信息时代物理化学课程的教学改革与实践研究

马驰 陈伟

［DOI］10.3969/j.issn.1672-0407.2024.09.060

［摘 要］在信息化时代背景下，学生学习方式的变革、数字化技术的广泛应用都推动了物理化学课程的教学改革。传统的教学模式和手段已难以满足学生需求，因此，对课程进行创新性改革势在必行。在课程教学中，教师可以借助信息技术，拓宽教学手段，发展线上线下教学，创新实验评价模式，进一步提高物理化学课程教学效果。

［关键词］信息化时代；物理化学课程；实验教学；改革路径

［中图分类号］G42 文献标志码：A

在信息化时代的浪潮中，教育领域的变革与创新已成为不可逆转的趋势。物理化学课程作为培养学生科学素养和探究能力的重要阵地，如何在信息化背景下进行教学改革与实践，成为当前教育领域亟待研究的课题。本文深入探讨了信息化时代物理化学课程的教学改革路径与实践策略，旨在通过分析信息化教学资源的应用、教学方法的创新及实验结果评价模式的改革等，为提升物理化学课程的教学质量与学生的综合素质提供理论支撑和实践指导。

1 物理化学实验教学的不足

1.1 教学模式单一

传统的实验教学模式往往局限于简单的演示和重复性的实验操作，缺乏创新，整个实验过程比较单调。比如，实验教学过于注重操作步骤的“照葫芦画瓢”，学生更多地被要求按照固定的程序完成实验，而缺乏对实验背后原理的深刻理解，使得学生可能掌握了实验的表面操作，但难以理解实验背后的科学原理和实验设计的逻辑［1］。实验内容的选择和设计较为单一，缺乏多样性和前瞻性。很多实验内容过于陈旧，无法满足学生对新知识的渴望，使得学生难以对物理化学领域有更广泛和深刻的了解，导致学生只能掌握实验的具体内容，而对实验的整体意义和科学思维的培养缺乏系统性的认识。另外，缺乏与实际科学研究相结合的实验，学生在实验中往往只是被动地接受已有的知识，而缺乏独立思考和解决实际问题的能力，使学生陷入了一种“知其然而不知其所以然”的状态，学生对实验的目的和意义缺乏深入的思考。

1.2 课程考核片面

在物理化学实验教学中，课程考核过于片面，主要采取的是“30 %平时成绩+70 %实验报告”的评价体系，这种评价方式虽然看似客观，但实际上存在一系列问题。首先，以平时成绩占比较低的方式进行评价，可能导致学生对实验过程的认真程度不足。学生可能过于依赖实验报告的分数，而忽视了实验中细致的仪器调校、实验数据记录等环节，使得学生缺乏对实验中每个步骤的充分理解。其次，以实验报告为主要评价依据，容易导致考核过于机械、本末倒置。学生可能更注重实验报告的规范性和成绩，而对实际实验中的操作技能、仪器使用等关键环节不够重视，只关注表面的实验现象而忽略了实验背后的物理化学原理，无法深刻理解实验的本质。最后，也需要反思考勤机制。过于强调出勤次数，导致学生只为了满足考勤而出现形式化的参与。在这种情况下，学生可能对实验课程产生抵触心理，进而影响实验教学的效果。

1.3 实验室资源浪费

许多实验室设备购置不当，存在冗余和过时的情况，某些设备由于更新不及时而无法满足教学需求，而新设备又由于使用频率较低而使其长时间处于闲置状态，造成资源浪费，也使得学生无法充分利用现代化设备进行实验操作。试剂的使用和储存不善，过期的试剂、未封闭的容器，以及缺乏有效储存措施都导致了试剂的过度消耗和损耗，增加了实验室经费开支，还对实验结果的准确性产生不良影响［2］。此外，在一些实验教学中，由于学生人数的不固定，可能导致实验室人员配备不当，有时候可能出现实验室工作人员过多或者过少的情况。

2 信息化时代物理化学课程教学改革的必要性

随着信息化时代的来临，物理化学课程教学改革势在必行。首先，学生学习方式的变化需要教师调整教学模式，以使其适应更趋向于通过数字化平台和在线资源获取信息的习惯。传统的课堂教学难以满足这一需求，因此需要引入新的教学策略，使物理化学课程更贴近学生的学习方式。其次，信息技术的运用可以极大地提高教学效率和互动性。通过虚拟实验和模拟操作，学生可以在数字化环境中进行实践，从而提升实际操作能力。在线教学平台不仅能够为学生提供更多的学习资源，还可以实现教师与学生之间更为紧密的互动，提供个性化的指导和即时反馈［3］。第三，信息技术的运用还有助于拓展课程内容和更新教学资源。通过整合新颖的科研成果和实践经验，物理化学课程可以更好地保持活力和吸引力，使学生接触到最新的科学知识和技术。最后，在信息化时代，物理化学课程的改革还能促进师生之间的交流与合作。教师可以通过在线平台提供个性化的辅导和指导，而学生也能够更方便地分享学习心得、进行交流和讨论。

