時，教師還應該引導學生對信息進行鑒別，將一些基礎的實驗知識與學科發展前沿進行有機地融合，從而提升學生的學習積極性，提升同學們解決問題的能力。除此之外，在實驗報告中要求學生對自己所完成的實驗項目提出建議，通過相關建議的提出，有利于學生對學習過程進行自我反思，而不是單一的完成實驗的操作過程；另一方面，也能讓學生對自己的學習過程進行評價，明確該實驗的實驗原理、實驗目的以及在實驗過程中用到了哪些具體的技術。通過學生的反饋，老師也能了解學生對于實驗內容的相關思考，發現學生在學習和思考過程中的閃光點，從而促進教學質量的提升。

綜上可見，物理化學實驗作為化學大類的專業基礎課程，在培養綜合素質高、適應能力強的復合型人才過程中起著舉足輕重的作用。為了更好地將新工科理念融合到物理化學實驗教學中，加強對當前課程的改革與創新十分必要。在實驗教學過程中應當充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，將培養學生分析和解決問題能力作為教學主要目標，為高校、研究所以及企業單位培養高素質的人才。