李 向 紅

(西南林業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 昆明 650224)

0 引 言

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是林業(yè)院校應(yīng)用化學(xué)、林產(chǎn)化工、化學(xué)生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。通過(guò)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)不僅使學(xué)生掌握一些基本實(shí)驗(yàn)技能及儀器的操作使用方法，更重要地是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)問(wèn)題的獨(dú)立思考、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和處理分析數(shù)據(jù)的能力，加深對(duì)所學(xué)物理化學(xué)理論課程中的概念、原理、公式的理解和靈活運(yùn)用。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)兼具理論性和實(shí)踐應(yīng)用性的獨(dú)立課程，它已不再是物理化學(xué)理論課程教學(xué)的點(diǎn)綴，而是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科研創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的不是在于培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作的技術(shù)人員，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)科學(xué)研究能力[1-3]。然而，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直沿襲過(guò)去的傳統(tǒng)模式，多年來(lái)基本沒(méi)有變化，許多開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備較為陳舊，且大多數(shù)為單一性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性和綜合設(shè)計(jì)性。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)林業(yè)院校大多數(shù)學(xué)生在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往停留在教師講授、學(xué)生單純模擬和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果、出現(xiàn)問(wèn)題即刻請(qǐng)老師解決、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告流于對(duì)教材的抄寫(xiě)形式、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠嚴(yán)謹(jǐn)、數(shù)據(jù)討論部分缺乏條理性、系統(tǒng)性，對(duì)思考題部分基本忽略或討論不夠深入，嚴(yán)重地偏離了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新思維能力的教學(xué)初衷。

針對(duì)此問(wèn)題，筆者結(jié)合10余年來(lái)的課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的的具體問(wèn)題，依據(jù)林業(yè)高校教學(xué)改革的要求和各專(zhuān)業(yè)自身的特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力為導(dǎo)向，從注重教材建設(shè)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革教學(xué)模式、建立課程科學(xué)考核評(píng)價(jià)體系、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理幾方面進(jìn)行教學(xué)改革探索與實(shí)踐，以便進(jìn)一步提升教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，更好地發(fā)揮物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)高層次水平人才中的作用。

1 注重教材建設(shè)

進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)內(nèi)各高校為了適應(yīng)新世紀(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革需要均開(kāi)始著手在原有教材的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了許多實(shí)驗(yàn)教材，使實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)進(jìn)入了一個(gè)繁盛時(shí)期[4]。目前，國(guó)內(nèi)已有許多物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的教材[5-7]，但由于各個(gè)高校的實(shí)驗(yàn)室配備的儀器種類(lèi)和型號(hào)差別較大，造成了國(guó)內(nèi)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的適用性較差。如果完全照搬綜合類(lèi)大學(xué)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材，由于林業(yè)類(lèi)院校和綜合類(lèi)院校開(kāi)設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不一致，會(huì)使學(xué)生在預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中帶來(lái)諸多不便。

為了適應(yīng)林業(yè)類(lèi)院校的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，筆者一直注重適用于林業(yè)院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教材建設(shè)，于2006年結(jié)合本校開(kāi)設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)及物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的儀器設(shè)備及建設(shè)趨勢(shì)，編寫(xiě)了《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義》。在此講義的不斷使用過(guò)程中，又進(jìn)一步增設(shè)了許多綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)研創(chuàng)型實(shí)驗(yàn)，2016年編寫(xiě)了對(duì)林業(yè)院校各專(zhuān)業(yè)適用性較強(qiáng)的《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[8]，該教材考慮到農(nóng)林院校學(xué)生的實(shí)際水平，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的公式推導(dǎo)，文字?jǐn)⑹鲆擦η笱院?jiǎn)意賅、深入淺出、通俗易懂；該教材自使用以來(lái)，受到了師生的普遍歡迎和好評(píng)。最近，為了進(jìn)一步適應(yīng)林業(yè)高校的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革需要，筆者正在編寫(xiě)列入國(guó)家林業(yè)局“十三五”規(guī)劃的教材《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》。

