時間:2022-11-03 11:53:35
序論:在您撰寫物理化學(xué)論文時,參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1所學(xué)內(nèi)容緊扣學(xué)生專業(yè)特點
物理化學(xué)課程涉及的公式約有150個,教學(xué)時,要求學(xué)生掌握基本公式的推導(dǎo)和證明,能用基本公式去解決一些實際性問題.提倡學(xué)生平時自學(xué),上課前復(fù)習(xí)鞏固學(xué)過的知識,強調(diào)數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)知識的重要性,培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識進行綜合應(yīng)用的能力.利用高等數(shù)學(xué)知識,幫助學(xué)生掌握、理解物理化學(xué)公式.如從卡諾循環(huán)可以推導(dǎo)出可逆熱溫商之和為零;從理想氣體發(fā)生PVT變化,可以求焓變、熵變、吉布斯函數(shù)變和吉布斯函數(shù)判據(jù)等參數(shù);從肥皂可以了解潤濕和乳化等概念.將現(xiàn)實生活中的某事件引入學(xué)習(xí)中,與物理化學(xué)緊密聯(lián)系,加深學(xué)生對知識概念的理解,提高學(xué)生實際運用知識的能力.
1.2引入物理化學(xué)科學(xué)家的故事進行勵志教育
在學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程時,會涉及到很多著名的物理學(xué)家和化學(xué)家,講到相關(guān)內(nèi)容時,教師會講解他們的個人簡歷和趣聞逸事.一方面,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,集中他們的注意力,緩解課堂的學(xué)習(xí)氣氛;另一方面,每一位科學(xué)家的成功都離不開其自身不斷努力奮斗的過程,通過了解他們的經(jīng)歷,不僅豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容,而且學(xué)生對科學(xué)的發(fā)展也產(chǎn)生了興趣,對科學(xué)家產(chǎn)生了崇拜,成為學(xué)生學(xué)習(xí)的榜樣.如首次提出物理化學(xué)這個概念的是1901年和1909年先后獲得諾貝爾化學(xué)獎的兩位化學(xué)家:荷蘭的范特霍夫和德國的奧斯特瓦爾德,正是他們的研究促成了物理化學(xué)學(xué)科的誕生.其中范特霍夫是首位諾貝爾化學(xué)獎的獲得者,他50多歲時還經(jīng)營著一家牧場,親自送牛奶,被譽為“牧場化學(xué)家”.在講到稀釋定律時,介紹奧斯特瓦爾德的生平事跡,他出身普通家庭,求學(xué)時對化學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣,1884年在博士論文中提出了電離假設(shè),1888年提出了以他名字命名的奧斯特瓦爾德稀釋定律,1909年因在催化作用、化學(xué)平衡和氨制硝酸等方面的杰出貢獻而獲得諾貝爾化學(xué)獎.
2教學(xué)方法與考核方式改革
2.1多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合
傳統(tǒng)教學(xué)采用粉筆板書的方式,書寫需要一定時間,導(dǎo)致學(xué)生接受知識量較少.而利用PPT課件,結(jié)合Flas,能使教學(xué)內(nèi)容生動、信息量大,給學(xué)生更直觀的印象,提高課堂效率.物理化學(xué)課程公式多,邏輯性強,有些問題比較抽象,單純采用多媒體呈現(xiàn),導(dǎo)致學(xué)生思維跟不上文字顯示的速度,因此不能僅用多媒體一種教學(xué)方式.結(jié)合教學(xué)實際,采用多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合的方式授課,學(xué)生能充分地消化吸收所學(xué)的知識,教學(xué)速度適中,從而提高教學(xué)質(zhì)量和效率.
2.2考核方式的改革與創(chuàng)新
物理化學(xué)課程考核方法普遍采用平時成績加期末考試兩大塊的組合,存在期末考試成績在總評成績中比例偏重的問題.考核方式改革前,平時成績占20%,期末考試成績占80%.這種考核方式可能導(dǎo)致學(xué)生平時學(xué)習(xí)不認真,期末考試前突擊,因而不能起到督促學(xué)生平時學(xué)習(xí)的作用.考核方式改革后,采取平時成績占20%,階段考試或考核成績占30%,期末考試成績占50%的形式.在原有基礎(chǔ)上,降低了期末考試的比例,規(guī)定小于等于48學(xué)時的課程,期間加一次階段性考試或考核;大于48學(xué)時小于等于64學(xué)時的課程,期間加兩次階段性考試或考核.雖然教師的工作量比改革前增加了,但學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性得到了提高.學(xué)生要想取得優(yōu)秀的成績,就不能忽視階段性成績.另外,也嘗試在總評成績中增加其它一些(如課堂討論、課程論文等)考核方式,從而促進學(xué)生積極學(xué)習(xí).
