物理化學實驗半開放教學探討

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摘要：分析了傳統的物理化學實驗教學中存在的問題，提出了我校物理化學實驗半開放的教學模式，并從實驗內容的選擇，教學方法改革，考核方式和規范實驗報告的撰寫等方面探討了物理化學實驗半開放教學改革。半開放教學目的在于提高學生的學習興趣，拓寬學生視野并提高學生的綜合素質。

關鍵詞：物理化學實驗；半開放實驗；教學改革

1物理化學實驗課堂教學現狀

1.1教學方法單一

目前我校物理化學的實驗教學模式是讓學生自主預習實驗講義，老師講解實驗原理和實驗步驟，學生做實驗，然后寫實驗報告。在整個過程中，教師花費了很多的時間去講解實驗原理、注意事項和操作步驟，學生沒有時間去思考。整個實驗過程中難以發揮學生的主體作用，導致學生興趣不高，只是機械地按照教師的指導操作一遍，甚至會漏做部分實驗。這種現象導致學生對實驗興趣下降，主動性差，還有部分同學袖手旁觀。最終必然導致動手能力、綜合運用能力以及四大基礎化學基礎知識融會貫通的能力都不理想，在相關化學競賽以及研究生復試時表現能力也差。

1.2儀器數量不足，學生積極性差

目前我校物理化學實驗教學的儀器設備嚴重老化，部分已經損壞，數量不能滿足實驗的需要，只能3-4人1組，甚至4-5人1組，這樣學生動手機會少。做實驗時也是按照實驗講義的步驟或者老師講解的步驟來操作，對實驗現象不主動動腦思考，即使是實驗數據不對都不清楚。實驗中出現問題也不會自己想辦法來解決，而是直接找老師。部分學生只是在一旁觀看動手學生的操作，實驗結束后很多同學共用一組數據，實驗報告也一模一樣，抄襲現象嚴重。所以做完實驗后，學生收效甚微，只是為了完成任務而做實驗，完全體現不了學生在教學中的主體作用，更不用談好的教學效果。

1.3循環實驗造成教學效果不理想

由于受儀器數量的影響，只能采用大循環實驗的方法，即在同一天開設兩個實驗，然后進行輪換。教師要在課堂上輪流對學生講解兩個不同的實驗，學生在做另外一個實驗的時候老師講的實驗原理、基本操作等內容也基本忘記了，造成了時間的浪費。在實驗操作環節中，教師只能為個別學生指導，費時又費力，達不到全面指導學生的效果[2]。學生只能在有限的時間內按照實驗講義或者老師講的步驟去操作，處于被動的學習狀態。對于操作失敗的實驗，受循環實驗的時間限制，也不能再次重復實驗，大大影響了教學效果。顯然傳統的實驗教學模式已不能滿足提高本科教學質量、提高學生的主動性和培養學生創新能力、創新精神的要求，因而建議嘗試半開放的實驗教學法。所謂半開放性的實驗教學方法是指實驗課上老師只指出實驗的名稱，準備好與本實驗相關的儀器和實驗藥品等。而學生通過學習講義和實驗教材，搞懂實驗目的、實驗原理、實驗步驟和注意事項等內容。在實驗操作過程中，教師只負責監督實驗過程（實驗安全和正確的實驗步驟等）、解答學生在實驗操作中遇到的實際問題。實驗室僅在規定時間段向學生開放，學生可以根據自己對實驗的預習情況來安排實驗時間。對于實驗操作不成功或者實驗數據不滿意的學生，實驗時間可以延長。半開放實驗教學是一種全新的教學模式，與傳統的實驗教學模式有著根本的不同。

2物理化學實驗半開放教學方法

2.1建立合理的選課制度

半開放教學模式完全不同于傳統教學的實驗項目和實驗時間固定的情況，教師以4-5個實驗為一個周期進行輪換。每周選取6-8個時間段（每個時間段為3個課時）為選課學生開放實驗。學生可以根據自己的時間安排和對實驗的預習情況，選擇恰當的實驗時間。教師還要建立實驗的“網上預約及管理系統”，系統列出開放的時間、實驗項目以及人數。教師可以很方便的查到哪些學生在哪個時間段選做了哪個實驗。這樣的模式既完成了教學計劃，又鼓勵學生培養了自主學習的能力，并節約了成本。學生在完成必修的實驗學時的前提下，根據自己的興趣選擇更多的實驗內容，有利于開拓學生的視野和對科研的興趣。

2.2建立全面的實驗內容體系

物理化學實驗不僅要讓學生掌握實驗基本操作技能，還要培養創新能力和綜合素質[3]。而物理化學實驗包括基礎實驗、綜合性實驗和設計性實驗3個體系，對不同的體系要采取不同的教學模式。

2.2.1基礎實驗

物理化學實驗中的許多儀器和實驗方法對大多數學生來說是完全陌生的，如阿貝折光儀的使用、電導率儀的使用、溫度測量與控制技術以及誤差分析和數據處理等。基礎實驗可以訓練學生在無機化學實驗和分析化學實驗中學到的基本技能,并加深學生對物理化學基本理論知識的理解。我校開設的實驗有無水乙醇飽和蒸汽壓的測定、液體表面張力的測定、環己烷-異丙醇氣液平衡相圖的繪制、蔗糖水解反應速率常數的測定等。