2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為基本物理量及參數(shù)的測(cè)量：基本物理量包括溫度、壓強(qiáng)、粘度、密度、比旋光度、吸光度等；測(cè)量的參數(shù)則涵蓋了熱力學(xué)(蒸氣壓、燃燒熱、凝固點(diǎn)、滲透壓、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù))、電化學(xué)(電動(dòng)勢(shì)、電導(dǎo)、離子遷移數(shù)、ζ電位)、動(dòng)力學(xué)(反應(yīng)級(jí)數(shù)、活化能、速率常數(shù))、膠體與表面化學(xué)(表面張力、比表面積、接觸角、臨界膠束濃度、吸附量)、結(jié)構(gòu)化學(xué)(磁化率、偶極矩)部分。測(cè)量的對(duì)象包括氣體、液體、固體、溶液、膠體、界面(表面)發(fā)生的物理變化及化學(xué)反應(yīng)。物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，國(guó)內(nèi)綜合類(lèi)高校選用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中涉及的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)多達(dá)20～30個(gè)，實(shí)際開(kāi)設(shè)的為16～20個(gè)[1]。林業(yè)院校開(kāi)設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)(24～32)較少，且考慮到大多數(shù)非化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的化學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，故開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)難度不宜過(guò)大(未開(kāi)設(shè)結(jié)構(gòu)化學(xué)部分的實(shí)驗(yàn))。結(jié)合各專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)要求，林業(yè)類(lèi)院校開(kāi)設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般為8～12個(gè)，所以如何優(yōu)化物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容成為林業(yè)院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程首要解決的問(wèn)題。

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不是全盤(pán)否定或完全廢棄原來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，而是以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生科研創(chuàng)新思維培養(yǎng)和獨(dú)立分析處理數(shù)據(jù)的能力為指導(dǎo)方向，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化配置，體現(xiàn)“少而精”的特色。① 在維持對(duì)學(xué)生訓(xùn)練基本的實(shí)驗(yàn)技能的原則不變的情況下，兼顧實(shí)驗(yàn)室所具備的客觀條件，可以逐步淘汰一些內(nèi)容乏陳、缺乏技術(shù)含量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，為了提高學(xué)時(shí)利用率，可以將一些較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合并，例如在表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分可以將溶液的密度、粘度測(cè)定及粘度法測(cè)定高聚物分子量3個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合并，內(nèi)容上進(jìn)行優(yōu)化提煉。② 對(duì)一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所用到的化學(xué)試劑藥品以“綠色化”為導(dǎo)向進(jìn)行改進(jìn)，如對(duì)凝固點(diǎn)降低法測(cè)定分子量中可以將環(huán)己烷變?yōu)槠咸烟牵扯确y(cè)定高聚物分子量中的高聚物變?yōu)榭扇苄缘矸?，飽和蒸氣壓測(cè)定的有機(jī)溶劑由苯改為乙醇。當(dāng)然，對(duì)于一些測(cè)定的實(shí)驗(yàn)體系也應(yīng)緊扣林業(yè)院校的林業(yè)學(xué)科特色，如對(duì)林產(chǎn)化工專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的粘度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)所用的高分子溶液為合成的木材膠粘劑(脲醛膠粘劑)進(jìn)行測(cè)定。③ 開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)合國(guó)內(nèi)外新發(fā)展出來(lái)的精細(xì)化工產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，如在表面活性劑的臨界膠束濃度的實(shí)驗(yàn)中，可以引入近年來(lái)快速發(fā)展的Gemini表面活性劑進(jìn)行測(cè)試，然后與傳統(tǒng)的表面活性劑進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生進(jìn)一步了解Gemini表面活性劑在降低水的表面張力的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)教育部新世紀(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)指導(dǎo)的原則，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研創(chuàng)型實(shí)驗(yàn)。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的基礎(chǔ)上，加大對(duì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)[9]，這些實(shí)驗(yàn)應(yīng)該以趣味性、科學(xué)性和啟發(fā)性為一體，在研創(chuàng)型實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)引入一些教師的科研項(xiàng)目?jī)?nèi)容，實(shí)現(xiàn)科研成果反哺教學(xué)，如筆者將從事緩蝕劑研究的一些項(xiàng)目成果，進(jìn)行精選提煉設(shè)計(jì)為學(xué)生的研創(chuàng)型實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后能夠較好地領(lǐng)略實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的分析處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探討。對(duì)高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)論文設(shè)計(jì)和學(xué)生畢業(yè)后從事科研生產(chǎn)實(shí)踐具有十分重要意義。

