论文部分内容阅读
一、物理化学实验的意义与特点
物理化学在化学科学中占有十分重要的地位，它更多地借助了数学、物理等科学的理论及其实验方法，研究化学科学中的机理和规律，研究化学体系的宏观、微观规律，是化学的理论基础。[1]诺贝尔化学奖获得者李远哲先生在《我走过的治学之路》中就曾经写到：“热力学对学习化学很重要，如果热力学没学懂的话，化学也不会学好。”而热力学正是物理化学中的重要组成部分。物理化学实验是物理化学课程的重要辅助课程，在培养人才方面发挥着不可替代的独特作用，是实现素质教育和培养创新人才的重要教学环节。[2][3]物理化学实验作为一门独立的基础实验课，是学生学习和研究物理化学的重要手段和途径，在物理化学教学中起着举足轻重的作用。[4]尤其对于学科设置较为有限的地方性高校来说，物理化学实验更是作为一门重点实验课程开展教学。如何为学生创造良好的学习环境，培养学生的创新思维实践能力，使物理化学实验适应教学要求，是摆在我们每一个从事物理化学课程及其实验教学工作者面前的重要课题。
物理化学实验综合了化学领域中各分支所需要的基本实验工具和实验方法，也是学生第一次接触较多的仪器设备的一门重要实验课程。其中的实验方法和实验技能是化学工作者必须具备的基本功，因此物理化学实验在物理化学乃至整个化学学科中都占有十分重要的地位。[5]物理化学实验主要有两方面特点：第一，物理化学实验通过物理的实验方法和手段探讨化学规律，实验中大量使用由一种或多种仪器设备所组成的实验体系。第二，由于物质的物理化学性质和化学反应性能往往不是直接测量得到的，直接测量的结果需进一步利用数学及物理的方法加以整理和综合运算，才能得到所要验证的结果。因此，物理化学实验能够培养学生综合实验能力、科学研究能力、数据处理和绘图等各方面能力。
二、物理化学实验教学中的不足
随着科学技术的发展，21世纪对高等教育提出了培养知识型、创新型、复合型的人才的高要求，对于地方性高校也不例外。为促进教学思想的更新，增强学生独立思考和勇于创新的精神，提高学生理论联系实际及动手能力，提高教学技术现代化，对原有的物理化学实验教学进行改进，显得尤为迫切和重要。
传统的物理化学实验在一些地方性高校教学中主要存在以下问题：学生在实验过程中缺乏学习主动性和积极性，在实验中主要依赖老师的指导，较少积极预习；承受实验挫败的心理素质弱，当实验出现异常或失败时，不能独立冷静地分析原因，设法自主解决问题；教学的学时不足，实验安排过于紧凑，时间紧；实验教学内容相对单一，多学科专业的实验教学内容重复；数据处理手段和技术条件简单，亟须提高。
三、改进方法
（一）加强实验前的预习准备
实验之前教师将实验原理、方法步骤、注意事项等布置为学生的课前预习，再通过一系列方法检查学生预习情况，并记入平时成绩。我们通过长期的教学体会到：在实验之前先采取提问的方式考查学生对各个知识点及实验步骤的理解情况，能及时发现问题与不足，有的放矢地针对学生对实验理解的情况作出进一步指导。这种先提问、后讲解，发现问题、解决问题的方式能有效地克服学生的懒惰习惯，促进学生对课程的学习积极性，提高教学质量。
结合课本中难点，尤其是操作过程中需要注意的步骤，制作物理化学实验课件，通过视频等直观方式帮助学生理解实验内容，了解不同实验仪器的使用方法和原理。[6]为学生预习实验的方便，教师可以结合实验教学实际，把实验教学的相关材料制作成网页展示在学校网页上。[7]这样在实验开始前，学生除了利用实验教材或讲义进行实验预习外，还可以上网预习相关的实验内容。不但可以了解到相关的实验原理、实验步骤等，还可以更为直观地了解到相关仪器设备的原理、构造、操作方法及注意事项等。
在实验进行过程中还需教师认真观察学生实验操作的规范性和准确性，发现问题要予以及时纠正。当出现实验失败的情况时，要求学生找出原因并在实验报告中进行探讨。在实验仪器使用的过程中，可以把一些简单的问题，交给上次实验课已经做过该实验的、实验完成较好的学生去帮助失败的学生。实践证明，这个方法既减轻了教师的工作量，又锻炼了学生的自立能力，取得了良好的效果。