3設(shè)計實驗教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
關(guān)鍵詞:物理化學(xué);改革;結(jié)合
物理化學(xué)是物理學(xué)與化學(xué)交叉的邊緣學(xué)科,是化學(xué)學(xué)科的一個重要分支,是化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)。該課程是化工技術(shù)類專業(yè)一門必修的重要的基礎(chǔ)課,它在化學(xué)與化工人才培養(yǎng)中有負有極其重要的作用,對學(xué)生科學(xué)世界觀和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)、動手能力和創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。因此必須加強物理化學(xué)課程建設(shè),不斷深化教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量,創(chuàng)建精品課程,才能完成時代賦予我們的使命。
物理化學(xué)教學(xué)改革包括教學(xué)內(nèi)容(即教材)改革、教學(xué)過程改革、教學(xué)方法手段改革、教學(xué)管理(包括教學(xué)時間、教學(xué)安排、考試內(nèi)容、考試方法、評分標準等等)改革。
1教學(xué)內(nèi)容改革。即教材改革
我們先后使用了天津大學(xué)王正烈主編的《物理化學(xué)》第一版、第二版,教學(xué)過程中,不斷選用新教材,對老師來說要加重負擔(dān),要不斷寫新的備課筆記。但我們體會到,寫備課筆記可以加深對內(nèi)容理解,提高教學(xué)效果。近些年來由于量子力學(xué)、微電子技術(shù)、波譜技術(shù)的發(fā)展,新材料、新催化劑、納米材料的出現(xiàn),促進了物理化學(xué)的發(fā)展。因此在教學(xué)內(nèi)容上就不能局限于教材,要把物理化學(xué)的新知識、新成果介紹給學(xué)生。
2教學(xué)過程改革中。采用“六個相結(jié)合”
①宏觀與微觀相結(jié)合。對于難理解的概念,先從微觀上解釋,說明其物理化學(xué)意義,再從宏觀上形象化。比如介紹熵的物理意義時,我們可以將紅墨水滴入水中,紅墨水不斷擴散。系統(tǒng)混亂度逐漸增大,來描述熵是系統(tǒng)混亂度的量度。
②理論與實際相結(jié)合。例如講孤立體系熵增加,而開放體系因為可以有負熵流,可使開放體系熵減少。教學(xué)中聯(lián)系生物體成長、壯大、死亡過程與熵的變化情況;還聯(lián)系我國的改革開放政策,孤立體系——“一個封閉的山村”,熵值會越來越大,發(fā)展的動力就越來越小,經(jīng)濟落后,人民受窮,而要改變面貌。必須改革開放,把山村變成開放體系,“要想富先修路,少生孩子多種樹”,引進外資、引進先進科學(xué)技術(shù),就是引進負熵流,使體系熵值減少,才能快速發(fā)展。這樣既加深了對熵定律理論的理解,又能從自然科學(xué)角度說明黨的改革開放政策是正確性。
③內(nèi)容與方法論相結(jié)合。對物理化學(xué)中一些原理、定律的建立,除了要講清原理的內(nèi)容外,還要說明該原理是采用何種研究方法得來的。例如講理想氣體、理想溶液、理想吸附時,向?qū)W生說明這是采用理想模型法得來的;講可逆過程時,說明這是采用科學(xué)抽象法得來的;講標準燃燒熱、標準生成熱、標準電極電位等時,說明這是采用相對數(shù)值法得來的。還結(jié)合教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生說明逆向思維、發(fā)散思維、類比思維方法的運用,教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維能力。
④基礎(chǔ)知識與前沿知識相結(jié)合。在教材的每一章末尾?;蛄?xí)題課上,介紹與本章內(nèi)容相關(guān)物理化學(xué)前沿新知識、新理論、新成果、新技術(shù)。
⑤課堂教學(xué)與教學(xué)研究相結(jié)合。在課堂教學(xué)中,要把教學(xué)研究成果結(jié)合進去。例如在講熵判據(jù)時,結(jié)合教研論文“對化學(xué)熱力學(xué)熵判據(jù)的討論”,來討論“熵總是過程方向的判據(jù)嗎?”,在講化學(xué)平衡移動時,結(jié)合教研論文“反應(yīng)組分濃度對化學(xué)平衡的影響”,來討論“增加反應(yīng)的濃度平衡一定向產(chǎn)物方向移動嗎?”等等。
⑥理論教學(xué)與化工生產(chǎn)相結(jié)合。我們是職業(yè)院校,培養(yǎng)的大多數(shù)學(xué)生將來要到化工生產(chǎn)第一線,因此更要注重實驗環(huán)節(jié),增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)高技能,高水平的應(yīng)用性人才。例如在講化學(xué)反應(yīng)速率時,結(jié)合工業(yè)合成氨的具體狀況。探討如何提高反應(yīng)速率,增加氨的產(chǎn)量。3習(xí)題課是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)
