＊王莉瑋 黃雅麗 吳祥宗 徐清艷

（閩江學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院 福建 350108）

閩江學(xué)院堅持“不求最大、但求最優(yōu)”的辦學(xué)追求，堅持“應(yīng)用技術(shù)型”的辦學(xué)方向，堅持“適應(yīng)社會需要”的辦學(xué)特色，努力建設(shè)成為一所高水平有特色的應(yīng)用型大學(xué)。相較于理論課程教學(xué)，實驗課程更側(cè)重于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，也是“德智體美勞全面發(fā)展”的新時代人才培養(yǎng)目標中“勞”育的重要組成部分，因此實驗課程的教學(xué)目標包含理論知識，實驗技能和持續(xù)學(xué)習(xí)能力三方面的培養(yǎng)，而實驗課程的教學(xué)目標的達成程度取決于學(xué)生在實驗課程中的參與和實踐程度。

1.傳統(tǒng)物理化學(xué)實驗教學(xué)存在的“痛點”問題

《物理化學(xué)實驗》是一門獨立的基礎(chǔ)實驗課，是繼無機化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗和分析化學(xué)實驗等課程之后的一門綜合基礎(chǔ)課，它綜合了化學(xué)研究中所需的實驗原理和方法。這門課程主要是讓學(xué)生掌握物理化學(xué)實驗的基本方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生能夠正確記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，并能正確處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結(jié)果的能力，從而加強對基本知識的理解，并且掌握有關(guān)物理化學(xué)的基本實驗原理和研究方法，提升學(xué)生解決化學(xué)問題的能力[1]。因此它在化學(xué)實驗課程體系中具有重要的地位，可以幫助學(xué)生學(xué)會基本的實驗技能，并能運用學(xué)到的理論知識和實驗技能去解決一些實際的問題，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、提升學(xué)生的綜合能力有很大的作用[2]。

和無機實驗和有機實驗相比，物理化學(xué)實驗的操作步驟相對較多，實驗數(shù)據(jù)處理相對復(fù)雜，然而傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)模式主要以教師為中心，側(cè)重知識和技能的單向輸出和傳遞，而學(xué)生僅被動地作為課程的接收者和執(zhí)行者，因此不論在學(xué)習(xí)動力、學(xué)習(xí)態(tài)度還是學(xué)習(xí)成效上均有明顯欠缺。主要表現(xiàn)在以下幾個方面的問題：

首先，實驗教學(xué)內(nèi)容難以激發(fā)學(xué)生興趣。很多學(xué)校設(shè)置的物理化學(xué)實驗項目一是缺乏專業(yè)特色而且實驗項目之間沒有聯(lián)系，另一個是實驗項目也以驗證性實驗為主，綜合性和設(shè)計性實驗涉及得較少[3-4]。對于驗證性實驗，大部分院校的教學(xué)內(nèi)容均選擇經(jīng)典的實驗范例，教學(xué)儀器也都很類似，甚至具體的實驗步驟和實驗思考題都基本一樣，缺乏靈活性和選擇性，留給學(xué)生能自主發(fā)揮的空間較少。另外一個主要問題是實驗內(nèi)容也與實際脫節(jié)，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生通常是敷衍實驗操作，潦草書寫報告，消極被動地完成實驗課程。

其次，教學(xué)手段較為單一，缺乏啟發(fā)和互動。教師的教學(xué)方法也基本上采用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，實驗課前將實驗儀器和實驗藥品都準備好，在黑板上詳細寫好實驗?zāi)康?、原理、步驟以及數(shù)據(jù)處理方法等，認真講解和演示實驗所需儀器的操作等[5]。教師-學(xué)生之間是以單向傳授和指導(dǎo)為主，缺乏啟發(fā)和互動，這樣導(dǎo)致很難引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，往往為了完成學(xué)分而實驗，完全處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)；老師與學(xué)生之間的交流也不多，老師也不能及時了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)，這樣導(dǎo)致學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考問題和解決問題的能力不能得到提高，從而扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

第三，考核方式單一以及缺乏學(xué)習(xí)成效的轉(zhuǎn)化引導(dǎo)。傳統(tǒng)考核方式通常由平時成績和期末成績組成，平時成績主要通過學(xué)生的課堂表現(xiàn)和實驗報告書寫情況進行考核，這種方式不能完全體現(xiàn)學(xué)生的真實情況。從而會造成一部分學(xué)生實驗過程中混水摸魚，抄襲實驗報告等[6]。另外，大多數(shù)高校的傳統(tǒng)教學(xué)方式中往往認為實驗課程成績是課程學(xué)習(xí)的終點，這種單一的學(xué)習(xí)成效輸出形式無法有效激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和培養(yǎng)持續(xù)學(xué)習(xí)習(xí)慣，缺乏后續(xù)的轉(zhuǎn)化引導(dǎo)。

