物理化学实验是教育部规定单独开设的一门实验课程。湖南工业大学冶金工程学院的物理化学实验课程是冶金工程、金属材料工程专业的重要专业基础课程,具有高温特色。物理化学实验本身不仅具有很强实践性,而且能传授知识、技能、训练科学思维,培养科学精神和品质[1,2]。北京大学韩德刚教授指出:任何有成就的化学家,往往都渗透着物理化学和物理化学实验的素养和内因[3,4]。这一方面表明物理化学实验是应该受到重视的一门必修课程;另一方面也证实物理化学实验课程具有理论性强、仪器设备多、涉及知识面广等特点。因此,怎样使该课程教学完满地完成任务、达到理想的效果,是一个值得研究的课题。
随着实验技术的进步,素质教育全面推进,教育教学改革不断深入,为适应对学生创新意识和创新能力培养的要求,物理化学实验课程教学内容和教学方法改革越来越迫切和重要[5,6]。因此将在物理化学实验教学中的一些实践和想法与同行共同讨论,希望借此提高该课程的教学质量。
1 当前物理化学实验教学中存在的主要问题
物理化学实验教学中还存在的一些问题,主要体现在以下几个方面[7,8,9,10]: (1)教学内容陈旧,更新速度缓慢与现代科学发展结合较少,与现代物理化学的研究内容和方法衔接较少,不利于学生创新能力的提高。
(2)教学手段单一、落后,严重影响学生对实验课的兴趣,不利于实验课教学质量的提高。
(3)学生实验主要是按实验教材进行实验操作,是被动的,因此学生对实验课不够认真。
(4)开课方式老套,经常大循环,部分实验甚至超前理论教学的实际情况,无法达到预期教学效果。
2 物理化学实验教学改革实践
总结以前物理化学实验教学经验,结合我校物理化学实验教学中存在的问题,进行了或正在进行如下教学改革,目的是建立一个物理化学实验教学的新模式,使物理化学实验具有本校的高温特色,同时富有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点,积极促进物理化学实验课教学质量的提高。
(1)进行物理化学实验课程教学内容优化和整合,将实验项目分为“验证型实验”、“综合设计型实验”和“研究创新性实验”三个类型,分别实施不同的教学。以全面推进素质教育为根本目的,以培养学生创新精神、提高学生实践能力为重点,建立物理化学实验课程新的教学体系,力求实验教学质量及学生的创新意识和能力达到一个新的水平。此外,为了适应我冶金和金属材料的高温特色,加入了炉渣粘度测定实验和减重法测定铁矿石的还原度等研究创新型实验。
如表1所示。
(2)对于验证型实验,计划让学生进行网上预习,新加入科学语言表达训练和科学实验表述训练环节,教师着眼于改变其学生思维习惯,培养其科学意识和创新思维,设法吸引学生兴趣和热情;选择部分综合设计型实验项目,按不同层次二人或多人一组,选择具有未知因素或具有可探索性前沿性实验,由学生自我组织、协调进行实验,并进行自我评价总结;对于研究创新型实验,教师在实验过程中可以参与讨论,再进行对比和研究。
(3)设定选修物理化学实验,在选修学时部分鼓励学生分别在能源交通材料、储氢材料、储能材料、热电化学、溶液热力学和相平衡等方向与教师科研早期结合,教师指导学生形成早期科研创新,并增加研究创新型实验。根据可持续学习技能能力培养,探索性、协作式综合性实验项目和教学科研早期结合特色实验教学项目需要的不同,教师制定合理的人、材、物管理制度和教学各环节要求与规范。
(4)实施开放实验教学,完善网络教学平台和网络管理平台。将物理化学精品课程的开放教学内容向创新实验教学内容转移,在开放教学中吸引学生兴趣,培养创新思维意识和科研意识的表达能力;在技能学习方面导向性引入与生活和社会息息相关的内容。加强基本技能创新性、自主性学习,探索性、协作式综合实验和教学科研早期结合的特色实验项目的组织、协作、资料查询、老师交流、自我评价、对外联系等诸多环节的训练。
(5)物理化学实验课程采用平时考核与期末随机抽考相结合的方式进行。凡是未抽考的以平时考核成绩为准,期末抽考的则抽考成绩和平时成绩各占50%。平时考核,实验教师应根据学生的实验预习情况(占10%)、实际操作情况(占50%),实验报告的好坏(占40%)以及遵守有关实验规定的情况(酌情加减分)予以全面考核,综合给出实验成绩。
(6)加强教学与科研相结合。教学和科研是高等学校的基本职能,不可偏颇,两者互相结合既有利于提高师资队伍素质,又有助于培养学生的创新意识。教师只
有通过对物理化学学科的科学研究,才能加深对本学科的理解和认识,从而获得最新、最先进的科学知识,由此丰富教师的知识结构。而教师知识结构的改善,学术水平的提高,使教师在教学过程中思路开阔,也能站在新的高度对教学内容进行取舍更,丰富教学内容,对学生进行生动、灵活的教学。再者,积极进行科学研究的教师,在教学中会比较自然的用科研所必要的实践精神和创造精神感染学生,使学生受到鼓舞,得到启迪,更快地步入学术研究的正途。学生参与物理化学课题的研究也是物化实验训练的继续和延伸,通过这些方面的训练锻炼了学生的科学思维,提高了综合素质,培养了初步的科学研究能力,为以后工作奠定良好的基础。
3 展望
物理化学实验教学改革是一项长期而艰巨的任务,目前我们还只是在一些方面做了探索,取得了一定成效;但还许多工作要做,还存在不少问题和困难,有待进一步探索。以上就是我们的一些实践和设想,希望能与同行进行讨论,提高物理化学实验课教学质量。
参考文献
[1] 王志林,姚天扬,等.深化改革、加强建设、提高质量、办出特色-南京大学化学基地建设的实践与体会[J].大学化学,2000,15(2):18～22.
[2] 蔡炳新,陈贻文,等.基础化学“三级实验教学”模式的研究与实践[J].大学化学,2001,16(4):11～13.
[3] 苗慧,朱良俊,等.物理化学实验课程培养学生综合素质和能力的几点做法[J].阜阳师范学院学报(自然科学版),2004,21(1):72～73.
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