農林院校物理化學實驗課程改革和創新

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[摘要]物理化學實驗在高等農業院校是一門重要的基礎實驗課程，針對目前在高等農林院校物理化學實驗在教學過程中存在的問題，結合我校的實際特點，提出對物理化學實驗課在教學內容、教學方法、實驗設備更新等相關方面的教學改革舉措。將傳統的單一的物理化學實驗課程加以完善。旨在通過實驗教學改革加強學生的動手能力，提升學生的綜合能力，提高物理化學實驗課程的教學效果，培養善于動手、具有創新精神、符合當今科技社會發展急需的應用復合型人才。

[關鍵詞]物理化學實驗；課程改革；農林院校

實驗教學作為高校教學的一個重要組成部分，是農林等院校實現素質教育以及創新人才培養目標不可缺少的重要環節[1]。物理化學實驗是化學實驗的一個重要分支，是基礎化學實驗課程的一個重要組成部分，主要培養學生運用物理化學理論解決實際化學問題[2]。它是借助于物理學的原理、技術和儀器，運用數學工具來研究物系的物理、化學性質和化學反應規律的一門科學，綜合了化學領域中各學科的基本實驗工具和方法，其中的研究方法和實驗技能是化學工作者必須具有的基本功。物理化學課程作為理論基礎課及核心主干課，不僅是化工、材料、食品、水利等專業的必修課，也為后續課程提供必要的理論支撐。它在相當大程度上反映了化學發展的深度，對化學及其相關學科的基礎理論作用與影響是巨大而久遠的。物理化學涉及知識面廣泛，向來是以公式多、推導繁瑣、記憶難為特點，這就要求要有一定的數理基礎，處理問題時則需要將嚴密的邏輯性和具體條件下的靈活性相結合，從而被學生認為是最抽象最難懂的學科之一。由此作為物理化學課程重要組成且不可替代的物理化學實驗課程顯得尤為重要，其在理解、檢驗物理化學的基本理論，運用化學基本的物理方法和技術，訓練學生科學的設計實驗，熟練掌握各種儀器設備的基本操作技能，培養學生分析、綜合及解決問題的能力以及建立科學思維方法等方面發揮著重要作用[3-5]。

1傳統的物理化學實驗教學的弊端

物理化學實驗所涉及的內容較廣，涵蓋了熱、電、光、聲、磁等諸多物理學內容，實驗方法具有多樣性和獨立性的特點，相對于其他實驗課程難度較大。同時，與理論教學相對應的驗證性實驗在實驗教學中所占的比例也較大。因此，目前在傳統的實驗教學過程中存在較多的問題。

1.1實驗室條件落后

實驗室配備的儀器和設備是開設好一門課程的一個重要硬件條件，所以具備良好的實驗條件是課程教學取得成功的首要因素。但由于我國農林院校對專業和基礎課程的重視度不同，導致物理化學實驗配備儀器設備較少，故只能實行循環形式開課，這就要求每次實驗課所有設置的實驗同時開設，導致部分實驗所需理論知識在理論課程中尚未學習，造成了實驗課與理論課難以緊密結合，學生對實驗知識缺乏了解，實驗過程達不到預期的效果，而且教師要同時指導多個不同的實驗，同一實驗又配備幾套儀器裝置，教師很難對做每一種實驗的每一個同學做充分的指導，實際授課中教師往往難于使學生對實驗方法進行靈活掌握。

1.2傳統的實驗教學模式滯后

傳統的物理化學實驗通常按照學生先預習，書寫預習筆記，然后教師在學生動手實驗操作前進行講解和演示，最后學生進行模仿和操作。這就導致學生即使沒有充分思考也可以照著老師的指令進行實驗操作，預習流于形式，只是被動的按照實驗教材的內容進行抄襲，完全不愿多動腦筋思考，進入實驗室僅僅進行機械性操作來完成實驗，對于儀器的工作原理、實驗依托的理論知識知之甚少，且實驗過程儀器一旦出現故障，學生只能被動的等老師來解決問題，而不能做到自己系統的分析問題、查找出問題所在，從而在老師的幫助下解決問題，這就導致實驗過程并沒有起到理解理論的目的。