（二）优化实验方案
由于各专业对教学大纲的修订使得物理化学实验的学时数有较大幅度的消减。怎样在有限的学习时间内最大限度地学习好相关知识是一个非常重大的挑战。我们通过对实验内容整合，优化实验方案，保证14个重点物化实验的有效完成。
（三）实施因专业施教的模式
目前，随着学科专业数量及规模的不断发展，多个不同的学科专业均开设了物理化学实验，我们需要对现有的物理化学实验内容项目进行调整以满足各学科专业的具体要求。针对不同学科专业的特点开展实验，做到有的放矢，并对各专业实验教学的内容重新补充、及时更新，使实验项目数大于实验计划数。
根据不同学科专业的特点及需求，不同专业的物理化学实验教学内容应该有自己的侧重点，在实验项目选择上，实施“基础实验+专业特点实验”。实行因专业施教的模式，为各专业的学生以后学习本专业知识和从事本专业实验奠定坚实的基础。
（四）加强实验数据处理与作图训练
当物理化学实验的数据较多时，处理起来会较为繁琐，尤其是一些较为复杂的实验要求数据处理及作图更为细致准确，传统手工作图因误差较大往往无法得到正确的结论。因此，利用现代化计算机数据处理系统，如通过Excel、Origin等软件，可以使实验数据的处理变得准确、快捷，消除学生在处理数据时人为引入的各种误差，提高数据处理的精确度，为客观评价学生的实验结果提供依据。在提高了工作效率的同时，使实验报告更加合理和具科学性，提高了学生的综合处理数据的能力和综合素质的培养。
学生尽可能应用专业软件对实验数据进行处理。以“旋光法测定蔗糖水解反应速率常数”实验为例，所测旋光度数据处理结果可用Origin进行作图，进行线性拟合，由拟合直线的斜率求得速率常数并进行下一步计算，这样提高了学生对实验数据处理和作图的能力，甚至为其在今后工作中进行程序化智能化处理数据打下了基础。
实践证明，对物理化学实验教学进行上述改进后，可以圆满地完成教学任务，强化学生对物理化学理论课所学概念、定律、公式的理解认识，培养学生良好的实验观察和操作能力，强化综合能力的训练。改善的教学方法使得学生的综合素质得到了明显提高，对待物理化学实验课程的学习态度也大有改观。
在教学过程中，物理化学实验教学的改进受到了广大学生的欢迎和支持，同时他们也提出了一些有益的建议。我们将进一步加强物理化学实验的改进与完善，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，探索出适合新时期地方性高校物理化学实验教学发展的新方法与新模式。
［参考文献］
［1］ 姚思童，张进，刘利，吕丹.工科物理化学课程教学改革实践［J］.化工高等教育，2010，（2）：29-31.
［2］ 李钒，张丽娟，孙少瑞，赵煜娟，陈戈，汪夏燕，于志辉，夏定国.物理化学教学梯队中新教师的培养与训练［J］. 中国大学教学，2011，（3）：37-40.
［3］ 饶含兵，王显祥，赵颖，赵茂俊，张利.在物理化学教学中培养学生科研创新思维能力［J］.广州化工，2010，（12）：294-296.
［4］ 胡新根，何道法，李新华，方国勇，王舜.研究型物理化学实验教学模式的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2009，（10）：133-135.
［5］ 肖士民，谢家声，谢逢春.在物理化学教学中突出科学方法的讲授［J］. 化工高等教育，2003，（3）:68-69.
［6］ 庞秀江，陈利，孟阿兰.物理化学课堂教学中多向交流的教学模式探索［J］.大学化学，2010，（5）: 28-30.
［7］ 熊焰.网络化条件下物理化学实验教学质量保证体系［J］. 实验室研究与探索，2011，（3）:55-58.
