物理化学实验教学改革

2022-09-25

物理化学实验教学走过50多年的历程, 课程体系经过几次改革。但由于实际情况, 在目前的教学中还存在一些问题, 主要体现在以下几个方面: (1) 实验内容陈旧, 更新速度缓慢, 多以验证经典理论为主, 不利于学生学习新知识和综合素质的提高。 (2) 实验课教学方法单一、落后。单一、落后的教学模式严重影响学生对实验课的兴趣, 不利于实验课教学质量的提高。 (3) 学生实验仅仅是“照方抓药”, 按讲义进行实验操作。多半是被动应付, 造成学生对实验课重视程度不够。 (4) 采取大循环方式开课。造成部分实验内容往往超前理论教学的实际情况, 达不到预期教学效果。针对物理化学实验教学中存在的这些问题, 许多高校积极采取行动, 结合自身的实际情况, 对物理化学实验的教学内容及教学方法进行改革探索和实践, 并提出了他们独到的见解和办法。

北京大学韩德刚教授指出:任何有成就的化学家, 往往都渗透着物理化学和物理化学实验的素养和内因。这一方面说明物理化学实验是应该受到重视的一门课程, 另一方面也说明因此, 怎样实现该课程的教学目的、较好地完成教学任务、达到理想的教学效果, 是一个值得研究的课题[1]。

大连理工大学王旭珍等老师[2]以培养高素质创新型人才为目标, 建立了以学生为主体, 教师为主导, 着重培养学生综合能力的物理化学实验教学新体系。浙江大学方文军等老师[3]结合教学实践, 探讨物理化学实验对培养大学生创新意识、创新能力的作用、可行性以及一些做法。

华南农业大学徐悦华等老师[4]在物理化学实验教学中探讨了“诱思探究”, 变教为诱、变学为思, 启发诱导学生积极主动地去思考、探究未知的知识和解决问题, 既达到了预期的实验目的, 又有效地提高了学生的学习能力。

广西大学周锡波等老师[5], 在物理化学实验教学中, 实现不同学生做不同条件的实验, 实验完成后, 实验数据共享, 然后统一用计算机处理。结果表明, 能激发学生的学习兴趣, 提高学生的创新能力, 受到学生们的欢迎。

针对不同专业要求的学生的物理化学实验课程的改革和探索已见文献报道, 笔者认为具体改革的内容大致应该分为以下几类: (1) 对实验内容进行改革, 减少验证型实验, 增加综合性和创新性等实验内容, 利用现有的仪器和试剂, 设计多套实验方案, 让学生自主选择有利于调动学生的积极性和主动性; (2) 对相近实验内容进行合并, 有利于降低实验成本, 节约

*长沙理工大学2010年教学改革研究项目资助。资源; (3) 尽可能的将物理化学实验应用于不同专业体系或日常生活、生产实际, 能让学生切实感受到学习物理化学实验这门课程必要性和实用性; (4) 尽可能地引导学生用电脑处理数据, 提高学生应用电脑的实际能力; (5) 对资源浪费、不环保的实验进行改革。这样一来物理化学实验课程的开设不仅能培养学生实验操作能力和综合科研素质还能提高学生在校期间实验的积极性;基础实验与专业课的有机结合为将来学生的毕业论文的顺利进行以及考研率的不断提高奠定良好的基础。

所开设的物理化学实验一般分为基础实验、综合实验、研究性实验、开放性实验。其中基础实验主要是对环境工程、轻化工程、食品工程与生物工程等专业学生开设, 其目的是培养学生掌握物理化学实验基本操作和基本技能, 培养学生实验数据的记录、处理和分析实验结果的能力。而化学工程、应用化学等专业学生则应以综合实验、研究性实验为主, 实验内容中引入一些操作性强、设计新颖的实验。如“线性电位扫描法测定镍在硫酸溶液中的钝化行为”实验, 如果仅是测定镍在硫酸溶液中的钝化曲线, 属于验证性实验, 若改为研究溶液组成 (如Cl-浓度, 硫酸浓度) , 外界因素 (温度、搅拌速度) , 扫描速率等因素对金属镍钝化过程的影响, 则属于研究性实验。将一些能代表学科发展和教师科研成果转化而来的实验, 将科研工作的目的、方法引入到实验教学中。如“纳米Ti O2的制备及其在光催化性能研究”实验的引入, 使学生了解到工业废水光催化处理的原理和方法, 极大地激发了学生的学习兴趣。

将内容相近的实验进行合并, 例如“原电池电动势的测定”、“电导测定”两个实验, 内容简单, 都属于电化学的基础实验, 独立进行不利于学生对电化学知识是的融会贯通, 我们将其设计成一个电化学设计实验, 要求学生自行设计电池并测定其电动势, 然后测定温度系数, 该实验既是一个设计性实验, 又是一个综合性实验, 涉及电化学知识面覆盖广, 且学生的积极性很高, 效果较好, 有利于学生对电化学热力学知识的系统掌握。当今社会节能、环保是重要理念, 必须贯通于工业生产和日常生活的任何领域, 对于我们物理化学实验当然也应如此。纯液体饱和蒸汽压的测量实验和双液系的气液平衡相图实验, 实践证明将整个实验装置中冷凝管的进水管与出水管串联起来, 只开一个水龙头, 同样能达到冷凝效果, 同时节约水资源。

总之, 经过物理化学实验教学改革的深入研究, 在提升教师自身教学水平的同时, 也能培养学生操作能力以及综合素质, 而这些素质和能力将会使学生受益终生;另外, 物理化学实验教学改革应以环保、节能为总原则, 这样既能保护环境, 节约资源, 又能培养学生这方面的意识。

摘要：综述了近年物理化学实验教学改革的一些成就, 指出了近年来物理化学实验教学中任然存在的一些问题, 并提出了物理化学实验教学改革的一些方法, 如:对实验内容进行改革和合并, 实验过程中应贯彻环保、节能的理念, 在条件允许的情况下, 尽量使用计算机等辅助设施等。为培养合格的创新型大学生起到积极的作用。

关键词：物理化学实验,教学改革,实验内容,节能,环保