王金玉,吳 洋，方申文，朱元強

(西南石油大學 化學化工學院，四川 成都 610500)

物理化學是建立在物理、化學及數(shù)學三門基礎課程上的一門交叉學科，運用了物理和數(shù)學的原理來闡述化學的一般規(guī)律的科學，能夠為后續(xù)專業(yè)課程的學習、學術研究的開展以及從理論向實際應用的發(fā)展提供扎實的化學基礎，是基礎理論與實際應用之間的重要紐帶[1-3]。物理化學實驗是一門以物理化學理論為基礎，通過實驗加深對物理化學重要理論、概念、原理的理解，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的邏輯思維和實驗技能。該課程在西南石油大學是獨立設課的實驗課程，是繼無機、有機、分析等前修實驗課后的一門綜合基礎化學實驗課。通過全方位的實驗技能訓練，使學生掌握物理化學實驗的基本原理、基本方法和技能，通過一系列的實驗訓練，學生的觀察實驗現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題解決問題、數(shù)據(jù)的記錄與處理以及實驗結果的分析與歸納的能力得到了極大的鍛煉，培養(yǎng)了學生進行科學研究的能力[4-7]。

1 物理化學實驗教學存在的問題

1)實驗教材落后、內容缺乏創(chuàng)新。當前的物理化學實驗中，多數(shù)實驗為傳統(tǒng)的經(jīng)典的物理化學實驗，對于學生進行基礎訓練具有一定的意義，但是隨著學生對于課程的學習以及學習的知識面不斷擴寬，這些多為驗證性實驗的內容就顯得有些單一陳舊，削弱了學生的實驗興趣，限制了學生對于所學知識的運用以及思考問題的空間。

2)實驗教學手段落后。現(xiàn)行實驗教學大多數(shù)沿用傳統(tǒng)的灌輸式講授方式，學生的學習方式缺乏主動性，同時，尤其是近些年技術的不斷發(fā)展，科技含量高、數(shù)字化儀器不斷出現(xiàn)，導致了一些課本與儀器的實際操作不符的情況，這點給實驗教學帶來極大的不便，影響實驗教學的直接效果。

3)實驗教學設備落后，設備數(shù)量也不能滿足日益增長的學生的需求。許多高校對于物理化學實驗不夠重視，儀器設備更新較慢，在開設實驗的過程中，實驗室容量偏大，不能使每個學生都親自動手操作儀器，甚至部分實驗是通過教師演示完成的，學生的動手能力未能得到有效鍛煉。

4)實驗的考核方式簡單，不能充分反映學生對于實驗的掌握情況。在傳統(tǒng)的實驗教學考核過程中，實驗類的課程基本上都是作為考查課，課程的成績基本上都是教師根據(jù)學生的實驗報告的情況進行打分，而有一些學生的實驗報告抄襲情況嚴重，因此，這種只通過實驗報告來考核實驗學習情況的方式是片面的，導致許多學生渾水摸魚。

5)實驗教學學時數(shù)和設備臺套數(shù)有限，對學生開放不足。在實驗教學過程中，由于場地和實驗儀器數(shù)量的限制，學生只能在限定的時間做規(guī)定的實驗，且只能做一次，導致多數(shù)實驗不能給學生留下深刻的印象。

物理化學實驗在培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新思維方式中占據(jù)著非常重要的地位，因此，需要對傳統(tǒng)的實驗教學方式進行改革，建立起合適的實驗考核體系和先進的教學模式[1-8]。

2 物理化學實驗課程的改革

2.1 實驗內容的改革

就物理化學學科自身發(fā)展的特點來說，當前許多高校開設的物理化學實驗缺少自主性，僅僅是為了驗證理論課上所講的內容，缺乏探究和綜合性的實驗內容。一般在驗證性實驗操作過程中，學生在實驗之前就已經(jīng)知道實驗最終得到的結論，實驗過程中也只是按照講義中的操作步驟進行，導致學生對于實驗的興趣和重視程度低，并在實驗的過程中缺少獨立思考的能力，從而導致實驗教學效率低、效果差。為此，我們需要對實驗內容進行改革，將部分簡單的驗證性實驗替換為設計性和綜合性實驗，強化物理化學實驗對學生能力提升的作用。根據(jù)循序漸進的原則，在實驗教學過程中逐漸提升實驗的層次，由基礎能力訓練開始，幫助學生掌握基本的實驗技術和實驗方法，然后逐步提高對學生的實驗技能要求，進行設計性實驗、綜合性實驗，培養(yǎng)學生的科學研究能力。同時結合自研自制設備，開設了一些綜合性的實驗，如學院開發(fā)的“雙液系氣-液平衡相圖的測定”“凝固點降低法測定摩爾質量”等，同時，鼓勵學生在使用過程中對實驗儀器提出改良的想法，并給予機會進行嘗試改進。