1.3實驗設備的改進與實驗過程的脫節

物理化學實驗儀器較多，且實驗儀器的重復性較小，近年來隨著實驗條件的不斷改善，設備的不斷更新在使得實驗過程越來越機械、自動化的同時也使得越來越多的學生在實驗過程中無法與物理化學理論知識相結合，同時在實驗課程教學的短時間內學生難以真正了解儀器的性能及使用，只能是機械的進行操作，導致往往是做完實驗后方了解實驗儀器的構造、性能、操作及相關的注意事項，學生沒有機會在實驗前對整個實驗儀器做系統的全面了解，自然在實驗中就無法獲得實驗技能，結果導致學生對做過的物理化學實驗基本沒有印象，更談不上用學過的物理化學實驗來解決實際問題。

1.4實驗內容與實際相脫節

物理化學實驗內容的設置多以驗證理論知識為目的，很少涉及綜合型實驗內容及自主設計性實驗。導致學生在實驗過程中主動性不強，只是為了實驗而實驗。同時物理化學實驗在內容領域的設置上并沒有做到針對性的選擇實驗內容，對于不同的專業學生實驗內容相同，比如在向非化學類專業食品、水利、材料等專業學生開設的實驗內容并沒有區別，傳統的按照不同專業學生以相同教學模式、相同的實驗內容來一概而論，這種單一的實驗教學模式直接影響學生參與實驗的積極性，不同專業的學生感覺不到物理化學實驗與其專業的相關性，對實驗缺乏興趣，無法培養學生對物理化學實驗的興趣，對學生創新能力的培養也更加不利。

1.5傳統的實驗數據處理手段制約了學生思維

物理化學實驗需要測試的數據較多，測試數據的精度及時效性要求較高，學生實驗完畢后帶著大量的實驗數據離開實驗室，按照傳統的方法利用坐標紙進行手工作圖，其不僅速度慢而且準確度不高，學生在整個數據處理過程中感覺非常枯燥，導致學生工作效率低下、誤差較大、極大的影響了學生對物理化學實驗的興趣和積極性。科學技術的發展對高校的人才培養提出了新的要求，特別是在當下新形勢下。對于以往在實驗教學中以傳授知識為主的被動型的人才培養方法，已經不適合社會發展的需求，取而代之的是以培養綜合型、創新型的應用復合型人才的培養。改革教學實驗必須貫穿以培養學生能力為原則，同時要充分體現現代科學實驗的相對獨立性，既要注意發揮傳統物理化學實驗的作用，又要不斷在新形勢下更新實驗內容使其能及時地反映現論和現代測試技術。特別是物理化學實驗對儀器設備的依賴性比較強，科技的發展使儀器在準確度和精確度上為實驗的操作提供了有力的保障。

2物理化學實驗改革舉措

2.1逐步改善實驗條件

隨著科學技術的進步與發展，農林院校在重視專業課程建設之余開始加大對基礎課程的建設，也實現對物理化學實驗資源的整合、優化和補充，首先從教師的配備上加大投入，實現了實驗課堂以主講實驗老師為主、年輕老師協同下進行全程指導學生來完成實驗內容；其次加大了對物理化學實驗設施和儀器等硬件設備的投入，確保二人一臺套實驗儀器的基礎上盡量配備一些科學研究前沿的儀器，從而開設一些更新的、更專業的高質量的實驗內容。為學生提高更廣闊的獨立思考的空間，更好的培養學生動手操作的能力。

