郭麗麗，武小滿，張洪浩，劉春輝，燕小然，楊 洋，楊振東

(許昌學院 化學化工學院，河南 許昌 461000)

隨著高等教育的大眾化和多樣化趨勢的發(fā)展和改革，許昌學院作為河南省示范性應用技術類型本科院校，把建設成為培養(yǎng)應用型人才的綜合性大學作為自己的定位，并把服務地方經(jīng)濟建設活動和適應社會發(fā)展實際需要作為目標。應用型人才是指能把所學知識和技能直接應用于經(jīng)濟建設和社會發(fā)展實際需求的、有創(chuàng)新能力和應用能力的、對具體的社會發(fā)展實際需求比較熟悉的人才[1]。實驗教學是實應用型人才培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，高校實驗教學的主要目標就是培養(yǎng)學生的應用能力和創(chuàng)新能力[2]。

物理化學實驗作為本科院?；瘜W、應用化學、化學工程與工藝、制藥、材料以及食品科學與工程等專業(yè)大學期間必修的基礎實驗課，具備涉及設備多和探索性強等特點，對于提升學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和科研思維的培養(yǎng)具有重要作用[3]?，F(xiàn)行的物理化學實驗教學，大多數(shù)都是驗證型實驗，實驗是在教材和教師的指導下操作的。傳統(tǒng)觀念中，過分強調(diào)理論教學，只是把實驗教學視為輔助手段，認為實驗課就是對所學知識的驗證，學生在規(guī)定的課時內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)成的步驟對理論教學知識進行驗證，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理最終寫出實驗報告。這是一種講深、講透、講全、講細的傳統(tǒng)的“保姆式”的教學方法[4]。在這個過程中，學生不需要思考，只需要按方抓藥，不能提高學生學習的主動性，不能培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力。為了增強學生解決實際化學問題的能力，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度，為社會經(jīng)濟建設培養(yǎng)應用型人才，我們對物理化學實驗教學進行了下列幾方面的改革：

1 物理化學實驗課堂教學內(nèi)容改革

以前物理化學實驗課程內(nèi)容以經(jīng)典的驗證性實驗為主，與生活生產(chǎn)沒有聯(lián)系，不能滿足應用型人才的培養(yǎng)目標。我們著重解決以下幾個方面的問題：

1.1 測量對象生活化

例如測量米飯、饅頭、干果以及平時愛吃的零食等食品以及汽油的燃燒熱；檢測白醋、陳醋、米醋和保健醋等食用醋的導電性能；測定市售品牌洗衣粉、肥皂、洗潔精以及洗衣液等多種洗滌劑的表面張力。測量對象由學生自己準備，都是自己吃的用的，測量對象不再是一個個的化學名稱，而是來源于生活，從而引起學生的實驗興趣。而且能夠使學生將所學到的理論知識，去解決生活中的問題，能更貼近生活，學以致用，鍛煉學生的動手動腦能力。

1.2 實際生產(chǎn)實驗化

在以往的物理化學實驗教學中，教學內(nèi)容只是為了讓學生掌握一種儀器使用方法或一種測試方法，幾乎不與生產(chǎn)實際聯(lián)系，學生不能感受所學知識的應用性和重要性，因此對物理化學實驗沒有興趣，只是為了拿到課程學分，因此需要改革實驗內(nèi)容。例如許昌已成為全球最大的發(fā)制品生產(chǎn)基地和出口基地，為了使假發(fā)的外觀和手感更加接近人發(fā)并增加佩戴效果，假發(fā)后處理工藝中需要使用專業(yè)的滑爽劑和柔軟劑進行打理和保養(yǎng)。現(xiàn)用的假發(fā)滑爽劑和柔軟劑是一種有機硅油乳液，大多以十六烷基三甲基溴化銨作為抗靜電劑，以氨基硅油和二甲基硅油作為調(diào)理劑，以司盤、吐溫或脂肪醇聚氧乙烯醚 AEO等作為乳化劑。我們可以選用氨基硅油和二甲基硅油中的的乳化作為實驗，乳化方法可以選擇轉(zhuǎn)向乳化法、均質(zhì)法或機械攪拌，這樣就能使物理化學實驗內(nèi)容與許昌本地的生產(chǎn)技術相聯(lián)系，初步實現(xiàn)產(chǎn)教融合。

1.3 增加綜合性實驗項目

傳統(tǒng)的物理化學實驗，只要求學生掌握一種基本的實驗技能，一次實驗只使用一種儀器反復測量，學生會感到厭煩，教學效果不好。減少驗證性基礎實驗，增開綜合性實驗項目，可以培養(yǎng)學生勇于探索和善于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。綜合性實驗是指實驗內(nèi)容涉及到本課程多個知識點、多種儀器使用的實驗，目的是達到基本技能的融會貫通，培養(yǎng)學生技能的綜合應用[5]。綜合性實驗也可以指打破原來專門化的實驗，在化學一級學科層面上建立的內(nèi)容交叉、技術綜合的實驗。這些實驗項目跨兩個以上二級學科或跨兩個以上一級學科，將比較多的基本理論、基本實驗技能融合在一個實驗中，使實驗內(nèi)容綜合聯(lián)系化學、化工、材料、環(huán)境等學科[6]。綜合性實驗選題的原則要求貼近教師的科研方向或者許昌本地的特色，符合各個不同專業(yè)學生的特點。

