寧小媚,占 亮,周小松,羅 金
(嶺南師范學院 化學化工學院,廣東 湛江 524048)
物理化學以物理的原理和實驗技術(shù)為基礎(chǔ),研究化學體系的性質(zhì)和行為,探索和歸納研究化學的基本規(guī)律和理論,使化學能更好的為實際生產(chǎn)和科學研究服務(wù)。隨著科學的迅速發(fā)展,物理化學具有眾多分支,如光電化學、催化化學、膠體及表界面化學等,其廣泛應(yīng)用于化工、能源、材料等相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究中。因此,在物理化學理論和實驗教學中將實際生產(chǎn)和科學研究的相關(guān)內(nèi)容融入進來,以案例的方式內(nèi)化于教學,即豐富了教學內(nèi)容,又可讓學生了解到所學知識在實際生產(chǎn)和科學研究中的具體應(yīng)用,激發(fā)學生的學習興趣。因此,踐行“理論、實踐與科研三位一體”,加強理論學習,注重實驗實踐,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新科研意識,提升學生調(diào)動理論知識解決問題的能力具有十分重要的現(xiàn)實意義。
物理化學作為地方高等院校化學、應(yīng)用化學、食品和制藥等相關(guān)專業(yè)的本科生在大學期間的必修課,分為理論課和實驗課兩大部分,其理論課內(nèi)容豐富,邏輯性強,實驗課探索性強,適合作為培養(yǎng)高校學生實踐和科研創(chuàng)新能力的課程。但是,物理化學課程囊括的知識點眾多,公式繁多,推導過程也較為復雜,學生在學習中普遍感受物理化學知識點多而雜,難懂難學,內(nèi)容枯燥,學習往往陷入被動,積極性不高。很多學生在學習中死記硬背,沒有真正的理解知識點,更談不上學以致用,舉一反三,導致物理化學課程的教學效果欠佳。開設(shè)的物理化學實驗作為理論課的重要補充和輔助,能讓學生在實驗實踐、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)處理、以及結(jié)果分析中更好的理解和吸收物理化學理論知識點,提高學生動手操作能力,以及提升學生的科研素養(yǎng)。但在實際授課中,開設(shè)的內(nèi)容往往固定化,學生灌輸式的學習,過于依賴指導書和指導教師,缺乏主動性與積極性;很多同學為做實驗而機械式的操作,僅停留在實驗內(nèi)容層面,對研究方法和研究思路并不明晰;傳統(tǒng)式的實驗考評方式,使得學生過于看重實驗結(jié)果,求同而忽略實驗過程,規(guī)避掉差異性過程和結(jié)果的探究與深入分析,不利于提高學生分析問題、解決問題的能力。
為了更好的激發(fā)學生的學習興趣、調(diào)動學生的學習積極性,貫徹“理論、實踐與科研三位一體”的教學模式,用物理化學理論指導實驗實踐,以實驗實踐為科研生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ),再用科研成果豐滿原有理論,提升教學質(zhì)量,將單純的知識傳授為中心轉(zhuǎn)向以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心。作為教師,要及時跟進學科發(fā)展最新動向,將最新的科研成果、技術(shù)轉(zhuǎn)化為教學資源,轉(zhuǎn)化為鮮活的科研案例來開闊學生的學術(shù)視野,避免照本宣科,僅僅停留在知識層面。在授課中,要循循善誘,啟發(fā)式教學,留給學生更多獨立思考的空間,避免灌輸式的教學。除了知識的講解與傳授,老師更應(yīng)該注重學生對研究方法與研究思路的理解和掌握,真正做到“授人以魚,不如授人以漁”。此外,在實驗開展中,對學生的操作作規(guī)范化要求,督促學生養(yǎng)好良好的行為習慣,將科研中因個人無意識的不良習慣和操作不規(guī)范帶來的負面影響作為反面教材向同學們進行介紹,提高學生的科研素養(yǎng)?;诶碚?,注重實驗,面向科研,鼓勵學生參與到教師的科研中去,在具體實踐中提高學生獲取知識和運用知識的能力。
目前,地方高校的物理化學實驗大多開設(shè)有基礎(chǔ)實驗和綜合實驗兩大教學體系。基礎(chǔ)實驗主要訓練學生的動手操作能力及實驗規(guī)范性,同時也為理論教學服務(wù),通過實驗實踐更好的理解和吸收理論知識。綜合實驗主要來自教師安排的某個課題,學生可根據(jù)興趣選擇參與到特定課題中,其實驗內(nèi)容很大程度上結(jié)合了教師的科研內(nèi)容。從基礎(chǔ)實驗到綜合實驗,學生已具備一定的操作能力和科研素養(yǎng),教師在充分了解學生的情況后,可鼓勵部分有興趣、有潛質(zhì)的學生及早的參與進教師的科研課題中,接受更深層次的訓練。參與形式可以是以教師為引導,以學生為主體的大創(chuàng)、挑戰(zhàn)杯,也可以是學生的畢業(yè)設(shè)計論文。在課題設(shè)計中,即要基于學生的專業(yè)和所學課程,融入學生所學知識以及技能,又要有較強的實踐價值和科研意義,最好將學生的實驗課題與指導教師的科研課題相融合,使學生直接參與到國家、省課題、以及應(yīng)用開發(fā)課題的研究中,重在培養(yǎng)學生運用知識的能力,創(chuàng)新精神,以及實驗過程中分析問題、解決問題的能力。如與能源息息相關(guān)的光電催化、電池存儲和超電容等領(lǐng)域,應(yīng)用到了物理化學理論課的電化學的內(nèi)容;催化反應(yīng)中性能的評價、機理的探究都屬于物理化學理論課中動力學的范疇,紙上得來終覺淺,在實踐中學生更能深切感受動力學內(nèi)容的現(xiàn)實性意義。
課題的具體執(zhí)行過程中,需要充分調(diào)動學生的積極性去探索與實驗。從前期的文獻調(diào)研,資料搜集與整理開始,指導教師要把好關(guān),進行科學的引導,學生要學會進行文獻搜索、文獻整理(Endnote),并在大量的文獻閱讀中提升科研品味;教師參與實驗方案的設(shè)定、學生主導實驗裝置的搭建與調(diào)試,進一步提升學生的動手操作能力和解決問題的能力;實驗開展中,學生獨立動手,觀察實驗現(xiàn)象,優(yōu)化實驗過程;后期鍛煉學生使用相關(guān)軟件(origin)處理實驗數(shù)據(jù),進而深入分析數(shù)據(jù)與實驗過程,提出問題并解決問題;實驗結(jié)果定期以ppt形式進行匯報展示,與指導教師溝通交流,到最后完成論文的撰寫。經(jīng)過整個過程的系統(tǒng)性訓練,學生的能力、思維方式、以及科研素養(yǎng)都會有極大的改善,對理論課的知識點也會有更深的理解,這對于應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)極具積極作用。
貫徹“理論、實踐與科研三位一體”的教學思路,教師在研中教,學生在研中學,參與式的教與學促進師生科研的積極性,再以科研促教,提升教學質(zhì)量和教學水平。教師不僅是知識的傳授者,更是學生學習路上的指引者,在教學中除了讓學生更好的掌握物理化學理論知識,提升實驗技能以外,怎么樣培養(yǎng)與訓練學生,提高學生分析問題,解決問題的能力,以及提升學生的科研素養(yǎng)等是教師在執(zhí)教中需時刻思考的問題。