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簡析化工專業(yè)物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與探索論文
物理化學(xué)實驗在化學(xué)化工類專業(yè)中處于非常重要的位置，是本科層次化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生實驗技能、實驗綜合能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)提高的重要部分。與其它化學(xué)實驗課程不同的是，物理化學(xué)實驗更側(cè)重于定量地解釋化學(xué)過程的規(guī)律，所采用的實驗方法更加多種多樣，涉及到熱、電、光、聲、磁等物理方面的內(nèi)容較多。長期以來我校的物理化學(xué)實驗教學(xué)存在突出的問題有：(1)由于受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念、思想的束縛和教與學(xué)地位認(rèn)識不清，實驗教學(xué)始終擺在一個單純配合驗證理論教學(xué)的從屬地位上，成了理論課的附庸課。(2)學(xué)生對實驗課的重要性認(rèn)識不夠，積極性差，課前不預(yù)習(xí)，課上不思考，缺乏探究意識，認(rèn)為實驗課總歸會過關(guān)的，有時候老師也沒有把知識的學(xué)習(xí)、能力的培養(yǎng)、綜合素質(zhì)的提高放在實驗教學(xué)的第一位。(3)實驗內(nèi)容過份側(cè)重學(xué)科訓(xùn)練，實驗功能單一，主要是驗證性實驗，缺少綜合性、設(shè)計性實驗，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，應(yīng)付了事。(4)學(xué)生實驗挫敗的心理素質(zhì)差，在實驗中，若出現(xiàn)“異常”情況和實驗失敗時不能冷靜地分析原因，尋求解決問題的辦法。這些現(xiàn)狀導(dǎo)致學(xué)生實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)與訓(xùn)練的削弱以及抑制了學(xué)生主觀能動作用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)模式很難適應(yīng)社會對高級人才素質(zhì)的要求，為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，我們對化工專業(yè)物理化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了改革。
1調(diào)整實驗課程結(jié)構(gòu)，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容
由于長期以來在物理化學(xué)實驗教學(xué)中，通常較多重視的是實驗課程的顯性功能，例如驗證化學(xué)理論、訓(xùn)練化學(xué)實驗操作、學(xué)習(xí)有關(guān)數(shù)據(jù)的處理方法等，而對訓(xùn)練學(xué)生的實驗觀察能力和創(chuàng)造能力重視不夠，缺少培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決問題、分析問題的能力，因此，必須從物理化學(xué)實驗課程結(jié)構(gòu)、實驗教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改革與整合。
1.1調(diào)整實驗課程結(jié)構(gòu)
打破物理化學(xué)實驗教學(xué)隸屬于相應(yīng)理論課程開設(shè)的傳統(tǒng)模式，實驗獨(dú)立設(shè)課，構(gòu)建新的物理化學(xué)實驗課程體系，新的課程體系是以物理化學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，以學(xué)生的實驗?zāi)芰楹诵模杂?xùn)練學(xué)生的實驗技能與操作為主線而建立。
1.2優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容
物理化學(xué)實驗內(nèi)容分成四大部分：(1)實驗基本理論與技術(shù)講座;(2)基本試驗的訓(xùn)練;(3)綜合試驗;(4)設(shè)計試驗。并以先基礎(chǔ)，再綜合，后設(shè)計的實驗課程設(shè)置模式，這樣可以實現(xiàn)對學(xué)生循序漸進(jìn)，靈活多樣，因材施教的教學(xué)新模式，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力。
