从物理化学实验教学谈大学生能力培养*

张润兰，杨再文，康 洁，朱雪丹

(西安科技大学 化学与化工学院，陕西 西安 710054)

1 引言

随着我国高等教育大众化、社会化，高校的大学生人数急剧增多，社会对毕业生的择取标准越来越高，使得大学生在择业和就业上竞争愈发激烈，大多数毕业生在就业过程中存在巨大的压力。高校毕业生要成功就业并找到适合自己发挥才能和实现自身价值的适当的工作岗位，就必须具有足够的实力和能力。因此，高校应高度重视社会对人才的需求和要求，培养大学生的各项技能。实验教学是与理论并重的学科，能展现出生动的教学情景，帮助学生理解和掌握理论知识，训练学生的科学思维和科学方法，培养学生的动手能力，树立学生正确的价值观和严谨的科学态度。在实验教学中，要围绕“抓三基、推三新、促三能”的教学理念和改革思路，充分重视学生能力的培养，其中，物理化学实验教学在培养学生实践能力、思维能力和创新能力等方面具有其他教学环节不可替代的功能。

2 当代大学生的特点

大学生在年龄结构、知识结构和社会角色上都有自己的特点，他是当代社会中一个独特而耀眼的群体。目前的在校大学生多为90 后，他们有自己的主见，因此，学习的自主性在很大程度上决定了他能否学好大学课程，能否提高自身在各方面的能力。

目前，大学生在对专业课程的认识上存在一定的误区，对专业的学习兴趣不浓。据某学校的一项问卷调查，学生在回答“你对学习是否有兴趣”这个问题上，只有13.56%的学生表示“很有兴趣”，而53.12%的学生表示“只是对某些科目感兴趣”。对“你认为目前学校应着重加强那些课程建设”这个问题的调查，51.17% 的学生认为“外语课程”;29.36%的学生认为“计算机课程”;19.47%的学生认为“专业课程”。这直接影响了专业相关课程包括物理化学实验的教学效果，学生在课堂上表现出学习不专心，缺乏激情，数据处理缺乏分析，实验报告敷衍了事。

另一方面，由于社会环境的原因，多数学生生活中较少动手做事情，做具体事情缺乏条理，不能全面综合考虑问题的解决方法。所以在物理化学实验操作中，不知道如何科学合理安排实验步骤，常常机械的照搬教材中的步骤进行操作，不能根据实验步骤的逻辑关系进行科学安排。

3 物理化学实验教学的现状及特点

专业实验一般与理论课程密切相关，相辅相成，它是学生获取新知识，实现知识和能力，理论与实践相结合的桥梁，是一种知识与能力、理论与实践相结合的教学活动，与理论教学具有同等重要的地位。相比于其他专业基础实验如分析化学、有机化学等课程，物理化学实验是一门难度较大的实验课程，内容涉及无机化学、分析化学的基础知识和基本操作，并且具有物理化学本身的基本理论和实践特点。它需借助一些物理学的原理和技术，因此学生会接触到一些小型仪器的使用，如DDS 型电导仪、电阻炉、电动势装置等，非常能够培养学生的观察能力和动手操作能力;同时需借助于数学运算处理繁杂的数据，也能够培养学生对计算机软件的操作。

从教学内容看，物理化学实验是以理论验证性的基础实验为主，研究性实验为辅。基础性实验选择针对性强、涵盖操作技能较广的一些经典实验，如萘的燃烧热的测定、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定、二元组分合金相图、电池电动势的测定、表面张力的测定，涉及物理化学课程中化学热力学、化学动力学、相图、电化学、表面化学等重点章节。通过该类实验，使学生理解理论课程中的重点内容，为后续专业课程的学习打下基础。

但从不同的教学方法中，发现了学生能力上的一些不足。如果以简单讲授-学生自主的方式，在实验开始简单讲授实验目的、原理及步骤，然后让学生自主地去进行操作，自己发现问题，解决问题，这确实能够达到培养学生动手能力、分析解决问题能力的目的，但绝大多数学生在实验前预习不充分，对仪器不了解，对实验理解不透，往往不知所措，无从下手。所以，学生更愿意接受教师讲解-示范-学生实践的教学模式，希望老师尽可能把重点、难点及实验中可能出现的问题告诉学生，这样容易在较短的时间内记忆知识点，但这往往造成学生的懒惰和依赖心理，养成“实验前不预习，实验中按部就班，实验后无印象”，对实验中产生的问题，不去思考其原因，缺乏独立思考的能力。

4 策 略

学习过程的阶段性每个学习阶段在大学学习生活中都占有一定的地位，各有其任务和特点，又互相衔接，具有很强的系统性，是一个密切联系、有机统一的整体。因此，大学生必须正确对待大学学习的每一个阶段。物理化学实验一般开设在大学第二学年，这个时期的大多数学生经历了大学的适应期，逐步进入了学习的稳定期，这个时期，学习目标逐渐清晰，学习情绪稳定，学习时间逐渐自主，但是学习方法和学习效率还有待提高。如果教师在实验教学环节中把重点放在培养和训练学生的能力上，将能力的培养融入到实验教学环节中，而不仅仅着眼于物理化学理论的验证上，将达到培养和提高学生分析和解决问题的能力。为了更好地指导大学生的学习，促进大学生健康成长，增强大学生的实践能力和创新精神，培养高素质的合格人才，可以从一下几个方面入手:

