信息時代物理化學課程的教學改革與實踐研究

馬馳 陳偉

［DOI］10.3969/j.issn.1672-0407.2024.09.060

［摘 要］在信息化時代背景下，學生學習方式的變革、數字化技術的廣泛應用都推動了物理化學課程的教學改革。傳統的教學模式和手段已難以滿足學生需求，因此，對課程進行創新性改革勢在必行。在課程教學中，教師可以借助信息技術，拓寬教學手段，發展線上線下教學，創新實驗評價模式，進一步提高物理化學課程教學效果。

［關鍵詞］信息化時代；物理化學課程；實驗教學；改革路徑

［中圖分類號］G42 文獻標志碼：A

在信息化時代的浪潮中，教育領域的變革與創新已成為不可逆轉的趨勢。物理化學課程作為培養學生科學素養和探究能力的重要陣地，如何在信息化背景下進行教學改革與實踐，成為當前教育領域亟待研究的課題。本文深入探討了信息化時代物理化學課程的教學改革路徑與實踐策略，旨在通過分析信息化教學資源的應用、教學方法的創新及實驗結果評價模式的改革等，為提升物理化學課程的教學質量與學生的綜合素質提供理論支撐和實踐指導。

1 物理化學實驗教學的不足

1.1 教學模式單一

傳統的實驗教學模式往往局限于簡單的演示和重復性的實驗操作，缺乏創新，整個實驗過程比較單調。比如，實驗教學過于注重操作步驟的“照葫蘆畫瓢”，學生更多地被要求按照固定的程序完成實驗，而缺乏對實驗背后原理的深刻理解，使得學生可能掌握了實驗的表面操作，但難以理解實驗背后的科學原理和實驗設計的邏輯［1］。實驗內容的選擇和設計較為單一，缺乏多樣性和前瞻性。很多實驗內容過于陳舊，無法滿足學生對新知識的渴望，使得學生難以對物理化學領域有更廣泛和深刻的了解，導致學生只能掌握實驗的具體內容，而對實驗的整體意義和科學思維的培養缺乏系統性的認識。另外，缺乏與實際科學研究相結合的實驗，學生在實驗中往往只是被動地接受已有的知識，而缺乏獨立思考和解決實際問題的能力，使學生陷入了一種“知其然而不知其所以然”的狀態，學生對實驗的目的和意義缺乏深入的思考。

1.2 課程考核片面

在物理化學實驗教學中，課程考核過于片面，主要采取的是“30 %平時成績+70 %實驗報告”的評價體系，這種評價方式雖然看似客觀，但實際上存在一系列問題。首先，以平時成績占比較低的方式進行評價，可能導致學生對實驗過程的認真程度不足。學生可能過于依賴實驗報告的分數，而忽視了實驗中細致的儀器調校、實驗數據記錄等環節，使得學生缺乏對實驗中每個步驟的充分理解。其次，以實驗報告為主要評價依據，容易導致考核過于機械、本末倒置。學生可能更注重實驗報告的規范性和成績，而對實際實驗中的操作技能、儀器使用等關鍵環節不夠重視，只關注表面的實驗現象而忽略了實驗背后的物理化學原理，無法深刻理解實驗的本質。最后，也需要反思考勤機制。過于強調出勤次數，導致學生只為了滿足考勤而出現形式化的參與。在這種情況下，學生可能對實驗課程產生抵觸心理，進而影響實驗教學的效果。

1.3 實驗室資源浪費

許多實驗室設備購置不當，存在冗余和過時的情況，某些設備由于更新不及時而無法滿足教學需求，而新設備又由于使用頻率較低而使其長時間處于閑置狀態，造成資源浪費，也使得學生無法充分利用現代化設備進行實驗操作。試劑的使用和儲存不善，過期的試劑、未封閉的容器，以及缺乏有效儲存措施都導致了試劑的過度消耗和損耗，增加了實驗室經費開支，還對實驗結果的準確性產生不良影響［2］。此外，在一些實驗教學中，由于學生人數的不固定，可能導致實驗室人員配備不當，有時候可能出現實驗室工作人員過多或者過少的情況。

