化学大类物理化学实验课程的教学与设计探索

王瑞麟，王新宇

（1.成都理工大学材料化学与化工学院，四川 成都 610059；2.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059）

化学大类是针对化学专业的大类招生课程，物理化学实验课程属于实践类课堂教学，实践教学和理论教学不尽相同，主要体现在以下两点：（1）实践类课程不仅考查学生对知识体系的认知水平，而且考查学生的技能水平和素养，包括观察能力、动手能力、独立思考能力、想象力、探究精神、批判精神、创新能力、协作能力、团队精神、个性品质等。（2）实践类课程为理论问题和社会生活实际问题之间架起一座桥梁，是学生把知识向生产力转化的一个重要环节，是创新的诱发点，所以科学教育水平高的国家都对实践类教学高度重视[1-2]。

物理化学实验的特点是：

（1）仪器设备的使用较多。（2）实验数据的处理过程比较复杂，需要借助于计算机技术。（3）实验项目灵活性强。物理化学实验涉及化学热力学、化学动力学、电化学、界面和胶体化学等物理化学的主要内容，如何在教学中实现混合式教学，解决传统教学中存在的问题，并取得好的教学效果是困惑每一位从事高校实践类课程教学的教师的问题[3]。

在物理化学实验的教学过程中，最容易发生的问题包含以下几方面[4，5]：

（1）物理化学实验内容多为验证性实验，且与实际生活的关联性较小，不利于激发学生的学习动力（2）学生进行机械地重复操作，即学生按部就班地完成实验书上的实验步骤，没有自己的任何思考在其中。这样的方式会使学生对整个课堂教学活动丧失了学习的主动性，课程的收获感较低。（3）课堂讲解多为枯燥的实验相关的单一理论知识点，很难保证学生时刻集中注意力，不利于知识的学习及综合运用知识能力的培养。为了解决物理化学实验课程在教学过程中遇到的问题，我们在教学过程中逐渐探索出以下一些行之有效的措施来提高学生的参与度以从而提升课程的体验感。

1 实验方案预设计

根据我校化学大类的物理化学实验课程的教学安排，为了更好地完成教学目标，对每个实验小组在实验课前建立微信、QQ讨论小组，老师也加入其中，并针对每个实验小组即将开展的实验有针对性地提出预习问题，引导并启发学生对问题进行思考，并运用物理化学课程中的相关理论知识来对问题进行解析。另一方面，由于学校实验室所配备的仪器设备的型号与实验教材中所使用的仪器型号往往存在一些差异，在这种情况下，可以提前将学校实验室的实验设备的使用说明书发给同学们，并附上图片，方便同学们在实验课前对仪器进行了解，从而掌握仪器的特点和原理。

在实验课时，教师可以首先从各实验小组邀请代表对各小组的实验方案进行介绍，让学生在预习的基础上对实验方案进行设计，再一起商量确定实验方案，并针对学生的预习情况给出评价。这样做不仅能够加深大家对一些基本理论和概念的理解，促进了学科之间的交叉融合，而且能够有效提高学生分析问题和解决问题的能力，鼓励并培养了创新精神，增加学生对实践类课程的获得感，对提升每位学生的学习积极性和主动性大有裨益。

2 在实验操作过程中引导学生思考

当学生开始进行实验时，在具体操作阶段，老师可以针对实验内容进一步提出问题，例如可以对各个不同实验操作过程有哪些注意事项进行提问，对实验操作过程中的某一个操作步骤的作用进行提问，以及对数据处理阶段数据的相关计算进行提问等等。通过在操作过程中导入问题，引发学生思考，从而获得学生对相关知识掌握程度的第一手资料。

此外，在实验课程中，除了要求同学们完成基本的实验操作以外，还可以引导学生思考，对于该具体的实验能否尝试对其进行优化实验设计。在教学过程中，学生们也可以针对提出的问题，或者实验过程中遇到的问题进行小组讨论，并根据此过程开展学生互评，从而提高学生们解决问题的综合能力。

3 科研与教学双融合

作为高校教师，在完成本科教学工作之外，同时也需要紧跟学科发展的前沿，可以通过将科研成果为教学资源相融于来开展教学，从而开阔学生的学术视野。在教学过程中学生的综合素质培养也应被加倍重视，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

4 建立新的课程考核模式

传统的考核方式主要针对实验结果进行评价，对实验过程的评价相对较少。因此，我们应当改变传统的实验课程考核机制，更多的关注学生的课前预习情况、课堂表现以及实验操作情况，更多地把实验过程中学生参与度、主观能动性及解决问题的表现纳入最终的考核范围。针对同学们的课前预习交流讨论、实验操作、实验报告、实验数据的分析处理及思考与讨论等各个环节的表现，进行综合评判，并按不同的比例进行给分，从而对学生的情况进行多角度的考核。

5 在教学过程中融入课程思政，培养家国情怀

物理化学实验中的很多经典的理论都是通过反复的实验测试及验证而得到的，科学家们在发现各种真理过程中，付出了巨大的心血，为科学和社会的发展做出了重大的贡献[5]。另一方面，分析检测手段的发展也对于目前的一些环境问题的解决指明了方向。例如在“乙酸乙酯的皂化反应”中，涉及需要测定溶液的电导率，而溶液的电导数据应用非常广泛，其中一个重要的应用是可用于检验水的纯度。普通蒸馏水的电导率约为1.0×10-3S/m，如果水质被污染，则水的电导率增大。近年来，由于工业废水的随意排放以及农药、化肥的过度使用，国内的水质状况逐年下降。根据习近平总书记有关生态文明建设的要求，即“绿水青山就是金山银山”，我们应当爱护环境，节约能源，为建设美丽中国而努力。授课教师可以在每个实验内容的学习过程中都引入课程思政内容，以“润物细无声”的方式将家国情怀融入课堂，融入学生的思维中，从而实现以德育人。

6 结语

由于个体的差异的存在会导致每个同学的学习情况各有不同，因此每位同学对实验课程的课后思考会存在较大差别。在物理化学实验程中，课后思考题的范围不应该仅仅局限于教材中指定的内容，而应当涵盖通过实验操作以及对实验结果进行的分析，学生对某个具体实验的一些思考，包含实验方法的改进，实验手段的创新等等，某些内容可以能还需要通过文献查阅才能完成。查询、处理、运用信息的能力对当代大学生来讲尤为重要。在学生能够积极主动的查找文献资料的同时，教师还应该引导学生对信息进行鉴别，将一些基础的实验知识与学科发展前沿进行有机地融合，从而提升学生的学习积极性，提升同学们解决问题的能力。除此之外，在实验报告中要求学生对自己所完成的实验项目提出建议，通过相关建议的提出，有利于学生对学习过程进行自我反思，而不是单一的完成实验的操作过程；另一方面，也能让学生对自己的学习过程进行评价，明确该实验的实验原理、实验目的以及在实验过程中用到了哪些具体的技术。通过学生的反馈，老师也能了解学生对于实验内容的相关思考，发现学生在学习和思考过程中的闪光点，从而促进教学质量的提升。

综上可见，物理化学实验作为化学大类的专业基础课程，在培养综合素质高、适应能力强的复合型人才过程中起着举足轻重的作用。为了更好地将新工科理念融合到物理化学实验教学中，加强对当前课程的改革与创新十分必要。在实验教学过程中应当充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，将培养学生分析和解决问题能力作为教学主要目标，为高校、研究所以及企业单位培养高素质的人才。