基于物理化学实验教学难点与教学改革研究

邹国强，熊登艺，侯红帅，纪效波

(中南大学化学化工学院，湖南 长沙 410083)

物理化学实验是一门利用物理方法、运用多种仪器研究化学体系的性质和变化规律的课程[1]。理论知识与实验过程的结合，不仅可以培养学生的动手能力，锻炼学生观察实验现象、处理数据以及分析实验结果的能力，也可以增强学生对物理化学原理知识的理解，培养学生实事求是的科学态度，对学生日后的工作学习有很大的帮助。然而，目前的物理化学实验教学中仍存在一些难点，如：教学内容较单一，理论与实验脱节，学生实验报告书写不规范。正是由于教学具有一定难度，实验课不能完全起到预期效果，学生的动手能力、理论与实验融会贯通的能力无法得到有效提升[2]。为提高学生的实验能力，必须针对这些难点提出相应的解决对策。

1 实验存在的教学难点

1.1 预习流于形式

物理化学实验原理的理论性很强，多数学生在预习时难以理解，无法掌握学习重点[3]。同时，上课时的实验仪器之前没有接触过，学生写预习报告往往是在看不到真实设备的情况下去想象实验步骤的操作过程，无法深刻的理解每一步的具体要求。这导致有部分同学的预习报告只是应付检查，把书上的内容完全照抄，没有详细看原理与步骤，上课前不知道实验的要点与注意事项，进入实验室后仍不会操作，最后只是按照规定步骤动手做了实验，不懂实验的原理和细节，不知道后续数据的正确记录与处理。在实验操作过程中出现了问题，也无法根据预习时掌握的知识点自己分析原因，对于学生的自学能力没有帮助，达不到预习的目的，实验也失去了其教学意义。如何督促、指导学生进行实验预习、提高预习效果是教学的一大难点。

1.2 考核方式单一，报告书写不严谨

实验报告的撰写不仅是学生对实验教学过程的观察记录、分析讨论、归纳总结和整体把握，而且是强化实验操作能力、加强学生自主分析并解决复杂问题的科学素质和综合创新能力培养的重要环节[4]。然而，由于考核方式单一，教师给出实验成绩的主要依据通常为实验报告是否撰写完整工整、实验数据处理误差小且处理规范正确，导致学生追求完美的数据而非通过实验学到仪器操作、强化原理知识、提高动手能力，甚至采取伪造数据的方式来得到完美的报告[3]。学生认为最后数据误差小、报告字数多就能获得高分，没有深刻体会实验的内涵，也不在乎是否真的学到了知识。那些真正好好预习了，报告中只摘抄了简要知识点的学生却可能因为报告字数明显少于其他人而无法得到高分，久而久之，报告书写重量不重质成为了一股不好的风气。然而，实验报告的撰写不应该只是看学生摘抄的数量或者数据的精准度，对实验结果的分析和总结也同样重要。实验结果与讨论是科研工作中非常重要的一个环节，是加强学生自主分析并解决复杂问题的有效方法，但许多学生并未真正重视，而是机械的列出所有可能失误的原因来凑字数[5]，并没有结合自己的实际情况来讨论，甚至于课后的思考题都是在网上查找答案或者直接借鉴其他同学的回答，这种流于形式的实验报告难以实现学生科学素养和创新能力培养的课程目标，失去了实验报告撰写的意义。如何让学生养成良好的报告书写习惯，规范报告的书写，是实验教学的一大难点。

1.3 理论与实验脱节，实验重数据而轻过程

实验教学是理解原理、让抽象的理论具像化的有效方法。然而大部分教学无法让实验与实际和科研联系，实验过程中大多数学生只会按照教材上的步骤进行实验，不思考原因，在操作过程中遇到问题不懂得处理与变通，习惯性找老师或助教解决，这样不利于锻炼学生独立思考和解决问题的能力。由于时间有限，实验教师通常将关注点放在如何让学生顺利完成实验，掌握仪器使用以及如何进行数据处理上[5]，过多的原理以及实验步骤的细节没有那么多时间来详细说明，每一步实验的目的也不会展开叙述，这样的实验教学模式容易让整个实验过程只在乎数据的好坏，不在意遇到的问题，无法把理论知识和实验步骤有机结合起来，培养出的学生很容易养成重数据而轻过程的坏习惯，对于学生日后进入工厂生产或者继续科研深造都毫无帮助。事实上，科学研究是具有很大的探索性和挑战性的，并不单纯是得到好的数据就算成功的完成了实验。目前，我国很多科研工作者都会遇到这样一个瓶颈，实验中条件和影响因素都摸的很清楚，但是要从理论上解释从原理上阐明就是含糊不清，这很可能与本科阶段就养成的重结果轻过程的毛病有关[5]。如何培养学生将原理和实验联系起来学习，重视每一个步骤，学会灵活变通操作，正确分析实验结论，是目前教学的难点。

