苗常青 石玉芳 王迎進(jìn)

（忻州師范學(xué)院化學(xué)系，山西 忻州 034000）

0 引言

物理化學(xué)是建立在物理與化學(xué)兩大基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，通過物理學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)，探究并歸總化學(xué)的規(guī)律和理論，建立化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)，因此物理化學(xué)的研究水平在很大程度上可體現(xiàn)出當(dāng)前化學(xué)的發(fā)展深度。作為化工化學(xué)專業(yè)的一門重要學(xué)科，物理化學(xué)還在納米技術(shù)、表面催化、反應(yīng)控制等前沿性科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著顯要作用。而隨著學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，當(dāng)前物理化學(xué)還衍生出新的分支學(xué)科，如生物物理化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)等。高校的物理化學(xué)教學(xué)中則主要學(xué)習(xí)化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等知識(shí)，而該學(xué)科由于知識(shí)內(nèi)容豐富、概念性多、邏輯理論性強(qiáng)，使得很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生了畏難情緒，普遍認(rèn)為學(xué)科知識(shí)生澀難懂，繼而喪失學(xué)習(xí)自信。但正是由于該學(xué)科的交叉性特征又使得它的系統(tǒng)化、 實(shí)用性極強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用到我們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，容不得有丁點(diǎn)輕視和懈怠。于大學(xué)生而言，他們學(xué)習(xí)該門學(xué)科能夠提升自我抽象思維、邏輯思維能力，尤其是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可鍛煉其實(shí)際問題的挖掘、 分析以及解決能力，提高科研意識(shí)，對(duì)于高校培養(yǎng)理工科方面的創(chuàng)新技術(shù)人才有著積極的促進(jìn)作用。

1 傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以物理化學(xué)理論知識(shí)為依托，以理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主。學(xué)生只能在固定學(xué)期課程計(jì)劃安排好的時(shí)間到指定實(shí)驗(yàn)室做規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生按照教師教授的實(shí)驗(yàn)步驟，完全機(jī)械式地完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求的各項(xiàng)任務(wù)。在這樣的教學(xué)模式下學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力、創(chuàng)新思維的空間受到極大的限制，也不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。隨著科學(xué)的進(jìn)步、教育實(shí)力的提升，當(dāng)前高校在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的硬件設(shè)備越來越好。然而，一些高校綜合考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入頻次、管理難度以及損耗程度等問題，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的開放性上存在一定不足。尤為矛盾的是教師既想讓學(xué)生獨(dú)立上手實(shí)操，又擔(dān)心精密儀器設(shè)備被損壞。同時(shí)，還要考慮實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量的限制，無法滿足學(xué)生單人單組實(shí)驗(yàn)操作的需求。在此情況下，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)必然難以發(fā)揮其教學(xué)作用，有效考察查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能的掌握水平，難以培養(yǎng)出優(yōu)秀的綜合應(yīng)用型人才，滿足社會(huì)對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的應(yīng)用需求。對(duì)此，為有效突破教學(xué)的矛盾僵化局面，實(shí)驗(yàn)教師必須要對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式予以大膽的改革嘗試，構(gòu)建一種開放式研究性的教學(xué)模式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人效果。

2 積極構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

所謂教學(xué)模式即在某種教育理念的支配引導(dǎo)下，為達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)所創(chuàng)設(shè)的一種特定教學(xué)模型。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中所有實(shí)驗(yàn)資源向?qū)W生開放，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體。在這種教育模式下學(xué)生可主動(dòng)走入環(huán)境寬松、氛圍良好的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題、實(shí)驗(yàn)方案及查閱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)文獻(xiàn)和參考資料，在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)步驟，最終還能自主完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并形成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，借助實(shí)驗(yàn)探究的一系列過程來加深和鞏固所學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)，繼而有效實(shí)現(xiàn)知識(shí)能力的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

2.1 構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)室

2.1.1 開放實(shí)驗(yàn)時(shí)間

建議高校轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)室。首先要盡可能地延長(zhǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間，同時(shí)鼓勵(lì)和支持學(xué)生利用雙休日和寒暑假時(shí)間隨時(shí)進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室，采取登記預(yù)約的方式讓學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)室的使用自主權(quán)。這樣不受時(shí)間制約的影響，學(xué)生只要得空或是有新的實(shí)驗(yàn)思路了可隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)踐操作，這會(huì)讓學(xué)生提高參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的熱情，使他們有更多時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行理解、消化和完成。