針對以上物理化學(xué)實驗教學(xué)過程中存在的“痛點”問題，我們進行了一系列的探索和實踐。

2.產(chǎn)教融合背景下的物理化學(xué)實驗教學(xué)改革實踐

首先，優(yōu)化實驗內(nèi)容以提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。材料與化學(xué)工程學(xué)院下設(shè)應(yīng)用化學(xué)、高分子材料與工程、輕化工程，制藥工程和化學(xué)師范5個專業(yè)，物理化學(xué)是化學(xué)基礎(chǔ)課，因此每個專業(yè)都需要開設(shè)物理化學(xué)實驗課，我們并不是制訂一個適用于所有專業(yè)的通用的教學(xué)大綱，而是根據(jù)每個專業(yè)的培養(yǎng)目標對物理化學(xué)實驗的教學(xué)大綱進行調(diào)整并對實驗內(nèi)容進行優(yōu)化。比如對于高分子材料與工程專業(yè)的學(xué)生來說，在進行黏度法測量高聚物的摩爾質(zhì)量這個實驗時，授課老師要有針對性地講解聚合物的摩爾質(zhì)量與低分子化合物的摩爾質(zhì)量的不同，以及它對聚合物的性能的影響。

另外，我們還將老師的科研項目，“挑戰(zhàn)杯”獲獎項目，校企合作課題以及實驗技能大賽的競賽項目，融入到傳統(tǒng)的實驗項目中，把傳統(tǒng)的驗證性實驗改造成更具綜合性、創(chuàng)新性和實戰(zhàn)性的項目，學(xué)生根據(jù)自己的能力和愛好可以選擇不同的教學(xué)項目。這樣學(xué)生就會主動地對實驗產(chǎn)生好奇心，激起了想要探求實驗背后知識的興致。因此，通過物理化學(xué)實驗中設(shè)置的驗證性或演示性實驗，學(xué)生掌握了基本的實驗知識和基本的實驗技能，而對于學(xué)習(xí)能力強、并對科研感興趣的學(xué)生，則是有了一定的施展空間，從而實現(xiàn)了分層次教學(xué)。

例如物理化學(xué)實驗中設(shè)置的綜合性實驗項目“光催化降解日落黃的研究”是以教師的科研項目和企業(yè)實際應(yīng)用為基礎(chǔ)設(shè)立的，并且此實驗與當前的污水處理產(chǎn)業(yè)相關(guān)。通過這個實驗旨在提高學(xué)生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，觀察、解決問題能力以及創(chuàng)新能力。首先，近年來，水污染日益嚴重，污水處理是急需解決的問題。污水處理有多種方式，通過這個實驗學(xué)生可以通過查找文獻和對企業(yè)和行業(yè)進行調(diào)研，了解污水處理的方法并掌握光催化降解污染物的原理，并且根據(jù)所學(xué)知識選擇合適的催化劑。而在確定了實驗方法后，要根據(jù)所學(xué)的動力學(xué)和熱力學(xué)的知識來確定實驗條件，如溶液濃度，催化劑用量等，并且通過數(shù)據(jù)分析可以判斷反應(yīng)機理和反應(yīng)級數(shù)。另外，污水處理的結(jié)果如何判定也是一個需要思考的問題。這需要學(xué)生運用以前所學(xué)的分析化學(xué)和儀器分析方面的理論知識來選擇合適的方法進行測定。通過這一實驗，可以鍛煉學(xué)生使用儀器的能力，也能讓學(xué)生意識到所學(xué)知識能夠解決實際問題（如污水處理），并能讓學(xué)生掌握控制光催化過程的參數(shù)以達到技術(shù)指標，因此培養(yǎng)了學(xué)生謹慎的實驗態(tài)度，為學(xué)生將來的順利就業(yè)工作打下一個良好的基礎(chǔ)。同時通過這個實驗的鍛煉，學(xué)生對水污染和水處理產(chǎn)生了極大的興趣，很多同學(xué)投入到了我院的“小海志”志愿服務(wù)活動，積極投入到護河活動中。另外通過這個實驗教學(xué)也將綠色和環(huán)保理念植根于每個學(xué)生的心中，從而將課程思政與物理化學(xué)實驗課程深度融合，不僅可以提高學(xué)生的專業(yè)知識和專業(yè)能力水平，還有助于學(xué)生樹立正確的“三觀”，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情與潛力，把學(xué)生培養(yǎng)成擁有專業(yè)素質(zhì)、道德品質(zhì)、理想信念、科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展的新時代人才[7]。