2.2.2綜合性實驗

綜合性實驗是基礎實驗的提升，它一般涉及兩個以上的知識點，要分步實施并將各個實驗環節有機地結合在一起，鍛煉學生的實驗技能和思考能力。綜合性實驗側重于培養學生對各個學科所學知識綜合運用的能力，使學生能做到融會貫通。目前開設的實驗有電導率法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數、電池電動勢測定的應用、二組分金屬相圖的繪制、液相反應平衡常數的測定，希托夫法測定離子遷移數等。

2.2.3設計性實驗

要求學生查閱相關書籍和文獻資料，設計合理的實驗方案，自主選擇實驗儀器和試劑，獨自完成實驗操作，觀察實驗現象并記錄實驗數據，最后撰寫實驗報告。為避免學生設計出不切實際的方案，教師要給學生提供研究方向，并將實驗室提供的儀器予以說明。通過親身體會實驗過程，學生可以深刻體會到科學實驗的嚴謹性以及理論與實際結合的重要性。開設的實驗有：電導的測定及其應用、液體燃燒焓的測定、表面活性劑對蔗糖二級反應速率的影響等。

2.3注重學生的實驗預習

教師做好預備實驗，系統全面地理解實驗內容和相關的知識背景，熟練掌握儀器設備的使用方法和一般性故障排除方法[4]。學生必須在實驗前認真學習實驗講義、查閱與本次實驗相關的原理，并認真寫好預習報告。教師要認真設計教案，注意授課的邏輯性、表達的準確性和科學性，并在上課前采取抽查提問的方式檢查學生對實驗的預習情況，預習情況不合格的學生不能做實驗，否則學生做實驗也是稀里糊涂，達不到預期目的。

2.4注重數據記錄和實驗操作

實驗教學的根本目的是培養學生的實驗操作能力和嚴謹的科學態度。物理化學實驗基本操作除了無機化學實驗和分析化學實驗的基本操作外，主要涉及到各種儀器設備的使用，如旋光儀、紫外-可見分光光度計、電導率儀、阿貝折射儀等儀器的使用。教師要嚴格要求學生規范操作儀器，糾正錯誤操作。要求學生認真記錄實驗數據和實驗現象，實驗結束時，教師認真檢查實驗數據的準確性并簽字確認。對有拼湊實驗數據和弄虛作假的學生，責令其重做實驗，培養學生實事求是的精神和嚴謹的科學態度。

2.5提高學生撰寫實驗報告的能力

寫好物理化學實驗報告，學生要在課前預習實驗的相關理論知識、基本內容以及實驗過程。通過書寫實驗報告使得學生重視實驗操作的過程，并讓學生對所學知識加以鞏固[5]。數據處理采用繪圖法、列表法和計算法等，讓學生學會用Excel和Origin等計算機軟件進行數據處理。通過對實驗數據的處理和分析，能找到數據誤差產生的原因并找到消除方法。最后要求學生總結實驗心得體會，對實驗現象的解釋和分析以及影響實驗結果的原因。這樣能讓學生更好地掌握實驗的知識點，提高學生分析解決問題的能力，激發學習的興趣。

2.6嚴格考勤制度、建立完善的考核辦法

半開放教學實施后，為督促學生完成實驗，采取實驗結束后簽名制度，對于交了實驗報告而未參加實驗操作或是操作很不認真的學生，其實驗成績也不能及格，應予以重修。以往物理化學實驗的考核是平時成績占30%，實驗報告的書寫和數據處理占70%。實驗報告占的分值太多，容易導致學生忽視實驗中的操作，做實驗敷衍了事，實驗報告的抄襲現象也很嚴重。可以將成績考核改革為：平時成績占60%，期末成績占40%。其中平時成績包括課堂提問或小測驗（20%）、實驗操作（20%）、實驗衛生、實驗目的的培養（10%）、實驗報告中實驗現象和實驗數據處理（20%）、結果與討論（20%）、思考題（10%）。期末成績包括抽查實驗操作（50%）和期末考試（50%）兩部分，實驗操作是學生隨機抽取平時所做實驗，期末成績主要檢查學生對基本原理、基本操作和技能的掌握情況。通過這些措施，能明顯提高學生對物理化學實驗的興趣和重視。通過對物理化學實驗半開放教學模式的實施，能加強學生的專業基礎知識，提高學生學習的主動性和興趣，使學生的動手力能有明顯提高，并能拓寬學生視野，提高學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]楊慧芳，朱方.新晉獨立學院自主學習型物理化學實驗教學模式的探索[J].實驗室科學，2015，18（2）：200-202.

[2]潘曉茹.研究型物理化學實驗教學模式的探索與實踐[J].濰坊學院學報，2013，13（6）:11-12.

[3]韋波，劉海燕.物理化學實驗半開放式教學模式的探索和實踐[J].中國電力教育，2009，19（10）：153-155.

[4]桑雪梅，尚宏利，李軍，等.物理化學實驗的半開放式教學改革[J].重慶工學院學報，2008，22（4）：174-177.

作者：徐涵 單位:黃山學院化學化工學院