2.1.2 開放實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備

高校實(shí)驗(yàn)室要做到完全對(duì)學(xué)生開放，就必須開放相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備。建議高校除一些大型精密性儀器以外，其他某些常規(guī)化的設(shè)施設(shè)備都要毫無保留地供給學(xué)生使用，這樣可以顯著提高實(shí)驗(yàn)室設(shè)施設(shè)備的利用率。建立開放實(shí)驗(yàn)室，高校還可將原來閑置下來或是廢舊過時(shí)的設(shè)施設(shè)備派上用場(chǎng)，以供學(xué)生對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維修，對(duì)廢舊過時(shí)設(shè)備的改裝等，這對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手以及創(chuàng)新能力會(huì)有顯著幫助。

2.1.3 開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

學(xué)生可結(jié)合物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的需求，在眾多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中根據(jù)自身專業(yè)及特長(zhǎng)選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在開展實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生還可按照實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)性調(diào)整，比如優(yōu)化、改進(jìn)原來的實(shí)驗(yàn)方案等，以此進(jìn)一步挖掘自我潛力，展示自我創(chuàng)新創(chuàng)造技能。

2.1.4 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式

改變以往驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，多給學(xué)生一些可獨(dú)立思考的空間，鼓勵(lì)學(xué)生開展師生交流、生生交流，自主掌握實(shí)驗(yàn)原理，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師不再是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)者，而是作為輔助指導(dǎo)者引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路、解答實(shí)驗(yàn)疑惑。

2.2 構(gòu)建開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

要突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證為主的弊端，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容則不應(yīng)被局限在課本范圍之內(nèi)，要體現(xiàn)出教學(xué)的綜合性，合理調(diào)整并更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)出高度符合開放式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系，幫助學(xué)生建立學(xué)科興趣及實(shí)踐能力，讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中具備更多自主選擇權(quán)，這不僅讓優(yōu)等生有充分施展自我才華的機(jī)會(huì)，還可減輕學(xué)困生的學(xué)習(xí)心理負(fù)擔(dān)，確保每個(gè)學(xué)生都可滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本需求，讓不同層次及不同興趣方向的學(xué)生都能各取所需，學(xué)有所獲。基于此，高校可根據(jù)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，分別構(gòu)建三個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為驗(yàn)證類、綜合類、設(shè)計(jì)類模塊，針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行不同的開放式實(shí)驗(yàn)。

2.2.1 驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)

在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)每個(gè)分支 （化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面與膠體化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)）中選擇一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為基礎(chǔ)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生對(duì)必要基礎(chǔ)知識(shí)和技能的掌握情況。比如儀器儀表的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告編寫等，使之能夠達(dá)到教育部理科化學(xué)教學(xué)委員會(huì)所提出的基本要求。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以物理方法及手段來研究化學(xué)的基本規(guī)律，一些實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、研究課題對(duì)學(xué)生而言較為生疏，然而這些又是學(xué)生必須掌握和應(yīng)用的，因此實(shí)驗(yàn)教師需要留給學(xué)生充足的自主預(yù)習(xí)時(shí)間，讓學(xué)生不僅能在腦子里形成實(shí)驗(yàn)想法，還能通過實(shí)驗(yàn)過程付諸行動(dòng)。通過開放式實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生開展多元化的預(yù)習(xí)訓(xùn)練，從而讓學(xué)生收獲到良好的預(yù)習(xí)效果、高效地完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

2.2.2 綜合類實(shí)驗(yàn)

教師可重點(diǎn)羅列出幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為綜合類實(shí)驗(yàn)課題，學(xué)生則可按照自己的興趣選擇其中兩三個(gè)開展實(shí)驗(yàn)。通常，綜合類實(shí)驗(yàn)基本都是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的延伸，一般所涉知識(shí)點(diǎn)要多一些，要讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件，把不同知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐技能關(guān)聯(lián)起來，綜合思考并分解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主旨目標(biāo)，開展分布操作或是將其實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)逐個(gè)整合為一體，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)理論知識(shí)，達(dá)到融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)效果。

