物理化學(xué)實驗半開放教學(xué)探討

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摘要：分析了傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，提出了我校物理化學(xué)實驗半開放的教學(xué)模式，并從實驗內(nèi)容的選擇，教學(xué)方法改革，考核方式和規(guī)范實驗報告的撰寫等方面探討了物理化學(xué)實驗半開放教學(xué)改革。半開放教學(xué)目的在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生視野并提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)實驗；半開放實驗；教學(xué)改革

1物理化學(xué)實驗課堂教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)方法單一

目前我校物理化學(xué)的實驗教學(xué)模式是讓學(xué)生自主預(yù)習(xí)實驗講義，老師講解實驗原理和實驗步驟，學(xué)生做實驗，然后寫實驗報告。在整個過程中，教師花費了很多的時間去講解實驗原理、注意事項和操作步驟，學(xué)生沒有時間去思考。整個實驗過程中難以發(fā)揮學(xué)生的主體作用，導(dǎo)致學(xué)生興趣不高，只是機械地按照教師的指導(dǎo)操作一遍，甚至?xí)┳霾糠謱嶒?。這種現(xiàn)象導(dǎo)致學(xué)生對實驗興趣下降，主動性差，還有部分同學(xué)袖手旁觀。最終必然導(dǎo)致動手能力、綜合運用能力以及四大基礎(chǔ)化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通的能力都不理想，在相關(guān)化學(xué)競賽以及研究生復(fù)試時表現(xiàn)能力也差。

1.2儀器數(shù)量不足，學(xué)生積極性差

目前我校物理化學(xué)實驗教學(xué)的儀器設(shè)備嚴(yán)重老化，部分已經(jīng)損壞，數(shù)量不能滿足實驗的需要，只能3-4人1組，甚至4-5人1組，這樣學(xué)生動手機會少。做實驗時也是按照實驗講義的步驟或者老師講解的步驟來操作，對實驗現(xiàn)象不主動動腦思考，即使是實驗數(shù)據(jù)不對都不清楚。實驗中出現(xiàn)問題也不會自己想辦法來解決，而是直接找老師。部分學(xué)生只是在一旁觀看動手學(xué)生的操作，實驗結(jié)束后很多同學(xué)共用一組數(shù)據(jù)，實驗報告也一模一樣，抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。所以做完實驗后，學(xué)生收效甚微，只是為了完成任務(wù)而做實驗，完全體現(xiàn)不了學(xué)生在教學(xué)中的主體作用，更不用談好的教學(xué)效果。

1.3循環(huán)實驗造成教學(xué)效果不理想

由于受儀器數(shù)量的影響，只能采用大循環(huán)實驗的方法，即在同一天開設(shè)兩個實驗，然后進行輪換。教師要在課堂上輪流對學(xué)生講解兩個不同的實驗，學(xué)生在做另外一個實驗的時候老師講的實驗原理、基本操作等內(nèi)容也基本忘記了，造成了時間的浪費。在實驗操作環(huán)節(jié)中，教師只能為個別學(xué)生指導(dǎo)，費時又費力，達不到全面指導(dǎo)學(xué)生的效果[2]。學(xué)生只能在有限的時間內(nèi)按照實驗講義或者老師講的步驟去操作，處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)。對于操作失敗的實驗，受循環(huán)實驗的時間限制，也不能再次重復(fù)實驗，大大影響了教學(xué)效果。顯然傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式已不能滿足提高本科教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生的主動性和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神的要求，因而建議嘗試半開放的實驗教學(xué)法。所謂半開放性的實驗教學(xué)方法是指實驗課上老師只指出實驗的名稱，準(zhǔn)備好與本實驗相關(guān)的儀器和實驗藥品等。而學(xué)生通過學(xué)習(xí)講義和實驗教材，搞懂實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟和注意事項等內(nèi)容。在實驗操作過程中，教師只負(fù)責(zé)監(jiān)督實驗過程（實驗安全和正確的實驗步驟等）、解答學(xué)生在實驗操作中遇到的實際問題。實驗室僅在規(guī)定時間段向?qū)W生開放，學(xué)生可以根據(jù)自己對實驗的預(yù)習(xí)情況來安排實驗時間。對于實驗操作不成功或者實驗數(shù)據(jù)不滿意的學(xué)生，實驗時間可以延長。半開放實驗教學(xué)是一種全新的教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式有著根本的不同。

