向翠麗 鄒勇進(jìn)
(桂林電子科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,廣西 桂林541004)
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程,面向化學(xué)、化工、環(huán)境、生物、食品、制藥、材料等各專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè),是高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才不可缺少的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)注重實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技能的掌握、科學(xué)思維能力的培養(yǎng)以及解決實(shí)際問(wèn)題能力的提升,在鍛煉學(xué)生思考能力、動(dòng)手能力、科學(xué)研究能力等方面具有重要的作用。隨著現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的飛速發(fā)展,教育理念的不斷更新,實(shí)驗(yàn)方法也在不斷改進(jìn),傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題日益突出,如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,更新速度緩慢,多以驗(yàn)證經(jīng)典理論為主,缺少與現(xiàn)實(shí)生活、現(xiàn)代前沿科技的融合,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣不高,創(chuàng)新能力不足,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)和綜合素質(zhì)的提高;實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備落后,操作方法復(fù)雜耗時(shí),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大,直接影響學(xué)生的積極性;實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式單一、落后,未充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì),建立計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái);實(shí)驗(yàn)課程的考核機(jī)制單一,無(wú)法公正的評(píng)價(jià)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等。針對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的這些問(wèn)題,我們?cè)谖锢砘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核機(jī)制進(jìn)行了改革和實(shí)踐,并取得了良好的效果。
目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)往往以物理化學(xué)理論課知識(shí)為主線,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),旨在讓學(xué)生掌握基本的物化實(shí)驗(yàn)儀器操作方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)鞏固物化理論課所學(xué)知識(shí)。這一目標(biāo)要求過(guò)低,很難提高學(xué)生的實(shí)際分析解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)。因此,為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,并能盡量的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上應(yīng)進(jìn)行改革,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上應(yīng)該分基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在初步接觸物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先做的,其目的旨在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本理論的理解掌握,提高基本實(shí)驗(yàn)操作技能。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)精心選擇,既要與理論課緊密相關(guān),達(dá)到理論和實(shí)踐相結(jié)合,既能使練習(xí)基本操作,又能加深學(xué)生對(duì)物理化學(xué)原理的掌握。比如恒溫槽的裝配和性能測(cè)定、電導(dǎo)法測(cè)定乙酸的電離常數(shù)、最大氣泡法測(cè)定溶液的表面張力等。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的延續(xù),通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)使學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基本理論和基本知識(shí)的理解和掌握,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本操作技能,確保學(xué)生掌握物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)的基本方法,訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手能力,同時(shí),側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力,使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)真正做到融會(huì)貫通。在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置中,適當(dāng)?shù)脑黾泳C合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力,發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性尤為重要。例如,“環(huán)己烷-乙醇雙液系氣液平衡相圖”,實(shí)驗(yàn)所涉及的儀器旋光儀,操作非常簡(jiǎn)單,也是熱力學(xué)必做的實(shí)驗(yàn)之一,可以作為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。但是,實(shí)際影響雙液系相圖繪制的實(shí)驗(yàn)參數(shù)很多,如溶劑、溫度、旋光儀的調(diào)節(jié)校準(zhǔn)、大氣壓等。這樣我們可以將其歸入綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過(guò)自主查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,選擇儀器設(shè)備,配制藥品和試劑,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生,既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,老師先講解原理,數(shù)據(jù)處理,再演示具體操作步驟,學(xué)生復(fù)制一遍老師的演示就可以完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)際上,實(shí)驗(yàn)主體對(duì)新實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況、理解能力、動(dòng)手能力、理論基礎(chǔ)等參差不齊,在這種教學(xué)方式下,學(xué)生缺乏主動(dòng)性和創(chuàng)新性,有些理論知識(shí)掌握較差的學(xué)生很難明白實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,在做實(shí)驗(yàn)和做實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過(guò)程中遇到問(wèn)題,無(wú)法獨(dú)立解決,所以這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式己經(jīng)不能滿足研究性實(shí)踐型人才培養(yǎng)的需要,必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)手段加以改變,使學(xué)生能真正從實(shí)驗(yàn)課中獲益。教學(xué)模式上,打破傳統(tǒng)的“講解-做實(shí)驗(yàn)-處理數(shù)據(jù)報(bào)告”的傳統(tǒng)模式,加強(qiáng)學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),加強(qiáng)理論課與實(shí)踐課的結(jié)合,把實(shí)驗(yàn)課融入到理論課的講授中,而不是講實(shí)驗(yàn)課完全獨(dú)立開(kāi)來(lái);教學(xué)手段上,以學(xué)生為主體,發(fā)揮其“主人翁”的作用,提高師生之間的互動(dòng)效果,加強(qiáng)課堂提問(wèn)環(huán)節(jié)和師生之間的互動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。充分利用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),使演示實(shí)驗(yàn)達(dá)到生動(dòng)直觀的效果;提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性,督促學(xué)生學(xué)習(xí)基本的數(shù)據(jù)處理軟件,如Excel或origin軟件。并強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)處理時(shí),誤差分析的重要性。
教師需要及時(shí)的檢查教學(xué)效果好壞,以便能根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況,查缺補(bǔ)漏,適時(shí)的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,提高課程教學(xué)質(zhì)量。而有效獲得學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的反饋信息的最直接方式就是制定考核制度。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法主要依據(jù)學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,無(wú)法真正反映出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表現(xiàn)。為了能全面的評(píng)估學(xué)生的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的掌握情況,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核應(yīng)分為三部分:課堂實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和期末成績(jī)。而課堂實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)又細(xì)分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)分中,也不應(yīng)只考慮數(shù)據(jù)處理及其結(jié)果的好壞,應(yīng)將學(xué)生撰寫報(bào)告的規(guī)范性及誤差分析情況也納入評(píng)價(jià)中。期末考試,應(yīng)該設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn),學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、查閱文獻(xiàn),完成報(bào)告,這樣才能綜合反映出學(xué)生的創(chuàng)新能力??傊?,要建立起一套多元有效的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的考核評(píng)價(jià)體系,以達(dá)到真正的公平,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù),需要與時(shí)俱進(jìn),不斷探索和改進(jìn)。筆者從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式三個(gè)方面提出了一些思路和設(shè)想,并用于實(shí)際教學(xué)中,取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果,使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了增強(qiáng),但仍然存在很多不足。在今后的教學(xué)中,需要不斷的調(diào)整改革的方式方法,真正提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和學(xué)生的實(shí)踐能力。
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