物理化学实验教育教学规范化的探究

贾承政，郭　宁，计亚军，陈　莹

(上海理工大学理学院化学系，上海　200093)



物理化学实验教育教学规范化的探究

贾承政，郭宁，计亚军，陈莹

(上海理工大学理学院化学系，上海200093)

为进一步提高物理化学实验教育教学水平，提高学生创新能力，通过对实验教学的实践和经验，探讨了物理化学实验课程的基本内容和总体教学目标、实验教学过程规范化管理方案，在总结和研究了传统教学方法的基础上研究并制定了“物理化学实验教育教学规范化实施方案”。通过学生的反馈，发现该方案有效激发了学生对化学的学习兴趣、培养了学生的动手能力、创新能力以及科研能力。

物理化学实验教学；规范化管理；大学化学教学

物理化学是一门研究物质中化学体系的性质和行为，其建立在物理学原理和实验基础之上，发现并归纳其中的特殊规律，既是化学本科专业的重点学科，同时也是基础核心课程，在大学化学教育教学中占有重要地位[1-2]。因此，如何在物理化学实验教学和内容改革的基础上，遵循化学教育教学规律，应用现代化教育教学管理方法和仪器教学法，以科学的现代教育教学质量关为指导，进而强化物理化学实验教学的内涵建设，成为我们近年来实验教育教学中所遇到的问题和解决方法进行梳理、总结，在对教学方案进行全面系统的改革基础上，研究并制定了“物理化学实验教育教学规范化实施方案”。本文介绍了我们在这方面的全新认识和探索。

1　物理化学实验教学在化学教育中的定位

大学物理化学实验是大学化学实验能力培养体系中重要的组成部分，也是整个实验教学过程中理论联系实际，培养学生动手能力、观察、解决问题能力以及创新能力的重要环节，以物理化学实验为突破口，探究一条培养化学专业学生实验能力、科研能力以及创新能力的有效途径是非常必要的[3-4]。

2　物理化学实验课程的基本内容和总体教学目标

实验教学改革的核心是培养学生的实践动手能力、综合素质和创新意识[6-8]。物理化学实验是继无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验之后的最后一门独立的基础实验课程[10]。它综合了化学领域中各分支所需的基本研究和方法，其内容可以分为以下三个方面：①化学体系的宏观平衡性质；②化学体系的微观结构和性质；③化学体系的动态性质。因此在本科教育教学中，设计教学课程内容需要紧密围绕这三点研究方向显得十分必要，这也是我们在实验教学中首要重视的。以热力学三个基本定律为基础，化学体系宏观平衡性质主要研究化学体系在固态、液态、溶解态、固态和高分散状态下的性质和规律。具体实验内容包含“燃烧热的测定”、“完全互溶双液系的平衡相图”、“差热-热重分析”、“溶解热的测定”、“溶液表面张力的测定”、“溶胶的制备及电泳”、“粘度的测定和应用”、“溶液偏摩尔体积的测定”；以量子力学为基础的化学体系微观结构和性质主要研究体相中分子和原子的空间结构、表面相的结构，分子、分子簇和晶体的结构，以及结构与物性之间的关系与规律性，属于这方面的物理化学分支学科有结构化学、晶体化学和量子化学具体实验包括“晶体结构分析”、“偶极矩的测定”、“磁化率的测定”“比表面积的测定”等。由于化学或物理因素的扰动而英气体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理是化学体系的动态性质研究的主要内容。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学，实验为：“电导率的测定及其应用”、“电动势的测定及其应用”、“蔗糖的转化”、“B-Z振荡反应”“离子迁移数的测定”。课任教师通过系统规范的实验教学，使学生在实验的过程中能够更清晰地认识并掌握理论知识和论证方法，进而提高实际运用能力、分析能力和解决问题的能力，进一步提高学生的科研创新能力。