2物理化學(xué)實驗半開放教學(xué)方法

2.1建立合理的選課制度

半開放教學(xué)模式完全不同于傳統(tǒng)教學(xué)的實驗項目和實驗時間固定的情況，教師以4-5個實驗為一個周期進行輪換。每周選取6-8個時間段（每個時間段為3個課時）為選課學(xué)生開放實驗。學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排和對實驗的預(yù)習(xí)情況，選擇恰當(dāng)?shù)膶嶒灂r間。教師還要建立實驗的“網(wǎng)上預(yù)約及管理系統(tǒng)”，系統(tǒng)列出開放的時間、實驗項目以及人數(shù)。教師可以很方便的查到哪些學(xué)生在哪個時間段選做了哪個實驗。這樣的模式既完成了教學(xué)計劃，又鼓勵學(xué)生培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力，并節(jié)約了成本。學(xué)生在完成必修的實驗學(xué)時的前提下，根據(jù)自己的興趣選擇更多的實驗內(nèi)容，有利于開拓學(xué)生的視野和對科研的興趣。

2.2建立全面的實驗內(nèi)容體系

物理化學(xué)實驗不僅要讓學(xué)生掌握實驗基本操作技能，還要培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)[3]。而物理化學(xué)實驗包括基礎(chǔ)實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗3個體系，對不同的體系要采取不同的教學(xué)模式。

2.2.1基礎(chǔ)實驗

物理化學(xué)實驗中的許多儀器和實驗方法對大多數(shù)學(xué)生來說是完全陌生的，如阿貝折光儀的使用、電導(dǎo)率儀的使用、溫度測量與控制技術(shù)以及誤差分析和數(shù)據(jù)處理等。基礎(chǔ)實驗可以訓(xùn)練學(xué)生在無機化學(xué)實驗和分析化學(xué)實驗中學(xué)到的基本技能,并加深學(xué)生對物理化學(xué)基本理論知識的理解。我校開設(shè)的實驗有無水乙醇飽和蒸汽壓的測定、液體表面張力的測定、環(huán)己烷-異丙醇氣液平衡相圖的繪制、蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定等。

2.2.2綜合性實驗

綜合性實驗是基礎(chǔ)實驗的提升，它一般涉及兩個以上的知識點，要分步實施并將各個實驗環(huán)節(jié)有機地結(jié)合在一起，鍛煉學(xué)生的實驗技能和思考能力。綜合性實驗側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對各個學(xué)科所學(xué)知識綜合運用的能力，使學(xué)生能做到融會貫通。目前開設(shè)的實驗有電導(dǎo)率法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)、電池電動勢測定的應(yīng)用、二組分金屬相圖的繪制、液相反應(yīng)平衡常數(shù)的測定，希托夫法測定離子遷移數(shù)等。

2.2.3設(shè)計性實驗

要求學(xué)生查閱相關(guān)書籍和文獻資料，設(shè)計合理的實驗方案，自主選擇實驗儀器和試劑，獨自完成實驗操作，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗數(shù)據(jù)，最后撰寫實驗報告。為避免學(xué)生設(shè)計出不切實際的方案，教師要給學(xué)生提供研究方向，并將實驗室提供的儀器予以說明。通過親身體會實驗過程，學(xué)生可以深刻體會到科學(xué)實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性以及理論與實際結(jié)合的重要性。開設(shè)的實驗有：電導(dǎo)的測定及其應(yīng)用、液體燃燒焓的測定、表面活性劑對蔗糖二級反應(yīng)速率的影響等。

2.3注重學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)

教師做好預(yù)備實驗，系統(tǒng)全面地理解實驗內(nèi)容和相關(guān)的知識背景，熟練掌握儀器設(shè)備的使用方法和一般性故障排除方法[4]。學(xué)生必須在實驗前認(rèn)真學(xué)習(xí)實驗講義、查閱與本次實驗相關(guān)的原理，并認(rèn)真寫好預(yù)習(xí)報告。教師要認(rèn)真設(shè)計教案，注意授課的邏輯性、表達的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，并在上課前采取抽查提問的方式檢查學(xué)生對實驗的預(yù)習(xí)情況，預(yù)習(xí)情況不合格的學(xué)生不能做實驗，否則學(xué)生做實驗也是稀里糊涂，達不到預(yù)期目的。

