- 相關(guān)推薦
新型物理化學(xué)實驗教學(xué)模式的設(shè)計論文
物理化學(xué)實驗是我�；瘜W(xué)、化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程、高分子材料與工程、藥學(xué)等相關(guān)專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)實驗課。它以測量系統(tǒng)的物理量為基本內(nèi)容，研究系統(tǒng)的物理性質(zhì)與化學(xué)變化之間的某些重要規(guī)律，綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需的基本研究工具和研究方法。物理化學(xué)實驗主要依靠各種物理學(xué)精密儀器進(jìn)行，與物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等課程緊密聯(lián)系，同時又是一門獨立的、實踐性及技術(shù)性很強(qiáng)的課程。物理化學(xué)實驗課程的這些特點在很大程度上決定了其教學(xué)效果與實驗教學(xué)儀器設(shè)備密切相關(guān)。
傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗過多依附物理化學(xué)理論課程，其中驗證性實驗為教學(xué)的主體內(nèi)容。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，高科技與數(shù)字顯示儀器設(shè)備大量誕生，但考慮到逐年提高的儀器設(shè)備損壞率及管理難度，物理化學(xué)實驗室一直存在開放不足的問題。教師在教學(xué)時既想讓學(xué)生獨立操作，又擔(dān)心學(xué)生弄壞實驗儀器設(shè)備；教師既想讓學(xué)生單人單組，但又因?qū)嶒瀮x器臺套數(shù)的限制，這種要求難以滿足。在這些矛盾的狀況下，物理化學(xué)實驗教學(xué)很難達(dá)到考查學(xué)生綜合運用物理化學(xué)實驗原理、實驗方法及實驗技術(shù)解決實際測量問題的能力，考查學(xué)生綜合運用和設(shè)計實驗的思想和能力及正確處理實驗數(shù)據(jù)能力的目標(biāo)，更不能實現(xiàn)21世紀(jì)培養(yǎng)社會適應(yīng)性人才的目標(biāo)。因此，打破這種僵化、矛盾的局面，大膽對物理化學(xué)實驗教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新改革很有必要。經(jīng)過多年的教學(xué)改革與實踐，我們建立了一種“信息化、自主型、開放式”的物理化學(xué)實驗教學(xué)新模式。
一、加強(qiáng)教材建設(shè)，調(diào)整課程體系。
（一）教材建設(shè)的必要性。
由于各高校學(xué)科專業(yè)側(cè)重方向不同，物理化學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式也不盡相同，這為教學(xué)提供了很大的擴(kuò)展空間。得益于儀器設(shè)備的更新?lián)Q代和不斷發(fā)展，尤其是微電子和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，過去物理化學(xué)實驗中的一些手動記錄儀器設(shè)備被計算機(jī)聯(lián)機(jī)應(yīng)用和數(shù)字顯示儀器設(shè)備替代。但事物的發(fā)展是一把“雙刃劍”，它使學(xué)生享受到科技發(fā)展帶來的成果與便利，卻在物理化學(xué)實驗教材的選擇上給我們帶來了一個難題：各高校使用的物理化學(xué)實驗儀器設(shè)備型號不可能完全相同，而已有的實驗教材很難完全符合我們教學(xué)的要求。
鑒于此種現(xiàn)狀，我們自20xx年xx月起就自編了一套《物理化學(xué)實驗》講義，在連續(xù)使用6xx年之后，又重新對實驗講義進(jìn)行了大范圍修訂，并成功申報了學(xué)校的教材立項。經(jīng)過兩年的使用，教師和學(xué)生均反映修訂版的講義非常有特色，可以聯(lián)合湖北的其他高校出版。最后，在湖北文理學(xué)院和黃岡師范學(xué)院兩位老師的鼎力支持下，我們又一次增加和調(diào)整了部分實驗內(nèi)容，使實驗總數(shù)達(dá)到45個�！段锢砘瘜W(xué)實驗》教材也于2013年9月在化學(xué)工業(yè)出版社正式出版。