［责任编辑：刘凤华］
物理化学在化学科学中占有十分重要的地位，它更多地借助了数学、物理等科学的理论及其实验方法，研究化学科学中的机理和规律，研究化学体系的宏观、微观规律，是化学的理论基础。[1]诺贝尔化学奖获得者李远哲先生在《我走过的治学之路》中就曾经写到：“热力学对学习化学很重要，如果热力学没学懂的话，化学也不会学好。”而热力学正是物理化学中的重要组成部分。物理化学实验是物理化学课程的重要辅助课程，在培养人才方面发挥着不可替代的独特作用，是实现素质教育和培养创新人才的重要教学环节。[2][3]物理化学实验作为一门独立的基础实验课，是学生学习和研究物理化学的重要手段和途径，在物理化学教学中起着举足轻重的作用。[4]尤其对于学科设置较为有限的地方性高校来说，物理化学实验更是作为一门重点实验课程开展教学。如何为学生创造良好的学习环境，培养学生的创新思维实践能力，使物理化学实验适应教学要求，是摆在我们每一个从事物理化学课程及其实验教学工作者面前的重要课题。
物理化学实验综合了化学领域中各分支所需要的基本实验工具和实验方法，也是学生第一次接触较多的仪器设备的一门重要实验课程。其中的实验方法和实验技能是化学工作者必须具备的基本功，因此物理化学实验在物理化学乃至整个化学学科中都占有十分重要的地位。[5]物理化学实验主要有两方面特点：第一，物理化学实验通过物理的实验方法和手段探讨化学规律，实验中大量使用由一种或多种仪器设备所组成的实验体系。第二，由于物质的物理化学性质和化学反应性能往往不是直接测量得到的，直接测量的结果需进一步利用数学及物理的方法加以整理和综合运算，才能得到所要验证的结果。因此，物理化学实验能够培养学生综合实验能力、科学研究能力、数据处理和绘图等各方面能力。
二、物理化学实验教学中的不足
随着科学技术的发展，21世纪对高等教育提出了培养知识型、创新型、复合型的人才的高要求，对于地方性高校也不例外。为促进教学思想的更新，增强学生独立思考和勇于创新的精神，提高学生理论联系实际及动手能力，提高教学技术现代化，对原有的物理化学实验教学进行改进，显得尤为迫切和重要。
传统的物理化学实验在一些地方性高校教学中主要存在以下问题：学生在实验过程中缺乏学习主动性和积极性，在实验中主要依赖老师的指导，较少积极预习；承受实验挫败的心理素质弱，当实验出现异常或失败时，不能独立冷静地分析原因，设法自主解决问题；教学的学时不足，实验安排过于紧凑，时间紧；实验教学内容相对单一，多学科专业的实验教学内容重复；数据处理手段和技术条件简单，亟须提高。
三、改进方法
（一）加强实验前的预习准备
实验之前教师将实验原理、方法步骤、注意事项等布置为学生的课前预习，再通过一系列方法检查学生预习情况，并记入平时成绩。我们通过长期的教学体会到：在实验之前先采取提问的方式考查学生对各个知识点及实验步骤的理解情况，能及时发现问题与不足，有的放矢地针对学生对实验理解的情况作出进一步指导。这种先提问、后讲解，发现问题、解决问题的方式能有效地克服学生的懒惰习惯，促进学生对课程的学习积极性，提高教学质量。
结合课本中难点，尤其是操作过程中需要注意的步骤，制作物理化学实验课件，通过视频等直观方式帮助学生理解实验内容，了解不同实验仪器的使用方法和原理。[6]为学生预习实验的方便，教师可以结合实验教学实际，把实验教学的相关材料制作成网页展示在学校网页上。[7]这样在实验开始前，学生除了利用实验教材或讲义进行实验预习外，还可以上网预习相关的实验内容。不但可以了解到相关的实验原理、实验步骤等，还可以更为直观地了解到相关仪器设备的原理、构造、操作方法及注意事项等。
在实验进行过程中还需教师认真观察学生实验操作的规范性和准确性，发现问题要予以及时纠正。当出现实验失败的情况时，要求学生找出原因并在实验报告中进行探讨。在实验仪器使用的过程中，可以把一些简单的问题，交给上次实验课已经做过该实验的、实验完成较好的学生去帮助失败的学生。实践证明，这个方法既减轻了教师的工作量，又锻炼了学生的自立能力，取得了良好的效果。
