物理化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

田迪英,畢麗君，張鴻發(fā)

（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310018）

隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)、綜合素質(zhì)要求越來越高，要求學(xué)校培養(yǎng)的大學(xué)生知識(shí)、素質(zhì)、能力三者融合發(fā)展。對(duì)理工科學(xué)生來說，綜合實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)綜合能力方面具有特有的優(yōu)勢(shì)[1-2]。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是繼無機(jī)、有機(jī)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)后開設(shè)的一門必修課。它是運(yùn)用物理學(xué)的原理、方法完成測(cè)量、表征、研究，再運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算完成數(shù)據(jù)處理的一門綜合性學(xué)科。在物化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入適應(yīng)新時(shí)期發(fā)展的綜合性實(shí)驗(yàn)，改革教學(xué)的手段、方法，提高物化實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的綜合能力。本文探討物化綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，以期為相關(guān)部門與領(lǐng)域提供一定的參考。

1 以往實(shí)驗(yàn)中存在的問題

以往實(shí)驗(yàn)過程是：教師要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材先預(yù)習(xí)，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后由教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、步驟以及各種影響因素、注意事項(xiàng),再讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。經(jīng)多年教學(xué)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生只是機(jī)械性地完成實(shí)驗(yàn)，把其當(dāng)成了一個(gè)按指令進(jìn)行的操作過程,但凡實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，讓他們分析原因大多以自我為中心：我沒做到什么什么；還有的同學(xué)索性把老師上課講過的影響因素不管自己實(shí)驗(yàn)中是否存在都進(jìn)行羅列，不會(huì)結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性分析和通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題，分析、解決問題成為空談。

2 物化綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的、原則與思路

為了真正做到通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，分析、解決問題，我們覺得應(yīng)針對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問題進(jìn)行改革：改變教學(xué)思路、方法，讓學(xué)生由被動(dòng)變主動(dòng)，從中不僅學(xué)會(huì)技能還應(yīng)學(xué)會(huì)思考方法，以提高其綜合能力。當(dāng)然改革應(yīng)遵循循序漸進(jìn)、啟發(fā)式且兼有一定開拓、創(chuàng)新性的原則，在適量保留驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)作為基本技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上開設(shè)符合學(xué)生專業(yè)要求且能理論聯(lián)系實(shí)際的綜合性實(shí)驗(yàn)[3-5]。

3 物化綜合實(shí)驗(yàn)開設(shè)經(jīng)驗(yàn)與效果

3.1 改變授課方式，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生好奇心和求知欲

為了達(dá)到預(yù)期效果，首先改變授課方式。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，為翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)教學(xué)流程，撼動(dòng)傳統(tǒng)教學(xué)中教師主體地位，實(shí)施“主體-主導(dǎo)相結(jié)合”的課堂教學(xué)模式提供了良好的平臺(tái)[6]。

考慮到物化實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備多，理論性強(qiáng)，涉及的知識(shí)面較寬，設(shè)計(jì)出“微課－翻轉(zhuǎn)－實(shí)驗(yàn)探究－評(píng)討結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，其設(shè)計(jì)流程見圖1。

教師將構(gòu)建完整的相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)體系以微課視頻的方式借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)共享給學(xué)生，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)其設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)初步方案，由教師組織課堂討論，進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化，再由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理和討論分析。為了更好地實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，讓學(xué)生當(dāng)主角，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師再次組織學(xué)生上講臺(tái)陳述實(shí)驗(yàn)中的疑惑、實(shí)驗(yàn)失敗與成功的原因、感想、體會(huì)，在實(shí)踐后的基礎(chǔ)上集思廣議討論設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)最佳方案并進(jìn)一步實(shí)施，讓學(xué)生從中獲得成功后的喜悅。

圖1 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)微課－翻轉(zhuǎn)－實(shí)驗(yàn)探究－評(píng)討結(jié)合模式流程圖