目前我校物理化學(xué)實驗可開設(shè)的實驗數(shù)目一共有13個，改革前，必做的實驗為10個，改革后必做實驗為10個，選做實驗3個。選做實驗由實驗指導(dǎo)教師向?qū)W生提供實驗題目、與實驗內(nèi)容有關(guān)的知識點(diǎn)、實驗的目的意義和現(xiàn)有的實驗條件、本實驗方法和手段在未來科研開發(fā)中的一些具體應(yīng)用等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。然后學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)教師提出的要求進(jìn)行查閱文獻(xiàn)，了解目前國內(nèi)外相關(guān)實驗的測試方法和手段以及研究進(jìn)展。學(xué)生通過對收集到的文獻(xiàn)進(jìn)行科學(xué)分析對比，提出自己的見解。并且每位學(xué)生在此基礎(chǔ)上制定一個較為完整的方案，雖然學(xué)生設(shè)計的實驗方案不一定合理、科學(xué)，也不一定跟現(xiàn)有的實驗條件相匹配等，但是教師可以把學(xué)生組織在若干小組內(nèi)，進(jìn)行討論，公開收集到的相關(guān)信息，并根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，探討其方案的可行性，通過多方案的對比分析，選出大家認(rèn)為較為合理的方案。在整個討論過程中，教師的作用是給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。
2改進(jìn)教學(xué)方法，采用現(xiàn)代教學(xué)手段
長期以來，大部分物理化學(xué)實驗教學(xué)采用灌輸式教學(xué)方法，簡單落后，教師對實驗的各個細(xì)節(jié)完全交代清楚，因此學(xué)生不知不覺就產(chǎn)生了一些依賴?yán)蠋煹乃枷耄芏鄬W(xué)生在課前預(yù)習(xí)只是一種形式，為了完成老師布置的任務(wù)而將實驗內(nèi)容抄了一遍，葫蘆畫瓢來模仿，甚至根本就沒有通過大腦思考，無法調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生感到枯燥無味，積極性和創(chuàng)造性得不到發(fā)揮，也滿足不了實驗教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求，因此必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革。
2.1部分實驗“先做后講”
在實驗課教學(xué)過程中，我們根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生特點(diǎn)和實驗內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整教學(xué)方法。對于那些實驗原理、實驗所用的儀器及實驗內(nèi)容較為簡單時，可采用“先做后講”的方法。即教師在實驗前不先講解實驗內(nèi)容，實驗操作等，學(xué)生在做好實驗預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行實驗，最后，教師根據(jù)實驗的情況進(jìn)行總結(jié)和解析。因此，如果學(xué)生沒有做好預(yù)習(xí)，是很難按計劃完成任務(wù)的。預(yù)習(xí)與否、預(yù)習(xí)態(tài)度和質(zhì)量決定實驗的成功與否。因此，該方法可以促使學(xué)生主動預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容。由于實驗是學(xué)生自己實施進(jìn)行，且在相互討論的基礎(chǔ)上自己進(jìn)行推斷，從而大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2設(shè)計實驗“開放式”
在傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)中，由于大多數(shù)實驗以教科書按部就班地進(jìn)行，學(xué)生按教材上所寫的實驗步驟做完一遍，交上實驗結(jié)果，教師通過將學(xué)生的實驗結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果比較進(jìn)行實驗成績評定。這種教學(xué)方式在化學(xué)化工人才的實驗知識和實驗技能的培養(yǎng)過程中也發(fā)揮過重要作用。但這種教學(xué)模式很難做到因材施教，不利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，難以激活創(chuàng)新思維。因此我們通過對設(shè)計實驗開放式教學(xué)來解決這個問題，并在開放式實驗教學(xué)課中，改變強(qiáng)調(diào)一次性獲得準(zhǔn)確結(jié)果的觀念，允許出現(xiàn)誤差或失敗，讓學(xué)生從失敗中學(xué)習(xí)，通過重復(fù)實驗達(dá)到實驗教學(xué)的要求。對實驗課時長，難以在課內(nèi)重做，可在課余時間進(jìn)入實驗室訓(xùn)練。開放式實驗，有利于對學(xué)生因材施教，有利于學(xué)生個性發(fā)展，也有利于培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣。幾年的實踐證明，學(xué)生對開放式實驗教學(xué)方式比較歡迎，普遍反映學(xué)習(xí)效果較好。