�。ǘ┱n程體系調(diào)整的必然性。
從教學(xué)體系上看，物理化學(xué)實驗由化學(xué)熱力學(xué)、溶液、化學(xué)平衡、相平衡、電化學(xué)、動力學(xué)、表面化學(xué)和膠體化學(xué)等部分組成。這些經(jīng)典實驗項目的設(shè)計大都偏重于驗證性實驗，屬于基礎(chǔ)知識應(yīng)用和技能訓(xùn)練實驗，缺少綜合設(shè)計和研究性實驗內(nèi)容，與各高校的辦學(xué)特色不符，物理化學(xué)實驗作為一門獨立必修實驗課的教學(xué)目的難以體現(xiàn)，作為理論課的重要組成部分，對學(xué)生進(jìn)行綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)到。另外，實驗教師對基礎(chǔ)驗證性實驗的評價往往忽略實驗過程，而過于注重實驗報告和實驗結(jié)果。
對于那些肯動手、會動腦，實驗數(shù)據(jù)真實但實驗結(jié)果不夠理想的學(xué)生來說，這種評價模式就會在無形中打擊學(xué)生的實驗積極性和求知欲。在新出版的教材中，我們按照物理化學(xué)理論課程體系對實驗內(nèi)容進(jìn)行了歸類，基礎(chǔ)性實驗包括化學(xué)熱力學(xué)部分的11個實驗，電化學(xué)部分的9個實驗，動力學(xué)部分的4個實驗，表面與膠體化學(xué)部分的6個實驗及結(jié)構(gòu)化學(xué)部分的3個實驗。我們自主研發(fā)的8個綜合設(shè)計性實驗和7個研究性實驗各占一章。為了使學(xué)生熟悉物理化學(xué)實驗常用儀器的操作，我們把“常用儀器的使用”單列為一章，以方便教師和學(xué)生快速查閱所需儀器設(shè)備的使用方法，同時我們增加了“常用儀器操作訓(xùn)練項目”，要求學(xué)生結(jié)合開放性實驗自主訓(xùn)練。
�。ㄈ┪倚Ｎ锢砘瘜W(xué)實驗教學(xué)的特色。
我�；瘜W(xué)專業(yè)物理化學(xué)實驗總共有96學(xué)時，分兩學(xué)期進(jìn)行，每學(xué)期48學(xué)時。化學(xué)工程與工藝、高分子材料與工程、藥學(xué)等專業(yè)的學(xué)時數(shù)均為48學(xué)時，環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)時數(shù)為24學(xué)時，與基礎(chǔ)化學(xué)實驗合為一門課程，一學(xué)期完成。針對不同專業(yè)的特點，我們制定了不同的教學(xué)計劃。
我們首先將原有單一的物理化學(xué)實驗課程體系擴(kuò)展為基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗和研究性實驗三個層次，每個層次教學(xué)目的與要求不同，以期達(dá)到由淺入深，循序漸進(jìn)，層層提高；其次兼顧經(jīng)典實驗項目與現(xiàn)代儀器設(shè)備，實現(xiàn)實驗基本技能與綜合應(yīng)用能力共同培養(yǎng)，以最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨立或在教師指導(dǎo)下設(shè)計實驗方案、獨立完成實驗操作的能力，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。改革后的物理化學(xué)實驗課程體系完備，教學(xué)內(nèi)容豐富，層次清晰，形成了從基本技能到綜合應(yīng)用、從被動接受知識到主動獲取和構(gòu)建知識、從單一課堂教學(xué)為主到課堂教學(xué)和開放式教學(xué)相結(jié)合、從程序式照方抓藥到啟發(fā)式自主設(shè)計、自主探究式的新實驗課程體系和課程內(nèi)容。
二、建立信息化教學(xué)平臺。
�。ㄒ唬┬畔⒒瘜嶒灲虒W(xué)的特色。
教育信息化是指在教育領(lǐng)域全面深入地運用現(xiàn)代信息技術(shù)來促進(jìn)教育改革和教育發(fā)展的過程。在信息時代的今天，利用互聯(lián)網(wǎng)、移動通信技術(shù)搭建起來的信息互聯(lián)網(wǎng)平臺能夠滿足學(xué)校、教師、學(xué)生之間的信息需求，促進(jìn)教師和學(xué)生之間的信息溝通，實現(xiàn)教育信息化。在高等院校，信息化實驗教學(xué)主要是依賴精品資源共享課程平臺建立的一種新穎的教學(xué)環(huán)境。這種全新的信息化實驗教學(xué)環(huán)境具有以下特色：