2.2充分利用網絡資源來促進物理化學實驗課程的改革

對于物理化學實驗儀器較多，操作復雜，學生接觸時間較短，對于儀器在未進實驗室前，只能通過教材中的圖、文字來進行預習，這樣使得學生對儀器及實驗內容的了解不足，針對這一難題，我們將充分利用網絡資源，利用精品課程網絡平臺，通過錄制老師對每一個實驗的具體操作以及講解，將其上傳至平臺，使得學生在未進實驗室前通過觀察視頻就能夠很好的了解儀器的構造、工作原理及實驗原理，學生可以通過視頻反復觀察，加深對實驗原理的理解以及對儀器的操作，同時能夠預先了解實驗過程中的注意事項，從而一旦開始實驗學生能夠準確的操作儀器，從而確保每位學生能夠順利地完成實驗。

2.3現代與傳統實驗儀器融合

為了讓學生在實驗過程中能夠更加充分的理解實驗原理，在實驗過程中實現了現代與傳統儀器的融合使用，充分利用現代與傳統儀器各自的特點，最大限度的發揮不同的實驗設備對學生的作用。首先學生在進入實驗室后，教師將對照傳統儀器來對實驗原理、實驗內容進行講解，傳統儀器看起來設備簡單粗陋，但其構造簡單、工作原理突出，學生在聽講起來恰恰變得易懂好學，能夠更好的培養學生掌握實驗的基本原理，然后教師在比對下對學生介紹現代儀器的操作流程，通過二者的完美結合，相互印證實驗教學，達到了良好的效果。

2.4更新實驗內容，密切聯系實際

由于物理化學實驗室承擔了化學專業學生實驗以及其他學院基礎實驗不同教學層次的實驗任務，我們將對實驗內容和實驗要求分別進行不同的量化處理，突出相對應專業的特長及重點、有的放矢。比如對于從事水利專業的基礎學生我們將為其設置與專業相關度較大的實驗，如：氟離子在水樣中含量的測定，這使得學生認識到自己所學的知識在實際中的應用，從而對該實驗課程產生濃厚的興趣；而針對專業學生我們將提高自主實驗，使其能夠將所學的物理化學理論知識很好的運用到實驗課程中來，從而加深對本學科的理解，為此可以專門設置一些設計性實驗，充分發揮和調動學生的創新能力。

2.5利用微機處理數據來代替傳統的手工數據處理方式

考慮到物理化學實驗課程開設在本科教學二年級，學生具備了一定的計算機基礎，可以讓學生把自己的實驗數據記錄在實驗記錄本，然后要求學生實驗課后利用計算機數據處理軟件對數據進行系統運算，即可得到實驗結果，不僅比手工處理誤差會小，并可根據相關系數判斷實驗結果的優劣性，可以幫助教師把好實驗質量關，同時能夠很好的增強學生應用計算機的能力，提升學生綜合素質能力。

3結語

物理化學實驗教學課程通過以上方面的不斷改革與實踐，結合學生的具體特點取得了良好的成效，在新模式的教學方式下，學生對實驗的重視程度有了很大的提高，其參與實驗的積極性明顯增強，對實驗產生了濃烈的興趣，將傳統的以老師為實驗中心逐漸轉變為以學生為實驗中心，大大的提高了學生的思維能力與創新能力，也有利于培養新形勢下的應用復合型人才。

參考文獻

[1]薛美香．物理化學開放式實驗教學對學生綜合能力的培養[J]．韶關學院學報：自然科學版，2014，35(6)：105-108．

[2]田東亮．物理化學實驗研究型教學改革與實踐[J]．大學化學：2018，33(3)：17-20．

[3]謝玉忠，孫光延，金光德，等．物理化學實驗教學中重要環節的創新與改革[J]．高教學刊，2016(4)：69-70．

[4]方文軍，王國平，雷群芳．在物理化學實驗教學中培養學生的創新意識[J]．實驗技術與管理，2003(6)：8-10．

[5]利明，杜甫佑．物理化學實驗教學中培養學生的自主思考和創新實踐能力[J]．高等學刊，2018(7)：23-25.

作者:高學藝 王薇 單位:內蒙古農業大學理學院