（二）优化实验方案
由于各专业对教学大纲的修订使得物理化学实验的学时数有较大幅度的消减。怎样在有限的学习时间内最大限度地学习好相关知识是一个非常重大的挑战。我们通过对实验内容整合，优化实验方案，保证14个重点物化实验的有效完成。
（三）实施因专业施教的模式
目前，随着学科专业数量及规模的不断发展，多个不同的学科专业均开设了物理化学实验，我们需要对现有的物理化学实验内容项目进行调整以满足各学科专业的具体要求。针对不同学科专业的特点开展实验，做到有的放矢，并对各专业实验教学的内容重新补充、及时更新，使实验项目数大于实验计划数。
根据不同学科专业的特点及需求，不同专业的物理化学实验教学内容应该有自己的侧重点，在实验项目选择上，实施“基础实验+专业特点实验”。实行因专业施教的模式，为各专业的学生以后学习本专业知识和从事本专业实验奠定坚实的基础。
（四）加强实验数据处理与作图训练
当物理化学实验的数据较多时，处理起来会较为繁琐，尤其是一些较为复杂的实验要求数据处理及作图更为细致准确，传统手工作图因误差较大往往无法得到正确的结论。因此，利用现代化计算机数据处理系统，如通过Excel、Origin等软件，可以使实验数据的处理变得准确、快捷，消除学生在处理数据时人为引入的各种误差，提高数据处理的精确度，为客观评价学生的实验结果提供依据。在提高了工作效率的同时，使实验报告更加合理和具科学性，提高了学生的综合处理数据的能力和综合素质的培养。
学生尽可能应用专业软件对实验数据进行处理。以“旋光法测定蔗糖水解反应速率常数”实验为例，所测旋光度数据处理结果可用Origin进行作图，进行线性拟合，由拟合直线的斜率求得速率常数并进行下一步计算，这样提高了学生对实验数据处理和作图的能力，甚至为其在今后工作中进行程序化智能化处理数据打下了基础。
实践证明，对物理化学实验教学进行上述改进后，可以圆满地完成教学任务，强化学生对物理化学理论课所学概念、定律、公式的理解认识，培养学生良好的实验观察和操作能力，强化综合能力的训练。改善的教学方法使得学生的综合素质得到了明显提高，对待物理化学实验课程的学习态度也大有改观。
在教学过程中，物理化学实验教学的改进受到了广大学生的欢迎和支持，同时他们也提出了一些有益的建议。我们将进一步加强物理化学实验的改进与完善，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，探索出适合新时期地方性高校物理化学实验教学发展的新方法与新模式。
［参考文献］
［1］ 姚思童，张进，刘利，吕丹.工科物理化学课程教学改革实践［J］.化工高等教育，2010，（2）：29-31.
［2］ 李钒，张丽娟，孙少瑞，赵煜娟，陈戈，汪夏燕，于志辉，夏定国.物理化学教学梯队中新教师的培养与训练［J］. 中国大学教学，2011，（3）：37-40.
［3］ 饶含兵，王显祥，赵颖，赵茂俊，张利.在物理化学教学中培养学生科研创新思维能力［J］.广州化工，2010，（12）：294-296.
［4］ 胡新根，何道法，李新华，方国勇，王舜.研究型物理化学实验教学模式的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2009，（10）：133-135.
［5］ 肖士民，谢家声，谢逢春.在物理化学教学中突出科学方法的讲授［J］. 化工高等教育，2003，（3）:68-69.
［6］ 庞秀江，陈利，孟阿兰.物理化学课堂教学中多向交流的教学模式探索［J］.大学化学，2010，（5）: 28-30.
［7］ 熊焰.网络化条件下物理化学实验教学质量保证体系［J］. 实验室研究与探索，2011，（3）:55-58.
［责任编辑：刘凤华］