＊王莉瑋 黃雅麗 吳祥宗 徐清艷

（閩江學院材料與化學工程學院 福建 350108）

閩江學院堅持“不求最大、但求最優(yōu)”的辦學追求，堅持“應用技術型”的辦學方向，堅持“適應社會需要”的辦學特色，努力建設成為一所高水平有特色的應用型大學。相較于理論課程教學，實驗課程更側重于學生實踐能力的培養(yǎng)，也是“德智體美勞全面發(fā)展”的新時代人才培養(yǎng)目標中“勞”育的重要組成部分，因此實驗課程的教學目標包含理論知識，實驗技能和持續(xù)學習能力三方面的培養(yǎng)，而實驗課程的教學目標的達成程度取決于學生在實驗課程中的參與和實踐程度。

1.傳統(tǒng)物理化學實驗教學存在的“痛點”問題

《物理化學實驗》是一門獨立的基礎實驗課，是繼無機化學實驗、有機化學實驗和分析化學實驗等課程之后的一門綜合基礎課，它綜合了化學研究中所需的實驗原理和方法。這門課程主要是讓學生掌握物理化學實驗的基本方法和技能，培養(yǎng)學生能夠正確記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，并能正確處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結果的能力，從而加強對基本知識的理解，并且掌握有關物理化學的基本實驗原理和研究方法，提升學生解決化學問題的能力[1]。因此它在化學實驗課程體系中具有重要的地位，可以幫助學生學會基本的實驗技能，并能運用學到的理論知識和實驗技能去解決一些實際的問題，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、提升學生的綜合能力有很大的作用[2]。

和無機實驗和有機實驗相比，物理化學實驗的操作步驟相對較多，實驗數(shù)據(jù)處理相對復雜，然而傳統(tǒng)的實驗課程教學模式主要以教師為中心，側重知識和技能的單向輸出和傳遞，而學生僅被動地作為課程的接收者和執(zhí)行者，因此不論在學習動力、學習態(tài)度還是學習成效上均有明顯欠缺。主要表現(xiàn)在以下幾個方面的問題：

首先，實驗教學內容難以激發(fā)學生興趣。很多學校設置的物理化學實驗項目一是缺乏專業(yè)特色而且實驗項目之間沒有聯(lián)系，另一個是實驗項目也以驗證性實驗為主，綜合性和設計性實驗涉及得較少[3-4]。對于驗證性實驗，大部分院校的教學內容均選擇經(jīng)典的實驗范例，教學儀器也都很類似，甚至具體的實驗步驟和實驗思考題都基本一樣，缺乏靈活性和選擇性，留給學生能自主發(fā)揮的空間較少。另外一個主要問題是實驗內容也與實際脫節(jié)，很難激發(fā)學生的學習熱情，學生通常是敷衍實驗操作，潦草書寫報告，消極被動地完成實驗課程。

其次，教學手段較為單一，缺乏啟發(fā)和互動。教師的教學方法也基本上采用傳統(tǒng)的填鴨式教學，實驗課前將實驗儀器和實驗藥品都準備好，在黑板上詳細寫好實驗目的、原理、步驟以及數(shù)據(jù)處理方法等，認真講解和演示實驗所需儀器的操作等[5]。教師-學生之間是以單向傳授和指導為主，缺乏啟發(fā)和互動，這樣導致很難引發(fā)學生的學習興趣，往往為了完成學分而實驗，完全處于被動學習的狀態(tài)；老師與學生之間的交流也不多，老師也不能及時了解學生在學習中的薄弱環(huán)節(jié)，這樣導致學生發(fā)現(xiàn)問題，思考問題和解決問題的能力不能得到提高，從而扼殺了學生的創(chuàng)新能力。

