淺談立足于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的應(yīng)用型本科院校物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與探索

尤莉艷 馬朝紅 董憲武

摘要：本文從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力角度出發(fā)，針對應(yīng)用型本科院校物理化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題，通過對教學(xué)理念，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法，管理和考核等方面對物理化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了改革和實踐。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)實驗;創(chuàng)新能力培養(yǎng);教學(xué)改革

創(chuàng)新是國家和民族進(jìn)步的根本，創(chuàng)新給社會發(fā)展帶來的是取之不盡用之不竭的源泉和動力?？萍几咚侔l(fā)展，高等教育的變革層出不窮。時代的發(fā)展要求高等教育培養(yǎng)的人才具有很高的綜合素質(zhì)，其中就包括創(chuàng)新精神，創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新能力，這樣才能保證我國在政治和經(jīng)濟(jì)等方面保持穩(wěn)定發(fā)展。實驗教學(xué)是培養(yǎng)人才創(chuàng)新能力的重要手段之一，物理化學(xué)實驗是聯(lián)系物理和化學(xué)現(xiàn)象及規(guī)律的學(xué)科，對培養(yǎng)化學(xué)化工人才的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力有著重要的作用[1-3]。

物理化學(xué)實驗是化學(xué)、化工、材料及相關(guān)專業(yè)必須開設(shè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，是整個化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系重要組成部分，物理化學(xué)實驗一般是采用物理研究手段和方法，去探索化學(xué)問題。出色地完成物理化學(xué)實驗項目，不僅能掌握和學(xué)習(xí)物理化學(xué)實驗的基本技能，還能對物理化學(xué)理論課程進(jìn)行有益補(bǔ)充，進(jìn)一步充分理解課堂學(xué)習(xí)的物理化學(xué)理論知識[4]。

一、物理化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題

（一）物理化學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度與實驗教學(xué)內(nèi)容不符

物理化學(xué)實驗在教學(xué)過程中要講解實驗原理，很多學(xué)校理論課程落后于實驗課程，物理化學(xué)實驗是一門將例如化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)多學(xué)科知識融會貫通、靈活運用的學(xué)科。缺乏基本理論知識的指導(dǎo)，在一些涉及經(jīng)典定理的實驗內(nèi)容，學(xué)生完成起來就會比較困，例如，飽和蒸氣壓的測定實驗，涉及到熱力學(xué)定律就比較多，學(xué)生在實驗原理的理解和操作過程遇到一些困難。實驗項目很多是驗證性實驗，綜合性和開放性實驗比較少，多年來實驗內(nèi)容比較單一和固定，學(xué)生感覺比較枯燥，很難調(diào)動學(xué)生的積極性，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的開發(fā)[1，5]。

（二）實驗儀器數(shù)量不足，設(shè)備陳舊落后

經(jīng)我們調(diào)查，部分院校的物理化學(xué)儀器比較陳舊，不能適應(yīng)當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的時代，或者有的儀器設(shè)備設(shè)計有不足之處，需要教師提醒同學(xué)注意，嚴(yán)重的還會危及人身安全。此外，設(shè)備數(shù)量較少，一直是困擾應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實驗室的一個問題。物理化學(xué)實驗需要分組完成，不需要每個同學(xué)同時操作使用一臺儀器。但是要保證每個實驗小組都要完成實驗內(nèi)容，就要在實驗設(shè)計和管理上面多下功夫，進(jìn)行合理資源配置。

（三）教學(xué)方法一成不變

經(jīng)我們在校內(nèi)外走訪，發(fā)現(xiàn)各個專業(yè)開設(shè)物理化學(xué)實驗，教學(xué)方法都比較相似，即老師上課伊始就先講解實驗原理，學(xué)生按照實驗教材或者講義進(jìn)行實驗操作。表現(xiàn)為：老師"照本宣科"，學(xué)生"照方抓藥"，很大程度是機(jī)械地重復(fù)實驗步驟，傳統(tǒng)的教學(xué)方式，將老師和學(xué)生的地位固化，以教師為主，學(xué)生為輔，不能因材施教，很難從本上提高學(xué)生的基本實驗技能和創(chuàng)新能力[6，7]。

（四）學(xué)生對物理化學(xué)實驗的積極性較差

很多學(xué)生認(rèn)為物理化學(xué)實驗難度比較大，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)生的積極性不大，因為物理化學(xué)實驗內(nèi)容涉及物理變化過程，化學(xué)反應(yīng)，數(shù)學(xué)知識，對實驗中出現(xiàn)的以外和突發(fā)事件很難有效處理。如果實驗失敗，不愿意靜下心來思考和總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，因此很難找到失敗原因。

二、物理化學(xué)實驗教學(xué)改革實踐

（一）從教學(xué)理念角度

要想改革物理化學(xué)實驗教學(xué)，首先要從根本上改變教學(xué)方法，更新教學(xué)理念，變革實驗課程教學(xué)。在物理化學(xué)實驗教學(xué)過程中改變教師在實驗課的主導(dǎo)地位，將學(xué)生作為課堂的主體，我們嘗試部分實驗“先做后講”，就是學(xué)生先預(yù)習(xí)實驗，查詢相關(guān)物理常數(shù)，儀器使用方法等，學(xué)生直接開始做實驗，最后教師根據(jù)每個實驗組進(jìn)行情況，進(jìn)行講評和總結(jié)。我們側(cè)重于選擇一些難度不大的實驗先講后做，這樣保證了實驗的成功率。另外，教師的講評，先要針對每個實驗小組，因為學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和能力不同，在實驗中遇到的問題也不盡相同，所以，我們采取針對每個組的問題，分別進(jìn)行討論和分析，將各個小組的問題各個擊破;最后，實驗教師根據(jù)共性問題，進(jìn)行全體總結(jié)。我們還設(shè)置了學(xué)生總結(jié)環(huán)節(jié)，每個小組派出一名同學(xué)做出簡要的總結(jié)說明，對學(xué)生的表達(dá)能力和溝通能力的要求有了明顯提高，所以學(xué)生明顯將實驗各個環(huán)節(jié)重視起來，不再人浮于事，實驗效果和教學(xué)效果也明顯提高。

