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非化学专业物理化学实验教学探索

发布时间:2014-07-07 17:20

【摘 要】针对非化学专业物理化学实验设置的特点,对实验内容的选择、实验教学方法和手段进行改革,探讨高效的非化学专业实验教学模式。通过改革能使学生对物理化学基础理论的学习、学生操作能力和创新能力的培养起到了较好的效果,也为其他学科实验教学提供改革思路。
  【关键词】非专业 物理化学 改革
  随着科学技术的发展,许多和化学相关的非化学专业,如环境、生物、材料、能源等在课程的开设中,有关化学学科课程的设置占有重要的位置,其中随着物理化学与各学科之间的交叉与日俱增,许多高校为非化学专业的本科生开设了《物理化学》课程,希望学生通过对物理化学的学习,能够基本掌握物理化学的基础理论和研究方法,学会利用物理化学的理论和方法来解决科学和实践中化学问题。物理化学的学习不仅为学习专业课打下坚实的基础,更能通过课堂教学和实验教学的训练,拓宽学术视野、提高学生的逻辑思维能力和创造能力。物理化学实验是物理化学教学中不可缺少的一个重要组成部分,但是大部分高校非专业《物理化学》课程的培养课时少,以本校为例,非专业物理化学实验学时一般不到20个学时,学生无法进行系统的物理化学实验的锻炼,大部分学生在实验过程中不能和所学习的理论知识有机结合起来,所以通过对实验类型、实验内容及实验教学方法的改革切实关系到学生对物理化学掌握和理解。本文结合近年从事为非化学专业讲授《物理化学》课程的教学经历及学生在实验过程中提出的中肯建议,总结出几点体会,与大家一起分享,并希望能对其他课程实验的开设提供有益的的帮助。
  一、精选实验内容
  针对非专业物理化学实验学时较少的特点,对物理化学的实验教学内容一定要精辟,应考虑一下几个因素:
  1.注重学生实验基本技能的培养
  在物理化学实验内容的安排上,尽量能让学生在实验过程中进行一些基本的实验训练,比如:气体钢瓶的使用、恒温条件的控制与调节、电化学测量技术,简单相图的绘制等,学会使用常用的仪器设备,如能分别不同气体的钢瓶并会使用、贝克曼温度计、阿贝折射仪、沸点仪等,培养学生良好的实验和仪器操作习惯,这是实验能够顺利、有效进行的关键因素。
  2.充分结合理论教学内容
  物理化学实验内容的确定必须紧密结合理论教学内容,这样能是学生在理论和实践之间进行有效的结合。但是有限的实验学时内对实验内容的选择面临几个问题:怎样能在有限的几个实验中涵盖更多基本的实验操作项目、那些实验为重点、开设那些实验更有利于学生能力的培养和对物理化学理论原理的掌握。在物理化学实验内容的安排上应考虑理论教学体系的组成,从热力学、动力学、电化学、表面化学等几个体系组成部分分别选取必做的、代表性的实验项目进行实验。若学时允许,实验内容应涵盖每个体系;如果教学计划学时不允许,应根据学生所在学科的特点进行权衡。比如本校材料学院的学生,物理化学中相平衡基本知识的学习能有效帮助学生对材料加工中相转化的理解,相平衡实验项目的选择对学生的专业学习起到关键作用。
  3.将基础实验和综合性实验有机结合
  基础实验能培养学生良好的实验素质,熟练的操作技能;综合性实验则培养学生设计和统一的能力,把基础实验和综合性实验有机结合起来对物理化学实验的改革起到关键作用,对学生的基本和综合能力的培养有关键作用。如电化学实验项目设置时,可将电池电动势测定难溶盐的溶度积和测定电解溶液的活度系数统一成一个实验,实验内容涵盖盐桥的制备、电化学测量一起的使用、电解池的连接、恒温的调节和控制等、克服单个实验开设的单一性,并能让学生掌握电化学的理论知识。
  二、创新实验教学方法