3　物理化学实验教学过程规范化管理方案的基本内容

针对如何提高物理化学实验课程的教学质量并实现课程改革的总体目标，我们研究制定了“物理化学实验教育教学规范化实施方案”，其基本内容包括以下5个方面。

3.1实验课前规范化要求

首先，要求学科负责人在每学期实验课程尚未开始前召开学科课程教师及实验室技术人员教学会议，提出教学中的各个环节注意事项及教学要求，制定学生实验测定、评价、考核成绩的规范要求，提出实验教学中可能出现的问题、细化解决方案等。其次，安排教学人员依照实验教学顺序先后对实验预做，摸清相关实验条件内容并对数据进行处理，找出实验中学生有可能遇到的问题以及解决方案。最后，组织试讲考核，由相关专家教授对教师教学内容和方法做出评估。

3.2实验教学过程中的基本要素

教学过程是学生在教师依据教学大纲有目的、有计划、有组织地指导下，掌握知识和技能，发展智力、能力和素质的过程,教师、学生、教学内容和教学情境构成了教学过程中的四大基本要素，这四个要素既相互联系又相互作用，构成了完整的教学系统[3]。因此，紧紧抓住这四个基本要素是物理化学实验教学形成优良的教学过程、优质教学质量的重要保证。建立一支有丰富专业知识和本学科前沿知识，具有超前的思维能力、高素质实验教学队伍是实验课教学改革的重要组成部分[10]。

3.3实验教学过程中的基本原则

实验教学过程中的基本原则包括：坚持实验教学目标为先；遵循实验教学基本规律；贯彻“主导”和“主体”的互动。教师是教学过程的“主导”，学生是教学过程的“主体”，主导和主体师生互动才能共同推进教学的进程[1-2,9]。教师作为实验教学过程的主导，这就需要在教学前做好充足的知识储备，不但能够引导学生安全、准确、顺利地完成实验教学内容，还能让学生在试验中发现新的问题，提出新的想法，形成自主学习、科研的能力，主导和主体形成互动、互学、互助的良好氛围，进而实现推动实验教学改革的发展。

3.4实验教学过程中的基本要求

(1) 教学安全规范的要求。

化学实验因其学科上的特殊性，尤其是实验药品、仪器的保管和使用有着其严格性和特殊性，因此，实验教师在每学期的第一节实验课要向学生讲授实验室安全须知以及危险应急处理方法，要求学生做到对实验安全有自救他救的能力和面对突发状况有正确处理方法的能力，并同每个学生签订安全须知确认书。将实验室的安全建设及运行作为教学过程中最重要的一环，实行“责任到人，一票否决”的绩效考核制度。

(2)实验教学内容的应用和氛围的创造

针对教学氛围的营造，首先营造实验室内外氛围的教育与学术色彩，做到教学同最新科技前沿相联系；其次要求教师与学生在实验课程中养成实事求是、科学严谨的作风；最后，对实验教学程序特殊环节的启迪等等，让学生逐步形成科研思维解决问题。

(3)教学过程中的关键环节和时刻

教师应重视在教学过程中应在课前认真备课，对教材大纲内容做到准确清晰地认识了解，对教案精心设计；教学过程中语言的准确性和专业性，认真并富有激情。对“第一次安全教育课、第一次实验课、第一次考核”应特别注意了解学生的反馈和感受。

(4)教学活动制度要求

坚持教学内容共同研究探讨、集体备课以及试讲评估等教学制度，充分发挥学科教学团队、教授团队的优势，引入学院相关课程教师研究课题作为同学生共同探讨的创新研究内容。

(5)教师的形象与行为

教师授课时应穿着干净整洁的实验服，行为举止端庄稳重，严格执行教学课堂纪律。

3.5实验课教学中的规范化管理方法

与理论课程教学时数相比，实验教学课时较少，而且受到实验条件、场地、仪器的制约，致使实验课程开设的内容受到很大的限制，复习和巩固教学环节缺失，严重制约了实验课程教学目标的实现[11]。在实验教学中遵循学生的认知心理，循序渐进分难度等级的设计实验[1]重理论轻实践的传统思想对实验教学模式有着深远的影响，实验形式僵化、内容单一，实验内容与实际应用缺乏联系，弱化了实践环节应起到的作用，阻碍了学生实践能力的锻炼[10]。针对教育教学中出现的问题，我们提出了以下几点要求：