第三，考核方式單一以及缺乏學習成效的轉化引導。傳統(tǒng)考核方式通常由平時成績和期末成績組成，平時成績主要通過學生的課堂表現(xiàn)和實驗報告書寫情況進行考核，這種方式不能完全體現(xiàn)學生的真實情況。從而會造成一部分學生實驗過程中混水摸魚，抄襲實驗報告等[6]。另外，大多數(shù)高校的傳統(tǒng)教學方式中往往認為實驗課程成績是課程學習的終點，這種單一的學習成效輸出形式無法有效激發(fā)學習熱情和培養(yǎng)持續(xù)學習習慣，缺乏后續(xù)的轉化引導。

針對以上物理化學實驗教學過程中存在的“痛點”問題，我們進行了一系列的探索和實踐。

2.產教融合背景下的物理化學實驗教學改革實踐

首先，優(yōu)化實驗內容以提升學生學習興趣。材料與化學工程學院下設應用化學、高分子材料與工程、輕化工程，制藥工程和化學師范5個專業(yè)，物理化學是化學基礎課，因此每個專業(yè)都需要開設物理化學實驗課，我們并不是制訂一個適用于所有專業(yè)的通用的教學大綱，而是根據(jù)每個專業(yè)的培養(yǎng)目標對物理化學實驗的教學大綱進行調整并對實驗內容進行優(yōu)化。比如對于高分子材料與工程專業(yè)的學生來說，在進行黏度法測量高聚物的摩爾質量這個實驗時，授課老師要有針對性地講解聚合物的摩爾質量與低分子化合物的摩爾質量的不同，以及它對聚合物的性能的影響。

另外，我們還將老師的科研項目，“挑戰(zhàn)杯”獲獎項目，校企合作課題以及實驗技能大賽的競賽項目，融入到傳統(tǒng)的實驗項目中，把傳統(tǒng)的驗證性實驗改造成更具綜合性、創(chuàng)新性和實戰(zhàn)性的項目，學生根據(jù)自己的能力和愛好可以選擇不同的教學項目。這樣學生就會主動地對實驗產生好奇心，激起了想要探求實驗背后知識的興致。因此，通過物理化學實驗中設置的驗證性或演示性實驗，學生掌握了基本的實驗知識和基本的實驗技能，而對于學習能力強、并對科研感興趣的學生，則是有了一定的施展空間，從而實現(xiàn)了分層次教學。

例如物理化學實驗中設置的綜合性實驗項目“光催化降解日落黃的研究”是以教師的科研項目和企業(yè)實際應用為基礎設立的，并且此實驗與當前的污水處理產業(yè)相關。通過這個實驗旨在提高學生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生動手能力，觀察、解決問題能力以及創(chuàng)新能力。首先，近年來，水污染日益嚴重，污水處理是急需解決的問題。污水處理有多種方式，通過這個實驗學生可以通過查找文獻和對企業(yè)和行業(yè)進行調研，了解污水處理的方法并掌握光催化降解污染物的原理，并且根據(jù)所學知識選擇合適的催化劑。而在確定了實驗方法后，要根據(jù)所學的動力學和熱力學的知識來確定實驗條件，如溶液濃度，催化劑用量等，并且通過數(shù)據(jù)分析可以判斷反應機理和反應級數(shù)。另外，污水處理的結果如何判定也是一個需要思考的問題。這需要學生運用以前所學的分析化學和儀器分析方面的理論知識來選擇合適的方法進行測定。通過這一實驗，可以鍛煉學生使用儀器的能力，也能讓學生意識到所學知識能夠解決實際問題（如污水處理），并能讓學生掌握控制光催化過程的參數(shù)以達到技術指標，因此培養(yǎng)了學生謹慎的實驗態(tài)度，為學生將來的順利就業(yè)工作打下一個良好的基礎。同時通過這個實驗的鍛煉，學生對水污染和水處理產生了極大的興趣，很多同學投入到了我院的“小海志”志愿服務活動，積極投入到護河活動中。另外通過這個實驗教學也將綠色和環(huán)保理念植根于每個學生的心中，從而將課程思政與物理化學實驗課程深度融合，不僅可以提高學生的專業(yè)知識和專業(yè)能力水平，還有助于學生樹立正確的“三觀”，培養(yǎng)學生的科學思維能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新激情與潛力，把學生培養(yǎng)成擁有專業(yè)素質、道德品質、理想信念、科學素養(yǎng)的全面發(fā)展的新時代人才[7]。