2.2.3 設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)

教師可在每個(gè)學(xué)期設(shè)置一兩個(gè)選做項(xiàng)目的設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，比如“凝固點(diǎn)降低法測(cè)分子相對(duì)質(zhì)量”“蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定”等這類實(shí)驗(yàn)課題，要求學(xué)生查閱與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的文獻(xiàn)和資料，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生們需要考慮選用何種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、輔助材料；采用什么實(shí)驗(yàn)方法和流程；如何整理并形成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告等； 在實(shí)驗(yàn)開始前要將方案先提交給教師協(xié)助審核，在確定實(shí)驗(yàn)方案可行、原理無誤且實(shí)驗(yàn)條件滿足的前提下，方可預(yù)約實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)操作，在完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)之后要及時(shí)提交詳盡的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師則需針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理能力進(jìn)行客觀的評(píng)分。通常，此種設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)需要反復(fù)多次才可達(dá)到理想的結(jié)果，這也能更好地磨煉學(xué)生的科研精神，秉持實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性學(xué)習(xí)作風(fēng)。

3 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究性

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)要想提高其研究性教學(xué)作用，教師應(yīng)從自然、社會(huì)以及現(xiàn)實(shí)生活中合理選擇一些實(shí)踐性強(qiáng)的研究課題，促使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)探究的過程中自主獲取專業(yè)知識(shí)及應(yīng)用能力。開放式教學(xué)模式為學(xué)生構(gòu)建了開放性、多層次化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，給學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)、開展獨(dú)立學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件。然而在研究性學(xué)習(xí)之初，學(xué)生各項(xiàng)資歷有限，無法快速適應(yīng)研究性的學(xué)習(xí)方式，此時(shí)教師則應(yīng)根據(jù)不同層次、不同模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)施研究性教學(xué)，以此滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)。具體做法如下：從驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中挖掘研究課題，引導(dǎo)學(xué)生從一些基礎(chǔ)性、典型化的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行改進(jìn)，促使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理得到進(jìn)一步認(rèn)知和提高，有效提升學(xué)生的思維品質(zhì)，體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)的開放性特征，為開展探究性教學(xué)活動(dòng)奠定基礎(chǔ)；從綜合類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中拓寬實(shí)驗(yàn)范圍，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)的探究性特征，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力；從真實(shí)生活中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題材，借助對(duì)實(shí)驗(yàn)的生活化設(shè)計(jì)，促使學(xué)生在知識(shí)上進(jìn)行觸類旁通、以一舉三，感受物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)生活中起到的關(guān)鍵作用，體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)的實(shí)用性特征，幫助學(xué)生增強(qiáng)科研興趣，掌握科研方法。簡(jiǎn)單地說，教師要通過研究性教學(xué)，讓學(xué)生能夠在模擬科研的過程中積累更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如擬定實(shí)驗(yàn)課題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)流程、處理數(shù)據(jù)結(jié)果等，繼而使其養(yǎng)成良好的科研探究習(xí)慣，為今后單獨(dú)開展學(xué)科新研究夯實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

經(jīng)實(shí)踐證明，開放式研究性教學(xué)可有效突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，將被動(dòng)化教學(xué)轉(zhuǎn)為主動(dòng)化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的主體。通過科學(xué)合理的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生在實(shí)踐操作、思維創(chuàng)新上必然會(huì)有所提高，能夠提出各種不同的實(shí)驗(yàn)方案和改進(jìn)建議等，充分激發(fā)和展示他們的學(xué)習(xí)才能及創(chuàng)新理念。由此來看，高校應(yīng)積極推進(jìn)開放式研究性教學(xué)模式在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，為教學(xué)的改革發(fā)展開拓一個(gè)新的局面。同時(shí)還應(yīng)清晰地認(rèn)識(shí)到，隨著現(xiàn)代化教育的推進(jìn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革還應(yīng)主動(dòng)融入信息化手段和方法，繼而為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)更加自主開放、方便智能的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)。