侯紅帥 吳佳娥 鄒國強 紀(jì)效波＊

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長沙410083）

物理化學(xué)實驗在化學(xué)化工、生命科學(xué)與制藥、材料與環(huán)境等相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中占有非常重要的地位[1]。物理化學(xué)實驗偏重于精密儀器的使用，由于教學(xué)資源等原因，部分高校的教學(xué)資料主要是自編講義，學(xué)生通過預(yù)習(xí)實驗講義和課堂上老師對相關(guān)實驗的講解來了解實驗原理、儀器使用及操作步驟。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式不利于學(xué)生興趣的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的建立[2]。應(yīng)新課改的要求，教師應(yīng)該扮演引導(dǎo)者的角色，引導(dǎo)學(xué)生對問題積極探索，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，將所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐活動中。教師需要采用學(xué)生感興趣的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。隨著網(wǎng)絡(luò)時代的迅速發(fā)展，各種虛擬仿真平臺漸漸應(yīng)用于一些實驗當(dāng)中，學(xué)生可以在仿真軟件上重復(fù)操作進(jìn)而熟悉儀器的使用。對儀器熟悉之后，學(xué)生進(jìn)入實驗室做實驗時可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。針對傳統(tǒng)的物理化學(xué)在預(yù)習(xí)過程、教學(xué)內(nèi)容、實驗操作過程中存在的一些問題，本文將采用一些新的方法應(yīng)用于物理化學(xué)實驗教學(xué)中，使物理化學(xué)實驗教學(xué)向著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面發(fā)展。

1 傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題

1.1 實驗前的預(yù)習(xí)方式單一，效率過低

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)模式以教師講授為主(Lecture-Based Learning，LBL)，最大的優(yōu)點是集中化教學(xué)效率高，存在的最大不足之處是學(xué)生的主體作用不能得到最大限度的展現(xiàn)[3]。傳統(tǒng)物理化學(xué)實驗的預(yù)習(xí)是采用撰寫預(yù)習(xí)報告的形式，學(xué)生照著實驗書按部就班地抄寫書上的目的、原理、步驟、儀器試劑以及注意事項等。有的學(xué)生甚至是一邊追著劇一邊抄寫預(yù)習(xí)報告，沒有經(jīng)過大腦的思考。對于一些內(nèi)容比較多的實驗甚至需要花費兩個小時左右來抄寫，這樣既浪費了時間，學(xué)生也沒有很好地掌握整個實驗原理、操作步驟以及對實驗儀器的使用，因此在實驗過程中，學(xué)生依葫蘆畫瓢地照著實驗書上的步驟機械的操作，導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新思維上的懈怠。

1.2 實驗時間短，學(xué)生無法多次實驗

和無機化學(xué)和有機化學(xué)實驗不同，物理化學(xué)實驗通常需要使用特殊的儀器設(shè)備，實驗過程相對更復(fù)雜，需要的時間更長。相對由于學(xué)時和課時的安排，每次實驗課的時間都是固定的。如果想要在規(guī)定的時間內(nèi)很好地完成實驗，這是需要一些前提條件。首先，學(xué)生需要熟練地掌握實驗原理、實驗內(nèi)容、實驗儀器等要求；其次，在實驗過程中是不允許出錯的，因為對于一些實驗來說，當(dāng)前的實驗數(shù)據(jù)往往會影響下一次的實驗數(shù)據(jù)。如果一次錯，也就步步錯，最后只能從頭再來。遇到這種情況想要在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，對于學(xué)生來說，條件是有一定苛刻的。

1.3 實驗課程與理論課程安排不合理

一般來說，在開展實驗課程之前，學(xué)生需要掌握一門先行理論課程——物理化學(xué)。學(xué)生首先需要學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，在掌握理論知識的前提下，通過實驗課程才能深度挖掘理論知識背后的實際運用。如此才能做到理論指導(dǎo)實踐，實踐檢驗理論，二者的有機結(jié)合。然而，一些高校往往在實驗課程與理論課程設(shè)置上不恰當(dāng)，理論課程在前，實驗課程在后，但二者的時間跨度太大，更有甚者，理論課程在第一學(xué)期，實踐課程在第二學(xué)期，二者完全脫節(jié)。理論指導(dǎo)實踐，實踐檢驗理論，二者的有機結(jié)合也成了一句空話。