雖然目前的實驗設(shè)計還不能完全與實際生產(chǎn)一致，但是我們培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)的知識去解決實際生產(chǎn)生活中的問題，將相關(guān)學(xué)科作為一整套的知識體系，并把教學(xué)、科研、生產(chǎn)融合一體，從而激發(fā)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造能力，以達到應(yīng)用技術(shù)型本科人才培養(yǎng)的需求，這也能提高學(xué)生對將來就業(yè)崗位的適應(yīng)能力[8]。

其次，通過SPOC課程和翻轉(zhuǎn)課堂改革教學(xué)方法，增加學(xué)習(xí)互動。實驗課程的教學(xué)與理論課程的教學(xué)不同，實驗課程需要學(xué)生親手完成整個實驗過程，它要求學(xué)生課前熟悉實驗的原理、步驟、操作以及注意事項。傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程通常是在實驗課開始之前授課老師把實驗原理，步驟，注意事項和數(shù)據(jù)處理方法在黑板上寫好，實驗員老師把實驗所需要的實驗藥品和儀器準備好，上課時老師按照板書的內(nèi)容詳細地講解一遍，然后學(xué)生根據(jù)老師的所講內(nèi)容“照方抓藥”式做實驗[6]。這種以老師為中心的教學(xué)方式會導(dǎo)致學(xué)生課前不好好地預(yù)習(xí)實驗，就等著上課時老師講解，然后依葫蘆畫瓢，按照老師講解的步驟做。這種填鴨式的教學(xué)方式讓學(xué)生感到實驗課可以不用動腦思考，只是按照實驗步驟操作一遍就算完成實驗了，從而導(dǎo)致學(xué)生在實驗中遇到問題時也不會去想為什么會是這樣，可能直接就放棄了這個實驗，再盲目地重做。因此我們摒棄以往課堂講解實驗內(nèi)容、指導(dǎo)實驗操作的模式，在慕課上設(shè)立了物理化學(xué)實驗SPOC（Small Private Online Course）課程。老師將所有實驗項目的實驗原理、實驗操作等內(nèi)容做成視頻并輔以講義，在慕課上發(fā)布，學(xué)生可以利用零碎時間學(xué)習(xí)，同時視頻可以更直觀具體地演示實驗過程，比單一的文字描述更容易讓學(xué)生掌握，另外一個好處是視頻可以隨時反復(fù)觀看，直到學(xué)懂為止。另外為了激勵學(xué)生積極預(yù)習(xí)，對每個實驗項目都發(fā)布測試題，并且通過采用限時答題的方式來防止學(xué)生抄襲，這個測試作為平時成績的一部分，教師也可以通過學(xué)生的測試結(jié)果了解學(xué)生對實驗知識的掌握程度和薄弱環(huán)節(jié)。

在實驗課堂上教師也對常規(guī)的教學(xué)模式進行改革，從以教師為中心改變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，實行角色互換，把部分課堂交給學(xué)生，教師在課堂上隨機點名學(xué)生講解實驗原理以及演示實驗操作，然后教師根據(jù)學(xué)生的講解和演示，以及預(yù)習(xí)測試情況進行補充，講解知識前沿、操作重點難點以及注意事項，并解答學(xué)生的疑問，這樣就調(diào)動了學(xué)生的積極性，主動參與實驗。

第三，更新完善考核體系并對學(xué)習(xí)成效進行后續(xù)引導(dǎo)。傳統(tǒng)教學(xué)模式中考核方式比較單一，我們最初采用的實驗課程總評成績包括平時成績（80%）和期末考核成績（20%）。平時成績主要以實驗報告成績?yōu)橹鳎S著改革的進行，考慮到過程性評價和形成性評價，平時成績改為由學(xué)習(xí)態(tài)度（10%）、預(yù)習(xí)成績（20%）、實驗操作成績（30%）、實驗報告成績（40%）[7]。但是此種考核方式的主觀性較強，仍然需要構(gòu)建科學(xué)、合理、公正、全面的過程性評價體系。因此，教師盡量對每一項考核內(nèi)容的評分進行規(guī)范化標準化，以保證考核的公平性，并提高學(xué)生的積極性和實驗?zāi)芰ΑＨ缈梢酝ㄟ^SPOC課堂上的每課一測，觀看視頻個數(shù)與時間在慕課平臺設(shè)置評分標準，然后系統(tǒng)自動打分。另外實驗報告的評分也盡量詳細化規(guī)范化，對每一項例如：實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、注意事項、實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)處理和分析以及思考題等都明確一定的分值。還要通過對學(xué)生實驗操作的規(guī)范性、實驗完成的時間、實驗衛(wèi)生等幾個方面對實驗操作進行評分?？傊己说脑O(shè)置不但要考核學(xué)生對理論知識的掌握與應(yīng)用情況、實驗基本技能、分析數(shù)據(jù)及解決實際問題的能力，而且還將學(xué)習(xí)態(tài)度、安全意識、環(huán)保意識、學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范等納入實驗考核中。期末考核通過試卷或小論文等實行非標準化考試評價形式，內(nèi)容側(cè)重于實驗的拓展應(yīng)用或?qū)嶒灨倪M等。