第一，教師教學(xué)模式發(fā)生改變。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師在實驗前要詳細(xì)講解實驗的各個環(huán)節(jié)；而信息化實驗課程教學(xué)中教師在實驗前無需對各個實驗項目進(jìn)行詳細(xì)講解，只以提問的方式檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，并重點強(qiáng)調(diào)實驗中容易發(fā)生的問題及注意事項，隨后學(xué)生即可以開始實驗。
第二，實驗教學(xué)效果顯著提高。在信息化教學(xué)資源共享平臺上，學(xué)生可通過文字、聲音、圖像、動畫及教師聲情并茂的講解等多種方式進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，理解并熟悉復(fù)雜實驗儀器的結(jié)構(gòu)、實驗原理和操作步驟，提高預(yù)習(xí)效果和實驗質(zhì)量。
第三，課程建設(shè)資源更加豐富。精品資源共享平臺建設(shè)是精品課程建設(shè)好壞的具體體現(xiàn)，其中課程教學(xué)錄像這一部分又是平臺建設(shè)中難度最大、最耗時和費力的一項內(nèi)容。無疑，物理化學(xué)實驗的網(wǎng)上視頻資料也是課程建設(shè)的重要資源之一。
第四，實驗教學(xué)管理模式更趨成熟。信息化實驗教學(xué)一般要求實驗室具備開放的條件，這樣學(xué)生才可以通過預(yù)約平臺進(jìn)入實驗室開展各項實驗工作，包括常用儀器操作練習(xí)、綜合設(shè)計性實驗和研究性實驗等。這種信息化平臺的建設(shè)滿足了學(xué)生提前預(yù)約實驗、合理安排實驗時間、自主設(shè)計創(chuàng)新實驗等要求，保證他們能夠單人單組獨立完成實驗。教師也可以根據(jù)學(xué)生預(yù)約情況隨時調(diào)整開放性實驗室的人數(shù)和時間，以期最大效率地利用物理化學(xué)實驗室的儀器資源，最大限度地提高實驗教學(xué)管理效率。
因此，信息化教學(xué)資源平臺的建設(shè)必將是物理化學(xué)實驗課程改革發(fā)展的一個趨勢，也是課程建設(shè)的重要內(nèi)容之一。
�。ǘ┩ㄟ^自主錄制實驗課程視頻錄像，建立信息化實驗教學(xué)平臺。
利用精品資源共享平臺，借助實驗教學(xué)課件與自主錄制的視頻開通網(wǎng)上輔助教學(xué)功能，建立信息化教學(xué)平臺，為學(xué)生預(yù)習(xí)實驗、自主設(shè)計實驗提供幫助。在信息化平臺建設(shè)的過程中，實驗課教學(xué)視頻的錄制相對于理論課教學(xué)錄像難度更大，因為實驗操作步驟尤其是儀器操作中的每一個環(huán)節(jié)的演示、講解都必須嚴(yán)格按照規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求進(jìn)行，它對任課教師提出了更高的要求，即儀器操作規(guī)范嫻熟、講解準(zhǔn)確，同時也對攝像師提出了高要求，即熟悉儀器操作的每一個環(huán)節(jié)，這樣才能保證錄制的教學(xué)視頻重難點突出、實驗操作中重要環(huán)節(jié)展示到位。我們自主錄制的物理化學(xué)實驗教學(xué)視頻包括實驗?zāi)康暮驮砗喗�、實驗步驟及實驗儀器操作等內(nèi)容，其中后兩項為主要內(nèi)容。學(xué)生通過觀看精品資源共享平臺上的實驗教學(xué)視頻進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，能夠達(dá)到熟悉儀器操作的目的。
傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)按照“實驗前預(yù)習(xí)、實驗前講解、實驗中演示實驗操作、實驗中教師指導(dǎo)、實驗結(jié)束數(shù)據(jù)處理、完成實驗報告”的模式進(jìn)行。有了實驗課程教學(xué)錄像和信息化平臺，我們就可以確保在滾動式實驗教學(xué)過程中，學(xué)生充分利用精品資源共享平臺，提前觀看相應(yīng)實驗的視頻教學(xué)錄像，實驗前通過實驗教材、實驗視頻詳細(xì)了解實驗內(nèi)容和實驗步驟。在實驗教學(xué)中，教師將傳統(tǒng)教學(xué)模式的前三個環(huán)節(jié)調(diào)整為“實驗前提問”一個環(huán)節(jié)。在有限的時間內(nèi)，教師講解時間大大減少，學(xué)生自主實驗時間增多。提問環(huán)節(jié)主要針對教師在視頻中對相應(yīng)實驗的實驗內(nèi)容和實驗步驟給出的若干思考題，學(xué)生進(jìn)入實驗室后可以相互討論，教師也可以提問學(xué)生，從而考查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。實踐證明，學(xué)生樂于接受這種圖、文、聲并茂的實驗教學(xué)模式，教學(xué)效果比教改前明顯提高。