2 物理化學(xué)實驗教學(xué)改革的具體措施

2.1 預(yù)習(xí)形式多樣化

針對傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗預(yù)習(xí)形式的單一化，可以對預(yù)習(xí)時的準(zhǔn)備工作進(jìn)行改革。（1）設(shè)置預(yù)習(xí)題目發(fā)放給學(xué)生，學(xué)生在預(yù)習(xí)時完成。預(yù)習(xí)題目不用太多，一兩個就可以，教師可以通過一些網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺將預(yù)習(xí)題目提前發(fā)布給學(xué)生，由學(xué)生在實驗前完成，然后提交給老師，老師進(jìn)行評閱打分作為平時成績之一。（2）每個學(xué)生把實驗所涉及的儀器、原理、方法、試劑背后的人和事寫下來。比如針對儀器，可以寫儀器是由哪一個科學(xué)家發(fā)明的，將發(fā)明和改進(jìn)儀器過程中發(fā)生的故事寫下來，這樣能加強學(xué)生對實驗儀器的了解，在進(jìn)行實驗時更好地使用儀器，減少對實驗儀器的損害，降低財產(chǎn)流失；針對試劑，學(xué)生查找資料充分了解試劑的性質(zhì)比如揮發(fā)性、毒害作用、氧化還原性以及在其他方面的一些運用等，將這些性質(zhì)寫下來。這樣可以拓寬學(xué)生的知識儲能，提高學(xué)生對試劑的了解程度，避免一些有害試劑帶來的不必要傷害。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的改革

物理化學(xué)實驗有著和它相對應(yīng)的一門基礎(chǔ)理論學(xué)科——物理化學(xué)，在課程安排上，實驗時間的安排應(yīng)當(dāng)與所學(xué)的理論知識相對應(yīng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識后接觸與之相對應(yīng)的實驗就會水到渠成、事半功倍。其次，在物理化學(xué)實驗教學(xué)中引入日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究實例，從具體的問題中提煉出科學(xué)模型，并對模型進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計成相關(guān)綜合型實驗，前沿新穎的實驗教學(xué)內(nèi)容不僅可以推動物理化學(xué)課程的內(nèi)涵式發(fā)展，拓寬學(xué)生視野，喚起學(xué)生的好奇心和求知欲，而且可以使學(xué)生真實體會物理化學(xué)在本學(xué)科領(lǐng)域所起的重要作用，感受學(xué)以致用的樂趣[4]。

2.3 教學(xué)評價模式改革

大多數(shù)學(xué)校教師對學(xué)生本門實驗的期末成績評價主要包括預(yù)習(xí)報告、實驗報告兩項的總成績，忽略了實驗操作過程的評定。因此，可以采用多種教學(xué)評定的方式評價學(xué)生實驗成績。實驗前，老師可以提問，通過學(xué)生回答的好壞程度進(jìn)行打分，在實驗過程中，老師可以到處走動對學(xué)生的實驗操作進(jìn)行打分。實驗數(shù)據(jù)需要老師簽字，而且記錄的原始數(shù)據(jù)不得出現(xiàn)改動，若有改動不得掩蓋錯誤的數(shù)據(jù)而且要標(biāo)明數(shù)據(jù)錯誤的原因。這樣可以避免學(xué)生以不認(rèn)真的態(tài)度做實驗，用其他同學(xué)的數(shù)據(jù)應(yīng)付老師。

2.4 物理化學(xué)實驗向著智能化、多元化轉(zhuǎn)變

如今信息技術(shù)飛快發(fā)展，線上線下混合式的教學(xué)加速了未來教育網(wǎng)絡(luò)常態(tài)化轉(zhuǎn)變[5]。大規(guī)模的線上教學(xué)平臺如歐貝爾實驗平臺、PSG-player仿真平臺、雨課堂、慕課等平臺的應(yīng)用如雨后春筍將教學(xué)推向智能化?；谔搶嵔Y(jié)合的實驗教學(xué)模式[6],可以將虛擬仿真平臺運用于物理化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生可以先通過虛擬的3D仿真軟件對實驗進(jìn)行重復(fù)操作然后取每次的最高分作為平時成績，雖然存在刷分的情況，但是刷分的過程也是重復(fù)操作的過程，學(xué)生不用受時間和空間的限制，可以在仿真平臺根據(jù)自己的想法進(jìn)行實驗的設(shè)計，控制實驗條件獲取比較好的實驗數(shù)據(jù)。

2.5 網(wǎng)絡(luò)直播在物理化學(xué)實驗教學(xué)改革的可行性

學(xué)生通過仿真平臺熟悉實驗操作之后，老師可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行操作直播，就像現(xiàn)在非常流行的游戲主播一樣，學(xué)生可以對3D虛擬實驗進(jìn)行直播，直播平臺可以是老師建立的一個群，同學(xué)們在進(jìn)行仿真實驗時錄制視頻然后將視頻發(fā)在群里供同學(xué)們觀看，也可以是同學(xué)自己建立的直播號，對外直播自己在仿真軟件上進(jìn)行實驗操作的整個過程，可以附上講解。

3 結(jié)語

發(fā)展學(xué)生的主觀能動性，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位是十分重要的。興趣是一切活動的基礎(chǔ)，教學(xué)過程不僅要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，還要提高學(xué)生的實踐能力。老師應(yīng)當(dāng)注重教學(xué)手段的多元化運用，充分利用各種線上教學(xué)平臺，挖掘?qū)W生無限潛力。這不僅對物理化學(xué)實驗的教學(xué)改革有很大的意義，對培養(yǎng)新型的創(chuàng)新人才也起著重要作用。