[摘要]
物理化学实验教学是高校基础化学实验教学的重要组成部分。为提高物理化学实验教学质量，文章对近十年来高校物理化学实验教学存在的主要问题进行了系统梳理和归纳，并针对这些问题提出相应的解决措施，从而充分激发学生学习兴趣，深入挖掘学生学习潜力，促进学生创新精神和创新能力的培养。
[关键词]
物理化学；创新能力；实验教学；教学改革
物理化学是高校化学工程与工艺、食品科学与工程、应用化学和制药工程等本科专业的必修基础课程，它是以物理学原理和实验技术为基础，借助于数学运算工具来探究物质体系的化学反应规律的一门科学[1]。实验教学是物理化学学科教学中不可或缺的教学环节，对培养学生的创新思维、实践动手能力和综合素质起着举足轻重的作用。但是，随着时代的进步和现代科技水平的快速发展，高校物理化学实验教学逐渐凸显出一系列问题[2-3]。本文对近十年来高校物理化学实验教学过程中主要存在的问题进行了梳理和总结，在此基础上提出了相应解决措施，对培养具有创新意识、创新精神和创新能力人才有重要意义。
1物理化学实验教学中主要存在的问题
目前，普通高等学校物理化学实验教学中普遍存在一些共性问题，现归纳总结如下：
1.1实验教学内容陈旧，反映不出学科发展新趋势
近十年来，物理化学学科发展迅速，但实验教学部分内容较为陈旧，在实验安排上通常以验证性实验为主，对提升培养学生的学习兴趣和探究事物现象背后科学规律的好奇心不足，且对学生实验技能的培养不够重视[4]。综合性实验开设则较少[5]，尤其设计性、探究性实验更是微乎其微。因此，实验教学内容无法反应物理化学学科发展的现状。
1.2实验教学方法单一，未能有效激发学生的学习兴趣
传统的物理化学实验教学大多数采用“灌输式”的教学方法，即教师讲解实验目的、实验原理、操作步骤和实验注意事项，然后学生根据实验教材按部就班地进行实验操作，再对实验结果进行数据处理，最后完成实验报告[6]。近年来，大多数高校普遍采用多媒体教学，教师将黑板变成了屏幕，但大多数并没有改变传统“灌输式”教学方法，多媒体教学信息量大，甚至灌输地更为严重[7]。在整个“灌输式”实验教学过程中缺乏启发式引导，学生缺乏积极主动思考问题，学生在实验过程中积极性不高。
1.3理论与实验教学严重脱节，造成部分学生存在厌学心理
物理化学的理论教学和实验教学在相当长时间内分别由不同任课教师担任，再加上理论课与实验课教学教师之间没有沟通，造成实验课已经开课了，但理论课程却尚未讲到，亦或理论课讲到该部分内容时，学生已经忘记相应实验内容，从而导致理论教学与实验教学出现严重脱节现象[8]。实验课脱离了理论课的指导，学生难以全面、深刻理解实验教学内容，严重打击学生通过实验探索科学规律的学习积极性，长期以往滋生学生的厌学心理，难以达到实验教学过程中理论与实践相结合的目的。
1.4实验考核评价体系较为简单，未能全面客观评价学生实际实验能力
传统物理化学实验教学主要采用教师评价的考核方式[9]，其考核评价体系相对较为单一，其考核缺乏层次性和多样性[6]，未能充分调动学生的学习主动性和创造性，不利于学生创新思维和创新能力的培养。
2物理化学实验教学改革措施
2.1更新实验教学内容，构建多层次实验教学新体系