物理化學(xué)課程是一門十分強調(diào)概念、定律和邏輯推理的理論課程。要學(xué)好它很不容易的,物理化學(xué)被認為是化工技術(shù)類專業(yè)中最難學(xué)的課程。難學(xué)的原因在于它有許多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,習(xí)題難解。我們在教學(xué)實踐中體會到,要化難為易。提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,除了上好理論課外,習(xí)題課是一個重要的、必有可少的環(huán)節(jié)。學(xué)過物理化學(xué)的人都知道,必需多做習(xí)題。在解題過程中,加深對理論的熟悉與理解,培養(yǎng)分析問題、解決問題能力,解題過程是理論聯(lián)系實際的過程。上習(xí)題課要象上理論課一樣,認真?zhèn)湔n、寫好教案。我們習(xí)題課的內(nèi)容一般包括下列幾個部分:
①擴大知識面的新理論、新知識介紹。
②歸納總結(jié)一章中所學(xué)的知識。學(xué)生每節(jié)課所學(xué)的知識往往是“零碎”的感覺、片段的知識,只有把它們聯(lián)系在一起,形成相互關(guān)聯(lián)的知識系統(tǒng),才能更深刻理解,更好掌握。為此,每一章學(xué)習(xí)后,我們幫助學(xué)生把一章中所學(xué)的知識點以“聯(lián)絡(luò)圖”形式進行歸納總結(jié)。
③總結(jié)學(xué)生作業(yè)中問題。對學(xué)生作業(yè)中的錯誤,特別是典型的有代表性的錯誤要及時指出,對有特色的解題技巧要介紹推廣。
④組織討論思考題。一般教材的每章后面,都有一些思考題。我們先布置給學(xué)生先思考、解答,習(xí)題課時進行討論講解。
⑤做一定數(shù)量的練習(xí)題。每章學(xué)習(xí)后,我們都印發(fā)給學(xué)生一些數(shù)量的練習(xí)題,其中選擇題20個左右,計算題5至8個。這些練習(xí)題都是歷年教學(xué)中精心挑選出來的,有代表性,有一定的難度。我們一般提前發(fā)給學(xué)生,要學(xué)生先做一遍,上習(xí)題課時,老師選擇其中典型試題講解。
4把現(xiàn)代化教學(xué)手段應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中
20世紀90年代以來,計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛快發(fā)展,多媒體計算機集文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影視等為一體,突破了時空限制,虛擬現(xiàn)實。多媒體計算機與網(wǎng)絡(luò)成為重要的教學(xué)手段、教學(xué)工具,把多媒體計算機應(yīng)用到教學(xué)上,實現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化。多媒體計算機在教學(xué)上應(yīng)用,使教學(xué)的思想、教學(xué)的理論發(fā)生了變化,教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)觀點與形式發(fā)生了變化,課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容、課外輔導(dǎo)的內(nèi)容與形式、考試內(nèi)容與方式、學(xué)生成績評定的標準與手段等發(fā)生了變化。國內(nèi)外的大量實踐表明,進行計算機輔助教學(xué),提高了教學(xué)質(zhì)量,提高了學(xué)生的素質(zhì)。把多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中,是教學(xué)改革的一個重要方向。計算機輔助教學(xué)有以下建議和思考
①編制課堂教學(xué)的電子教案與教學(xué)課件。
②對教材的思考題、練習(xí)題、習(xí)題進行詳細解答。并且輸入到計算機中,形成word文檔。
③編制計算機輔助教學(xué)課件(CAI)。
像介紹表面張力時,就與學(xué)生一起做一個熟悉的肥皂膜游戲,邊做邊提問并講解,讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)力的存在和力的方向,之后再讓學(xué)生畫出滴定管下端的液滴、水面下拉環(huán)或向下壓面時所形成的彎曲液面的表面張力的方向時,學(xué)生快速準確地畫了出來;在引出微小液滴的飽和蒸汽壓與平液面的蒸汽壓的關(guān)系,即開爾文公式時,就以冬天路邊的雪堆,環(huán)衛(wèi)個人是怎么處理的為題,分析原因,得出結(jié)論,再從熱力學(xué)原理推導(dǎo)出開爾文公式,并和學(xué)生一起討論農(nóng)民為何天旱時鋤地,“三北防護林工程”植樹利用了物理化學(xué)哪方面的原理。這樣在課堂教學(xué)中設(shè)置一些和生活實際相關(guān)的有趣的問題,讓學(xué)生帶著疑問和好奇去學(xué)習(xí),使學(xué)生感到物理化學(xué)就在他們身邊,生動而具體,從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、使學(xué)科發(fā)展前沿的新技術(shù)和新成果滲透到課堂
