新形勢(shì)下應(yīng)用型高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探究

吳淑杰（吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)研究所，吉林 長春 130021）

新形勢(shì)下應(yīng)用型高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探究

吳淑杰（吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)研究所，吉林 長春 130021）

在教育體制改革的帶動(dòng)下，高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到了進(jìn)一步創(chuàng)新和完善，教學(xué)過程更加看重學(xué)生的主體地位，所取得的教學(xué)效果也十分可觀。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力提高，通過教師的規(guī)范化引導(dǎo)來讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，進(jìn)而在實(shí)踐中強(qiáng)化物理化學(xué)的理論知識(shí)。傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少必要的實(shí)踐條件和環(huán)境，學(xué)生很難將理論和實(shí)踐充分融合，造成高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程跟不上素質(zhì)教育的人才培養(yǎng)要求，這就需要高校在時(shí)代發(fā)展背景下，不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、方法等，并完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的硬件基礎(chǔ)，為學(xué)生提供完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，從而提高學(xué)生實(shí)踐技能。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)創(chuàng)新；人才培養(yǎng)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程從本質(zhì)上來講是對(duì)生活現(xiàn)象的一種深層次研究，通過動(dòng)手實(shí)踐來分析物理化學(xué)現(xiàn)象，從而為生活提供科學(xué)指導(dǎo)。高校作為物理化學(xué)人才培養(yǎng)的重要基地，在當(dāng)前形勢(shì)下，培養(yǎng)應(yīng)用型物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)人才，為社會(huì)輸送更多綜合型人才具有重要意義。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同于其他理論型課程，它主要是以學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐為主，通過實(shí)驗(yàn)來論證規(guī)律特點(diǎn)，最終達(dá)到理論和實(shí)踐相結(jié)合的目標(biāo)。當(dāng)前形勢(shì)下，要對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新完善，培養(yǎng)多技能的應(yīng)用型人才，需要高校立足實(shí)際，不斷健全硬件設(shè)施，并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和內(nèi)容，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，滿足社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求。

1 高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性

我國的高校課程設(shè)置中，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容，它不僅僅是物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在要求，更是培養(yǎng)學(xué)生探究性思維的客觀要求。在傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，過于看重理論教學(xué)而忽視了實(shí)驗(yàn)操作的重要性，很多教師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)只是對(duì)理論知識(shí)的一種驗(yàn)證，這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程缺少目的性，學(xué)生根據(jù)規(guī)定的流程和步驟來進(jìn)行格式化驗(yàn)證，這種實(shí)驗(yàn)形式對(duì)于學(xué)生來說效果甚微，很容易對(duì)學(xué)生的探究性思維形成束縛，抑制學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生科研能力和創(chuàng)新能力的提高。而在當(dāng)前素質(zhì)教育廣泛推行形勢(shì)下，學(xué)生的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能強(qiáng)化尤為重要，不單單是因?yàn)檫@樣可以提高學(xué)生對(duì)問題的分析能力和解決能力，而且也可以在實(shí)踐中掌握更多實(shí)用性技能，能夠?qū)⒗碚摵蛯?shí)踐融為一體，能夠?qū)ξ锢砘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的常見問題有理性分析，這樣學(xué)生的各方面能力例如發(fā)現(xiàn)問題的能力、化學(xué)操作的細(xì)節(jié)問題以及流程規(guī)范性等能力都可以得到提高，自然而然的也就達(dá)到了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

2 高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的正確選擇

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在性質(zhì)上屬于是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，具有一定的權(quán)威性，但是由于時(shí)代的進(jìn)步，它在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇上顯得過于滯后，更新較為緩慢，而且所驗(yàn)證的現(xiàn)象也與生活實(shí)際有很大距離，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)參與興趣不高，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理也較為粗糙，因此，很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)的予以目的。要培養(yǎng)應(yīng)用型物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)人才，首先就要對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新，適當(dāng)增加一些直觀性演示實(shí)驗(yàn)，降低操作的難度和復(fù)雜性，盡可能的從現(xiàn)實(shí)生活中取材，例如紅外設(shè)備的性能實(shí)驗(yàn)，就可以從生活中的常見設(shè)備入手，可以選取多個(gè)智能設(shè)備，通過實(shí)際調(diào)試運(yùn)用來分析紅外傳感的基本原理，并對(duì)這種原理進(jìn)行歸納處理，這樣學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更感興趣，愿意參與到實(shí)驗(yàn)過程中，也就不再只是簡單的把紅外理論生搬硬套。