雖然目前的實驗設計還不能完全與實際生產一致，但是我們培養(yǎng)學生用所學的知識去解決實際生產生活中的問題，將相關學科作為一整套的知識體系，并把教學、科研、生產融合一體，從而激發(fā)學生的動手能力和創(chuàng)造能力，以達到應用技術型本科人才培養(yǎng)的需求，這也能提高學生對將來就業(yè)崗位的適應能力[8]。

其次，通過SPOC課程和翻轉課堂改革教學方法，增加學習互動。實驗課程的教學與理論課程的教學不同，實驗課程需要學生親手完成整個實驗過程，它要求學生課前熟悉實驗的原理、步驟、操作以及注意事項。傳統(tǒng)實驗教學過程通常是在實驗課開始之前授課老師把實驗原理，步驟，注意事項和數(shù)據(jù)處理方法在黑板上寫好，實驗員老師把實驗所需要的實驗藥品和儀器準備好，上課時老師按照板書的內容詳細地講解一遍，然后學生根據(jù)老師的所講內容“照方抓藥”式做實驗[6]。這種以老師為中心的教學方式會導致學生課前不好好地預習實驗，就等著上課時老師講解，然后依葫蘆畫瓢，按照老師講解的步驟做。這種填鴨式的教學方式讓學生感到實驗課可以不用動腦思考，只是按照實驗步驟操作一遍就算完成實驗了，從而導致學生在實驗中遇到問題時也不會去想為什么會是這樣，可能直接就放棄了這個實驗，再盲目地重做。因此我們摒棄以往課堂講解實驗內容、指導實驗操作的模式，在慕課上設立了物理化學實驗SPOC（Small Private Online Course）課程。老師將所有實驗項目的實驗原理、實驗操作等內容做成視頻并輔以講義，在慕課上發(fā)布，學生可以利用零碎時間學習，同時視頻可以更直觀具體地演示實驗過程，比單一的文字描述更容易讓學生掌握，另外一個好處是視頻可以隨時反復觀看，直到學懂為止。另外為了激勵學生積極預習，對每個實驗項目都發(fā)布測試題，并且通過采用限時答題的方式來防止學生抄襲，這個測試作為平時成績的一部分，教師也可以通過學生的測試結果了解學生對實驗知識的掌握程度和薄弱環(huán)節(jié)。

在實驗課堂上教師也對常規(guī)的教學模式進行改革，從以教師為中心改變?yōu)橐詫W生為中心，實行角色互換，把部分課堂交給學生，教師在課堂上隨機點名學生講解實驗原理以及演示實驗操作，然后教師根據(jù)學生的講解和演示，以及預習測試情況進行補充，講解知識前沿、操作重點難點以及注意事項，并解答學生的疑問，這樣就調動了學生的積極性，主動參與實驗。

第三，更新完善考核體系并對學習成效進行后續(xù)引導。傳統(tǒng)教學模式中考核方式比較單一，我們最初采用的實驗課程總評成績包括平時成績（80%）和期末考核成績（20%）。平時成績主要以實驗報告成績?yōu)橹鳎S著改革的進行，考慮到過程性評價和形成性評價，平時成績改為由學習態(tài)度（10%）、預習成績（20%）、實驗操作成績（30%）、實驗報告成績（40%）[7]。但是此種考核方式的主觀性較強，仍然需要構建科學、合理、公正、全面的過程性評價體系。因此，教師盡量對每一項考核內容的評分進行規(guī)范化標準化，以保證考核的公平性，并提高學生的積極性和實驗能力。如可以通過SPOC課堂上的每課一測，觀看視頻個數(shù)與時間在慕課平臺設置評分標準，然后系統(tǒng)自動打分。另外實驗報告的評分也盡量詳細化規(guī)范化，對每一項例如：實驗目的、實驗原理、實驗步驟、注意事項、實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)處理和分析以及思考題等都明確一定的分值。還要通過對學生實驗操作的規(guī)范性、實驗完成的時間、實驗衛(wèi)生等幾個方面對實驗操作進行評分。總之，考核的設置不但要考核學生對理論知識的掌握與應用情況、實驗基本技能、分析數(shù)據(jù)及解決實際問題的能力，而且還將學習態(tài)度、安全意識、環(huán)保意識、學術道德、學術規(guī)范等納入實驗考核中。期末考核通過試卷或小論文等實行非標準化考試評價形式，內容側重于實驗的拓展應用或實驗改進等。