2 信息化時代物理化學課程教學改革的必要性

隨著信息化時代的來臨，物理化學課程教學改革勢在必行。首先，學生學習方式的變化需要教師調整教學模式，以使其適應更趨向于通過數字化平臺和在線資源獲取信息的習慣。傳統的課堂教學難以滿足這一需求，因此需要引入新的教學策略，使物理化學課程更貼近學生的學習方式。其次，信息技術的運用可以極大地提高教學效率和互動性。通過虛擬實驗和模擬操作，學生可以在數字化環境中進行實踐，從而提升實際操作能力。在線教學平臺不僅能夠為學生提供更多的學習資源，還可以實現教師與學生之間更為緊密的互動，提供個性化的指導和即時反饋［3］。第三，信息技術的運用還有助于拓展課程內容和更新教學資源。通過整合新穎的科研成果和實踐經驗，物理化學課程可以更好地保持活力和吸引力，使學生接觸到最新的科學知識和技術。最后，在信息化時代，物理化學課程的改革還能促進師生之間的交流與合作。教師可以通過在線平臺提供個性化的輔導和指導，而學生也能夠更方便地分享學習心得、進行交流和討論。

3 信息化時代物理化學課程的教學改革實踐路徑

3.1 融合線上線下教學

融合線上線下教學可以充分發揮線上資源的靈活性，強化線下實踐的實際效果，從而提升教學質量。在線上，學生可以通過網絡平臺獲取豐富的學習資源，如視頻教學、模擬實驗和在線討論；而線下則保障了學生在實驗室中進行實際操作，培養實際動手能力。這種融合模式使得課程更具彈性，適應了學生異質性的學習需求，提供了更廣泛的學習途徑。

以“液體飽和蒸氣壓的測定”實驗為例，具體分為以下步驟：第一，在線上階段，教師可以通過網絡平臺上傳講解視頻和實驗原理，詳細講解液體飽和蒸氣壓的概念、測定方法及實驗裝置。學生可以在網絡平臺上隨時隨地觀看，有助于提前了解實驗內容，厘清實驗思路。第二，利用虛擬實驗平臺，讓學生進行模擬實驗，通過虛擬儀器進行實驗操作，調整實驗條件，觀察實驗現象，使學生在實際操作前能夠先行熟悉實驗步驟，增加實驗成功的概率。第三，在實驗室中，學生按照線上學到的實驗原理和操作步驟進行實際操作。在實驗過程中，學生需要采集實驗數據，培養實際動手和實驗設計的能力。第四，學生將在實驗室中獲得的數據上傳至線上平臺，進行數據分析和報告撰寫。教師通過在線指導和反饋，引導學生深入理解實驗結果，提高其數據處理和實驗報告撰寫的能力。第五，在線上平臺進行實驗結果的討論和總結。學生可以互相交流心得，教師也能及時解答疑問，使得學生對實驗的理解更為全面，強化實驗教學的效果。通過融合線上線下教學，不僅提高了學生在理論層面的學習效果，還培養了他們在實驗操作和數據處理方面的實際能力，使實驗教學更加全面、靈活和有效。

3.2 實施問題導向與探究式教學

問題導向與探究式教學注重培養學生解決問題和獨立探究的能力。在教學過程中，學生通過提出問題、設計實驗方案、收集數據和進行分析，主動參與知識的構建過程，使學習更有深度和意義。通過實施問題導向與探究式教學，學生在實驗中通過自主提出問題、設計實驗方案、實施實驗和分析數據等過程，不僅提高了他們的實際動手能力，還培養了獨立思考和問題解決的能力，這種教學模式使實驗更具有挑戰性和啟發性，促進了學生對物理化學知識的深入理解［4］。

