從創(chuàng)新訓(xùn)練談物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改進(jìn)

張聿平，潘 越

(蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部，江蘇 蘇州 215123)

化學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)中一門非常重要的學(xué)科，是人類了解和改造世界的主要手段之一[1]。化學(xué)中許多理論知識(shí)都來源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程與所得結(jié)果能夠直接影響到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展，例如實(shí)驗(yàn)過程中如果缺乏環(huán)保意識(shí)，含汞廢液亂排亂放，將嚴(yán)重危害人類健康[2]?！拔锘瘜?shí)驗(yàn)課程”是大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中的一門基礎(chǔ)專業(yè)課程，既是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)掌握程度的考察，又是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考驗(yàn)[3-4]。因此，大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)課程需要大學(xué)老師持續(xù)用心鉆研與改進(jìn)[5]。下面是筆者結(jié)合近年在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)工作中的思考，具體討論物化實(shí)驗(yàn)課程改革必要性及部分設(shè)想。

1 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的必要性

一般來說，物化實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目標(biāo)總體來說有三個(gè)方面：一是加深學(xué)生對(duì)于物化實(shí)驗(yàn)方面基礎(chǔ)知識(shí)的理解；二是使學(xué)生熟練掌握理化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)技能，包括如何使用多種實(shí)驗(yàn)設(shè)備及分析儀器；三是學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能進(jìn)行一定程度的物化方向課題的研究。也就是說，物化實(shí)驗(yàn)課的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，同時(shí)使學(xué)生具有一定的創(chuàng)新力。

物化實(shí)驗(yàn)課的傳統(tǒng)教學(xué)模式是: 學(xué)生課前預(yù)習(xí)——任課教師課堂講解--學(xué)生做課堂實(shí)驗(yàn)——學(xué)生課后完成并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告--任課教師批改并給出綜合成績(jī)。然而，目前該實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)工作普遍存在了以下幾個(gè)問題：(1)學(xué)生對(duì)課程認(rèn)識(shí)不足。熱情不高。當(dāng)代大學(xué)生由于年齡結(jié)構(gòu)和時(shí)代特點(diǎn)，非常具有自己的主見，學(xué)習(xí)的自主性很大程度上取決于其興趣愛好。很多學(xué)生未能正確認(rèn)識(shí)化學(xué)專業(yè)課程，加之由于多數(shù)學(xué)生很少動(dòng)手做事，導(dǎo)致其對(duì)于這門實(shí)驗(yàn)課程興趣泛泛，主動(dòng)性不高。(2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法單一。為了使學(xué)生更易理解和掌握更方便，很多學(xué)校設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容過于簡(jiǎn)單，這就給學(xué)生造成了該課程只是走個(gè)形式、并不重要的錯(cuò)誤印象。(3)實(shí)驗(yàn)考核方式不科學(xué)。目前的考核仍然是以提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和操作簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)為主要方式，這一定程度上只能看出學(xué)生是否認(rèn)真的態(tài)度，卻很難評(píng)估學(xué)生具體掌握知識(shí)和技能的程度，也就很難進(jìn)一步去引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮科研創(chuàng)新的能力。

因此，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程還存在許多教學(xué)不合理、興趣引導(dǎo)不到位、考核方式不科學(xué)等問題，其不應(yīng)該停留在使學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的幾個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn), 而需要注重培養(yǎng)學(xué)生在科研創(chuàng)新方面的能力。

2 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革與思考

針對(duì)以上許多不合理的地方，筆者結(jié)合在授課過程中的經(jīng)驗(yàn)，提出了一些具體的建議。

(1)適當(dāng)增加理論引導(dǎo)課，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)操作緊密結(jié)合，提升學(xué)生的理解能力。在理論與實(shí)驗(yàn)上，如果能夠增加一些引導(dǎo)課，比如含汞廢液的處理不當(dāng)，會(huì)影響?yīng)毷锏聂~的生存環(huán)境，進(jìn)而普及綠色環(huán)保的概念。更為實(shí)際生動(dòng)的引導(dǎo)將使學(xué)生更能理解和接受所學(xué)知識(shí)，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生的探索興趣。

(2)教學(xué)方式靈活多樣。當(dāng)前的課程教育中，理論課和實(shí)驗(yàn)課往往分開而教，理論課上學(xué)生無法理解具體實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生又無法聯(lián)想到具體理論，比如目前許多學(xué)校的物化實(shí)驗(yàn)理論課上了幾周之后，才開始相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這對(duì)教學(xué)效果是很不利的。如果在理論課上也增加一些具體的實(shí)驗(yàn)展示，將大大增加教學(xué)效果。同時(shí)，教學(xué)也并非只能在教室或?qū)嶒?yàn)室，戶外特定情境的實(shí)驗(yàn)或許更能讓學(xué)生融入其中。