物理化學(xué)作為一門化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課,在本科生的培養(yǎng)過程中,不僅具有為其它課程服務(wù)的作用,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。這就要求物理化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容也需在原有課程體系的基礎(chǔ)上,精簡一些次要內(nèi)容,而把學(xué)科發(fā)展前沿的新技術(shù)和新成果滲透進來,讓學(xué)生感受到物理化學(xué)課程不完全是一些枯燥乏味的概念和公式,而是活生生的現(xiàn)實。另外,物理化學(xué)與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合,形成了許多邊緣學(xué)科,拓寬了物理化學(xué)的研究領(lǐng)域。像光化反應(yīng)與環(huán)境科學(xué),生命科學(xué),材料科學(xué)及信息科學(xué)的關(guān)系十分緊密,而光化反應(yīng)在化學(xué)動力學(xué)中僅占很小比重,常被忽略,但在講課時介紹光催化在環(huán)境凈化和生命過程的應(yīng)用,開拓學(xué)生的視野。在介紹表面活性劑時,引入學(xué)生比較關(guān)心的石油開采過程,扼要介紹一次開采、二次開采、三次開采等概念,使學(xué)生既掌握了表面活性劑的作用原理,又拓展了知識面;在講解電化學(xué)時介紹燃料電池,在講解真實氣體時介紹超臨界萃取技術(shù)等。教學(xué)大綱中雖然沒要求這些內(nèi)容,但可以增加學(xué)生的信息量,引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
三、注重教學(xué)內(nèi)容與教師科研的相互滲透
將教師的科研課題或成果直接轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源或綜合性、設(shè)計性實驗的內(nèi)容,學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)和興趣參加到教師的科研中,也可參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目,早期介入科研。例如,講到活度的概念時,就向?qū)W生介紹一位研究生的碩士論文的部分內(nèi)容;講到接觸角時,又給學(xué)生介紹我們測定金屬溶液與不同種類固體接界時的接觸角的過程和結(jié)果;講到langmuir吸附和BET公式時,給學(xué)生推出了測定固體比表面的常用儀器-ASAP2020物理吸附儀,并給學(xué)生詳細講解測定分析過程。我們還將教師的科研項目二甲醚重整和甲烷重整用的催化劑的制備部分,轉(zhuǎn)化成綜合性、設(shè)計性實驗,要求學(xué)生從查閱文獻資料開始,自己設(shè)計全套實驗方案,經(jīng)指導(dǎo)教師審核后即可進行制備,所得產(chǎn)品直接用于后續(xù)的重整反應(yīng)。對于部分參與科研活動實驗結(jié)果較好的學(xué)生,我們積極鼓勵學(xué)生整理數(shù)據(jù),撰寫論文并發(fā)表在國家級學(xué)術(shù)刊物上,曾先后在表面技術(shù)、天津化工、遼寧化工、化學(xué)工程師等期刊上5篇。這樣將教學(xué)內(nèi)容與科研課題相互滲透,提高了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力,還學(xué)到了科技論文寫作方法,增強了學(xué)生的自信心,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
四、采用設(shè)問教學(xué)法活化物理化學(xué)課堂教學(xué)
所謂設(shè)問教學(xué)法,就是從人們公知公認的現(xiàn)象中提煉問題或困惑入手,設(shè)計一些與所講授課程內(nèi)容相關(guān)的問題,引導(dǎo)學(xué)生仔細思考分析,展開廣泛討論等解決這些問題。在教學(xué)過程中,我們始終堅持一個原則,就是教學(xué)的目的絕非是向?qū)W生灌輸多少知識,學(xué)會推導(dǎo)多少個公式,完成多少種計算,而在于激發(fā)學(xué)生如何去思考與創(chuàng)造,授人以“漁”,而不授人以“魚”。精心設(shè)計問題成為物理化學(xué)課堂教學(xué)常用的組織形式。通過采用設(shè)問教學(xué)法,讓學(xué)生帶著問題學(xué),不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,積極參與教學(xué),也讓學(xué)生學(xué)到有關(guān)的基礎(chǔ)知識,同時還培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力、自學(xué)能力和運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。例如,引出Kelvin公式時,先通過密閉容器中放置的大小不等的汞滴的變化情況,提問學(xué)生飽和蒸氣壓都與哪些因素有關(guān)?然后再從熱力學(xué)角度進行公式的推導(dǎo),加深了學(xué)生對公式的理解,也調(diào)動學(xué)生積極參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師與學(xué)生互動,活躍了課堂氣氛。
五、建立物理化學(xué)教學(xué)的知識框架,注重學(xué)生的思路和知識點的銜接
傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗大部分采用灌輸式教學(xué)方法,教師對實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理都進行詳細講解,學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮。[2]重視學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的開發(fā),培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,已成為當今高校教育改革的核心。[3]實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要的作用。[4]因此,我們在總結(jié)實驗教學(xué)中經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,對“立足基礎(chǔ)知識培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力面向科研實踐”的三層次進階型的物理化學(xué)實驗教學(xué)模式進行了探索和實踐。
(一)立足基礎(chǔ)知識
基礎(chǔ)性實驗的目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本操作,正確使用儀器;能夠認真觀察、準確記錄實驗現(xiàn)象和科學(xué)處理實驗數(shù)據(jù);初步具有查閱手冊、工具書及其他信息源的能力,以及實事求是的科學(xué)態(tài)度、勤儉節(jié)約的優(yōu)良作風(fēng)。環(huán)化學(xué)院“春曉班”是從應(yīng)用化學(xué)和材料化學(xué)專業(yè)新生中選拔的優(yōu)秀學(xué)生所組成的特色班級,以中國工程院曹春曉院士的名字命名。下面以“春曉班”為例介紹物理化學(xué)實驗立足基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容?!按簳园唷敝幸还查_設(shè)了15個實驗(共64學(xué)時,分2個學(xué)期進行),其中10個實驗為基礎(chǔ)性實驗(共40學(xué)時),占總實驗學(xué)時的62.5%,學(xué)生如果基礎(chǔ)實驗部分做得不好,就不能通過物理化學(xué)實驗這門課程。在實際教學(xué)中,教師從嚴規(guī)范基本操作,嚴格把關(guān),耐心指導(dǎo),未掌握規(guī)范操作的學(xué)生必須重新進行實驗,直至合格。從嚴教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生準確觀察實驗的能力,掌握實驗的基本技能,同時也培養(yǎng)了學(xué)生實事求是的態(tài)度,學(xué)會了嚴謹?shù)膶嶒灧椒ā?/p>
(二)培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力
物理化學(xué)實驗課第一個學(xué)期的最后一個實驗為設(shè)計性實驗。此實驗要求學(xué)生自己查閱文獻,設(shè)計方案,實施實驗,以提高實踐創(chuàng)新能力。學(xué)生沒有現(xiàn)成的實驗方案,需要自己動手設(shè)計方案。下面以設(shè)計型實驗“表面活性劑的臨界膠束濃度的測定及影響分析”為例介紹具體的實施過程:實驗中,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇表面活性物質(zhì)的種類、實驗測定的方法及影響因素(溫度、離子及醇的種類及醇的用量)。因此,在老師的指導(dǎo)選題下,每位同學(xué)選擇的實驗內(nèi)容都不相同,這意味著每位同學(xué)要獨立進行實驗方案的設(shè)計,并根據(jù)自己的實驗內(nèi)容查閱文獻資料,實施方案。教師在實驗前提供文獻檢索的途徑、一個主題或幾個關(guān)鍵詞,由學(xué)生自己檢索、篩選、閱讀相關(guān)的文獻,學(xué)生要在規(guī)定的時間段內(nèi)根據(jù)查閱的資料,組織、總結(jié)前人的工作,然后設(shè)計自己的實驗方案。教師面對的學(xué)生的設(shè)計方案往往是五花八門的,這就需要教師做好足夠的預(yù)案。對于部分設(shè)計實驗?zāi)芰η芳?,實在找不到相關(guān)文獻的同學(xué),教師則會提供幾篇相關(guān)文獻供學(xué)生參考,但設(shè)計方案則必須由學(xué)生自己總結(jié)提出。實驗實施過程中,教師在場提供幫助,但不再手把手地指導(dǎo),目的是培養(yǎng)學(xué)生獨立自主完成實驗的能力。實驗完成后同學(xué)們分組進行討論,如:選擇不同離子及醇的同學(xué)在一組討論,可以了解各種離子及醇對臨界膠束濃度的影響。這樣能提高大家的團結(jié)合作、共同討論的積極性,為后面的畢業(yè)設(shè)計及進行科研創(chuàng)新起到積極的作用。經(jīng)過基礎(chǔ)性和設(shè)計性實驗的學(xué)習(xí),第二個學(xué)期物理化學(xué)實驗的最后四個實驗為創(chuàng)新探索研究型實驗。我們開設(shè)了B-Z振蕩反應(yīng)的影響因素分析、不同體系鈍化曲線的繪制及其鈍化劑的影響、高聚物分子量的測定研究、不同方法測定粉體的比表面積4個創(chuàng)新探索研究型實驗。選好創(chuàng)新探索研究型實驗項目后,同學(xué)們根據(jù)自己的選題方向搜集所需要的文獻資料,寫好實驗方案,由指導(dǎo)老師把關(guān),方案可行才能進入實驗室進行實驗。實驗后如果發(fā)現(xiàn)問題或與原先預(yù)想的結(jié)果不一致,學(xué)生會積極地與老師探討,共同查找原因及重做實驗。同學(xué)因進度、實驗內(nèi)容及儀器藥品不一樣,除了在規(guī)定的實驗時間內(nèi)可以來進行實驗,還可以跟老師預(yù)約其他時間來進行實驗,直到實驗完成為止。該類實驗有可能成功也有可能失敗。實驗過程中,我們鼓勵同學(xué)由淺入深,先從自己熟悉的部分開始實驗,在此基礎(chǔ)上進行改進、探索,得出有益的結(jié)論。實驗方案的設(shè)計及實驗完成后均要求制作PPT進行答辯,對方案中可能碰到的問題,同學(xué)們共同探討解決的方法,實驗完成后將成果組織成論文格式的實驗報告,這樣學(xué)生的積極主動性及好奇心都大大地提高了。