除此之外，教師還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材的安排，適當(dāng)增加部分大型綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改變傳統(tǒng)的局限性實(shí)驗(yàn)題材，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。例如差熱分析儀的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，它是通過加熱過程中所產(chǎn)生的吸熱和放熱行為以及實(shí)驗(yàn)材料的自身重量變化來分析實(shí)驗(yàn)材料在處于加熱狀態(tài)時(shí)所發(fā)生的物理化學(xué)變化過程，它在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，在玻璃研究中，可以根據(jù)熱差分析的測(cè)試結(jié)果，得到玻璃的特征溫度，并依據(jù)這些溫度來計(jì)算出涉及到的各項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)而從多個(gè)角度和多項(xiàng)指標(biāo)來斷定玻璃是否具有穩(wěn)定性。在這一實(shí)驗(yàn)過程中，教師一定要對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行規(guī)范化指導(dǎo)，相對(duì)于傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)來說，這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更貼近于實(shí)際生活。

2.2 啟發(fā)式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主思考

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，指導(dǎo)教師要根據(jù)學(xué)生的知識(shí)掌握情況，有針對(duì)性的提出一些具有啟發(fā)性的問題，以此來激發(fā)學(xué)生的思維活躍度，這樣學(xué)生就會(huì)在實(shí)驗(yàn)中處于主動(dòng)地位，在實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行。例如在乙酸乙酯的皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，過去采用的測(cè)定方法是物理法，也就是通過對(duì)不同時(shí)刻體系的電導(dǎo)率變化進(jìn)行測(cè)定來間接的得到速率常數(shù)，那么除了這種測(cè)定方法以外是否還有其他方法呢？教師可以向?qū)W生提出該問題，學(xué)生在課前預(yù)習(xí)后可以知道該反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)之一是氫氧化鈉，但是體系導(dǎo)電率的變化是和氫氧濃度有密切關(guān)系的，這就可以引導(dǎo)學(xué)生來思考是否可以依據(jù)體系的pH值的變化來測(cè)定速率常數(shù)？具體的實(shí)驗(yàn)方案是什么？學(xué)生在經(jīng)過討論后，可以分別采用兩種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而根據(jù)結(jié)果來分析哪一方法更為精確，并給出理由。

2.3 對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)處理

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的一種記錄，也是對(duì)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的必要參考，同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫的關(guān)鍵，這是因?yàn)槲锢砘瘜W(xué)這一學(xué)科的理論性非常強(qiáng)，它的理論要點(diǎn)需要有實(shí)驗(yàn)來支持，因此，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的好壞會(huì)直接影響到最終結(jié)果的準(zhǔn)確度。由于數(shù)據(jù)處理的嚴(yán)謹(jǐn)性比較高，因此，教師要在實(shí)驗(yàn)初始階段就要向?qū)W生重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)態(tài)度的嚴(yán)肅性和嚴(yán)謹(jǐn)性，并且要盡可能的將實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差控制在最小，而且也要找出誤差出現(xiàn)的原因，絕對(duì)不允許私自編造和篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這也是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)容易忽略的一點(diǎn)，具體來講，首先，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效取舍，要將取舍浮動(dòng)保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，并采用正確方法進(jìn)行處理；其次，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中涉及到的物理量計(jì)算，需要依據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)值和單位兩者同時(shí)進(jìn)行計(jì)算的原則來進(jìn)行，確保物理量計(jì)算的精確無誤；第三，實(shí)驗(yàn)圖表的繪制，在繪制表和曲線過程中，表格內(nèi)部和曲線上的各個(gè)點(diǎn)都要采用數(shù)值來表示，在表頭和坐標(biāo)軸上也要采用物理量預(yù)期單位的比值來表示。

此外，在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，還需要對(duì)作圖予以重視，在過去的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，作圖大多是手工形式，這種形式不僅會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間成本，而且也會(huì)很容易造成數(shù)據(jù)誤差的出現(xiàn)，基于此，教師在對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新時(shí)，就要額外支出多余的時(shí)間來對(duì)學(xué)生培訓(xùn)相關(guān)制圖軟件，例如Origin等繪圖軟件，同時(shí)也要使學(xué)生能夠通過這些軟件來完成對(duì)數(shù)據(jù)的相關(guān)作圖、擬合和斜率等等，通過這些新型處理軟件的應(yīng)用，一方面可以使學(xué)生了解新的技能，與時(shí)俱進(jìn)，另一方面還可以幫助學(xué)生對(duì)原始數(shù)據(jù)和結(jié)論數(shù)據(jù)之間所存在的關(guān)系有更為深層次的理解和認(rèn)識(shí)，從而對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)有新的高度。

3 結(jié)語

高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要課程，也是一項(xiàng)長期且又艱巨的任務(wù)。在當(dāng)前物理化學(xué)綜合型人才大量需求的背景下，高校需要與時(shí)俱進(jìn)，把握人才市場(chǎng)的需求動(dòng)向，對(duì)現(xiàn)有的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新完善，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程設(shè)置、內(nèi)容選取以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等等環(huán)節(jié)，都要堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的態(tài)度，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以有力支持理論，進(jìn)而使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高，更具有競(jìng)爭力。

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吳淑杰（1964-）女，漢族，吉林省梅河口人，高級(jí)工程師，本科，主要從事物理化學(xué)催化研究。