根据学生所学专业的特点和需要，教师在实验教学过程中不断更新物理化学实验的基本内容，依据物理化学领域的最新研究成补充物理化学的前沿理论、新方法和新应用，构建“基础性-综合性-设计性-研究性”四层次的实验教学体系。第一层次为基础性实验，主要训练学生掌握物理化学的“三基”，即基本原理、基本知识和基本技能，规范操作得出正确的实验数据和结论。通过基础性实验的系统训练，让学生较好地掌握物理化学的基础知识和实验操作技能，为后续综合性实验打下扎实基础。第二层次为综合性实验，主要培养学生分析问题和解决问题的能力，进一步巩固。综合性实验是在第一层次的实验基础上开设，如设计常见钾盐对水比热容的影响[10]，先检测量热计的热容，再采用不同电热发测定不同钾盐水浓度的比热容。通过综合性实验，一方面可以帮助学生巩固前面学习的基础性实验知识，另一方面提高学生综合运用所学基础知识的能力以及提出问题、分析问题和解决问题的能力。第三层次为设计性实验，主要综合训练学生的实验设计、数据处理和综合运用所学基础知识的能力。教师作为主导，学生作为主体。在教师的引导下，充分发挥学生自身的主观能动性，学生提出问题，查阅相关资料，独立进行实验方案的设计，执行实验，处理实验数据，得出实验结论，且学生尽可能自行解决实验过程中碰到的技术问题。学生通过设计实验，灵活运用所学知识研究新问题，必将大大激发学生的学习兴趣和内在潜能。第四层次为研究性实验，主要培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。研究性实验内容可源自教师申请的科研课题，也可以是在教师的指导下，学生根据自己的专业特长和兴趣爱好申请的大学生创新实验计划(校级、自治区级、部级)或挑战杯项目，学生须通过查阅国内外跟课题相关文献资料，撰写申报书并独立进行科学实验。学生通过课题申报、中期考核和结题答辩等系列过程，使学生经过系统严格的科研训练，逐渐形成勇于创新、科学严谨、求真务实的科学品质，进而学生的创新意识和创新能力得以显著提升。
2.2建立问题为核心的教学模式，采用多元化教学方法
问题式教学法是一种以问题为核心，教师为主导，学生为主体的教学模式，其中问题的设计是关键[11]。实验教学过程中，教师可以科学设计“系列问题”。根据问题的覆盖范围，问题可分为普遍性问题和特殊性问题。普遍问题是面向全班大多数学生的问题，涵盖实验中要求全体学生要掌握的基本知识、基本操作和技能；特殊性问题是针对少数学生实验过程中碰到的问题，引导学生积极思考，分析问题的原因，激发学生探究问题的好奇心和求知欲。实验开始前，学生写好预习报告后进行谈论实验过程中可能出现的问题，探讨问题出现的原因，避免问题出现的措施。实验过程中，学生应注意观察实验现象，鼓励学生灵活运用所学知识解释实验过程中碰到的现象，深入探究实验现象背后隐藏的化学机制。实验结束后，全班同学积极讨论实验过程中遇到的难题，结合启发式教学方法，鼓励学生踊跃发言，培养学生的分析、归纳和表达能力。项目教学式教学法是以实验项目为对象，学生为中心，在教师的引导下，学生对项目进行处理，从资料收集、方案设计和项目执行到项目的结束都由学生讨论协作完成的一种新型教学方法[3]。与传统灌输式教学法相比，该方法特点在于以项目为主线，学生为主体，教师为引导，教师不仅是知识的传播者、引导者，同时也是项目的共同参与者和监督者。项目教学法中项目的设计是关键，根据学生的认知水平和知识结构，采取由简单到复杂，由浅入深设计实验项目，充分调动学生学习的积极性，让学生去发现问题，分析问题和解决问题。开放式教学法是将实验室对外开放的一种教学方法。开放式实验教学允许学生选择自己感兴趣的实验项目，开放式实验室为学生提供开放、宽松、自由的学习环境，让学生充分发挥自己的想象力和创造力，培养学生实验过程中关注重要实验细节，养成科学、严谨地记录实验数据的好习惯，同时为学生从事研究性项目打下良好基础。
2.3理论与实验教学相对接，使学生喜欢理论爱做实验