2.3教學(xué)手段“現(xiàn)代化”
盡管實驗教學(xué)本身就是直觀教學(xué)，但由于物理化學(xué)實驗儀器水平較低，儀器數(shù)量不足;人力投入不夠和教學(xué)效果不理想等原因，因此還是要重視現(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用，特別要重視計算機(jī)多媒體在物理化學(xué)實驗教學(xué)的作用，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握更多的儀器使用和操作技術(shù)，更深刻地理解實驗原理和數(shù)據(jù)處理方法。例如通過多媒體課件，向?qū)W生較系統(tǒng)的講授數(shù)據(jù)處理和誤差傳遞、真空技術(shù)、溫標(biāo)及測溫技術(shù)、電工電子技術(shù)、常用儀器、實用電路及線路分析、常用配套電極的制備方法等，通過物理化學(xué)實驗技術(shù)知識講座的開設(shè)加強(qiáng)了學(xué)生對有關(guān)基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握。此外，實驗數(shù)據(jù)處理能力也是物理化學(xué)實驗非常重要的一部分，加強(qiáng)這一能力的培養(yǎng)，我們既要學(xué)生注意實驗過程中數(shù)據(jù)記錄與整理，更要注意實驗后的數(shù)據(jù)分析與處理。隨著計算機(jī)的普遍應(yīng)用，可以使用計算機(jī)處理實驗數(shù)據(jù)。物理化學(xué)實驗中最常見的數(shù)據(jù)處理是實驗數(shù)據(jù)作圖或?qū)嶒灁?shù)據(jù)計算后作圖，然后線性擬合或非線性曲線擬合求得需要的參數(shù)，用Origin軟件在計算機(jī)上很快完成。如“液體飽和蒸氣壓的測定”、“一級反應(yīng)——蔗糖的轉(zhuǎn)化”、“丙酮碘化反應(yīng)速率常數(shù)的測定”、“乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定”、“氫超電勢的測定”、“粘度法測大分子化合物的分子量”、“固體比表面的測定”等實驗用線性擬合的方法。
2.4考試方式“多樣化”
改變以往物理化學(xué)實驗成績主要根據(jù)實驗報告成績和期末筆試成績來評定的方式，建立“注重平時、能力為主，兼顧理論，口筆結(jié)合”的綜合考核辦法，其中課前預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗態(tài)度、獨(dú)立工作能力、儀器保護(hù)及損壞情況、環(huán)境衛(wèi)生及實驗報告等內(nèi)容，記入學(xué)生個人學(xué)習(xí)檔案，作為平時成績，占總成績的40%;期末進(jìn)行筆試、實際操作、口試三結(jié)合的考核辦式，分別總成績的20%。筆試主要注重于實驗原理和實驗數(shù)據(jù)處理方面的內(nèi)容,實驗操作和口試是在實驗室當(dāng)場抽簽進(jìn)行，把學(xué)生做過的實驗事先做了一些改動后，然后制成卡片讓學(xué)生隨機(jī)抽取，抽到哪個實驗，卡片上設(shè)有口試題，在學(xué)生實驗操作過程中就口試題進(jìn)行解答。通過嚴(yán)格的成績考核，不只是為了給學(xué)生一個學(xué)習(xí)成績，也是該課程最后一次實驗技能進(jìn)一步強(qiáng)化的鞏固過程，有助于加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。
3結(jié)語
幾年來，我校的物理化學(xué)實驗課程經(jīng)過不斷改革探索和實踐，通過改革教學(xué)內(nèi)容和課程體系、教學(xué)方法和手段以及考核辦法;通過減少驗證性實驗、增加綜合性實驗，開設(shè)設(shè)計性實驗等，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了增強(qiáng)，特別是在對待物理化學(xué)實驗課程的態(tài)度上，學(xué)生較為重視，通過這一教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力得到了提高，效果是令人滿意的。但由于我校是一所普通地方工科院校，基礎(chǔ)差，起步晚，儀器水平較低，儀器數(shù)量不足，要真正使物理化學(xué)實驗改革具有開拓性，尚需要更深入的探討和實踐。
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