賈承政，郭　寧，計亞軍，陳　瑩

(上海理工大學理學院化學系，上?！?00093)

?

物理化學實驗教育教學規(guī)范化的探究

賈承政，郭寧，計亞軍，陳瑩

(上海理工大學理學院化學系，上海200093)

為進一步提高物理化學實驗教育教學水平，提高學生創(chuàng)新能力，通過對實驗教學的實踐和經(jīng)驗，探討了物理化學實驗課程的基本內(nèi)容和總體教學目標、實驗教學過程規(guī)范化管理方案，在總結(jié)和研究了傳統(tǒng)教學方法的基礎(chǔ)上研究并制定了“物理化學實驗教育教學規(guī)范化實施方案”。通過學生的反饋，發(fā)現(xiàn)該方案有效激發(fā)了學生對化學的學習興趣、培養(yǎng)了學生的動手能力、創(chuàng)新能力以及科研能力。

物理化學實驗教學；規(guī)范化管理；大學化學教學

物理化學是一門研究物質(zhì)中化學體系的性質(zhì)和行為，其建立在物理學原理和實驗基礎(chǔ)之上，發(fā)現(xiàn)并歸納其中的特殊規(guī)律，既是化學本科專業(yè)的重點學科，同時也是基礎(chǔ)核心課程，在大學化學教育教學中占有重要地位[1-2]。因此，如何在物理化學實驗教學和內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，遵循化學教育教學規(guī)律，應(yīng)用現(xiàn)代化教育教學管理方法和儀器教學法，以科學的現(xiàn)代教育教學質(zhì)量關(guān)為指導，進而強化物理化學實驗教學的內(nèi)涵建設(shè)，成為我們近年來實驗教育教學中所遇到的問題和解決方法進行梳理、總結(jié)，在對教學方案進行全面系統(tǒng)的改革基礎(chǔ)上，研究并制定了“物理化學實驗教育教學規(guī)范化實施方案”。本文介紹了我們在這方面的全新認識和探索。

1　物理化學實驗教學在化學教育中的定位

大學物理化學實驗是大學化學實驗能力培養(yǎng)體系中重要的組成部分，也是整個實驗教學過程中理論聯(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)新能力的重要環(huán)節(jié)，以物理化學實驗為突破口，探究一條培養(yǎng)化學專業(yè)學生實驗能力、科研能力以及創(chuàng)新能力的有效途徑是非常必要的[3-4]。

2　物理化學實驗課程的基本內(nèi)容和總體教學目標

實驗教學改革的核心是培養(yǎng)學生的實踐動手能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識[6-8]。物理化學實驗是繼無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗之后的最后一門獨立的基礎(chǔ)實驗課程[10]。它綜合了化學領(lǐng)域中各分支所需的基本研究和方法，其內(nèi)容可以分為以下三個方面：①化學體系的宏觀平衡性質(zhì)；②化學體系的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；③化學體系的動態(tài)性質(zhì)。因此在本科教育教學中，設(shè)計教學課程內(nèi)容需要緊密圍繞這三點研究方向顯得十分必要，這也是我們在實驗教學中首要重視的。以熱力學三個基本定律為基礎(chǔ)，化學體系宏觀平衡性質(zhì)主要研究化學體系在固態(tài)、液態(tài)、溶解態(tài)、固態(tài)和高分散狀態(tài)下的性質(zhì)和規(guī)律。具體實驗內(nèi)容包含“燃燒熱的測定”、“完全互溶雙液系的平衡相圖”、“差熱-熱重分析”、“溶解熱的測定”、“溶液表面張力的測定”、“溶膠的制備及電泳”、“粘度的測定和應(yīng)用”、“溶液偏摩爾體積的測定”；以量子力學為基礎(chǔ)的化學體系微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)主要研究體相中分子和原子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，分子、分子簇和晶體的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性之間的關(guān)系與規(guī)律性，屬于這方面的物理化學分支學科有結(jié)構(gòu)化學、晶體化學和量子化學具體實驗包括“晶體結(jié)構(gòu)分析”、“偶極矩的測定”、“磁化率的測定”“比表面積的測定”等。由于化學或物理因素的擾動而英氣體系中發(fā)生的化學變化過程的速率和變化機理是化學體系的動態(tài)性質(zhì)研究的主要內(nèi)容。屬于這方面的物理化學分支學科有化學動力學、催化、光化學和電化學，實驗為：“電導率的測定及其應(yīng)用”、“電動勢的測定及其應(yīng)用”、“蔗糖的轉(zhuǎn)化”、“B-Z振蕩反應(yīng)”“離子遷移數(shù)的測定”。課任教師通過系統(tǒng)規(guī)范的實驗教學，使學生在實驗的過程中能夠更清晰地認識并掌握理論知識和論證方法，進而提高實際運用能力、分析能力和解決問題的能力，進一步提高學生的科研創(chuàng)新能力。