例如，在“雙液系的氣-液平衡相圖”這個實驗開始之前，教師可以提出一個問題：在不同溫度和壓力下，兩種液體組成的混合物的氣-液平衡會發生怎樣的變化？學生通過預習課程材料，了解液相和氣相的平衡關系，并開始思考可能的實驗方案以解答這個問題。在問題導向的基礎上，學生通過集體或個人思考，設計實驗方案。例如，選擇合適的混合物組分，確定實驗溫度和壓力范圍，以及如何測定混合物的氣-液平衡，這一階段強調學生的獨立思考和實驗設計的能力培養。學生根據設計的實驗方案進行實驗操作。例如，準備雙液系統、調節溫度和壓力、記錄氣體的組成和液體的濃度等。在實驗過程中，學生需要實時調整實驗條件，收集數據，確保實驗結果的準確性。引導學生利用收集到的數據進行數據分析，讓他們繪制氣-液平衡相圖，分析不同條件下混合物組分的變化規律，并結合分析得到的結果回答起初提出的問題。學生以小組或整個班級的形式進行討論，分享實驗結果和個人體會。在討論中，學生可以互相學習和提出更深層次的問題，教師在其中起到引導和點撥的作用。

3.3 利用在線課程等網絡資源

在信息化時代，物理化學課程的教學改革需要充分利用在線課程和其他網絡資源，以提高教學效果和學生參與度。首先，通過在線課程，教師可以利用多媒體教學資源，包括視頻、模擬實驗和交互式演示，以更生動形象地呈現物理化學的抽象概念，激發學生的學科興趣［5］。此外，在線資源還可以提供實時互動平臺，促使學生在學習過程中提出問題、進行討論，從而加深對知識點的理解。通過網絡資源，學生能夠更加方便地獲取各種參考資料，拓展學科知識，培養自主學習的能力。綜合利用在線課程等網絡資源，可以使物理化學課程更具活力和實用性，提升學生學習的質量和深度。

以“溶液電導率的測定和應用”實驗教學為例，教師可以結合在線課程資源，設計一個完整的實驗教學方案。首先，通過在線視頻介紹電導率測定的基本原理和實驗設備的使用方法。其次，在實驗課堂上，學生利用在線課程提供的虛擬實驗平臺進行模擬操作，熟悉實驗步驟和注意事項。第三，學生進入實驗室進行實際操作，測量不同溶液的電導率，并將結果與在線課程中的模擬數據進行對比和分析。最后，學生可以通過在線課程提交實驗報告，并進行線上討論，分享實驗心得和發現。這種結合在線課程資源的實驗教學方式，不僅提高了實驗教學的效率和效果，還培養了學生的自主學習和科學探究能力。

3.4 創新開放實驗結果評價模式

在信息化時代，物理化學課程的教學改革需要緊跟科技發展的步伐，特別是在實驗結果評價模式方面，創新開放的方法能夠更全面、靈活地考查學生的實驗能力和科學思維。傳統的實驗結果評價主要側重于實驗報告的書寫和數據的準確性，但這種方式無法全面體現學生的實驗設計、數據分析和問題解決的能力［6］。因此，創新開放的實驗結果評價模式可以引入更多形式多樣的評價手段，如實驗過程記錄、實驗數據分析等，這種開放性評價模式更符合信息化時代培養學生全面素質的需求，使學生更注重自主學習和實踐操作，綜合素養得以提高。

以“過氧化氫分解反應速率常數的測定”實驗為例，學生需要準備不同濃度的過氧化氫溶液，并添加催化劑，然后通過觀察氣泡產生的速率來測定反應速率。在實驗設計中，學生需要考慮合適的催化劑類型和用量，以及不同濃度的過氧化氫溶液的制備方法，此階段的評價可以重點關注學生是否理解催化劑對反應速率的影響，是否能夠合理選擇實驗條件。學生需要詳細記錄實驗過程，包括儀器使用、溶液配制過程、反應過程中的觀察等，可以將評價重點放在實驗操作的規范性和記錄的準確性，以確保學生具備獨立進行實驗的能力。在數據分析與討論環節，學生需收集反應速率的相關數據，并通過實驗結果得出反應速率常數，這時可以重點考查學生對數據的深入分析和結果的合理解釋，以及是否能夠理解實驗結果的物理化學意義。