2.2 課程考核方式的改革

考核作為實驗教學中重要的一部分，使教師能夠了解學生對于實驗技能和方法的掌握情況，并且能夠發(fā)現(xiàn)在教學過程存在的一些問題，為后續(xù)的實驗教學改革提供方向。學院就傳統(tǒng)的考核方式進行一系列改革，新建了一套嚴格的考核體系。

首先，考核成績分為平時成績和期末成績。平時成績的最終成績?yōu)槊總€實驗項目的平均成績，每個實驗的平時成績包含實驗過程成績和實驗報告成績。實驗過程中重點考察的內容包含安全衛(wèi)生意識、參與認真程度、實驗操作的規(guī)范程度以及實驗數(shù)據(jù)的真實性和規(guī)范性，評分A、B、C、D、F共5個等級，其中F為不合格，需要對該實驗進行重選并完成，且成績達到D以上。實驗報告考察的內容主要包括實驗報告的規(guī)范性和完整性，數(shù)據(jù)記錄的規(guī)范性和完整性，數(shù)據(jù)處理方法的正確性和實驗結果的有效性，工具軟件使用的熟練程度以及結果討論和分析。

期末考試成績由筆試和實驗操作兩部分組成。首先進行筆試，若筆試成績?yōu)锳、B、C、D，則可以進入實驗操作考試；若筆試成績?yōu)?F，則需要補考或者重修。實驗操作考試采取隨機抽取一個實驗在規(guī)定時間內完成，實驗操作成績若為A、B、C、D則通過考試；否則需要補考或者重修。課程最終考核成績?yōu)槠綍r成績和期末考核成績的平均值。

2.3 引入研究生助教團輔助課程開設

從20世紀80年代開始，國家的教育體制開始改革，高校招生人數(shù)逐年增加，而承擔教學任務的教師人數(shù)卻并未隨之增加，尤其在實驗教學過程中，影響較大。同時，1988年國家頒發(fā)《高等學校聘用研究生擔任助教工作試行辦法》以來，研究生助教工作已成為研究生培養(yǎng)的一種好的形式，更重要的是，可以為本科生的實驗教學多提供一個平臺，促進本科實驗教學的發(fā)展[9-11]。

學校對于物理化學實驗的實際做法是：1)嚴把助教質量關，在要進行物理化學實驗教學的前一個學期，就對助教進行聘任和培訓，讓研究生助教與本科生同堂進行物理化學理論學習；2)利用空余時間對助教進行實驗技能培訓，包括掌握相關實驗的考查知識點，設備儀器的工作原理，正確完成整個實驗操作的過程，預知實驗中可能出現(xiàn)的問題及其解決辦法，熟練掌握如何正確撰寫實驗報告，確保完全規(guī)范掌握所要承擔的每個實驗；3)由教學經(jīng)驗豐富的實驗教師對助教進行考核，合格后即可上崗，充分利用好研究生作為“準教師”這部分生力軍，緩解學生人數(shù)的大幅度增加而帶來的沉重實驗教學負擔。

2.4 充分發(fā)揮實驗室開放式教學

針對教學計劃中的實驗學時數(shù)的不足，同時，為了充分發(fā)揮研究生助教的作用，加強實驗室開放管理。

1)實驗室時間和儀器設備的開放。學校將實驗室周內全天對學生開放，一些在課堂上的實驗過程中存在問題和對于實驗結果不滿意的學生，可以在開放的時間對實驗進行重做，提升實驗水平，以達到滿意的結果。