3　物理化學實驗教學過程規(guī)范化管理方案的基本內(nèi)容

針對如何提高物理化學實驗課程的教學質(zhì)量并實現(xiàn)課程改革的總體目標，我們研究制定了“物理化學實驗教育教學規(guī)范化實施方案”，其基本內(nèi)容包括以下5個方面。

3.1實驗課前規(guī)范化要求

首先，要求學科負責人在每學期實驗課程尚未開始前召開學科課程教師及實驗室技術(shù)人員教學會議，提出教學中的各個環(huán)節(jié)注意事項及教學要求，制定學生實驗測定、評價、考核成績的規(guī)范要求，提出實驗教學中可能出現(xiàn)的問題、細化解決方案等。其次，安排教學人員依照實驗教學順序先后對實驗預做，摸清相關(guān)實驗條件內(nèi)容并對數(shù)據(jù)進行處理，找出實驗中學生有可能遇到的問題以及解決方案。最后，組織試講考核，由相關(guān)專家教授對教師教學內(nèi)容和方法做出評估。

3.2實驗教學過程中的基本要素

教學過程是學生在教師依據(jù)教學大綱有目的、有計劃、有組織地指導下，掌握知識和技能，發(fā)展智力、能力和素質(zhì)的過程,教師、學生、教學內(nèi)容和教學情境構(gòu)成了教學過程中的四大基本要素，這四個要素既相互聯(lián)系又相互作用，構(gòu)成了完整的教學系統(tǒng)[3]。因此，緊緊抓住這四個基本要素是物理化學實驗教學形成優(yōu)良的教學過程、優(yōu)質(zhì)教學質(zhì)量的重要保證。建立一支有豐富專業(yè)知識和本學科前沿知識，具有超前的思維能力、高素質(zhì)實驗教學隊伍是實驗課教學改革的重要組成部分[10]。

3.3實驗教學過程中的基本原則

實驗教學過程中的基本原則包括：堅持實驗教學目標為先；遵循實驗教學基本規(guī)律；貫徹“主導”和“主體”的互動。教師是教學過程的“主導”，學生是教學過程的“主體”，主導和主體師生互動才能共同推進教學的進程[1-2,9]。教師作為實驗教學過程的主導，這就需要在教學前做好充足的知識儲備，不但能夠引導學生安全、準確、順利地完成實驗教學內(nèi)容，還能讓學生在試驗中發(fā)現(xiàn)新的問題，提出新的想法，形成自主學習、科研的能力，主導和主體形成互動、互學、互助的良好氛圍，進而實現(xiàn)推動實驗教學改革的發(fā)展。

3.4實驗教學過程中的基本要求

(1) 教學安全規(guī)范的要求。

化學實驗因其學科上的特殊性，尤其是實驗藥品、儀器的保管和使用有著其嚴格性和特殊性，因此，實驗教師在每學期的第一節(jié)實驗課要向?qū)W生講授實驗室安全須知以及危險應(yīng)急處理方法，要求學生做到對實驗安全有自救他救的能力和面對突發(fā)狀況有正確處理方法的能力，并同每個學生簽訂安全須知確認書。將實驗室的安全建設(shè)及運行作為教學過程中最重要的一環(huán)，實行“責任到人，一票否決”的績效考核制度。

(2)實驗教學內(nèi)容的應(yīng)用和氛圍的創(chuàng)造

針對教學氛圍的營造，首先營造實驗室內(nèi)外氛圍的教育與學術(shù)色彩，做到教學同最新科技前沿相聯(lián)系；其次要求教師與學生在實驗課程中養(yǎng)成實事求是、科學嚴謹?shù)淖黠L；最后，對實驗教學程序特殊環(huán)節(jié)的啟迪等等，讓學生逐步形成科研思維解決問題。