多年來，學(xué)生都是被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不能激發(fā)他們的主動(dòng)性，思維相對(duì)不夠活躍，改革后教師主要是引導(dǎo)，提供相應(yīng)平臺(tái)，絕大部分環(huán)節(jié)都得靠自己完成，實(shí)驗(yàn)過程成為鞏固理論、擴(kuò)展知識(shí)面、開拓智力發(fā)展的過程，相應(yīng)地學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)出來：他們不僅僅局限于老師提供的微課視頻網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還去圖書館、相關(guān)網(wǎng)站查閱資料，了解實(shí)驗(yàn)的背景、意義、原理、實(shí)施的可能性以及實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的狀況。學(xué)生為了能在講臺(tái)上充分展示自己的才能，在臺(tái)下還進(jìn)行多次模擬演講，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，不僅增加了教師對(duì)學(xué)生的了解，也增加了學(xué)生相互間的交流，活躍了課堂氣氛，不僅發(fā)揮了學(xué)生的口頭表達(dá)能力，還促進(jìn)學(xué)生思維、組織能力的提高，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的膽略。

3.2 改變實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式，提高學(xué)生分析、解決問題能力

報(bào)告是學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的真實(shí)記錄和小結(jié)，是學(xué)生寫科研報(bào)告、科學(xué)論文的基礎(chǔ)，所以綜合實(shí)驗(yàn)我們舍棄了實(shí)驗(yàn)報(bào)告目的、原理、步驟及數(shù)據(jù)記錄、處理的固有模式，采用學(xué)術(shù)論文的格式書寫。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程給予學(xué)生充分的自主權(quán)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)、討論、操作、再設(shè)計(jì)、操作完成，所以學(xué)生查閱資料比較積極，思維相對(duì)比較清晰，實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題也會(huì)進(jìn)行針對(duì)性分析。讓學(xué)生以科研論文的形式書寫，不但培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、應(yīng)用文獻(xiàn)的能力，還培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力。

3.3 改變考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性

考核是教學(xué)質(zhì)量最好的信息反饋，既能體現(xiàn)教學(xué)效果，又能反映教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。此外，合理的考核除了反映學(xué)生的水平，還能調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。以前，我們對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)大部分根據(jù)其書寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而實(shí)驗(yàn)過程中的技術(shù)手段、解決問題的能力單憑報(bào)告很難全面體現(xiàn)，對(duì)學(xué)生實(shí)際能力、綜合水平的判斷有一定的局限性。為了能全面而準(zhǔn)確地評(píng)定學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，我們也對(duì)考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改革：將考核內(nèi)容分為6部分，共100分，其中文獻(xiàn)查閱、知識(shí)應(yīng)用10分；方案設(shè)計(jì)20分；實(shí)驗(yàn)操作20分；數(shù)據(jù)處理分析20分；科研論文書寫15分；課堂陳述10分；科學(xué)作風(fēng)5分。

4 結(jié)論

物理化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)具有扎實(shí)的化學(xué)理論知識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。綜合實(shí)驗(yàn)開設(shè)過程中我們遵循循序漸進(jìn)、理論聯(lián)系實(shí)際、啟發(fā)式且兼有一定開拓、創(chuàng)新性原則，采用“微課－翻轉(zhuǎn)－實(shí)驗(yàn)探究－評(píng)討結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，收到了較好的反饋，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣被激發(fā)，并且學(xué)會(huì)主動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告，使實(shí)驗(yàn)論文質(zhì)量明顯提高。

[1]朱振中，劉俊康.基礎(chǔ)化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)與思考[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008，1（5）：135-137.

[2]李羽讓，梅景春，彭金華，等.基礎(chǔ)化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005（9）：67-71.

[3]周光迅.大學(xué)教育綜合化[M].山東:山東教育出版社，1999.

[4]華東師大教育研究所.技術(shù)教育概論[M].上海:華東師范大學(xué)出版社，1985.

[5]李銑.教學(xué)原則新論[M].北京：北京教育出版社，1988.

[6]趙興龍.翻轉(zhuǎn)課堂中知識(shí)內(nèi)化過程及教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2014，2（128）：55-61.

[7]田迪英.有機(jī)化學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)改革嘗試[J].大學(xué)化學(xué)，2004，19（1）：26-27.□