物理化学实验对深入理解物理化学基础理论具有重要作用，而物理化学基础理论对解释物理化学实验现象有指导作用。因此，物理化学实验课和理论课是有机结合、密不可分的有机结合整体。为达到理论课和实验课相结合的目的，担任物理化学理论课教学的教师尽量担任物理化学实验课的教学；若理论课和实验课分别由不同教师担任，那么理论课教师和实验课教师之间应及时沟通，以保证理论课在和实验课相对接。当开设物理化学理论课后应紧接着开设实验课，以加强学生对物理化学基础理论的深入理解；教师在物理化学实验教学过程中采用多媒体教学结合黑板板书，可以使抽象的物理化学基础理论变得生动有趣，学生通过物理化学实验课，可以激发学生学习理论知识的兴趣，充分挖掘学生的学习潜力，使学生喜欢理论爱做实验，以达到理论和实验相结合的目的。同时为了让学生较多地接触物理化学发展的前沿，掌握先进的实验技术，学校不断加大投入更新物理化学实验试备，让学生接触和使用更多先进的实验仪器。如在“凝固点降低法测定葡萄糖的摩尔质量”实验中采用数字式精密温差测量仪代替了贝克曼温度计；在“氨基甲酸铵的分解平衡”实验中用数字式低真空测压仪代代替了U形管水银压力计。这些仪器采用新型传感技术，精确度高、稳定性好、操作简单、使得整个物理化学实验的测温测压手段更加先进，从而提高学生做实验的兴趣。
2.4建立综合考核评价体系
传统的实验教学考核方法，通常注重物理化学实验理论要点的考查，将实验报告作为考核的主要依据，这样的考核方式侧重笔试，忽视了对学生实验操作能力的考核，具有单一性和片面性，很难如实地反应出学生的真实水平。因此对物理化学实验课成绩的考核做了改革，制定了“物理化学实验学生成绩考核细则与评分标准”，明确实验成绩考核的具体内容为平时操作(含预习情况、操作的熟练程度、纪律、安全)、实验报告、期末实验考核(含实验操作考试、理论考试)七部分。其中平时操作成绩(含预习、操作的熟练程度、纪律、安全)占30%、实验报告成绩占30%、期末实验考试成绩40%。重点增加了期末实验考试，主要对基本原理、基本操作、数据计算及处理进行现场抽题考试，抽题是由学生本人随机抽签，一人一题，考试内容含物理化学实验仪器的使用、物理化学参数的测定、实验数据的计算及处理。通过以上改革，避免了以往只凭实验报告评定成绩的弊端，使实验教学的考核趋向科学化，提高学生学习的兴趣和竞争性。同时为了更加客观全面评价学生的实际情况，我们拟将学生引入考核主体，在平时操作成绩的评定中，采用学生自评(权值10%)、学生互评(权值30%)和教师评价(权值60%)的多元评价评价体系，突破传统的单一教师评价方式，以体现以教师为主导、学生为主体，提高学生对实验成绩的认可度，激发学生的学习兴趣。
3结语
综上所述，物理化学实验教学改革是一个长期不懈努力的过程。物理化学实验教学只有通过不断更新教育理念，紧跟现代科技水平的步伐，不断更新自身实验教学内容，同时实现理论教学和实验教学的有效对接，综合运用多种教学方法、手段，构建科学合理的综合考核评价体系，考核实验过程与实验结果并重，建立学生在实验过程中的主体地位，激发学生的学习兴趣，充分调动学生学习的主动性和创造性，深入挖掘学生的学习潜力，才能真正意义上提高学生的创新意识、创新精神和创新能力。
作者：刘纯友 程谦伟 田玉红 单位：广西科技大学生物与化学工程学院
参考文献
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(本文文献格式：刘纯友，程谦伟，田玉红．基于学生创新能力培养的物理化学实验教学改革初探[J]．广东化工，2016，43(23)：132-133)
