工科物理化學開放性實驗的探索和研究

1、工科物理化學開放性實驗的探索和研究面對21世紀快速而巨大的變化，社會對人才素質的要求越來越高，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式不適應新時代發(fā)展的要求，迫切需要實行教學改革。蘭州交通大學化工學院本科生教育的人才培養(yǎng)目標是基礎厚實、知識面寬、解決實際問題的能力強且具備較強的交流能力和合作精神、素質高的工程型和開發(fā)型人才。這要求我們在重視加強科學基礎的前提下，更注意學生綜合能力的培養(yǎng)，強化實踐環(huán)節(jié)，為培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和開發(fā)能力打下基礎。使學生既掌握了扎實的專業(yè)基礎，又具有了寬闊的視野和解決新問題所必需的概念與新技能，從而為學生迎接新技術革命的挑戰(zhàn)提供了強有力的保障?！拔锢砘瘜W”是化工類專業(yè)重要專業(yè)基礎平臺課，也是

2、考研必選課，這門課程的特點是以數(shù)學的語言，物理和化學的原理，從物理現(xiàn)象和化學現(xiàn)象的聯(lián)系入手，研究化學變化規(guī)律性的科學，要求學生具有較好的數(shù)理化綜合基礎。而物理化學實驗是物理化學課教學的一個重要組成部分，其教學目標是培養(yǎng)學生對物理化學原理的認識，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，使學生學會常用的物理化學實驗方法及測試技術。傳統(tǒng)的物理化學實驗教學模式是：學生在相關物理化學知識課堂教學完成后，學生先預習實驗講義，教師在實驗現(xiàn)場講解實驗原理、具體的操作方法、實驗中應注意的安全問題，然后學生再進行實驗。教師常常感到整個實驗教學活動中難以發(fā)揮學生的主體作用，容易使其產生依賴心理，缺乏積極性，從而導致學生對實驗課

3、的重視程度不夠，教學效果較差。傳統(tǒng)物理化學教學模式很難適應21世紀對高級人材素質的要求，為了提高本科教學質量，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新能力，提高學生學習的主動性，我們迫切感受到必須進新的實驗教學模型的探索和研究，因此我們對我院的物理化學實驗教學模式進行改革，下面是具體的做法和探索。一、具體的措施我院的物理化學實驗教學計劃安排在物理化學課堂教學的中后期進行，這時教師已完成了物理化學實驗所涉及知識內容的課程教學，進行物理化學實驗教學的目的是使學生初步了解物理化學的研究方法與技能，培養(yǎng)學生解決化學實際問題的能力與加深對物理化學和物質結構中某些重要基本理論和概念的理解同，培養(yǎng)學生嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度

4、和作風。教師在實驗中的作用是對整個實驗教學活動有計劃有目的地進行引導，給學生提供可發(fā)展其綜合能力的平臺，使學生成為是整個實驗教學的主體，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，確保良好的教學質量。下面是我們對物理化學實驗課程進行改革的一些具體措施。首先根據(jù)教學大綱和教學計劃實驗指導教師向學生提供實驗題目、課程學習中與實驗內容有關的知識點、實驗的目的、意義和我院現(xiàn)有的實驗條件，簡單介紹本實驗方法和手段在未來科研開發(fā)中的一些具體應用，激活學生的學習熱情。然后學生根據(jù)指導教師提出的要求進行文獻調研，了解目前國內外相關實驗的測試方法和手段，現(xiàn)已做了哪些工作，目前做到什么程度。學生通過對收集到的文獻進行科學分

5、析對比,提出自己的見解。并且每位學生在此基礎上制定一個較為完整的切實可行的方案。教師再把學生組織在若干小組內，進行討論,大家公開收集到的相關信息，根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，提出自己的實驗方案，并且探討其方案的可行性，通過多方案的對比分析，選出大家認為較為合理的方案。在整個討論過程中，教師的作用是給予適當?shù)闹笇?。在實驗的具體方案確定后，進行實驗的準備工作，首先預習實驗講義，閱讀相關的理論書籍和文獻，掌握實驗的目的、原理及方法等，在教師的指導下進行設備的調試和安裝，準備和配制試劑。實驗準備工作完成后，要經過教師的檢查(特別是電學方面的線路連接)，教師再對實驗的安全性進行指導。在實驗過程中，我們特別注重培

6、養(yǎng)學生的操作時間優(yōu)化能力，在整個實驗過程中，操作程序有先后之分，操作時間有長有短，合理的工時安排可以提高實驗結果的有效性，提高操作效率；在實驗過程中我們還注重對學生操作技能的培養(yǎng)，對學生的實驗操作動作進行嚴格規(guī)范。在指導學生實驗的過程中我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在學生的動手能力普遍較差，主要是動作協(xié)調性差，操作動作和操作程序不規(guī)范。追其原因，學生對實驗教學主觀重視不夠，其次在前期學習過程中缺乏嚴格的訓練，所以在整個實驗過程中教師要充分強調操作規(guī)范的重要性，對學生進行指導，嚴格要求，使其實驗能力得以提高；同時在實驗過程中要求學生認真觀察記錄實驗現(xiàn)象，分析和處理實驗結果和數(shù)據(jù)，得出正確結論。實驗操作結束后，學生必