三、建立開放式實驗室預(yù)約管理平臺。
�。ㄒ唬﹪鴥�(nèi)物理化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析。
國內(nèi)物理化學(xué)學(xué)科的改革正朝著強(qiáng)化創(chuàng)新精神與培養(yǎng)創(chuàng)新能力的方向發(fā)展，物理化學(xué)實驗的教學(xué)模式與內(nèi)容的改革也出現(xiàn)綜合、融合的趨勢。目前，部分普通高等院�；瘜W(xué)專業(yè)的物理化學(xué)實驗都開設(shè)了12～16個基礎(chǔ)性物理化學(xué)實驗，沒有開設(shè)綜合設(shè)計性實驗和研究性實驗。
一些高等院校借助教育部本科教學(xué)評估的東風(fēng)，更新與調(diào)整了物理化學(xué)實驗中的絕大部分儀器設(shè)備，實驗教學(xué)條件大幅度改善，物理化學(xué)實驗教學(xué)中除了開設(shè)16個左右的基礎(chǔ)性實驗外，還開設(shè)了4～6個綜合設(shè)計性實驗；還有一些條件好的普通高校及重點院校除了開設(shè)上述兩種類型的實驗外，研究性實驗也占了很大的比例，如北京大學(xué)，南京大學(xué)，武漢大學(xué)等。所謂設(shè)計性實驗是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件，自行設(shè)計實驗方案，自己進(jìn)行實驗并對結(jié)果進(jìn)行分析處理，一般各高校會結(jié)合自身的特色量身定做一些設(shè)計性實驗。所有這些不同層次的物理化學(xué)實驗不僅能培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力和基本科研能力，而且能使學(xué)生初步了解和掌握基本實驗技能及現(xiàn)代實驗先進(jìn)技術(shù)。隨著現(xiàn)代實驗技術(shù)和研究方法的進(jìn)展，學(xué)科之間的交叉融合是各學(xué)科發(fā)展的顯著特點。因此，綜合設(shè)計性和研究性實驗將會在今后的實驗課程體系和課程內(nèi)容中占據(jù)越來越大的比重。
�。ǘ┪倚Ｎ锢砘瘜W(xué)實驗教學(xué)模式與教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。
受實驗儀器臺套數(shù)的限制，物理化學(xué)實驗過去大都實行兩人一組，現(xiàn)在基本實行單人單組。為了提高物理化學(xué)實驗的教學(xué)效果，提高學(xué)生的獨立操作和動手能力，我們對實驗內(nèi)容進(jìn)行了滾動式教學(xué)，其他實驗依此類推。這種滾動式教學(xué)模式不僅彌補了儀器臺套數(shù)的不足，而且能提高實驗教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生可根據(jù)自己的專業(yè)特長和興趣，選擇合適的綜合設(shè)計性和研究性實驗，我們在安排時盡量避免學(xué)生扎堆選擇某一個實驗，盡量保證學(xué)生單人單組開展實驗。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，我們結(jié)合三所院校的特點已開發(fā)出8個綜合設(shè)計性實驗和7個研究性實驗。