（二）從教學(xué)內(nèi)容角度

以往的實驗項目的選定以驗證性實驗和基本操作實驗為主，很少涉及綜合性實驗和設(shè)計性實驗。多數(shù)驗證性實驗是經(jīng)典實驗，和理論聯(lián)系緊密，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性才能，所以，我們按照教學(xué)要求精心挑選和設(shè)置了實驗教學(xué)內(nèi)容，增加了綜合性實驗和設(shè)計性實驗，補(bǔ)充了選做實驗，減少了驗證性實驗項目，將基本操作實驗融入每個實驗項目中，不再單獨列出，將學(xué)生的積極性調(diào)動起來。綜合性實驗內(nèi)容豐富，學(xué)生自己需要做的功課很多，從預(yù)習(xí)實驗到課堂實驗操作，再到數(shù)據(jù)分析和處理，完成實驗報告，進(jìn)行實驗總結(jié)，都是需要投入很多精力才能完成。設(shè)計性需要學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)，給出基本的實驗設(shè)計，再根據(jù)學(xué)生收集到的信息，進(jìn)行可行性討論，最后確定實驗方案。

（三）從實驗管理角度

我們對物理化學(xué)實驗教學(xué)方法進(jìn)行了一系列的改革，隨之而來的是我們的實踐課程教學(xué)管理體制和實驗課程考評方法也需要進(jìn)行改革。建立了開放式的物理化學(xué)實驗室，周一至周五全天對學(xué)生開放，學(xué)生可以根據(jù)自己的課程情況預(yù)約物理化學(xué)實驗時間，這種自重選擇實驗時間的方式，保證了學(xué)生有足夠的時間預(yù)習(xí)實驗，并且能夠更充分的研究實驗原理和實驗步驟。我們還特別編寫了開放實驗室管理制度，以約束和管理使用物理化學(xué)實驗室的人員，保證實驗開出率和人員安全。

此外，我們在成績評定方面也做出了改革，我們將實驗成績評定內(nèi)容擴(kuò)展，將預(yù)習(xí)成績、實驗表現(xiàn)、實驗報告、期末考試結(jié)合在一起，進(jìn)行綜合考核。學(xué)生的實驗表現(xiàn)、科學(xué)精神，團(tuán)隊協(xié)作等方面的都能夠體現(xiàn)出來，很多動手能力強(qiáng)、有創(chuàng)新想法的的學(xué)生的成績有了提高，更激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（四）從師生科研角度

經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的一個重要手段，就是鼓勵學(xué)生積極參與大學(xué)生科技創(chuàng)新等科研活動。近年來學(xué)校加強(qiáng)了科研投入，這給學(xué)生參與科研活動提供了更大的平臺和廣闊的空間。導(dǎo)師制是學(xué)生的雙向選擇機(jī)制，我們也將應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生納入到教師科研的活動中來，一般從大二開始，學(xué)生根據(jù)自己的實際情況選擇加入教師的科研團(tuán)隊，進(jìn)入開放的實驗室進(jìn)行科學(xué)研究活動。教師結(jié)合自己科研項目引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行選題，學(xué)生可以子課題的形式開展科學(xué)研究活動，例如：材料的前處理、物質(zhì)提取、合成與制備、結(jié)構(gòu)表征、產(chǎn)品檢測、性質(zhì)研究等等。我們努力營造一個濃厚的科研氛圍，豐富和完善實驗設(shè)計方案。學(xué)生在參與科研的過程中，開拓了視野，豐富了知識，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

三、結(jié)論

針對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，體現(xiàn)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特色，探索適合應(yīng)用型本科院校的物理化學(xué)實驗課程的教學(xué)方法和教學(xué)手段，能夠全方位多角度的調(diào)動學(xué)生的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，重點培養(yǎng)學(xué)生的科研精神和創(chuàng)新能力，是未來物理化學(xué)實驗的重要任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]新時期高校物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐探究[J]. 張義娜. 教育教學(xué)論壇. 2019（13），1 12-13.

[2]地方院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式下物理化學(xué)實驗教學(xué)改革的探討[J]. 蔡丹丹，劉葵，董家新. 山東化工. 2018（06），136-137.

[3] 以“應(yīng)用型+創(chuàng)新型”為導(dǎo)向的物理化學(xué)實驗教學(xué)改革研究[J]. 周樹年，黃連金，譚義秋.廣州化工.2020（03），243-244.

[4]以“科學(xué)興趣和實踐應(yīng)用”為導(dǎo)向化工實驗教學(xué)的探討[J]. 邱詩銘，王強(qiáng)，彭金云，慕光杉. 廣州化工. 2013（09），245-247.

[5]論物理化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 王珩.黑龍江教育學(xué)院學(xué)報.2019（06），46-48.

[6]物理化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和創(chuàng)新實踐能力[J]. 利明，杜甫佑. 高教學(xué)刊. 2018（07），23-25.

[7]大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目實踐探索[J]. 王敏，劉峰，肖海峰. 中國教育技術(shù)裝備. 2017（10），144-145

項目基金：

吉林省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2017年度一般課題《以實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗課程教學(xué)改革與研究》成果，（編號：GH170494）。