(3)教學過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和時刻

教師應(yīng)重視在教學過程中應(yīng)在課前認真?zhèn)湔n，對教材大綱內(nèi)容做到準確清晰地認識了解，對教案精心設(shè)計；教學過程中語言的準確性和專業(yè)性，認真并富有激情。對“第一次安全教育課、第一次實驗課、第一次考核”應(yīng)特別注意了解學生的反饋和感受。

(4)教學活動制度要求

堅持教學內(nèi)容共同研究探討、集體備課以及試講評估等教學制度，充分發(fā)揮學科教學團隊、教授團隊的優(yōu)勢，引入學院相關(guān)課程教師研究課題作為同學生共同探討的創(chuàng)新研究內(nèi)容。

(5)教師的形象與行為

教師授課時應(yīng)穿著干凈整潔的實驗服，行為舉止端莊穩(wěn)重，嚴格執(zhí)行教學課堂紀律。

3.5實驗課教學中的規(guī)范化管理方法

與理論課程教學時數(shù)相比，實驗教學課時較少，而且受到實驗條件、場地、儀器的制約，致使實驗課程開設(shè)的內(nèi)容受到很大的限制，復習和鞏固教學環(huán)節(jié)缺失，嚴重制約了實驗課程教學目標的實現(xiàn)[11]。在實驗教學中遵循學生的認知心理，循序漸進分難度等級的設(shè)計實驗[1]重理論輕實踐的傳統(tǒng)思想對實驗教學模式有著深遠的影響，實驗形式僵化、內(nèi)容單一，實驗內(nèi)容與實際應(yīng)用缺乏聯(lián)系，弱化了實踐環(huán)節(jié)應(yīng)起到的作用，阻礙了學生實踐能力的鍛煉[10]。針對教育教學中出現(xiàn)的問題，我們提出了以下幾點要求：

(1) 安全教育課程的要求。每學期的第一周定為實驗安全教育周，教師應(yīng)將實驗室的安全注意事項以及儀器、藥品使用規(guī)范向?qū)W生介紹清楚，并演練小事故處理規(guī)程方法和消防安全逃生。

(2) 實驗課堂教學環(huán)節(jié)的要求。每堂課開課前5分鐘，教師清點人數(shù)并點名，記錄遲到和不到者，檢查每個學生的預習報告。講授實驗時要將當節(jié)實驗的目的、原理、內(nèi)容、儀器使用方法以及注意事項向?qū)W生講述清楚。對于實驗目的及原理的講述上要求教師做到與實際應(yīng)用相結(jié)合，啟發(fā)學生理解本次實驗所要解決的問題以及應(yīng)用發(fā)展方向；概括介紹相關(guān)實驗儀器的發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹其技術(shù)特點和優(yōu)勢；強調(diào)本次試驗內(nèi)容原理對解決當前熱點問題、跨學科問題的綜合應(yīng)用的重要意義。

(3) 學生實驗中的指導要求。在學生實驗環(huán)節(jié)中，教師要對實驗預觀測的內(nèi)容對學生進行提示；對學生不正確的實驗操作方法及時糾正；對于儀器的規(guī)范使用先行示范；對實驗數(shù)據(jù)進行記錄核對，并同學生一起對有較大偏差的實驗數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析，找出問題的原因；實驗結(jié)束后，對學生當節(jié)實驗的表現(xiàn)應(yīng)詳盡記錄。

(4) 創(chuàng)新性實驗的要求。針對創(chuàng)新實驗課程內(nèi)容，應(yīng)緊密圍繞物理化學問題，由學生分組討論提出實驗題目以及內(nèi)容研究方向，自主設(shè)計實驗研究方案、技術(shù)和方法。尤其要注重學生對實驗內(nèi)容的創(chuàng)新性，實驗技術(shù)的使用以及結(jié)論的分析和思考。