(1) 安全教育课程的要求。每学期的第一周定为实验安全教育周，教师应将实验室的安全注意事项以及仪器、药品使用规范向学生介绍清楚，并演练小事故处理规程方法和消防安全逃生。

(2) 实验课堂教学环节的要求。每堂课开课前5分钟，教师清点人数并点名，记录迟到和不到者，检查每个学生的预习报告。讲授实验时要将当节实验的目的、原理、内容、仪器使用方法以及注意事项向学生讲述清楚。对于实验目的及原理的讲述上要求教师做到与实际应用相结合，启发学生理解本次实验所要解决的问题以及应用发展方向；概括介绍相关实验仪器的发展现状，并介绍其技术特点和优势；强调本次试验内容原理对解决当前热点问题、跨学科问题的综合应用的重要意义。

(3) 学生实验中的指导要求。在学生实验环节中，教师要对实验预观测的内容对学生进行提示；对学生不正确的实验操作方法及时纠正；对于仪器的规范使用先行示范；对实验数据进行记录核对，并同学生一起对有较大偏差的实验数据结果进行分析，找出问题的原因；实验结束后，对学生当节实验的表现应详尽记录。

(4) 创新性实验的要求。针对创新实验课程内容，应紧密围绕物理化学问题，由学生分组讨论提出实验题目以及内容研究方向，自主设计实验研究方案、技术和方法。尤其要注重学生对实验内容的创新性，实验技术的使用以及结论的分析和思考。

(5) 实验成绩评价的要求。传统的实验教学考核模式因其存在的众多问题已不能适应教学改革和人才培养的要求，实验教学考核的模式必须进行改革[13-15]教师要对学生的预习报告、实验报告及时认真的评改，注重学生对实验思考题的解答，从中评判实验课后学生独立思考解决问题的程度；按照实验课程考核评价评分体系对学生实验课堂的表现作出正确评价；将创新性实验的整体评价作为物理化学实验学生考核中重要的一个评分采集点。

4　规范化方案的实施效果

我院化学专业近年来所取得的一系列成果无不与每个教师的辛勤付出有着巨大关系。物理化学实验教学方法在我校学生中得到了广泛的好评，学生对化学课程的兴趣逐渐提高，学生一改往日被动学习的态度，在课余时间继续同教师进行探讨和钻研，尤其是创新实验中，学生养成了独立自主的科研能力和实践能力，充分激发了每个化学专业学生的创新热情。我们同时也在不断逐渐完善和进一步改进物理化学实验教学方法，相信在教师和学生的共同努力下，物理化学实验室定能成为培养学生创业创新实践能力的重要教学基地。

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Education Teaching Standardization Study of Physical Chemistry Experiment

JIA Cheng-zheng, GUO Ning, JI Ya-jun, CHEN Ying

(School of Science, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

To further improve the level of physical chemistry experiment education teaching, improve students’ innovation ability, through the practice and experience of experiment teaching, the basic content of physical chemistry experiment course and the overall teaching goal, the experimental teaching process standardization management solutions were discussed, the traditional teaching methods on the basis of the study and formulate the "implementation plan" of standardization of teaching physical chemistry experiment education were summarized and studied. Through the students’ feedback, it was found that the scheme effectively inspired the students in chemistry learning interest, cultivated the students’ practical ability, innovation ability and scientific research ability.

physical chemistry experiment teaching; standardized management; college chemistry teaching

G642

A

1001-9677(2016)09-0186-03