2)實驗項目的開放，對于其他一些學有余力、對實驗有興趣、動手能力強的學生，可以利用實驗室開放的時間修改已有的實驗項目方案或者做一些自己感興趣的綜合型的設計類實驗。

3)構建開放的實驗體系。采用以下方式：① 學生自己通過查閱文獻來設計實驗方案，方案包括實驗內容、實驗儀器設備、實驗方法、實驗耗材、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)的處理以及實驗過程中的安全注意事項；②老師要對學生的方案進行審核，保證學生提交方案的原理正確，實驗的路線具有可行性以及實驗所需要的條件可以滿足的情況下，方可將實驗室進行開放，并在規(guī)定的時間進行實驗，同時，需要有實驗教師或者研究生助教團的陪同下方可進行實驗；③學生需要提交一份詳細的實驗報告，讓教師對其實驗情況進行評價，保證學生可以正確地完成實驗。根據(jù)對在實驗室開放期間做實驗的學生的訪談發(fā)現(xiàn)，學生們普遍反映通過實驗室開放，自己設計實驗的思路得到了拓寬，鞏固了課堂所學理論知識，動手能力也得到了加強。

2.5 引進多媒體與網(wǎng)絡技術、實行項目制實驗教學

物理化學課程中，抽象的概念很多，很難用語言表達清楚，在傳統(tǒng)的實驗教學中，教師通過使用掛圖、幻燈和模型來幫助學生理解那些抽象的概念，但因這些輔助手段的靜止和單一性，并且學生只有在課堂上可以學習，這些局限性導致了在實際教學中效果并不理想，而當今網(wǎng)絡和多媒體技術相當發(fā)達，完全可以利用多媒體技術和網(wǎng)絡資源來進行實驗教學。利用多媒體技術可以把抽象的、單純語言不易描述清楚的概念和理論以直觀的、易于接受的形式表現(xiàn)出來；將實驗錄制成為視頻放在網(wǎng)站上，方便學生在課余時間觀看學習；結合虛擬仿真實驗室，學生可以在實驗課開課之前，先在網(wǎng)上對實驗進行模擬操作，可以多次操作至熟練，在實際的實驗過程中，更能夠加深對實驗的理解和學習，提升實驗教學的實際效果。

自2013年以來，學校的物理化學實驗課程采取了項目制教學，打破了傳統(tǒng)以班級為單位實施教學的模式，同時改變了既定的按照學號分組的模式，通過項目制教學，有利于教師集體備課，設計完善實驗內容，同時有利于激發(fā)學生創(chuàng)新的興趣、創(chuàng)新的智慧和潛能。目前，學校物理化學實驗項目制的形式為：根據(jù)任課教師在主講物理化學理論課程的經(jīng)驗和認識以及教師從事科學研究中的積累和優(yōu)勢，由理論課教師提出這部分內容需要開設哪些實驗，并給出論證方案和實驗方案；然后由物理化學課程組集中討論，確定是否開設該實驗和如何開設以及針對哪些專業(yè)開設。確定后，以開放實驗的形式，選擇一到兩組學生進一步驗證實驗的可行性，最終對學生開放。對學生開放后，該實驗項目依然由實驗設計教師負責，并培訓相應的研究生助教團隊協(xié)助老師指導實驗。一個教學年度結束后，根據(jù)學生和教師的反饋意見和建議進一步完善實驗。這樣，每一個實驗項目小組都是一個相對獨立而且優(yōu)秀的團隊，能夠很好地提高教學質量和教學效果，也能更好地促進實驗項目的更新和改革。

3 結束語

以學生為中心，通過對物理化學實驗課程的一系列改革，西南石油大學已經(jīng)取得了一定的成果。本科生的動手能力和創(chuàng)新思維能力得到了提升；研究生通過參與助教團，遇到問題分析問題、運用知識解決問題的能力得到了鍛煉。針對目前的改革情況，對學生進行了抽樣調查，結果顯示，絕大多數(shù)學生對當前的改革內容表示贊同和支持，并且希望可以進一步加大實驗室開放的程度，給更多的機會參與到設計性、綜合類實驗。今后學院將持續(xù)對物理化學實驗的課程進行改革，并將做得好的東西在全院的實驗課程中進行推廣，以推進整個學院實驗課程的改革。