3 改革教學(xué)方式

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式主要為學(xué)生預(yù)習(xí)、教師講授、學(xué)生模擬操作、提交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在教學(xué)模式和教學(xué)過(guò)程均是完全統(tǒng)一安排，大多數(shù)學(xué)生只是被動(dòng)接受，抱著應(yīng)付完成實(shí)驗(yàn)操作的思想，缺乏實(shí)驗(yàn)的積極性，難以使學(xué)生留下深刻的印象和發(fā)揮出較好的教學(xué)效果。在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生交上來(lái)的預(yù)習(xí)報(bào)告大多數(shù)是直接從教材上的摘抄，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、原理和操作步驟的深入思考。為了改變這個(gè)現(xiàn)狀，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)應(yīng)該從知識(shí)技能的傳授過(guò)渡到能力和素質(zhì)的養(yǎng)成的導(dǎo)向[10-11]，筆者對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行了大量的改革探索與實(shí)踐。

(1) 在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。嚴(yán)格要求學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)需查閱除了教材以外的文獻(xiàn)資料，需對(duì)測(cè)定的物理量及參數(shù)的物理意義、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等均進(jìn)行概述和總結(jié)，讓學(xué)生用流程圖方式寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)中用到的原理和公式及拓展均需要進(jìn)行認(rèn)真思考。在教師講授時(shí)，應(yīng)以問(wèn)題互動(dòng)式和啟發(fā)討論式為主的教學(xué)方式對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講授，此時(shí)的重心主要集中在實(shí)驗(yàn)研究方案設(shè)計(jì)的思路方面，在對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的講授時(shí)教師不能完全包辦，應(yīng)留給學(xué)生一定的思考空間，應(yīng)抓住主要涉及的學(xué)生首次使用的儀器進(jìn)行講述。此外，在教師講授時(shí)也可以適當(dāng)引入一些多媒體教學(xué)方式，如制作一些微視頻材料，讓學(xué)生能夠領(lǐng)略一些與開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的相關(guān)資料和拓展資料。由于學(xué)時(shí)或?qū)嶒?yàn)室條件的限制，一些物理量的測(cè)定方法可能有多種，但實(shí)驗(yàn)只是用了其中的一種，對(duì)于其他方法也可以用多媒體對(duì)其他方法的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行展示，讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)比各自方法的優(yōu)缺點(diǎn)。如以表面張力的測(cè)試為例，測(cè)試方法有毛細(xì)管上升法、環(huán)法、提拉法、最大泡壓法，在實(shí)驗(yàn)測(cè)定中各高校可能以最大泡壓法為主，那可以將其他方法進(jìn)行視頻演示，讓學(xué)生印象深刻。在講授時(shí)，也可以結(jié)合身邊的實(shí)例來(lái)說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)的重要意義及拓展應(yīng)用，如凝固點(diǎn)降低法測(cè)分子量在合成藥物分子量測(cè)定中的應(yīng)用，接觸角測(cè)試在超疏水材料研究方面的應(yīng)用。

(2) 在實(shí)驗(yàn)課中的操作方面。要改變學(xué)生 “照單抓藥”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?一邊看書(shū)、一邊做)，要求在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中做到“一氣呵成”，對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置的搭建中碰到的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生先行思考和解決，而不是教師即刻完全包辦解決。此外，需以創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些實(shí)驗(yàn)的條件進(jìn)行變量設(shè)定探索，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。例如，在“碘鐘”反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方案中，不給出每個(gè)試劑的具體的添加用量，而只是給出一個(gè)大致的濃度范圍，要求學(xué)生通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)操作在這個(gè)范圍內(nèi)嘗試出一個(gè)合適的濃度用量。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生是在幾次嘗試失敗后才能成功地完成實(shí)驗(yàn)，可以進(jìn)一步讓學(xué)生明白在“碘鐘”反應(yīng)的過(guò)程中硫代硫酸鈉與碘化鉀的濃度用量對(duì)整個(gè)初始速率反應(yīng)法測(cè)定的速率常數(shù)具有重要的影響。對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中遇到的問(wèn)題，如不顯藍(lán)色、一混合立即顯藍(lán)色的問(wèn)題，通過(guò)啟發(fā)和提示，讓學(xué)生自己去分析原因并找到解決問(wèn)題的方法。通過(guò)此類(lèi)變量設(shè)定的探索實(shí)驗(yàn)，較好地激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后隱藏的科學(xué)本質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行探索?？傊?，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)該堅(jiān)持以學(xué)生為中心、教師由講授者向引導(dǎo)者轉(zhuǎn)變[12]。教師不應(yīng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作干預(yù)得過(guò)多過(guò)細(xì)，否則會(huì)造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畏手畏腳，應(yīng)該給予學(xué)生大量的可操作空間，實(shí)現(xiàn)“學(xué)生按教師指令做實(shí)驗(yàn)”向 “學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變。此外，對(duì)于一些復(fù)雜實(shí)驗(yàn)要求幾個(gè)同學(xué)為一組進(jìn)行分工協(xié)作完成，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生相互之間進(jìn)行思考和討論，做到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享和共同探討處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生交流協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神，以利于形成良好的實(shí)驗(yàn)氛圍。