(三)面向科研實踐
面向科研實踐方面所做的革新主要是打破原來物理化學(xué)實驗室只承接課程任務(wù)的局面。由于課時的限制,學(xué)生課程內(nèi)在物理化學(xué)實驗室進行的實驗是有限的,然而他們在后繼的科研實踐如畢業(yè)設(shè)計、科學(xué)研究訓(xùn)練及課外科技創(chuàng)新(如省級和校級大學(xué)生科技創(chuàng)新項目)等方面往往又會用到物理化學(xué)實驗相關(guān)的知識和操作,而這時的學(xué)生往往對以前課程內(nèi)學(xué)習(xí)的知識會有所淡忘,如果能夠允許學(xué)生重新回到物理化學(xué)實驗室,結(jié)合自身正遇到的科研實踐問題進行物理化學(xué)實驗,不但能加深以前學(xué)過的知識的印象,而且對其今后的科研創(chuàng)新會有巨大的促進作用。但不可回避的問題是,這樣一來必然增加了物理化學(xué)實驗室管理的工作量。為了解決這一問題,我們采取的措施是預(yù)約制和指導(dǎo)教師負責(zé)制。那些課程外要來物理化學(xué)實驗室實驗的同學(xué),必須先行預(yù)約。為此,我們正在構(gòu)建網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng),五臺基礎(chǔ)化學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)查詢及預(yù)約機也已經(jīng)到位,不日即可投入使用。指導(dǎo)教師負責(zé)制是指來進行實驗的學(xué)生由其指導(dǎo)教師負責(zé),所產(chǎn)生的儀器、藥品損耗等藥費一律由指導(dǎo)教師承擔(dān)。并且,該指導(dǎo)教師在學(xué)生進入實驗室之前,自身必須接受相關(guān)培訓(xùn),在得到物理化學(xué)實驗室管理教師認可的前提下才能使用物理化學(xué)實驗室。這對學(xué)生和教師的科研創(chuàng)新都起到了積極的促進作用。
二、改革實驗教學(xué)方法與手段,強化能力培養(yǎng)
傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實驗采用“預(yù)習(xí)-實驗-總結(jié)實驗結(jié)果”,學(xué)生學(xué)多局限于教材,這不利于提高他們的自主創(chuàng)新性。在進階型的實驗教學(xué)過程中,我們結(jié)合具體的教學(xué)任務(wù)選擇合適的教學(xué)方法進行教學(xué)。如:在探索研究型實驗過程中,我們引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)會自主學(xué)習(xí),即采用以學(xué)生自主探究為主,教師根據(jù)學(xué)生的需求加以引導(dǎo)為輔的主體性教學(xué)方式。[3]實驗完成后,要求學(xué)生將成果撰寫成論文格式的實驗報告及制作成幻燈片,并組織學(xué)生進行現(xiàn)場答辯。教師和參與整個項目的同學(xué)共同積極討論,根據(jù)答辯情況給出學(xué)生的成績,營造一個良好的師生互動、積極向上的氛圍。這樣,可以鍛煉學(xué)生的語言表達能力,對現(xiàn)場提問的思辨能力和綜合能力,增強自信心,提高學(xué)習(xí)、思考的積極性?!敖虒W(xué)有法,教無定法”。新的教學(xué)模式應(yīng)以現(xiàn)代信息技術(shù),特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐,能使學(xué)生選擇適合自己需要的材料和方法進行學(xué)習(xí),并獲得學(xué)習(xí)策略的指導(dǎo),逐步提高學(xué)習(xí)的能力。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)已是實驗教學(xué)的大勢所趨?;A(chǔ)化學(xué)實驗中心為此建立了開放的網(wǎng)絡(luò)平臺,為實驗預(yù)習(xí)及實施提供幫助。我們鼓勵學(xué)生利用Excel、Origin、Chemoffice等軟件進行數(shù)據(jù)處理,同時規(guī)范了數(shù)據(jù)處理過程,為學(xué)生將來從事實驗或科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
三、以人為本,創(chuàng)建“物理化學(xué)實踐教學(xué)大環(huán)境”,加強教學(xué)的平臺與團隊建設(shè),達成“教學(xué)相長”
物理化學(xué)實驗中涉及熱力學(xué)、動力學(xué)、表面化學(xué)及結(jié)構(gòu)化學(xué),知識面廣,實驗項目多,都是由一個任課教師進行全面指導(dǎo),這就要求指導(dǎo)教師要精通所有實驗項目的內(nèi)容、詳細操作及可能存在的問題,還需要在實驗前準備各實驗項目所需的實驗儀器及試劑。這樣的上課方式,不利于實驗項目的更好進行,畢竟每個老師都不是全才,嚴重增加了教師的準備工作。要求任課教師完全弄懂每個實驗項目,對實驗指導(dǎo)教師提出了更高的要求,也不利于教師的發(fā)展。
2學(xué)生實驗積極性不高