3 信息化时代物理化学课程的教学改革实践路径

3.1 融合线上线下教学

融合线上线下教学可以充分发挥线上资源的灵活性，强化线下实践的实际效果，从而提升教学质量。在线上，学生可以通过网络平台获取丰富的学习资源，如视频教学、模拟实验和在线讨论；而线下则保障了学生在实验室中进行实际操作，培养实际动手能力。这种融合模式使得课程更具弹性，适应了学生异质性的学习需求，提供了更广泛的学习途径。

以“液体饱和蒸气压的测定”实验为例，具体分为以下步骤：第一，在线上阶段，教师可以通过网络平台上传讲解视频和实验原理，详细讲解液体饱和蒸气压的概念、测定方法及实验装置。学生可以在网络平台上随时随地观看，有助于提前了解实验内容，厘清实验思路。第二，利用虚拟实验平台，让学生进行模拟实验，通过虚拟仪器进行实验操作，调整实验条件，观察实验现象，使学生在实际操作前能够先行熟悉实验步骤，增加实验成功的概率。第三，在实验室中，学生按照线上学到的实验原理和操作步骤进行实际操作。在实验过程中，学生需要采集实验数据，培养实际动手和实验设计的能力。第四，学生将在实验室中获得的数据上传至线上平台，进行数据分析和报告撰写。教师通过在线指导和反馈，引导学生深入理解实验结果，提高其数据处理和实验报告撰写的能力。第五，在线上平台进行实验结果的讨论和总结。学生可以互相交流心得，教师也能及时解答疑问，使得学生对实验的理解更为全面，强化实验教学的效果。通过融合线上线下教学，不仅提高了学生在理论层面的学习效果，还培养了他们在实验操作和数据处理方面的实际能力，使实验教学更加全面、灵活和有效。

3.2 实施问题导向与探究式教学

问题导向与探究式教学注重培养学生解决问题和独立探究的能力。在教学过程中，学生通过提出问题、设计实验方案、收集数据和进行分析，主动参与知识的构建过程，使学习更有深度和意义。通过实施问题导向与探究式教学，学生在实验中通过自主提出问题、设计实验方案、实施实验和分析数据等过程，不仅提高了他们的实际动手能力，还培养了独立思考和问题解决的能力，这种教学模式使实验更具有挑战性和启发性，促进了学生对物理化学知识的深入理解［4］。

例如，在“双液系的气-液平衡相图”这个实验开始之前，教师可以提出一个问题：在不同温度和压力下，两种液体组成的混合物的气-液平衡会发生怎样的变化？学生通过预习课程材料，了解液相和气相的平衡关系，并开始思考可能的实验方案以解答这个问题。在问题导向的基础上，学生通过集体或个人思考，设计实验方案。例如，选择合适的混合物组分，确定实验温度和压力范围，以及如何测定混合物的气-液平衡，这一阶段强调学生的独立思考和实验设计的能力培养。学生根据设计的实验方案进行实验操作。例如，准备双液系统、调节温度和压力、记录气体的组成和液体的浓度等。在实验过程中，学生需要实时调整实验条件，收集数据，确保实验结果的准确性。引导学生利用收集到的数据进行数据分析，让他们绘制气-液平衡相图，分析不同条件下混合物组分的变化规律，并结合分析得到的结果回答起初提出的问题。学生以小组或整个班级的形式进行讨论，分享实验结果和个人体会。在讨论中，学生可以互相学习和提出更深层次的问题，教师在其中起到引导和点拨的作用。

3.3 利用在线课程等网络资源

在信息化时代，物理化学课程的教学改革需要充分利用在线课程和其他网络资源，以提高教学效果和学生参与度。首先，通过在线课程，教师可以利用多媒体教学资源，包括视频、模拟实验和交互式演示，以更生动形象地呈现物理化学的抽象概念，激发学生的学科兴趣［5］。此外，在线资源还可以提供实时互动平台，促使学生在学习过程中提出问题、进行讨论，从而加深对知识点的理解。通过网络资源，学生能够更加方便地获取各种参考资料，拓展学科知识，培养自主学习的能力。综合利用在线课程等网络资源，可以使物理化学课程更具活力和实用性，提升学生学习的质量和深度。

以“溶液电导率的测定和应用”实验教学为例，教师可以结合在线课程资源，设计一个完整的实验教学方案。首先，通过在线视频介绍电导率测定的基本原理和实验设备的使用方法。其次，在实验课堂上，学生利用在线课程提供的虚拟实验平台进行模拟操作，熟悉实验步骤和注意事项。第三，学生进入实验室进行实际操作，测量不同溶液的电导率，并将结果与在线课程中的模拟数据进行对比和分析。最后，学生可以通过在线课程提交实验报告，并进行线上讨论，分享实验心得和发现。这种结合在线课程资源的实验教学方式，不仅提高了实验教学的效率和效果，还培养了学生的自主学习和科学探究能力。