(3) 在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄方面。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生會(huì)受周?chē)瑢W(xué)的干擾，有“先入為主”的習(xí)慣，當(dāng)周?chē)渌瑢W(xué)的數(shù)據(jù)出來(lái)以后，該同學(xué)就會(huì)有意識(shí)地將自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往別人的數(shù)據(jù)上接近，甚至一旦發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和別的同學(xué)不一致時(shí)，立刻會(huì)認(rèn)為自己的實(shí)驗(yàn)操作出了問(wèn)題。針對(duì)此情況，一方面要增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自己實(shí)驗(yàn)結(jié)果的自信心；另一方面，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可疑值進(jìn)行原因查找和驗(yàn)證。事實(shí)上，物理化學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)就是在測(cè)定體系完全一致的情況下，由于儀器的原因，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很難具有高度的重合性。以表面張力實(shí)驗(yàn)為例，由于測(cè)試的毛細(xì)管常數(shù)不同，所以每組實(shí)驗(yàn)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不可能相同的。當(dāng)然，有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)屬于操作不當(dāng)造成的錯(cuò)誤，此時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析原因，然后進(jìn)行思考找出原因。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄中，要求學(xué)生對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，包括一些失敗的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也要記錄下來(lái)，以便能夠順利查找實(shí)驗(yàn)失敗的原因。

4 建立課程科學(xué)考核評(píng)價(jià)體系

科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系可以促進(jìn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程得以良性循環(huán)發(fā)展，傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)成績(jī)?cè)u(píng)定過(guò)分看重學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度，忽略了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的科研創(chuàng)新思維能力的考察。筆者經(jīng)過(guò)多年的探索，建立了一整套相對(duì)更為合理的課程考核評(píng)價(jià)體系：整個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)由兩個(gè)大的部分構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)(60%)+ 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)考試(40%)。對(duì)于平時(shí)成績(jī)考核由所開(kāi)展的平時(shí)實(shí)驗(yàn)加權(quán)平均得出，即對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要進(jìn)行考核，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都以百分制進(jìn)行計(jì)算，由開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)組成：預(yù)習(xí)(20%)+ 實(shí)驗(yàn)操作(25%)+ 互動(dòng)討論(25%)+ 實(shí)驗(yàn)報(bào)告(30%)。

在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的考核中，主要從學(xué)生預(yù)習(xí)中關(guān)于原理的思考和方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行考核，而對(duì)于預(yù)習(xí)報(bào)告中完全照抄教材的原則上給予不及格處理。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，注重實(shí)驗(yàn)操作的連貫性，兼顧每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性，當(dāng)然對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的疏忽失誤能夠進(jìn)行思考并能夠獨(dú)立解決問(wèn)題的學(xué)生，原則上不扣分。在互動(dòng)討論環(huán)節(jié)，主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)中的原理和教材中的思考題部分用自己的話進(jìn)行概述，并能夠?qū)σ恍?shí)驗(yàn)中涉及的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)?shù)赝卣?，還有對(duì)一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能夠做出合理解釋。此部分自納入考核環(huán)節(jié)中受到了學(xué)生的普遍重視，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)思考的積極主動(dòng)性得到加強(qiáng)，而不是被動(dòng)地學(xué)習(xí)。此外，應(yīng)重視每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和對(duì)于實(shí)驗(yàn)異常結(jié)果的討論和想法。在電位-pH曲線的測(cè)量中，往往對(duì)于測(cè)試溶液的pH值的控制是得出合理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵所在，如果學(xué)生對(duì)一些實(shí)驗(yàn)操作失敗后，不查找原因就急于重做，那么很難保證重做就會(huì)成功，而且對(duì)于學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)失敗這個(gè)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練被忽略了。在互動(dòng)討論部分，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生的思維創(chuàng)新，只要是學(xué)生在對(duì)某個(gè)問(wèn)題上的思考有其獨(dú)到之處，雖然可能有一定的局限性，但仍然可以給予好的評(píng)價(jià)和成績(jī)?cè)u(píng)定上給高分。