(3)邀請(qǐng)專家來講座，拓寬思路。蘇州大學(xué)引進(jìn)了很多國外回來的年輕老師，帶回來很多先進(jìn)的國際化教學(xué)理念，根據(jù)其介紹國外學(xué)生實(shí)驗(yàn)的情況作部分教學(xué)調(diào)整。

(4)注重實(shí)驗(yàn)過程，增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。有關(guān)物化實(shí)驗(yàn)課程有很多，然而由于課時(shí)的限制，學(xué)校只能安排少數(shù)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)供學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐。學(xué)生只能處在被動(dòng)狀態(tài)，積極性自然有所缺乏。因而，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)到的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能都得不到鞏固。而且近年來高校的擴(kuò)招使得學(xué)生數(shù)量猛增，自然每個(gè)人所分配到的儀器設(shè)備數(shù)量非常有限。有些儀器由于老化根本不能有效使用，學(xué)生就很難能夠在課堂上有充分的時(shí)間去熟悉相關(guān)儀器，也談不上掌握了某個(gè)實(shí)驗(yàn)了。而且少數(shù)學(xué)生也是由于這個(gè)原因，課后作業(yè)經(jīng)常抄襲使用別人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如果能夠合理利用實(shí)驗(yàn)儀器，促使每個(gè)學(xué)生都能得到充分的操作和練習(xí)，將使學(xué)生更能理解所學(xué)知識(shí)，進(jìn)而增加其實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。

(5)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項(xiàng)目。"大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項(xiàng)目"即為大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃，具體為選擇一些課堂表現(xiàn)突出和對(duì)科研有興趣的學(xué)生，吸引其參與一定深度和前沿性的小課題或直接參與老師的科研項(xiàng)目，著重培養(yǎng)大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。針對(duì)傳統(tǒng)的物化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的某些缺陷，更好的達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)一步提升學(xué)生的科研創(chuàng)造力，筆者結(jié)合在近幾年教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)提出了"必修實(shí)驗(yàn) + 創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)"的教學(xué)模式，通過增加"創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)"的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)目標(biāo)。蘇州大學(xué)有一整套大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃，包括國家級(jí)、省級(jí)或者校級(jí)計(jì)劃，同時(shí)這些項(xiàng)目可得到一定程度的資助。另外，學(xué)生通過這些項(xiàng)目考核驗(yàn)收后也申請(qǐng)獲得一定的學(xué)分，極大的提升了其對(duì)于創(chuàng)新訓(xùn)練的積極性。在具體實(shí)施過程中，一方面學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案和內(nèi)容，在老師指導(dǎo)下不斷嘗試并修改完善實(shí)驗(yàn)方案，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力。另一方面，學(xué)生間組成"創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)"小組，遇到問題組內(nèi)積極溝通交流，這樣以學(xué)生小團(tuán)體的學(xué)習(xí)交流方式，將更容易激發(fā)他們的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)造力。同時(shí)，定期組織學(xué)生與組內(nèi)研究生一起進(jìn)行工作匯報(bào)和團(tuán)體娛樂活動(dòng)。通過與師兄師姐們的工作匯報(bào)交流開拓了自己的眼界，更容易理解分析解決問題的方向。團(tuán)體娛樂活動(dòng)也有助于增強(qiáng)師生、師兄弟間的感情，更易于交流并解決問題。在"大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項(xiàng)目"進(jìn)展的過程中，學(xué)生會(huì)接觸到一些平常很難接觸到的大型儀器和精密設(shè)備，能夠?qū)W習(xí)掌握先進(jìn)的研究方法，這些都將為大學(xué)生的科研之路奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也能夠充分提升學(xué)生對(duì)科研的信心和創(chuàng)造力。