2.4注重數(shù)據(jù)記錄和實驗操作

實驗教學(xué)的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。物理化學(xué)實驗基本操作除了無機化學(xué)實驗和分析化學(xué)實驗的基本操作外，主要涉及到各種儀器設(shè)備的使用，如旋光儀、紫外-可見分光光度計、電導(dǎo)率儀、阿貝折射儀等儀器的使用。教師要嚴(yán)格要求學(xué)生規(guī)范操作儀器，糾正錯誤操作。要求學(xué)生認(rèn)真記錄實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，實驗結(jié)束時，教師認(rèn)真檢查實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并簽字確認(rèn)。對有拼湊實驗數(shù)據(jù)和弄虛作假的學(xué)生，責(zé)令其重做實驗，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.5提高學(xué)生撰寫實驗報告的能力

寫好物理化學(xué)實驗報告，學(xué)生要在課前預(yù)習(xí)實驗的相關(guān)理論知識、基本內(nèi)容以及實驗過程。通過書寫實驗報告使得學(xué)生重視實驗操作的過程，并讓學(xué)生對所學(xué)知識加以鞏固[5]。數(shù)據(jù)處理采用繪圖法、列表法和計算法等，讓學(xué)生學(xué)會用Excel和Origin等計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，能找到數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的原因并找到消除方法。最后要求學(xué)生總結(jié)實驗心得體會，對實驗現(xiàn)象的解釋和分析以及影響實驗結(jié)果的原因。這樣能讓學(xué)生更好地掌握實驗的知識點，提高學(xué)生分析解決問題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

2.6嚴(yán)格考勤制度、建立完善的考核辦法

半開放教學(xué)實施后，為督促學(xué)生完成實驗，采取實驗結(jié)束后簽名制度，對于交了實驗報告而未參加實驗操作或是操作很不認(rèn)真的學(xué)生，其實驗成績也不能及格，應(yīng)予以重修。以往物理化學(xué)實驗的考核是平時成績占30%，實驗報告的書寫和數(shù)據(jù)處理占70%。實驗報告占的分值太多，容易導(dǎo)致學(xué)生忽視實驗中的操作，做實驗敷衍了事，實驗報告的抄襲現(xiàn)象也很嚴(yán)重?？梢詫⒊煽兛己烁母餅椋浩綍r成績占60%，期末成績占40%。其中平時成績包括課堂提問或小測驗（20%）、實驗操作（20%）、實驗衛(wèi)生、實驗?zāi)康牡呐囵B(yǎng)（10%）、實驗報告中實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)處理（20%）、結(jié)果與討論（20%）、思考題（10%）。期末成績包括抽查實驗操作（50%）和期末考試（50%）兩部分，實驗操作是學(xué)生隨機抽取平時所做實驗，期末成績主要檢查學(xué)生對基本原理、基本操作和技能的掌握情況。通過這些措施，能明顯提高學(xué)生對物理化學(xué)實驗的興趣和重視。通過對物理化學(xué)實驗半開放教學(xué)模式的實施，能加強學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和興趣，使學(xué)生的動手力能有明顯提高，并能拓寬學(xué)生視野，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻：

[1]楊慧芳，朱方.新晉獨立學(xué)院自主學(xué)習(xí)型物理化學(xué)實驗教學(xué)模式的探索[J].實驗室科學(xué)，2015，18（2）：200-202.

[2]潘曉茹.研究型物理化學(xué)實驗教學(xué)模式的探索與實踐[J].濰坊學(xué)院學(xué)報，2013，13（6）:11-12.

[3]韋波，劉海燕.物理化學(xué)實驗半開放式教學(xué)模式的探索和實踐[J].中國電力教育，2009，19（10）：153-155.

[4]桑雪梅，尚宏利，李軍，等.物理化學(xué)實驗的半開放式教學(xué)改革[J].重慶工學(xué)院學(xué)報，2008，22（4）：174-177.

作者：徐涵 單位:黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院