在實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分的撰寫(xiě)中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、儀器藥品、步驟4個(gè)部分發(fā)現(xiàn)學(xué)生大多數(shù)直接照搬教材。為此，筆者嘗試將實(shí)驗(yàn)報(bào)告這4部分進(jìn)行科研論文的形式引導(dǎo)給學(xué)生，讓學(xué)生正真地懂得做此實(shí)驗(yàn)的目的和意義，在實(shí)驗(yàn)步驟中做到簡(jiǎn)明扼要、言簡(jiǎn)意賅。對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方面，傳統(tǒng)的處理方法為學(xué)生用坐標(biāo)紙進(jìn)行描點(diǎn)，然后根據(jù)趨勢(shì)畫(huà)出直線或曲線，這種方法存在誤差大、主觀性強(qiáng)的缺陷，即使同一組數(shù)據(jù)也會(huì)得出不同的結(jié)果，所以在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分要求學(xué)生用Origin軟件進(jìn)行處理，如直線擬合、曲線擬合、分段擬合等[13]。引入Origin軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不僅使圖形更加直觀，而且減少了數(shù)據(jù)處理的誤差，更重要的是對(duì)學(xué)生將來(lái)從事畢業(yè)論文寫(xiě)作和科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于圖形處理中，對(duì)坐標(biāo)軸的物理量及單位，坐標(biāo)的取值范圍的合理性等均列入了重要的考察范圍。在數(shù)據(jù)處理后，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論也要做相應(yīng)的討論；在思考題部分雖然在教學(xué)過(guò)程中也有所提及，但在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中也要再次進(jìn)行討論。除了教材中的思考題之外，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、概念和原理進(jìn)行自由選題討論，對(duì)此部分的考核，不苛求學(xué)生討論的全面性和與參考答案的一致性，主要看重的是學(xué)生對(duì)討論部分的合理性和對(duì)科學(xué)問(wèn)題的獨(dú)立思考能力。

培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及科學(xué)問(wèn)題的探究是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的，以此為導(dǎo)向，在期末設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)考試中主要考察學(xué)生在學(xué)習(xí)完物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在沒(méi)有教師的指導(dǎo)幫助下，能夠確定合適的實(shí)驗(yàn)方法、選用合適的儀器，采用正確的操作方法測(cè)量得出準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)、選用相關(guān)的原理和公式分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有理有據(jù)地討論，撰寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師需精心設(shè)計(jì)期末考核的實(shí)驗(yàn)，以綜合性的實(shí)驗(yàn)考察為主，題目不宜過(guò)難，但也不能是做過(guò)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單重復(fù)。在期末實(shí)驗(yàn)考試中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)方案的確定應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)給分，對(duì)于一些不太合理的實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)；在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分，要求學(xué)生用自己的電腦或?qū)嶒?yàn)室提供的電腦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，并由實(shí)驗(yàn)室提供打印機(jī)打印出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖形。通過(guò)期末考核，可以檢驗(yàn)學(xué)生通過(guò)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)所得到的處理科學(xué)問(wèn)題的能力。

將安全環(huán)保和學(xué)術(shù)道德規(guī)范也納入到科學(xué)考核評(píng)價(jià)體系中。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的儀器的安全操作及實(shí)驗(yàn)完成后的廢液的處理也對(duì)學(xué)生做規(guī)范要求。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中抄襲他人數(shù)據(jù)或篡改原始數(shù)據(jù)的直接對(duì)該所涉及的實(shí)驗(yàn)成績(jī)給予不及格處理。

