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淺談物理化學實驗教學改革中的創新教育思路論文
物理化學實驗(包括結構化學部分)是西南大學化學教育、化學工程、應用化學和材料化學各專業必修的基礎實驗課程，它綜合了化學領域中各分支學科所需要的基本研究技術和研究方法，在化學專業實驗課程中占有重要地位，其教學目的是使學生掌握物理化學理論知識及相應的操作技能，培養學生分析問題、解決問題和將理論應用于實踐的能力，具有物理化學理論教學不可取代的作用;也是培養學生動手能力和科學研究能力的重要實踐環節，在培養學生創新能力、綜合能力上發揮著重要的作用.西南大學物理化學實驗課已建設成為數字化重點課程，網絡化的物理化學實驗為學生遠程個性化課前輔導、課后復習和創新探索提供了良好的教學平臺.然而學生在物理化學實驗中依然很難將所學的物理化學理論知識與具體的物理現象和化學現象聯系起來，且難以應用已有的知識和操作技能去解決實際問題.這表明物理化學實驗教學改革是一個亟待解決的問題.但是如何改革、改革什么卻是一個令人困惑的難題.本文結合物理化學實驗教學的實際情況，就其改革的思路和可行的做法做一些嘗試性的探討.
1物理化學實驗教學現狀
既然物理化學實驗在培養學生的創新能力、綜合能力方面具有非常重要的作用，那么就需要科學的課程體系和前沿的實驗內容;為了培養學生的創新能力，還需要合理的實驗考核體系和先進的教學模式.然而，目前的物理化學實驗教學中普遍存在一些問題：課程體系仍然沿用幾十年前制定的老體系;大部分實驗內容極為陳舊，并且起點低，基本上反映不出學科的發展現狀，而且驗證性實驗多，研究性實驗少，綜合性實驗更少;各分支學科設置的實驗各自為政，導致實驗內容簡單、重復;在實驗課堂上只重視驗證書本上的知識和基本操作細節等.由于實驗課本身存在的問題，使得學生對實驗課的興趣下降，重視程度降低，主動性差.這些現象勢必導致學生動手能力差、大量相關知識和技能融匯貫通的能力差、綜合應用各種實驗方法和技術的能力差，突出表現在學生在研究生復試時因實驗能力差而不被錄取的現象比較嚴重.因此，改革物理化學實驗教學勢在必行.
2物理化學實驗教學改革的創新教育思路
2.1課程體系的改革
當前物理化學實驗課程普遍存在內容不新穎且與理論嚴重脫節，教學方法落后，考核方式不科學等問題.這些問題導致了學生的知識結構不完備、不合理，實際解決問題的能力不強，尤其是創新能力非常缺乏.為了改變這一現狀，有必要對課程體系進行深刻的變革.但是課程體系的改革非常龐雜，為了增強可行性，現提出如下的思路和方法：將單純的物理化學實驗課程改革為由實驗理論課(包括實驗基礎理論與技術、新技術新方法等)、基礎實驗課和綜合實驗課三部分組成.將第一、二部分安排在第三學期，第三部分嘗試安排在第四學期.這樣可使學生通過綜合實驗課的訓練，在選題、查閱文獻、實驗設計、儀器安裝等方面都得到充分的鍛煉，增強他們的動手能力，拓寬他們的知識面，為其進一步學習深造奠定基礎，同時對學生做畢業論文也大有益處.
事實上，改革物理化學實驗的課程體系，不僅能使學生掌握科學的實驗方法和技能，而且突出培養了學生綜合運用知識分析、解決問題的能力和創新思維能力，這對于培養適應二十一世紀的高素質人才極有幫助.
當然，課程體系改革必須遵循以下的指導思想：1)強調課程體系的構建原則是以理論知識為構架，以應用為目標，形成以培養“知識與能力”為目標的課程體系.課程體系改革，涉及課程內容的整合、重組，教材的編寫和教學方法的變革，其目的是優化課程內容和結構，構建學生合理的知識能力結構，在掌握科學實驗方法和技能的基礎上，突出綜合運用知識去分析、解決問題的能力和創新思維的培養.在課程體系的設計中，理論課程應以應用為目標，教學內容緊密結合專業核心課程對理論知識的要求，把后續專業課程所需要的知識和能力融進教學內容，納入教學計劃，并在教學中認真落實.2)優化課程體系結構與教學內容選擇.新的物理化學實驗課程體系的建立，必須依據人才培養的細化目標，并不斷優化課程的結構及教學內容的選擇.在綜合實驗課程部分選取科學的教學內容，循序漸進、由淺到深、由易到難，按先基礎后提高的原則進行教學.3)探索理論教學與實驗訓練為一體的課程教學模式.物理化學理論課程與實驗課程教學采用系列化、層次化模式.設有配合課程教學內容的實驗，使理論與實驗緊密結合起來，讓學生通過物理化學實驗，掌握理論知識，并將之轉變成自身的能力;增加設計性、綜合性以及創新型實驗教學內容，真正提升學生的創新能力與綜合素質.