一般在實驗的第一節(jié)課已經(jīng)向?qū)W生說明實驗前要預(yù)習(xí),進實驗室時要有預(yù)習(xí)報告。但是學(xué)生對實驗的積極性不高,預(yù)習(xí)報告完全是為了應(yīng)付檢查才寫的,這是目前大學(xué)生普遍存在的一個現(xiàn)象。教師進行原理、實驗內(nèi)容講授時,少部分學(xué)生屬于游離狀態(tài),教師在演示實驗操作時,學(xué)生沒有認真注意細節(jié)內(nèi)容,真正到他們進行實驗時,問題出現(xiàn)了,不懂得如何解決,而一味的在書本上找答案,還是沒能最終解決問題。遇到此類情況,甚至有些學(xué)生干脆就不思考,任由錯誤的發(fā)生。由于需要分組進行實驗,小組中有個別學(xué)生基本都沒有親自動手操作過,在實驗過程中表現(xiàn)得很不積極。
3學(xué)生抱“應(yīng)付”心理進行實驗數(shù)據(jù)處理
物理化學(xué)實驗中測定數(shù)據(jù)多,這就要求學(xué)生具有一定邏輯思維能力對實驗數(shù)據(jù)進行處理,這也是探究實驗機理、剖析實驗內(nèi)容的必需步驟。有部分學(xué)生完全不理會實驗數(shù)據(jù)處理是否正確,只是一味憑感覺簡單處理;有一部分學(xué)生是沒有真正明白原理,引起處理數(shù)據(jù)不完整;還有一部分學(xué)生查閱后采用軟件進行處理,但是由于不知所云,所以很多也都只是給出了圖形。比如在三液系組分相圖的繪制中,很多采用了某些理論課提供的軟件畫圖,只是純粹的畫圖,當問到三角坐標中每個點具體代表什么,學(xué)生沒法回答。基于以上的情況,主要的根源還是學(xué)生要完成實驗報告的任務(wù),只能這樣的應(yīng)付了事。這對培養(yǎng)學(xué)生技能及解決問題的能力,起不到任何作用。但是基于現(xiàn)狀,有些事情無法完善。因此,某些時候,針對這些好學(xué)又不是很明白處理原理的學(xué)生,需要更加耐心指導(dǎo),注重不同類型學(xué)生心理素質(zhì)的培養(yǎng)[3]。
4簡單的考核方式
物理化學(xué)實驗課程一般都是考查課,通常采用平時實驗報告及平時表現(xiàn)進行綜合給分。但是實驗報告都是組員之間相互討論給出,甚至有些都是抄襲過來的,并且對于平時的表現(xiàn)也不好衡量,該課程考核結(jié)果不是很滿意,所以應(yīng)該思考下能否改變現(xiàn)有的考核方式。
5針對存在的問題,提出可能性的應(yīng)對方案
物理化學(xué)與物理學(xué)或其他化學(xué)(如無機化學(xué)、分析化學(xué))重疊的知識部分盡量讓學(xué)生在課前學(xué)習(xí)或者采用課堂提問等方式減少不必要的重復(fù)。在有限的學(xué)時內(nèi)貫徹少而精的原則,將一些公式的推導(dǎo)(例如統(tǒng)計熱力學(xué)中的公式)和概念的引出(例如熱力學(xué)部分利用卡諾循環(huán)引出熵函數(shù))做適當?shù)木啠n堂上只講具體的結(jié)論,推導(dǎo)過程留給學(xué)生課外自學(xué)[4]。再比如,界面化學(xué)和膠體化學(xué)可合并講解,對這兩章的內(nèi)容可做一定程度的刪減和調(diào)整。課堂內(nèi)學(xué)時及內(nèi)容雖然減少了,但要注意加強課外學(xué)時,教師可提供一些課外的參考資料或者自學(xué)講義,教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,引導(dǎo)學(xué)生自己去學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。
2設(shè)計課堂教學(xué)
在課程教學(xué)中介紹物理化學(xué)原理的同時,采取理論聯(lián)系實際的教學(xué)方式,結(jié)合生活中常見的或有趣的實際現(xiàn)象,讓學(xué)生帶著問題去聽課,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣,使原本晦澀難懂的內(nèi)容變得生動、易于理解。例如,在講化學(xué)熱力學(xué)的知識時,先問為什么人穿上冰刀溜冰鞋滑冰會非常順暢?在講到表面化學(xué)的知識時,先問為什么衣物上的油污只用水是洗不干凈的,必須用肥皂、洗衣粉等表面活性劑?為什么雨后荷葉、小草上水珠都呈球形?為什么毛細玻璃管中的水呈現(xiàn)凹液面,汞則呈現(xiàn)凸液面?還有讓學(xué)生用化學(xué)動力學(xué)的理論來說明為什么天氣熱的時候,牛奶、食物更容易變質(zhì)?能否應(yīng)用滲透壓的知識來解決海水的淡化問題等等。讓學(xué)生帶著問題去聽課,利用所學(xué)的知識對問題做出合理的解釋,才能讓學(xué)生真正的體會到物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)的重要性和實用性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。
3改革教學(xué)模式
美國教育家杜威指出:教育不是一種“告訴”和“被告訴”的事情,而是一個主動和建設(shè)的過程。改革以前“填鴨式”、“灌輸式”的教學(xué)方法,盡量采用“研究式、啟發(fā)式、討論式”教學(xué)模式。教學(xué)方法的先進與否,將直接影響創(chuàng)新人才的培養(yǎng)成果。因此,在課堂上一方面教師講課要堅持少而精、博而通的原則,另一方面也要適當?shù)拈_展討論啟發(fā)式教學(xué),提出一些拓寬思路的研究型問題,增加課堂上師生的互動,增強雙向交流。改變教師“一言堂”的傳統(tǒng)教學(xué)模式,利于學(xué)生注意力的集中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,有效提高課堂教學(xué)效果。
