孫雪萍， 王 芳， 尹國杰， 趙麗虹， 程紹娟， 馬 逍

(洛陽理工學院 環(huán)境工程與化學學院， 河南 洛陽 471023)

化學是一門實驗性學科,實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力、科學素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[1]。物理化學實驗除了鞏固理論知識外，著重培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、數(shù)據(jù)處理、分析問題和解決問題的能力[2,3]。在實驗教學中采用留白教學法，可以促使學生以探索的心對待實驗，從實驗中發(fā)現(xiàn)、分析、歸納和總結，實現(xiàn)在“做中學”。

1 物理化學實驗當前遇到的問題

1.1 照方抓藥

物理化學實驗教學中，常常存在理論和實驗脫節(jié)的現(xiàn)象?；蛘呤怯捎谖锢砘瘜W實驗裝置臺套購置原因，采用學生分組循環(huán)實驗；或者是由于實驗項目在課程中分布不均衡，造成與理論教學不同步。學生對原理不了解，實驗中就會按照講義照方抓藥，潦草完成。

1.2 猜測結果

當前物理化學實驗內容多為驗證性實驗，實驗有確定的結果。教學中學生按照操作流程完成，并采用各種方法猜測“正確”答案，使自己的測定數(shù)據(jù)“看起來正確”。這樣的實驗教學僅僅訓練了學生的實驗操作技能，背離了實驗的初衷，學生的觀察能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力都得不到訓練。

1.3 工具落后

物理化學實驗中涉及數(shù)據(jù)的處理和數(shù)學模型的建立，傳統(tǒng)的計算器不能滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理的需要，現(xiàn)代的計算機軟件豐富多樣，這些軟件在數(shù)據(jù)處理方面各有利弊。新編實驗教材建議使用計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理，由于教材的更新速度落后于軟件的更新速度，計算工具落后的情況會持續(xù)存在。

2 物理化學實驗中的留白策略

2.1 實驗原理留白

實驗原理是實驗要驗證的基本規(guī)律，只有自己發(fā)現(xiàn)的，才會印象更深刻。在設計實驗時，結合學生特點，把學生能力所及的規(guī)律，借由實驗的設計，讓學生自己去發(fā)現(xiàn)。

以雙液系氣液平衡相圖繪制的實驗為例，其中用到沸點儀(如圖1所示)，實驗中液相受熱蒸發(fā)，冷凝后匯聚在冷凝管下端，其組分為氣相組成。但實驗中收集的氣相組分是開始加熱到沸騰過程的氣相組分，不是沸點時的氣相組分，這樣就影響了實驗結果的準確性。為此，教師們采用各種方法來改進實驗，或者改進實驗裝置，或者修改實驗操作。本著讓學生自己發(fā)現(xiàn)的目的，微調實驗內容，讓學生收集兩次氣相和液相組成。學生發(fā)現(xiàn)兩次收集的氣相和液相組成不相同，進而開始思考為什么不相同？哪一次的實驗數(shù)據(jù)更貼近實際情況？如何改實驗裝置可以使實驗更便捷？雙液系沸騰過程特點就可以經(jīng)由學生實驗自己發(fā)現(xiàn)。

2.2 實驗操作留白

實驗操作是實驗成功的保證，選擇的試劑和取用的量都經(jīng)過反復優(yōu)化，這反而剝奪了學生思考的過程。因此，我們在一定范圍內，鼓勵學生嘗試，允許學生試錯。

以萘的環(huán)己烷溶液凝固點降低實驗為例，萘的加入量有一個建議范圍，當學生對超出加入量范圍感興趣時，鼓勵其嘗試，提醒注意觀察實驗現(xiàn)象，比對實驗結果。同一個實驗中，不同學生關注的焦點不同，試錯的方法也不同，在后續(xù)的實驗討論課，每組將分享自己進行的嘗試和發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，全班在此基礎上進行改進和總結。

2.3 實驗結果留白

傳統(tǒng)實驗多為驗證性實驗，通常在實驗原理講解的過程中，學生就能猜到實驗結果，學生會養(yǎng)成一種去印證而不是去發(fā)現(xiàn)的習慣。唯有不設答案才會有多種答案，不論教師知道實驗的結果是什么，一定要把發(fā)現(xiàn)的權力留給學生。