我們可以保證所有修讀物理化學(xué)實驗課程的學(xué)生在綜合設(shè)計性實驗環(huán)節(jié)都能按照自己的意愿選擇2個實驗進(jìn)行綜合性研究，并要求他們在研究過程中獨立查閱文獻(xiàn)資料，獨立動手設(shè)計實驗方案，獨立完成實驗內(nèi)容和實驗報告。研究性實驗對于本科生來說是一個較高層次的實驗，主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識。研究性實驗項目一般來源于教師的科研課題，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)和能力選做1～2個研究性實驗，可以3～5人組成一個小組，以團(tuán)隊的形式共同協(xié)作完成實驗研究。實驗結(jié)果不再是以實驗報告來體現(xiàn)，而是通過學(xué)生撰寫的小論文來體現(xiàn)，這能為大四學(xué)生開展畢業(yè)論文工作和后續(xù)繼續(xù)深造打下良好的科學(xué)研究基礎(chǔ)。
�。ㄈ┨岣邔W(xué)生實踐水平，創(chuàng)建預(yù)約管理平臺。
顯然，綜合設(shè)計性實驗和研究性實驗如果按照教學(xué)計劃安排的有限課時數(shù)進(jìn)行，肯定不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因為實驗所需實際課時數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于教學(xué)計劃學(xué)時數(shù)。這就要求實驗室必須全方位開放，包括實驗人員、實驗場地、實驗時間、實驗儀器等。
為此，我們結(jié)合精品資源共享課程信息化平臺建立了一套便于操作的開放性實驗室預(yù)約管理制度。學(xué)生首先通過登錄預(yù)約管理平臺了解實驗室儀器設(shè)備的空閑狀態(tài)，然后結(jié)合自己的時間進(jìn)行預(yù)約登記并自主進(jìn)入實驗室開展實驗研究的各項工作。同時，實驗室教師也可以通過開放性實驗室預(yù)約管理平臺了解實驗室儀器設(shè)備的使用狀態(tài)，提高教學(xué)管理效率。實驗室開放雖然增加了實驗教師和實驗技術(shù)人員的工作量，但同時也促進(jìn)和提高了實驗教師和實驗技術(shù)人員的水平，鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的實驗?zāi)芰ΓC合檢驗了學(xué)生的實踐水平和創(chuàng)新能力。
四、結(jié)束語。
蘇聯(lián)化學(xué)家普良尼施尼柯夫曾說過：“知識不是某種完備無缺、純凈無瑕、僵化不變的東西。它永遠(yuǎn)在創(chuàng)新，永遠(yuǎn)在前進(jìn)�！蔽锢砘瘜W(xué)實驗教學(xué)改革的目標(biāo)就是創(chuàng)新、前進(jìn)。為了豐富實驗教學(xué)內(nèi)容、提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識，我們將原有單一層次的實驗內(nèi)容擴(kuò)展為基礎(chǔ)驗證性、綜合設(shè)計性及研究性實驗三個教學(xué)層次，建立了一種“信息化、自主型、開放式”的物理化學(xué)實驗教學(xué)新模式。
自20xx年開始，這種新型教學(xué)模式已在化環(huán)學(xué)院所有開設(shè)物理化學(xué)實驗的專業(yè)進(jìn)行了實踐，學(xué)生普遍反映這種教學(xué)模式給了他們更多自主學(xué)習(xí)和動手動腦的時間，教師課堂上講得少了，學(xué)生掌握的實驗技能反而更扎實，學(xué)生由過去的實驗課應(yīng)付差事到現(xiàn)在熱愛實驗課，教學(xué)效果顯著提升。這種由淺入深、循序漸進(jìn)、層層提高的教學(xué)模式最終培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考與解決問題能力、綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
【新型物理化學(xué)實驗教學(xué)模式的設(shè)計論文】相關(guān)文章：
物理化學(xué)合作性實驗教學(xué)研究論文10-14
物理化學(xué)實驗教學(xué)綠色化改革探討論文10-04
醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)實驗教學(xué)模式的優(yōu)化與實踐論文論文09-29
芻議物流企業(yè)新型服務(wù)模式07-11
藝術(shù)設(shè)計對審美營銷模式的影響論文10-16
工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺設(shè)計論文06-25
電力企業(yè)中創(chuàng)新型班組管理模式的建立與實施論文07-23
PPP：新型公私合作融資模式（下）08-17
物理化學(xué)取得新成果論文09-23