3.5 構建實驗教學互動平臺

實驗教學互動平臺的構建可以通過在線課堂、討論板塊、實時答疑系統等多種功能來實現。借助此平臺，教師可以分享實驗操作視頻、理論知識講解等多媒體資源，提高學生對實驗內容的理解。同時，學生可以在平臺上提問、討論實驗中的問題，形成集體學習氛圍，促進思想碰撞和知識分享，使學生能夠更主動地參與到實驗教學中，提高學習效果。在平臺上，教師上傳實驗操作視頻，詳細展示實驗儀器的使用方法和實驗步驟。學生可以通過在線討論提出問題，并得到及時的回答。此外，平臺上設置了實時答疑系統，學生在實驗過程中遇到問題可以隨時向教師咨詢。在實驗數據分析階段，學生可以在平臺上提交自己的數據，并參與到實時的數據討論中，與同學一同分析實驗結果，共同探討可能的誤差和改進方法。通過這個實驗教學互動平臺，學生在實驗中不僅能夠獲得及時的指導和反饋，還能夠與同學互相啟發，形成學習社群。這種實驗教學互動平臺的構建，使得實驗教學更加靈活、互動性更強，有利于學生的主動學習和合作學習。因此，構建實驗教學互動平臺是促進信息化時代物理化學課程教學改革的一項重要手段。

4 結語

在信息技術飛速發展的今天，傳統的教學方式已經無法滿足學生多樣化的學習需求。通過融合線上線下教學，能夠更好地利用數字化手段，提高教學的靈活性和適應性。問題導向與探究式教學將培養學生創新思維和實際動手能力置于核心地位，從而更好地培養他們的科學素養。通過對在線資源的靈活運用，學生能夠拓寬的學習途徑，豐富學習的多樣性。而創新開放實驗結果評價模式則強調培養學生實際應用能力，使實驗教學更貼近真實科學研究。這些理論內容的深入研究將為物理化學課程的未來發展提供重要的啟示，使教學更加貼近學生需求，使學生在信息化時代的物理化學學習中取得更為顯著的成果。

參考文獻

［1］張國艷. 信息時代基于SME的物理化學雙向課堂教學模式的構建［J］. 化學教育（中英文），2023，44（8）：49-54.

［2］祖莉莉，范樓珍，李運超，等. 信息化時代物理化學課程的教學改革與實踐［J］. 化學教育（中英文），2022，43（16）：2-5.

［3］康麗華. 新時代高校物理化學課程教學改革探索［J］. 科教導刊，2023（19）：101-103.

［4］高巍，喬勁松，王潤雪. 互聯網時代高校《物理化學》課程混合式教學實踐研究［J］. 中國新通信，2022，24（18）：212-214.

［5］徐涵，徐雯. 基于成果導向的線上線下混合教學模式在物理化學教學中的應用［J］. 黃山學院學報，2023，25（3）：116-119.

［6］劉越，郭銳，陳偉凡，等. “雙創”視域下的物理化學課程教學改革與實踐路徑研究［J］. 創新創業理論研究與實踐，2023，6（18）：16-18.

［項目名稱］2022年沈陽農業大學教育教學研究項目“基礎課程教學改革的研究與實踐”（項目編號：2022-167）。

［作者簡介］馬馳，女，山東安丘人，沈陽農業大學，實驗師，碩士，研究方向：大學化學。

陳偉，女，遼寧沈陽人，沈陽農業大學，高級實驗師，碩士，研究方向：大學化學。