4實施創(chuàng)新教育
同志曾將講過:“一個沒有創(chuàng)新精神的民族是永遠不會前進的民族”。換而言之,沒有創(chuàng)新精神的教育也將是永遠不會成功的教育。教育教學(xué)的本質(zhì)就是開發(fā)人的潛能,塑造具有健全人格的人。建立“以人為本”的教育理念,以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),把學(xué)生的發(fā)展放在首位,教學(xué)中應(yīng)介紹些和教學(xué)相關(guān)的科學(xué)前沿的內(nèi)容,拓寬學(xué)生的知識面,不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。例如,在電化學(xué)部分講授化學(xué)電源時,除了介紹早期使用的鋅錳電池、可充電的鉛酸電池和鎳氫電池外,可以結(jié)合現(xiàn)代社會面臨的節(jié)能和環(huán)保的要求,向?qū)W生講解一些綠色環(huán)保新電池的知識。如20世紀60年代以來就被用作空間站及宇宙飛船空間電源的燃料電池,利用太陽光中的能量進行光電轉(zhuǎn)化的太陽能電池等。在化學(xué)動力學(xué)部分,光化學(xué)反應(yīng)雖然內(nèi)容較少,但是光化學(xué)與環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)及信息科學(xué)等緊密相關(guān)。因此,可結(jié)合科學(xué)前沿介紹一些光催化技術(shù)在環(huán)境污水處理中的應(yīng)用,開闊學(xué)生的視野,激發(fā)學(xué)生參與科學(xué)研究的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
5結(jié)束語
1督促學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)
物理化學(xué)實驗大多實驗步驟較多,儀器操作比較繁瑣或者數(shù)據(jù)處理過程比較復(fù)雜,學(xué)生沒有預(yù)習(xí)的結(jié)果就是實驗操作及數(shù)據(jù)處理過程中不斷出錯,甚至損壞儀器,造成時間精力的浪費和實驗室財產(chǎn)的損失[5]。因此我們在上實驗課之前要求學(xué)生認真預(yù)習(xí)實驗并寫好實驗報告,在上課之前要上交預(yù)習(xí)報告,教師要批閱預(yù)習(xí)報告,掌握學(xué)生對本實驗的了解程度。在講解實驗內(nèi)容過程中還要對學(xué)生進行提問,以便發(fā)現(xiàn)學(xué)生是否只是敷衍了事,照抄書本上的實驗內(nèi)容。預(yù)習(xí)報告也將作為實驗成績的一部分,以這種方式敦促學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí),這樣學(xué)生便可以順利地完成實驗和更好地理解實驗內(nèi)容、提高實踐能力。
2實驗藥品選擇不必拘泥于教材
在全國提倡綠色環(huán)保的大環(huán)境下,我們對實驗藥品的選擇也應(yīng)盡量是無毒或是低毒的?,F(xiàn)各高校使用的物理化學(xué)教材多種多樣,但都包括經(jīng)典的實驗項目,且實驗藥品也基本相同。比如燃燒熱的測定,幾乎所有的教材都是使用萘作為測定對象,萘容易揮發(fā)和升華,吸入萘蒸氣后,可引起頭痛、乏力、惡心嘔吐,皮膚接觸后可引起皮炎。嚴重者會導(dǎo)致溶血性貧血及肝、腎損害及白內(nèi)障、視神經(jīng)炎和視網(wǎng)膜病變等[6]。從綠色環(huán)保和對學(xué)生安全的角度考慮可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同樣能達到實驗?zāi)康?。再比如最大氣泡法測定表面張力的實驗,我校原來采用教材上的實驗藥品正丁醇,但學(xué)生普遍反應(yīng)此藥品氣味大,長時間實驗感覺眼睛不舒服,因此現(xiàn)改為用乙醇做實驗,盡管乙醇也稍有氣味但無毒,學(xué)生使用安全且環(huán)保,并且學(xué)生對該藥品熟悉、接觸多,還會增加學(xué)生對實驗的積極性,取得更好的實驗效果。
3全面考核學(xué)生的實驗教學(xué)成績
以往傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗成績的評定,是學(xué)生做完實驗后,將實驗記錄下來的有關(guān)實驗數(shù)據(jù),利用課后時間將實驗報告完成,老師根據(jù)學(xué)生實驗報告的好壞評定出實驗成績,這樣不能全面真實反映學(xué)生實驗水平,往往會造成有些同學(xué)實驗時認真,動手能力強,但由于實驗報告寫得不好而成績不高;有些同學(xué)做實驗時敷衍了事甚至不動手,課后抄襲或綜合他人數(shù)據(jù)報告寫的好而得高分,出現(xiàn)“高分低能”、“低能高分”現(xiàn)象,這種隨意性和偶然性,勢必影響到實驗總成績[7]。因此對學(xué)生實驗成績應(yīng)全面考核,實驗成績的評定可包括預(yù)習(xí)報告、操作能力、現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄、實驗報告等幾方面內(nèi)容,每一項指標均在實驗總成績中占有比例,實驗教師根據(jù)學(xué)生在各個方面的表現(xiàn)給出成績,避免上述狀況的出現(xiàn),做到對學(xué)生的成績評定公平合理。
4結(jié)語