2.2教學內容的改革
以上三部分教學內容的安排都要符合二十一世紀發展的要求，制定出詳細的教改方案、教學大綱和教學計劃.
1)物理化學實驗理論課的目的是為了讓學生在實驗前了解實驗所涉及的理論基礎及技術，也是為了彌補學生因不懂儀器設備原理所造成的知識面窄的問題.因此實驗理論課的內容一方面是常用實驗的基礎理論和技術，另一方面是化學領域最新發展動態，新技術、新方法、新儀器的原理介紹.
2)基礎實驗課的內容.根據教育部理科化學教學指導委員會1999年最新公布的“化學教學基本內容”的要求以及儀器設備的現狀，基礎實驗課的內容安排應力求新穎、不重復，并與理論知識緊密結合;在內容的選擇上應注重培養學生的環境保護和綠色化學意識;實驗數據的采集和處理要多采用先進的微機系統，增加計算機模擬實驗的數量，使實驗基礎課的內容能更好地適應當前科學技術的發展現狀.在改革的試驗階段，我們對基礎實驗做了重大調整，將原來的16個實驗增加到25個，并規定每年開設的內容都必須根據具體情況作出調整，力求讓學生在基礎實驗中驗證物理化學的理論知識.
3)綜合實驗課的目的是使學生得到充分的實驗鍛煉.在內容方面，可以結合儀器設備的現狀以及一些教師的科研課題，專門為學生設計一些原創性實驗.實驗內容應包括多種實驗方法和實驗技術的綜合應用，如化合物的合成、結構及性質測定等;同時有意識地引導學生關注當前社會面臨的一些亟待解決的熱點問題.比如，在測定物質燃燒熱的實驗中，用化工廠排污口的淤泥代替傳統實驗使用的化合物(如苯、苯甲酸等)，不僅讓學生明確了燃燒熱的定義，了解了恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的區別，更重要的是培養了學生的創新意識和環保意識.根據我們的統計，學生對這一部分實驗內容的改革感到滿意的比例高達98%，遠遠高于以前的比例.由于綜合實驗課可真正培養學生的創新思維和創新能力，因此其教學內容需要組織一線教師認真思考，精心編排，統一部署.通過綜合實驗課，真正使學生了解和掌握學科前沿的新知識和先進的實驗技術，增加相關知識和技能的儲備，提高他們的綜合素質.
總之，教學內容的改革應立足于實驗課程內容體系的改革與創新，吸收科技發展和教學改革的最新成果，優化內容和結構，構建學生合理的知識能力結構.
2.3建立科學合理的評價考核體系
物理化學實驗課實行獨立的考核、考試和成績評定.因此，為了全面達到物理化學實驗課的培養目標，發揮學生作為學習主體的主觀能動性，促進學生創新能力的逐步形成，建立科學合理的考核制度更有利于學生創新能力的培養.物理化學實驗理論知識較復雜，實驗操作較煩瑣，學生在學習中通常只注意死記硬背公式，不注意知識的理解和綜合運用.現行大多數學校的考核方式只采用卷面筆試的方式，這其實很不科學.因為有些學生雖然在考試中得了高分，但是這并不能說明他對這門課程有很好的理解和掌握.實際上，考試的目的一方面是希望真實地反映出學生對課程內容的有效掌握，但更重要的是希望反映出學生獨立地分析、解決問題的能力，以及其創新思維和能力發展的程度.因此，建立科學的評價體系就非常必要.
考慮到學生人數多和儀器設備的現狀，為了提高考核方式的可行性，我們引入所謂的“設計性實驗考核機制”.所謂“設計性實驗”，是指給出實驗的目的，提供必要的實驗儀器，由學生自主設計實驗步驟，自主選擇所需實驗儀器，獨立完成所有實驗過程.這將真正培養學生設計實驗的創新能力，大大激發學生對物理化學實驗課的興趣.