4.1 结合专业基础课，提升思维能力

物理化学课程属于专业基础课，是基础学科知识的扩展和深入，而物理化学实验课程是实践性环节，加强学生对物理化学理论知识的理解。同时，结合理论知识，使学生了解解决问题的途径有多种。比如，测定反应的速率常数，选做了两个动力学实验:蔗糖的转化和乙酸乙酯的皂化，这两个实验代表了两种用间接测量的方式来解决动力学问题。让学生了解到，在动态反应体系中，可通过间接的方法来测量物质浓度的变化，并且选择测定方法要根据具体反应中反应物和生成物的物理和化学特性来设计。比如蔗糖转化实验中反应的活化能测定之所以采用旋光法，是因为反应物(蔗糖)、生成物(果糖、葡萄糖)都具有旋光性，可以通过旋光度和浓度的正比例关系，间接的研究反应的变化;而乙酸乙酯的皂化过程中，根据反应物(乙酸乙酯、氢氧化钠)和产物(乙酸钠、乙醇)在溶液中导电性不同，可采用电导法来研究反应的变化过程。两者采用了不同的研究手段都达到了测定反应速率常数的目的。

4.2 充分发挥主观能动性，提升实践能力

在教学中要注重学生对学习的自主安排、学习内容和学习方法的自主选择，摈弃传统的操作步骤机械、实验结果唯一的教学方法。

有些学生课前预习不充分，没有将实验步骤、现象和结果整体思考，往往浪费了许多时间。如在测定蔗糖转化实验过程中，如果教师教学中不特别强调，许多学生就会测定完αt后，再将用来测定α∞的溶液恒温30 min，然后再测定。这种学生往往不去思考每一步实验操作的正确与否，是否有改进措施，操作照本宣科，不主动与老师和同学沟通，遇到异常现象也置之不理。因此，教学中要注重强调如何安排每一个实验步骤，使学生熟悉科学做事的一般方法，激发学生的主观能动性，从而达到提高学生科学管理的水平与实际动手能力的目的。

4.3 有效利用计算机网络，删繁就简处理复杂问题

网络技术使人们从繁杂的信息收集与处理的手工劳作中解放出来，极大地提高学习者的学习效率。但当代大学生对计算机和网络表现出过分的依赖，甚至出现“网络综合症”。因此，计算机网络是一把双刃剑，大学生应有效利用网络优势，充分利用计算机提高自身能力的培养，主要表现在获取信息和数据处理能力的训练上。

某些实验在数据处理过程中工作量巨大，很能锻炼学生的数学运算、图解分析、推理能力。如二元金属相图的绘制中，需要先做出各个组分的步冷曲线，寻找相变点，再做出相图。数据量大，且由于降温速率控制不当，传统的手工画图较难找到相变点。此时可以采用计算机作图，并且通过求微分的方法获得相变点。又比如在“鼓泡法测正丁醇的表面张力”实验中，需要用到一元线性回归，但是实际的物理化学实验原理中涉及的变量关系多数都不是线性关系，需要进行变换转化为线性关系，在该实验中，由朗纽尔等温式:

吸附量Γ 和溶液浓度c 是一个非线性关系，我们可以变换一下，将上式化为线性关系:

用软件数据处理保证了数据处理的准确性，减少了手工处理数据产生的误差，其绘图效率和质量也是人工无法比拟的。既解决了问题，又熟练掌握数据处理软如excel，origin 等的常规操作。

4.4 营造合作氛围，提升合作能力

麦克·希拉日在所著《过时的团队》一书中写到:“艺术、商业以及人们的个人和专业生涯中的真正价值大多来自合作的过程。合作是一个创造的过程，两个或者更多具有相互补充技术的个人协同创造出原来不具有或者各自单独行动所未能达到的共同理解。”因此，应该把对学生合作意识、合作能力的培养作为高校教学目标的内容之一。在物理化学实验教学中，教师可以充分利用该类课程的优势，多安排一些合作性较强的实验，让学生体会到合作的重要性，加强合作意识的培养。比如在“乙醇的饱和蒸汽压测定”中，需要组装仪器，且操作较复杂，需要小组成员分工，共同完成。这样不仅深刻理解了实验的本质，节省了时间，还培养了学生的合作意识和合作能力，使每个人的积极性得到发挥。

4.5 激发探求兴趣，提高创新能力

学习力的获得有先天和后天两种，绝大多数是在不断的实践和反思中获得的，学习的有效性不仅来自成功的操作，更来自对操作本身的反省和总结。在实验中鼓励学生相信自己，敢于质疑，对实验的不确定结果反复论证，通过实验的重现性和可变性进行辨证的分析实验，达到对化学知识的理解，同时培养了学生的创新精神。如在“乙醇的饱和蒸汽压测定”实验中，实验内容为测定乙醇在不同温度下的蒸汽压，目的是通过克-克方程计算获得乙醇在一定温度区(即25-45 ℃)内的平均摩尔汽化热ΔvapHm。在本实验中，笔者曾引导学生思考在较宽的温度或者更高的温度下其平均摩尔汽化热是否一致，这一设想引发了学生的探求兴趣，有学生通过附加实验来验证，最终获得了满意的结果。

除此之外，课后布置探究性的思考题和作业，作为问题情境，让学生自己去自行“发现”，也是提升学生创新能力的有效手段。

5 结语

大学教育的目的不仅仅是教会学生专业知识，更重要的是培养大学生的各项技能，使之成为具有知识丰富、思想活跃、积极进取、勇于创新的综合性人才。物理化学实验教学在培养学生各项能力上起着不可替代的作用，通过在实验教学中结合理论知识、让学生自主安排学习内容、并有效利用计算机网络等方式提升学生的思维能力和实践能力，同时可安排合作性强和探究性的实验内容提高学生的合作能力及创新能力，从而实现由知识向能力的转变，提高大学生在社会上的竞争力。

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