3.4 创新开放实验结果评价模式

在信息化时代，物理化学课程的教学改革需要紧跟科技发展的步伐，特别是在实验结果评价模式方面，创新开放的方法能够更全面、灵活地考查学生的实验能力和科学思维。传统的实验结果评价主要侧重于实验报告的书写和数据的准确性，但这种方式无法全面体现学生的实验设计、数据分析和问题解决的能力［6］。因此，创新开放的实验结果评价模式可以引入更多形式多样的评价手段，如实验过程记录、实验数据分析等，这种开放性评价模式更符合信息化时代培养学生全面素质的需求，使学生更注重自主学习和实践操作，综合素养得以提高。

以“过氧化氢分解反应速率常数的测定”实验为例，学生需要准备不同浓度的过氧化氢溶液，并添加催化剂，然后通过观察气泡产生的速率来测定反应速率。在实验设计中，学生需要考虑合适的催化剂类型和用量，以及不同浓度的过氧化氢溶液的制备方法，此阶段的评价可以重点关注学生是否理解催化剂对反应速率的影响，是否能够合理选择实验条件。学生需要详细记录实验过程，包括仪器使用、溶液配制过程、反应过程中的观察等，可以将评价重点放在实验操作的规范性和记录的准确性，以确保学生具备独立进行实验的能力。在数据分析与讨论环节，学生需收集反应速率的相关数据，并通过实验结果得出反应速率常数，这时可以重点考查学生对数据的深入分析和结果的合理解释，以及是否能够理解实验结果的物理化学意义。

3.5 构建实验教学互动平台

实验教学互动平台的构建可以通过在线课堂、讨论板块、实时答疑系统等多种功能来实现。借助此平台，教师可以分享实验操作视频、理论知识讲解等多媒体资源，提高学生对实验内容的理解。同时，学生可以在平台上提问、讨论实验中的问题，形成集体学习氛围，促进思想碰撞和知识分享，使学生能够更主动地参与到实验教学中，提高学习效果。在平台上，教师上传实验操作视频，详细展示实验仪器的使用方法和实验步骤。学生可以通过在线讨论提出问题，并得到及时的回答。此外，平台上设置了实时答疑系统，学生在实验过程中遇到问题可以随时向教师咨询。在实验数据分析阶段，学生可以在平台上提交自己的数据，并参与到实时的数据讨论中，与同学一同分析实验结果，共同探讨可能的误差和改进方法。通过这个实验教学互动平台，学生在实验中不仅能够获得及时的指导和反馈，还能够与同学互相启发，形成学习社群。这种实验教学互动平台的构建，使得实验教学更加灵活、互动性更强，有利于学生的主动学习和合作学习。因此，构建实验教学互动平台是促进信息化时代物理化学课程教学改革的一项重要手段。

4 结语

在信息技术飞速发展的今天，传统的教学方式已经无法满足学生多样化的学习需求。通过融合线上线下教学，能够更好地利用数字化手段，提高教学的灵活性和适应性。问题导向与探究式教学将培养学生创新思维和实际动手能力置于核心地位，从而更好地培养他们的科学素养。通过对在线资源的灵活运用，学生能够拓宽的学习途径，丰富学习的多样性。而创新开放实验结果评价模式则强调培养学生实际应用能力，使实验教学更贴近真实科学研究。这些理论内容的深入研究将为物理化学课程的未来发展提供重要的启示，使教学更加贴近学生需求，使学生在信息化时代的物理化学学习中取得更为显著的成果。

参考文献

［1］张国艳. 信息时代基于SME的物理化学双向课堂教学模式的构建［J］. 化学教育（中英文），2023，44（8）：49-54.

［2］祖莉莉，范楼珍，李运超，等. 信息化时代物理化学课程的教学改革与实践［J］. 化学教育（中英文），2022，43（16）：2-5.

［3］康丽华. 新时代高校物理化学课程教学改革探索［J］. 科教导刊，2023（19）：101-103.

［4］高巍，乔劲松，王润雪. 互联网时代高校《物理化学》课程混合式教学实践研究［J］. 中国新通信，2022，24（18）：212-214.

［5］徐涵，徐雯. 基于成果导向的线上线下混合教学模式在物理化学教学中的应用［J］. 黄山学院学报，2023，25（3）：116-119.

［6］刘越，郭锐，陈伟凡，等. “双创”视域下的物理化学课程教学改革与实践路径研究［J］. 创新创业理论研究与实践，2023，6（18）：16-18.

［项目名称］2022年沈阳农业大学教育教学研究项目“基础课程教学改革的研究与实践”（项目编号：2022-167）。

［作者简介］马驰，女，山东安丘人，沈阳农业大学，实验师，硕士，研究方向：大学化学。

陈伟，女，辽宁沈阳人，沈阳农业大学，高级实验师，硕士，研究方向：大学化学。