實際上，“設計性實驗考核機制”是將評價由過去主要依靠實驗結果逐步轉向關注實驗過程.其評價結果不只是關注實驗結果的準確與否，而是更強調對實驗結果的評價、反饋以及被評價者對結果的認同和對原有狀態的改進.比如，某同學的實驗結果不如預期甚至與預期的實驗結果相反，但是只要他能夠應用已經掌握的知識，通過對實驗數據、過程和結果的分析，合理解釋導致異常實驗結果的原因，甚至能創造性地提出解決辦法，在“設計性實驗”考核機制里這樣的實驗不僅不應該算失敗，反而應該得到鼓勵.
2.4改革實驗教學模式
課程體系的改革和創新需要有新的教學模式與方法與之配套，才能體現出它的優勢，發揮它的作用.物理化學實驗課程教學模式的優劣和教師的教學方法、策略以及個人素質密切相關.如果排除這個因素，我們完全可以通過制度化的規定，結合科學合理的策略來變革實驗教學模式.
1)實現理論教學與實驗教學的對接.理論教學內容以物理化學基本理論與技術構成.使學生掌握必要、適用的基礎理論和技術理論，才能實現理論教學與相對應的實驗教學對接.目前西南大學化學化工學院共有4個專業，分別為化學教育、化學工程與工藝、材料化學和應用化學.在實際的教學過程中，應組織教師針對各個專業要求學生應知、應會的知識點和能力層次進行剖析和研究，找出其對應課程的知識點，并分析其內在的聯系，為專業課程的課程改革提供依據，從而修訂教學大綱，將各個專業學生應知、應會的知識點分模塊、分階段、分學期融合到相應理論課程和相應的實驗課程中.
2)分塊教學，理論與實驗的完美結合.物理化學實驗課程的內容在本質上是與物理化學理論課程的內容一致的.而物理化學理論課程的內容分為“熱力學”、“動力學”、“電化學”和“膠體”等幾個部分.為了讓實驗與理論緊密結合起來，可以將物理化學實驗課程的內容也分成相應的模塊，并且進度與理論課一致.這不僅使學生“學以致用”，將所學的理論知識應用于實踐，而且可以幫助學生理解物理化學理論課程的知識，為培養高素質的人才打下堅實的基礎.
3)開展信息技術的應用，引入現代化教學手段.物理化學實驗課的教學采用多媒體教學方式，應用新技術、新方法充分發揮多媒體教學直觀、形象、信息量大的優勢.采用多媒體教學的方式，不僅可以使學生的學習變得生動有趣，而且可以彌補儀器不足的問題.在基礎實驗教學中，由原來教師準備好實驗，學生單純的做實驗，改成讓學生從實驗準備階段就進入實驗室，從儀器的配套選擇、安裝調試、藥品的領取、溶液的配制以及實驗室的整理等方面，盡可能全方位地參與，為提高學生的動手能力提供機會.在綜合實驗課階段，開放實驗室，充分發揮學生的主動性和積極性，讓學生自己動手動腦，使學生成為實驗的主體，起主導作用，教師僅為學生做好后勤輔助工作.
2.5融入科技創新成果，培養學生的創新意識
要真正做到物理化學實驗課程內容體系的改革與創新，必須吸收現代科技發展和教學改革的最新成果，優化實驗內容和結構，以達到人才培養總目標的要求.
如何吸收現代科技發展和教學改革的最新成果呢?這是一個見仁見智的問題.為了鼓勵學生積極投身科學事業，增強學生的自豪感，完全可以就近取材，從本校教師的最新研究成果中選擇合適的內容設計成物理化學創新實驗項目.這樣，一方面可以引導學生大膽進行創新嘗試，另一方面也可通過身邊的人和事促進和鼓勵學生積極投入科學研究.事實上我們已經開始嘗試這方面的工作，而且取得了一些成績.如我校一些教授一直從事電化學傳感器的研究工作，他們的一些研究成果已經實現工業化應用.通過精心選取合適的成果，我們將其設計成創新實驗項目，一方面能夠結合物理化學理論課程中有關電化學、熱力學和動力學的內容，另一方面使實驗項目和科研、生產緊密結合起來，通過引導學生查閱文獻，獨立設計實驗方案等等，達到合理構建學生的知識能力結構，培養學生綜合運用知識去分析問題、解決問題和創新思維能力的教學目標.
3結 語
本文就物理化學實驗教學改革的創新教育提出了一些可行的思路和方法.但是物理化學實驗教學涉及教學過程的各個方面，其教學改革不可能一蹴而就.只有不斷提高一線教師的教學能力和素質，組織人力系統研究和不斷探索，把注重學生的能力培養作為實驗教學的重要任務，才可培養出素質全面、能力突出的創新型人才.
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