例如可以開設《表面活性劑臨界膠束濃度的測定》實驗。我們采用最大氣泡壓力法測表面張力、接觸角法及電導率法對不同濃度的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)水溶液進行測量。分別用接觸角法、電導率法、表面張力法測量值與濃度的關系求得 CTAB 的臨界膠束濃度(CMC)，且對三種方法測得的結果進行對比，三種方法的結果基本相同，與文獻值一致。表明同時用電導率法、表面張力法和接觸角法測定CTAB的CMC，并且可以相互驗證。

比如對于食品科學與工程和食品質(zhì)量與安全專業(yè)，我們可以開設《地溝油的鑒定》綜合實驗。近年來地溝油事件的頻頻發(fā)生，一些不法分子為了牟取暴利，將地溝油進行回收，經(jīng)過粗略的加工再次流入人民的餐桌，危害群眾健康，讓大家對自己天天都在吃的食用油產(chǎn)生了懷疑與擔憂。我們對合格食用油與地溝油進行電導率、分光光度、折射率、凝固點以及電容等五個方面進行檢測，可以鑒別合格食用油與地溝油。實驗的完成需要學生綜合運用步冷曲線法測凝固點、電導率儀、分光光度計、阿貝折光儀以及小電容測試儀的使用，涉及熱力學、電化學和結構化學等方面知識和技能。其中，電導率法和電容法的鑒別效果最好。

再如《固體酒精的制備及其燃燒熱的測定》，首先制備固體酒精，再測定其燃燒熱，這一過程可使學生將固體酒精的制備和它的物理化學性質(zhì)結合起來，提高了學生綜合運用知識的能力和動手能力。

1.4 增加設計性實驗項目

傳統(tǒng)實驗教學的最大弊病，就是開設大量驗證性實驗，設計性實驗很少，結果只是培養(yǎng)了一群操作工，不能提高學生解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。所以物理化學實驗教學必須進行改革，減少傳統(tǒng)的驗證性的實驗，增加設計性實驗。設計性實驗是指教師給定實驗的目的和要求，由學生查閱文獻，自行設計實驗方案并完成的實驗?？梢赃x取食品質(zhì)量、節(jié)能減排、生活用品以及降解工業(yè)廢水等方面的問題，用物理化學方法和設備來設計實驗。首先教師把設計實驗的題目給學生，讓他們在課后查閱相關資料和文獻，選取合適的實驗步驟，經(jīng)過教師的篩選，學生做實驗，最終以小論文的形式提交。

例如設計實驗《牛奶中酪蛋白和乳糖的分離及純度測定》的實驗內(nèi)容包括：通過調(diào)節(jié)牛奶酸度和離心法分離酪蛋白，經(jīng)無水乙醚和無水乙醇脫脂后用雙縮脲法測定其純度。在濾液中加入適量95%乙醇溶液使乳糖結晶析出，測量乳糖溶液的旋光度來測其純度。結果測得不同牛奶產(chǎn)品中所含酪蛋白和乳糖的量不同，并且純度有明顯差異。實驗內(nèi)容豐富，趣味性強，適用于食品等專業(yè)的學生。實驗過程中以學生為主導，和指導教師探討后，可以大膽嘗試。此外還可以開設《蜂蜜中有效成分的測定》、《鋁的著色》和《氧化鋅納米材料制備》等設計性實驗。

2 課堂教學任務驅(qū)動教學模式的探索

任務驅(qū)動法以學生為主體，教師為主導，用特定的“任務”來培養(yǎng)學生的知識與技能，提升學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，尤其適用于實踐性較強的實驗課程。與傳統(tǒng)的教學模式相比，“以特定的情景任務為主線、以培養(yǎng)學生的知識與技能為暗線、教師為主導、學生為主體”的任務驅(qū)動教學模式能激發(fā)學生學習的興趣和激情，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的學習能力和創(chuàng)新能力[7]，符合物理化學實驗課程對學生的培養(yǎng)目標。任務驅(qū)動教學法的教學流程為：設置驅(qū)動任務→分析任務→探索完成任務→評價、總結[8]，具體流程如圖1所示。

圖1 任務驅(qū)動教學模式實施流程圖

譬如物理化學實驗中的燃燒熱的測定，我們可以設計成一個大的任務，下面分成測量原理、需要用到的儀器和實驗步驟三個任務，這三個任務可以在分解成多個小的任務，如圖2所示。

圖2 燃燒熱測定教學任務設計示意圖

3 物理化學實驗課外教學改革

課堂教學的時間是有限的，教師向?qū)W生全面開放物理化學實驗室和科研室。通過學生自己找課題，或教師拿出企業(yè)項目，例如與許昌盛邦生物科技有限公司合作的滑爽劑和柔軟劑項目，與許昌恒源發(fā)制品有限公司等合作的假發(fā)漂白等項目。借助大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、魔法城堡項目、化學化工相關比賽以及校園科技創(chuàng)意大賽等平臺，支持學生將課堂的興趣延續(xù)到課外，讓學生自主化、個性化、多元化發(fā)展。通過校企合作培養(yǎng)生產(chǎn)一線的高層次技能人才，逐步實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)和就業(yè)需求的無縫對接。

4 結論

我們以培養(yǎng)應用型人才為目標，針對物理化學實驗課程，進行了教學內(nèi)容、課堂教學模式和課外教學等方面的改革，充分調(diào)動了學生的學習興趣和積極性，培養(yǎng)了學生的動手能力、創(chuàng)新能力、應用能力和團隊合作精神。