2 教学难点的解决措施

2.1 预习方式改进，使用网上平台辅助预习

预习的方式除了让学生自己看书外，也可以由教师借助网络平台来辅助进行。例如，正式上课前，教师可以根据实验的重点，有针对性地设置预习问题，提前一周将问题发给学生，学生通过解答这些问题，可以明确的掌握实验重点，增加学习兴趣，提高预习效果[3]。教师也可在网上设置问答平台，统一解答学生预习过程的问题，提高上课的效率。物理化学实验需要借助很多仪器来完成，能否正确掌握仪器的使用，关系到实验能否顺利完成。教师可以在虚拟仿真实验平台开放实验，模拟实验软件会将实验仪器、过程和环境等通过计算机仿真系统仿真出来[6]，在正式上课前自主实验，可以使学生预习不再只依靠文字和想象力，而是切实见到仪器，自己根据步骤来进行虚拟实验，也可以有效提升学生自主学习的能力。同时，教师能够根据学生虚拟实验的完成情况，了解学生操作过程中的难点，更加有针对性的授课。在软件上操作实验后，上课再次加强实验印象，切实动手操作仪器完成实验，可以对实验理解更深刻，提高动手能力，降低实验失败率。

2.2 重视报告书写

为了获得实验高分，部分同学会为了得到“完美”的数据，在实验结束后对结果进行修改，使得自己做出的图更加美观。对于这种现象，教师可以每节课只发一张数据记录纸，要求实验过程中数据边做边记录，不允许私自涂改，进行修改需要说明原因，并且最终得到的原始数据与实验报告一起上交。同时，教师应明确规定报告书写不允许完全照抄书本，而是要简明扼要，抓住重点，让学生理清实验思路和流程，谨防记住了每步的具体步骤而没有建立逻辑框架。结果与讨论中要给出直接结论、间接结论和推论，培养学生的理论联系实际并进行扩展的能力。教师对于报告的考核不应再凭借主观印象，偏爱数据误差小且书写工整的学生，对于那些尽管数据不完美，图形不美观，但用心体会了实验，认真分析实验的收获与体验的学生，也应给出不错的分数，这样可以让学生养成正确的报告书写习惯，减少抄袭的现象，有效培养学生严谨求实的科学态度。

2.3 注重实验过程考核，科教融合

教师在上课时，可以将研究领域的科研原理和方法穿插在相关内容的课堂教学中，改变以往物理化学课堂教学单一枯燥气氛和学生被动学习的状态，把所学内容和实验操作紧密联系[7]，让学生提前适应科研节奏，对实验课程重视起来，不再当作理论课程的附属品。实验过程中让助教多走动观察，确保每个人都有在认真进行实验，同时指出学生操作过程中出现的问题，让学生对于实验的细节更加印象深刻，提高对于实验过程的重视程度。实验结束后老师对整个实验过程随机进行提问，看学生是否对于实验有自己的理解与思考，让学生明白做实验不是为了应付课程、完成任务或是认识不同的仪器，而是要切实的学到知识，提高动手能力，为科学研究培养人才。在实验结束后也要注重桌面收拾和仪器整理，让学生养成良好的实验习惯。最后一次的课程考核，可以进行综合实验，让学生自行查阅文献，设计方案，体验到真正的科研过程。根据学生实验操作的规范性以及方案设计的合理性来给出分数，即使最后实验失败，只要学生实验过程中操作正确，仪器使用规范，思考清晰深刻，能从自己实验过程中自行分析可能失败的原因，对其方案进行改进，都应予以鼓励。整个过程注重科研思维的培养，重视实验过程的规范性，最终实现物理化学教学质量大幅提高和学生实践创新意识有效增强的教学目标。

3 结 语

作为高等院校化学与化工类专业本科生的必修课程，物理化学实验对人才培养质量的提高具有重要作用。目前实验教学仍存在一些难点，使得教学效果没有达到预期的水平，可以尝试不同的解决措施来加以改进，例如将预习内容问题化，以此来激发学生的学习兴趣，提高预习质量；借助网上平台进行教学，提高教学的质量和效率，调动学生做实验的兴趣；注重过程的考核模式，进一步培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。探索解决物理化学实验教学中存在难点的解决措施是一项长期的工作，涉及到教学过程的各个方面，教师只有不断探索，才能不断提高教学质量，不能期望一步到位。只有不懈努力，把注重学生的能力培养作为实验教学的重要任务，才能可以把实验教学搞得更好，为国家培养出更多有用人才，为科教兴国做出应有的贡献。