  多年来物理化学教学模式基本形成一种定式,实验教材上涵盖有实验目的、要求、基本原理、操作所需的基本仪器并介绍实验的方法和步骤;教学方法上采用学生对实验进行预习,学生进入实验室教师对实验教材中的各部分内容进行讲解,重点讲述实验原理、实验步骤及实验过程中的注意事项,笔耕论文新浪博客,对部分生疏的实验仪器进行演示。传统教学模式存在的缺点是学生在对实验的预习并没有认真对待,在实验的操作过程中只是一种简单的模仿,实验数据的记录和处理包括完成实验报告整个过程没有兴趣。创新实验教学方法要结合以下几点
  1.把实验带进课堂
  物理化学作为非化学专业的一门必修课,学生对物理化学理论知识的学习非常重视,所以把实验教学的部分内容,比如实验原理,实验方法等内容带进课堂,尽量以课堂习题的形式出现并外延相关的实验方法,让学生在课堂上即学习了物理化学的相关理论,进行了适当的课堂习题练习,同时对怎样采取适当的实验方法获得相关的数据进行初步认识,学生们体会到理论与实践的有效结合,对理论体系的掌握也提到积极作用。这样学生在进行实验预习是能轻松总结出实验进行的关键因素,进入实验之后教师只要简单讲解和演示,学生就能马上领悟。比如热力学部分我们设置的实验为萘燃烧热的测定,那么课堂习题练习结合定容体系下萘燃烧的计算(恒容热)并和恒压热进行联系,引申提问该怎样去获取燃烧热的实验数据,我发现学生的积极性高,进入实验室后学生对各部分操作能有效统一起来,实验能有条不紊的进行。
  2.把主动性还给学生
  很多教师在实验过程中总是用心讲解、细心演示、耐心指导,但真正让学生去做的时候发现还是一塌糊涂,所以总是抱怨学生怎么不按照演示的操作。在学生养成良好的实验操作习惯的基础上,只要对生疏的实验仪器简单的演示,把主动性交给学生,这样才能激发学生的兴趣和解决问题的能力。比如最大泡压法测定表面张力的实验中,我把毛细管可能不冒泡的问题留给了学生,结果发现大部分同学在实验过程中能对问题可能产生的原因进行总结,在处理问题时能做到不急躁。
  3.演示正确处理实验数据和撰写实验报告的方法
  实验数据的处理和实验报告的撰写体现了学生分析问题,解决问题及成功展示自己成果的能力。本科阶段实验报告的撰写一般会给出现成的实验模板,即使这样,教师也应该给出一份撰写规范的实验报告给学生演示,让学生自己去分辨高质量实验报告能告诉给别人的信息量,让学生体会到成功展示自己劳动成果的自豪感并给学生提供可行的方法。实验数据的获得首先要真实,对学生要反复强调客观记录实验数据和现象的重要性,在实验过程中学生遇到问题总会问“老师,我的实验数据对不对”这样的问题,我觉得应该反问他“你的实验操作是不是正确?你记录的数据是不是真实?”。最后,培养学生正确处理处理实验数据和分析实验结果的能力,完成一份有质量的实验报告,告诉学生一份真实的,能说明问题的实验报告是呈现在别人面前的最能说明你的实验效果的证明材料,引起重视。
  三、执行严格的考试制度
  为了培养良好的学风,提高教学质量,应该拟定科学的实验考试考核方法。实验课程的考试应该包括两部分内容:一是实验理论的考试,一个是实验操作的考试。对于非化学专业的物理化学实验,实验理论的考试可同物理化学课程考试同时进行;实验操作的考试可采取抽查的方式进行。非专业物理化学实验学时少,实验项目安排较少,对实验操作的考试一般流于形式或根本没有,学生认为只要把理论课学好就行,引不起重视,实验报告的撰写潦草从事。若要物理化学实验进一步规范,就必须执行严格的考试制度。
  非化学专业物理化学实验教学模式的探索不仅能提高物理化学实验的教学效率,更为非专业其他化学学科的实验改革提供依据。高校教学应能有效结合学生和前线教师的经验,转变教育观念,探索出切实可行的非专业化学实验的教学模式。物理化学实验作为非化学专业重要的实验课程之一,应不断深入实验教学改革,将专业性质和课程性质有机的统一起来,探索一条能有效培养学生实践和创新能力的实验教学平台。

本文编号:2220


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