第四，物理化學(xué)實驗課程的目的不僅是傳授物理化學(xué)理論知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、勤儉節(jié)約的優(yōu)良作風、相互協(xié)作的團隊精神以及勇于開拓的創(chuàng)新意識，并將其貫穿于實驗教學(xué)全過程。例如，燃燒熱的測定這個實驗需要每15s記錄一個溫度數(shù)據(jù)，學(xué)生一定要認真細致地做好記錄，培養(yǎng)了學(xué)生的嚴謹細致耐心的科研精神。另外這個實驗通常采用的材料是苯甲酸和萘，其中萘的氣味比較大，考慮到環(huán)保的問題，我們使用無毒無味的蔗糖來代替萘。對于物理化學(xué)實驗而言，數(shù)據(jù)分析處理是個重要的環(huán)節(jié)，學(xué)生要學(xué)會與時俱進，學(xué)習(xí)并使用一些軟件，并養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。因此，通過實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠通過實踐提升對于理論知識的認知，并能夠提高德育水平，滿足學(xué)校的“家國情懷，全球素養(yǎng)”人才培養(yǎng)目標。

另外，實驗課程的考核成績不應(yīng)該是課程學(xué)習(xí)的終點，一方面，學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)實驗課可以成為參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、“挑戰(zhàn)杯”等學(xué)科競賽的“前站”。通過物理化學(xué)實驗的訓(xùn)練，學(xué)生更注重實驗課程并且愿意在實驗課程的學(xué)習(xí)上付出更多的時間與精力，從而提升了學(xué)生對實驗學(xué)習(xí)的興趣、積極性，因此學(xué)生會更積極參與一些實驗技能大賽。另一方面，可以通過創(chuàng)新性或設(shè)計性實驗提高學(xué)生的創(chuàng)新能力以及對知識的真正掌握和應(yīng)用，有的學(xué)生在原有的實驗基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新設(shè)計一個新的實驗方案，去參加大學(xué)生化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計競賽。也有的學(xué)生通過物理化學(xué)實驗開啟了科學(xué)研究的大門，主動聯(lián)系老師去申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目以及“挑戰(zhàn)杯”等競賽。

3.結(jié)束語

新工科背景下的人才培養(yǎng)模式是根據(jù)工程人才所必備的知識、能力、素質(zhì)需求進行設(shè)計，改變以往的灌輸式教學(xué)，提倡啟發(fā)式或任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)不斷提高自己的實踐能力和工程創(chuàng)新能力，因此對實踐課程教學(xué)提出了新的要求，高校教師依靠“產(chǎn)教融合”模式將企業(yè)、科研、生產(chǎn)三者有效轉(zhuǎn)化，將實際生產(chǎn)中的實踐經(jīng)驗和科研融入到當前的教育教學(xué)中，而物理化學(xué)實驗作為化學(xué)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)實驗課程，在物理化學(xué)實驗教學(xué)中開展“產(chǎn)教融合”的教學(xué)方式，有利于培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)性人才[8]。雖然我們在物理化學(xué)實驗教學(xué)進行了改革和探索，改革措施已經(jīng)有利于應(yīng)用性人才的培養(yǎng)和開展“產(chǎn)教融合”式教學(xué)，仍然還有許多問題有待進一步解決。例如，綜合性實驗最好能與企業(yè)生產(chǎn)的實際應(yīng)用操作技術(shù)對接，實現(xiàn)“產(chǎn)教融合”在教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)能力方面的對接，從而提高了學(xué)生的職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，增強學(xué)生的核心競爭力，使學(xué)生高質(zhì)量地就業(yè)，為高校進一步培養(yǎng)化學(xué)應(yīng)用型人才提供了更多的可能。