3 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)?cè)u(píng)定

假定實(shí)施以上的教學(xué)模式，必然對(duì)成績(jī)?cè)u(píng)定的公平性帶來挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)的評(píng)定模式是以學(xué)生掌握具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)[5]，比如指定儀器的操作方法或者某個(gè)物理參數(shù)的測(cè)量方法(例如原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定，偶極矩的測(cè)定，ζ電勢(shì)的測(cè)定，磁化率的測(cè)定，最大泡壓法測(cè)定表面張力的原理和技術(shù)等等)。一般按照實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、課堂實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(包括數(shù)據(jù)處理)等幾個(gè)方面以不同的權(quán)重計(jì)算出最終成績(jī)。這種傳統(tǒng)的評(píng)定方法固然簡(jiǎn)單有效，卻忽視了學(xué)生在主動(dòng)性和創(chuàng)造性方面的評(píng)估。在預(yù)習(xí)報(bào)告方面，課程主要要求掌握具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，學(xué)生一般未能理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，很難又更為深入的思考，大多也不會(huì)去主動(dòng)思考此實(shí)驗(yàn)為何選用某種方法和某種儀器，當(dāng)然也更不會(huì)主動(dòng)去查找文獻(xiàn)資料了。課堂實(shí)驗(yàn)操作方面，很多任課教師照本宣科，學(xué)生也按教材上講述的步驟做, 記錄需要的數(shù)據(jù)，也未能理解為何會(huì)有這些步驟，也不會(huì)思考如果不進(jìn)行這一步或換一種到底行不行。在課后處理數(shù)據(jù)時(shí)，小組間由于共享數(shù)據(jù)，往往實(shí)驗(yàn)報(bào)告都寫的一模一樣。這樣照本宣科的結(jié)果就是學(xué)生碰到新的科學(xué)問題時(shí)將不知所措。筆者教了幾屆看上去比較認(rèn)真的學(xué)生，在類似問題的解決上表現(xiàn)的仍然是差強(qiáng)人意。

筆者提出“創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)”的方式更有目的性的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)興趣和科研創(chuàng)造力，直接根據(jù)科學(xué)研究的實(shí)際情況來引導(dǎo)學(xué)生。課程的第一件事就是教會(huì)學(xué)生如何查閱最新的科研文獻(xiàn)資料，擬定研究?jī)?nèi)容和具體課題，使其對(duì)科學(xué)研究形成一定的認(rèn)識(shí)和理解。然后讓學(xué)生們自己提出實(shí)驗(yàn)方案，老師進(jìn)行指導(dǎo)和建議。在整個(gè)"創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)"的過程中，老師著重對(duì)其進(jìn)行思想上、積極性和創(chuàng)造力方面進(jìn)行引導(dǎo)，并形成一定比例的評(píng)定分。實(shí)驗(yàn)初期以組內(nèi)研究生幫帶為主，老師參與指導(dǎo)，后期學(xué)生自主進(jìn)行。最后的報(bào)告形式也以科技論文的形式完成，科技論文包含對(duì)文獻(xiàn)的整理、實(shí)驗(yàn)的理解和創(chuàng)新和數(shù)據(jù)的深入處理，文章成型的一刻將極大的提升學(xué)生的科研能力，一定程度上也給予了學(xué)生科研創(chuàng)新的基礎(chǔ)。"創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)"對(duì)學(xué)生的要求不是對(duì)書本的死記硬背，也不是對(duì)任課老師的“惟命是從”，它是全程以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖橹?，引?dǎo)學(xué)生積極展現(xiàn)創(chuàng)造性思維。只要學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中積極思考，并能有體現(xiàn)出一定創(chuàng)造力，即使最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是很理想，也可以給出比較好的成績(jī)，這樣也達(dá)到了這門課程的最終目的。

4 結(jié)語

針對(duì)傳統(tǒng)物化實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的某些缺陷，筆者提出借助“大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項(xiàng)目”為平臺(tái)，形成相對(duì)開放性的物化課程教學(xué)和成績(jī)?cè)u(píng)定模式，以實(shí)現(xiàn)該課程最終的教學(xué)目的， 引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)的探索精神和科研創(chuàng)新的能力，并且目前在該模式下的教學(xué)實(shí)踐取得了相對(duì)積極的效果。

[1] 蔡武城. 評(píng)介Zubay主編的《生物化學(xué)》[J]. 生命的化學(xué), 1989(3):36-37.

[2] 郭素梅, 張永龍.含汞廢水處理[J]. 廣州化工, 2014, 42(2):102-104.

[3] 武銀桃,趙玉英,逯寶娣,等.新建本科大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的實(shí)踐與研究[J]. 化工時(shí)刊, 2011, 25(6):62-64.

[4] 郝永兵,田栓寶.淺論物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革[J].廣東科技, 2010, 19(4):96-96.

[5] 趙麗娜,李 欣,任玉剛,等.以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)開展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2015, 32(3):196-198.

[6] 楊 欣,吳 峰,唐麗麗,等. 地方本科院?！段锢砘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)》課程考核方式改革研究[J]. 山東化工, 2016, 45(5):105-106.