(5) 實驗成績評價的要求。傳統(tǒng)的實驗教學考核模式因其存在的眾多問題已不能適應(yīng)教學改革和人才培養(yǎng)的要求，實驗教學考核的模式必須進行改革[13-15]教師要對學生的預習報告、實驗報告及時認真的評改，注重學生對實驗思考題的解答，從中評判實驗課后學生獨立思考解決問題的程度；按照實驗課程考核評價評分體系對學生實驗課堂的表現(xiàn)作出正確評價；將創(chuàng)新性實驗的整體評價作為物理化學實驗學生考核中重要的一個評分采集點。

4　規(guī)范化方案的實施效果

我院化學專業(yè)近年來所取得的一系列成果無不與每個教師的辛勤付出有著巨大關(guān)系。物理化學實驗教學方法在我校學生中得到了廣泛的好評，學生對化學課程的興趣逐漸提高，學生一改往日被動學習的態(tài)度，在課余時間繼續(xù)同教師進行探討和鉆研，尤其是創(chuàng)新實驗中，學生養(yǎng)成了獨立自主的科研能力和實踐能力，充分激發(fā)了每個化學專業(yè)學生的創(chuàng)新熱情。我們同時也在不斷逐漸完善和進一步改進物理化學實驗教學方法，相信在教師和學生的共同努力下，物理化學實驗室定能成為培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新實踐能力的重要教學基地。

[1]李曉飛,仝艷,楊懷霞. 藥學類高校物理化學課程的定位思考[J].中國西部科技，2011(9):86-87.

[2]吳楠楠,歐陽順利.試論如何對非化學專業(yè)大學的化學教學進行改革[J]新課程:教育學術(shù),2012(3):40.

[3]侯燕芝,王軍,董小黎,等. 基礎(chǔ)醫(yī)學實驗教學過程規(guī)范化與優(yōu)化的研究與實踐[J]實驗室研究與探索，2012(10):112-113.

[4]北京師范大學生物系生物化學教研室.基礎(chǔ)生物化學實驗[M].北京:高等教育出版社,1982:72-86.

[5]鮑智娟,邢秀芹.遺傳學研究性實驗教學模式探索與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2011,30(1):114-116.

[6]丁乃崢,劉艷平.創(chuàng)新型生命科學人才培養(yǎng)的實踐與探索[J].醫(yī)學教育探索，2010,9(12):1606-1607.

[7]陽太林.以學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為中心 改革高校實驗教學[J].實驗技術(shù)與管理，2006,23(8)：14-15.

[8]鐘廣蓉,王海鷗.研究性分子生物學實驗教學的設(shè)計與實踐[J].中國大學教學,2010(3):82-84.

[9]王力峰 梁斌.淺析豐富物理化學試驗對教學效果的促進[J].中國科教創(chuàng)新導刊, 2008(29):150-150.

[10]魯逸人,季民,劉憲華,等. 環(huán)境學科工程教育改革實踐與研究[J].實驗室研究與探索，2008,27(3):93-96.

[11]杜麗麗.基于視頻的車輛檢測技術(shù)和陰影消除方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009(3):192-194.

[12]宋錫全.設(shè)計教學法在微生物學中的應(yīng)用[J].2004,31(1):135-137.

[13]程金林,吳斌. 高校實驗教學考核模式的改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2005,24(4):76-78.

[14]吳建強,李琰.全開放、自主學習模式下實驗教學考核方式的探索與實踐[J].中國大學教育,2011(4):70-72.

[15]朱紅,王偉,院所佳.大學物理實驗課程考核方式的探索和實踐[J].實驗科學與技術(shù)，2011,9(4):108-111.

Education Teaching Standardization Study of Physical Chemistry Experiment

JIA Cheng-zheng, GUO Ning, JI Ya-jun, CHEN Ying

(School of Science, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

To further improve the level of physical chemistry experiment education teaching, improve students’ innovation ability, through the practice and experience of experiment teaching, the basic content of physical chemistry experiment course and the overall teaching goal, the experimental teaching process standardization management solutions were discussed, the traditional teaching methods on the basis of the study and formulate the "implementation plan" of standardization of teaching physical chemistry experiment education were summarized and studied. Through the students’ feedback, it was found that the scheme effectively inspired the students in chemistry learning interest, cultivated the students’ practical ability, innovation ability and scientific research ability.

physical chemistry experiment teaching; standardized management; college chemistry teaching

G642

A

1001-9677(2016)09-0186-03