以恒溫槽的使用實驗為例，傳統(tǒng)的實驗目的是了解恒溫槽和貝克曼溫度計的使用方法，測定恒溫槽的靈敏度曲線。物理化學實驗有培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)處理能力的任務，恒溫槽實驗考驗了學生對數(shù)據(jù)的敏感程度和忠實于原數(shù)據(jù)的科學精神。對實驗內容進行如下處理：測定兩個溫度下恒溫槽的靈敏度，其中一個溫度略高于室溫，另一個在此基礎上高20 °C。學生需要對實驗數(shù)據(jù)周期性，最大最小值進行判斷，并對兩組數(shù)據(jù)進行比較。低溫組的數(shù)據(jù)由于溫度變化較小，規(guī)律性的判斷會帶來很大干擾，這樣的情況在科學實驗中經(jīng)常會遇到，如何面對困難并在困難中尋找方法，是對學生實驗心理素養(yǎng)的培養(yǎng)，也是對學生忠實于原數(shù)據(jù)的科學精神訓練。

2.4 實驗課后討論留白

實驗目標達成，僅僅通過實驗過程是不夠的，實驗課后的討論可以把學生對實驗的理解深化，然后抽象為可供借鑒的方法。恒溫槽實驗，引導學生體會數(shù)據(jù)收集、整理、分析、對比的方法，以及如何進行數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)與實驗的結合觀察；雙液系相圖實驗，可以引導學生關注實驗中的現(xiàn)象觀察、正誤判斷、儀器改進、方法修正；旋光法測定蔗糖轉化反應速率常數(shù)實驗，可以引導學生解構實驗的設計方法和后續(xù)的數(shù)學處理方法。

討論課的順利開展，離不開上述過程留白策略產生的疑問、思考、再實驗和總結，由實驗中產生的疑問開始，進行針對性的補充實驗進行驗證，最后總結討論。討論課的開展也要留白，針對大家討論的方法，指出這只是解決這類問題的其中一個方法，可以給學生課后思考留下空間，勾起學生課下拓展學習的興趣。

2.5 數(shù)據(jù)處理工具留白

物理化學實驗要培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)處理的能力?，F(xiàn)在計算機普及，軟件豐富適用，軟件的更新速度之快，讓人應接不暇。原則是傳授數(shù)據(jù)處理的方法，不統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理的工具。

在教學要求上，明確可接受的作圖方法有：坐標紙作圖、excel作圖、origin作圖；在教學方法上，以引導為主，在實驗報告提交后，對每一種數(shù)據(jù)處理方法進行點評，使學生認識到origin軟件的優(yōu)勢；在教學安排上，數(shù)據(jù)處理的難度先易后難，當學生用傳統(tǒng)方法處理數(shù)據(jù)感到繁瑣時，就開始根據(jù)網(wǎng)絡教程自主學習origin作圖方法。雖然每一個同學開始使用origin軟件的時間點不同，期末大部分同學都能掌握origin作圖方法。這樣的留白設計，一方面尊重學生差異，遵循學生自身發(fā)展規(guī)律，符合啟發(fā)式教學的原則；另一方面培養(yǎng)了學生的自學能力和自學信心，實現(xiàn)“為不教而教”[4]的教學目的。

2.6 教師評價留白

教師評價在實驗教學中有導向作用，傳統(tǒng)實驗的評價多以實驗認真程度和實驗結果與理論結果的吻合程度作為標準。我們則鼓勵學生自主的思考和創(chuàng)新的想法，在教學中對學生的活躍的思維進行呼應，共同分析討論其想法的可行性。在物理化學實驗教學調查問卷中，多位學生表示，對物理化學實驗的興趣始于教師對其突發(fā)想法的肯定和鼓勵。不以統(tǒng)一結果評價學生，因材施教是實驗教學的方向。

3 結 語

實驗教學中運用留白策略，在教學目的實現(xiàn)上，更有利于學生發(fā)現(xiàn)規(guī)律而不是驗證規(guī)律；在教學設計方面，更有利于呈現(xiàn)問題而不是消弭問題；在實驗操作上，允許學生合理試錯并從錯誤中發(fā)現(xiàn)規(guī)律；在實驗討論上，提倡分享發(fā)現(xiàn)而不是統(tǒng)一答案；在實驗期望上，以解決問題替代呈現(xiàn)結果。實驗的留白策略回歸實驗的初衷，讓學生在實驗中體驗發(fā)現(xiàn)的樂趣和探索的喜悅，同時提高解決問題的能力，形成嚴謹?shù)目茖W精神。

不是所有項目都留白，把任務交給學生自己完成，而是根據(jù)具體實驗特點，有選擇地，通過更高階的設計，把要傳遞的信息通過實驗結果呈現(xiàn)出來。通過留白促進學生思考，再輔以教師有技巧的引導，讓學生對模糊的認識明晰化。因此，實驗的設計很關鍵，需要教師謹慎把握，教師需要了解各種情況的實驗結果，熟悉可以與實驗關聯(lián)的理論信息點，在實驗教學中才能心中有數(shù)，引導學生指向目標而又不談結論。