第四，物理化學實驗課程的目的不僅是傳授物理化學理論知識，更重要的是培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、勤儉節(jié)約的優(yōu)良作風、相互協(xié)作的團隊精神以及勇于開拓的創(chuàng)新意識，并將其貫穿于實驗教學全過程。例如，燃燒熱的測定這個實驗需要每15s記錄一個溫度數(shù)據(jù)，學生一定要認真細致地做好記錄，培養(yǎng)了學生的嚴謹細致耐心的科研精神。另外這個實驗通常采用的材料是苯甲酸和萘，其中萘的氣味比較大，考慮到環(huán)保的問題，我們使用無毒無味的蔗糖來代替萘。對于物理化學實驗而言，數(shù)據(jù)分析處理是個重要的環(huán)節(jié)，學生要學會與時俱進，學習并使用一些軟件，并養(yǎng)成終身學習的素養(yǎng)。因此，通過實驗課程的學習，學生不僅能夠通過實踐提升對于理論知識的認知，并能夠提高德育水平，滿足學校的“家國情懷，全球素養(yǎng)”人才培養(yǎng)目標。

另外，實驗課程的考核成績不應該是課程學習的終點，一方面，學好專業(yè)基礎實驗課可以成為參與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、“挑戰(zhàn)杯”等學科競賽的“前站”。通過物理化學實驗的訓練，學生更注重實驗課程并且愿意在實驗課程的學習上付出更多的時間與精力，從而提升了學生對實驗學習的興趣、積極性，因此學生會更積極參與一些實驗技能大賽。另一方面，可以通過創(chuàng)新性或設計性實驗提高學生的創(chuàng)新能力以及對知識的真正掌握和應用，有的學生在原有的實驗基礎上進行創(chuàng)新設計一個新的實驗方案，去參加大學生化學實驗創(chuàng)新設計競賽。也有的學生通過物理化學實驗開啟了科學研究的大門，主動聯(lián)系老師去申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目以及“挑戰(zhàn)杯”等競賽。

3.結束語

新工科背景下的人才培養(yǎng)模式是根據(jù)工程人才所必備的知識、能力、素質需求進行設計，改變以往的灌輸式教學，提倡啟發(fā)式或任務驅動式教學，學生通過學習不斷提高自己的實踐能力和工程創(chuàng)新能力，因此對實踐課程教學提出了新的要求，高校教師依靠“產教融合”模式將企業(yè)、科研、生產三者有效轉化，將實際生產中的實踐經(jīng)驗和科研融入到當前的教育教學中，而物理化學實驗作為化學相關專業(yè)的基礎實驗課程，在物理化學實驗教學中開展“產教融合”的教學方式，有利于培養(yǎng)應用型技術性人才[8]。雖然我們在物理化學實驗教學進行了改革和探索，改革措施已經(jīng)有利于應用性人才的培養(yǎng)和開展“產教融合”式教學，仍然還有許多問題有待進一步解決。例如，綜合性實驗最好能與企業(yè)生產的實際應用操作技術對接，實現(xiàn)“產教融合”在教學內容與職業(yè)能力方面的對接，從而提高了學生的職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，增強學生的核心競爭力，使學生高質量地就業(yè)，為高校進一步培養(yǎng)化學應用型人才提供了更多的可能。