5 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理

實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展的基本條件，為了創(chuàng)造有利于學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的教學(xué)環(huán)境和條件，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、更新儀器設(shè)備、增加實(shí)驗(yàn)儀器的臺(tái)套件數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中盡量地結(jié)合林業(yè)院校專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，秉承“綠色化”實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)原則[14]，筆者所在學(xué)校在中央支持地方實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的不斷投入后，先后淘汰了大量上個(gè)世紀(jì)80～90年代的儀器，更新了數(shù)顯恒溫水浴箱、數(shù)顯貝克曼溫度計(jì)、燃燒熱測(cè)定半自動(dòng)裝置、數(shù)顯旋光儀、數(shù)顯精密pH計(jì)、旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)等儀器，進(jìn)一步降低了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，提高了實(shí)驗(yàn)效率，為開(kāi)設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的有效實(shí)施提供了便利；同時(shí)也將一些高檔研究?jī)x器投入到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如電化學(xué)工作站用于電化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，為學(xué)生開(kāi)設(shè)了極化曲線及電化學(xué)阻抗譜(EIS)的測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)室是高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的重要基地，對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)不能僅僅依靠課堂教學(xué)，故在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理上，實(shí)行學(xué)生預(yù)約登記進(jìn)行開(kāi)放管理的模式[15]。以科研帶動(dòng)教學(xué)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)課題研究是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠行Х椒?，學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，參與科研項(xiàng)目的部分工作，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)和分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后普遍都認(rèn)為激發(fā)了他們的興趣，使原來(lái)不能理解的熱力學(xué)函數(shù)、電化學(xué)極化、緩蝕劑的性能測(cè)試等部分基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)也得到了較大的提高，而且有的學(xué)生做出來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以整理成部分小論文，申報(bào)了相關(guān)的國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，使學(xué)生們有“成就感”，進(jìn)一步形成良性循環(huán)?？s短了科學(xué)研究與學(xué)生之間的距離，有利于激發(fā)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生提出科學(xué)問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的科研創(chuàng)新能力。

6 結(jié) 語(yǔ)

遵循因材施教的原則，筆者經(jīng)過(guò)多年的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革探索與實(shí)踐，編寫(xiě)了對(duì)林業(yè)院校各專(zhuān)業(yè)適用性較強(qiáng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上加大了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)力度和引入了研創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)，把學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)中解放出來(lái)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，不僅實(shí)驗(yàn)操作能力得到加強(qiáng)，而且使學(xué)生認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到提升，學(xué)生預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量也顯著提升。然而，林業(yè)院校的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革仍然任重而道遠(yuǎn)，還有許多方面亟待探索與實(shí)踐，以便更進(jìn)一步提升教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，更好地發(fā)揮物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)高層次高水平人才的作用。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1] 鄧立志，侯安新，席美云. 關(guān)于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J]. 大學(xué)化學(xué)，2006, 21(4): 25-27.

[2] 李 浩，張喜斌，金 真，等. 地方院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011, 30(10)：114-115.

[3] 郭 婷，孟 濤，方 伊，等. “理論、實(shí)踐與科研三位一體”物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015, 34(5)：138-140.

[4] 張樹(shù)永，張劍榮，陳六平. 化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)展、趨勢(shì)與重點(diǎn)[J]. 大學(xué)化學(xué)，2016, 31(9): 1-6.

[5] 邱金恒，孫爾康，吳 強(qiáng). 物理化學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京：高等教育出版社，2010.

[6] 馮 霞，朱莉娜，朱榮嬌. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京：高等教育出版社，2015.

[7] 鄭新生，王輝憲，王嘉訊. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 2版. 北京：科學(xué)出版社，2017.

[8] 李向紅，孫 浩，李惠娟，等. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 昆明：云南教育出版社，2016.

[9] 劉永梅，張晉芬，戴維林，等. 新形勢(shì)下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與思考[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014(10): 88-91.

[10] 張樹(shù)永. 以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向推進(jìn)課程建設(shè)[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué), 2015(3): 55-58.

[11] 張國(guó)艷，金為群，王 嵐. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013, 32(6)：329-331.

[12] 陳永寶，訾學(xué)紅，劉淑珍. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新研究[J]. 大學(xué)化學(xué)，2013, 28(6)：17-19.

[13] 易均輝，莫惠媚，龔福忠，等. 巧用Origin軟件處理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009, 28(8): 56-59.

[14] 張晉芬，黃泰山，陳良坦. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的綠色化建設(shè)[J]. 大學(xué)化學(xué)，2003, 18(5)：19-20.

[15] 王 峰，魚(yú) 靜. 高校開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011, 30(3): 320-322.