7、須將實驗數(shù)據(jù)交教師查閱并簽字。實驗數(shù)據(jù)大多受到各種隨機性影響，要求學生必須學會運用數(shù)理統(tǒng)計的基本原理，對實驗數(shù)據(jù)進行處理和對結果進行分析，得出正確的結論，實驗數(shù)據(jù)的記錄盡可能采用表格形式，數(shù)據(jù)處理合理的結果也要盡可能填入表格中。要求學生在寫實驗報告時盡量通過圖表形象直觀地說明自己的觀點和意圖，在圖表中出現(xiàn)的單位必須是國際單位。教師在整個過程中對學生疑難問題給予啟發(fā)性輔導。對實驗操作不認真和結果不符合要求的學生，要求其重做，直到合格為止。通過實驗這些環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的工作作風。計算機以其快速運算能力而成為一種新型的運算工具，在物理化學實驗中我們要求學生必須學會利用常用的計算

8、機軟件進行作圖，實驗數(shù)據(jù)的處理和存貯，還學會利用計算機進行檢索，從眾多文獻資料和數(shù)據(jù)中快速準確地查出符合特定需要的文獻或數(shù)據(jù)，目前國內中國科技情報信息中心、北京圖書館、中科院圖書館等單位己與國際Internet連接，可以進行各種文獻化數(shù)據(jù)檢索。二、對實驗教學改革效果的評估開放實驗這種新的教學模型功效如何，必須要以個別學生或團體的成績來決定。通過評估學生的成績，以確定新設的教學模式是否已經達到其設計目標，了解每一個學生是否已經達到教學目標所規(guī)定的有關能力。正確的評估可以診斷學習困難，檢測學生進步，評價教學效果。我們所采用評價的方法分為三種類型。1教師與學生一對一提問在每一個實驗教學完成后，教師對

9、學生進行一對一提問?？赡鼙粏柕饺缦碌膯栴}：描述你的文獻資料來源？你為收集原始數(shù)據(jù)作了些什么準備？對實驗教學內容有無興趣？在整個教學環(huán)節(jié)中對自身能力的提高是否有效？教師對學生要求的可接受性如何？教師在與學生交談中觀察學生與教師面談態(tài)度，學生回答問題的情況如何，然后進行開放性實驗改革的效果評估，評估的項目有態(tài)度及自我評價，文獻查閱能力，對實驗的理解程度。2在整個實驗過程中對學生進行現(xiàn)場評估對實驗教學現(xiàn)場評估應給予高度的重視。實驗教學是一種多因素、多環(huán)節(jié)、多層次的教學行為。學生的能力多在教學現(xiàn)場表現(xiàn)出來，因此教師對每位學生在整個實驗過程中參與程度、態(tài)度、技能進行現(xiàn)場評估?，F(xiàn)場評估分兩部分進行，首先在

10、文獻調研完成后，進行分小組討論時，對學生在討論現(xiàn)場的表現(xiàn)進行評估。其次是在實驗操作的現(xiàn)場進行評估。評估的主要項目有：對實驗方法和手段的改進提議是否創(chuàng)新，對實驗過程的參與程度，對整個實驗的安排是否詳盡，在實驗過程的責任感如何，同學之間的協(xié)作能力如何，實驗操作標準化程度的好壞，操作時間優(yōu)化能力強弱，實驗操作的參與程度如何。3對實驗報告完成的質量進行評估學生實驗報告完成質量的好壞，是考核實驗教學成果的重要依據(jù)之一，學生的許多綜合能力都可以在實驗報告中反映出來，根據(jù)學生的實驗報告我們可以評估的項目有：閱讀理解與書寫表達能力，報告格式及圖表規(guī)范化能力，記錄實驗現(xiàn)象與分析實驗結果的能力，計算機數(shù)據(jù)處理能力

11、。并且對數(shù)據(jù)處理是否正確，實驗結果與文獻值相差大小，圖表能否正確表述討論的問題等進行評估。將評估指標量化打分。設計一種新的實驗教學模型是一個創(chuàng)造性過程，是否能達到我們所期望的教學效果，有許多影響教學有效性的變量，一組30人以上的能夠代表教學所要施教對象的學生，作為教學效果評估的對象，并選擇實驗改革前的傳統(tǒng)實驗教學模式作為參照評估值。通過評估實驗改革的教學效果產生的質量的信息，對教學模式進行反復修正，最終形成了開放性物理化學實驗的教學模式。對實驗教學改革的可操作性進行反復修正，使物理化學實驗改革達到我們所期望的教學目標。通過對比我們發(fā)現(xiàn)開放性實驗各項指標均高于傳統(tǒng)實驗教學。三、開放式實驗教學的效果通過兩年多的實驗教學改革的實踐表明，學生的綜合素質得到了增強，特別是在對待物理化學實在開放性物理化學實驗教學的過程中，是以學生為教學主體，教師引導把關，解決了在教學過程中主體與主導之間的關系，發(fā)揮其主觀能動性，將學生從被動學習過程轉化主動學習，從而調動了學生的積極性，提高學生對整個教學環(huán)節(jié)的主動參與性。開放性實驗