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[關(guān)鍵詞]物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);化學(xué)生物學(xué);教學(xué)質(zhì)量
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)生物學(xué)專業(yè)學(xué)生的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課,該課程綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需的研究工具和方法。通過培養(yǎng)學(xué)生掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和技能、常用儀器的使用、正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象以及歸納處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力,可以加深對物理化學(xué)原理和概念的理解,提高學(xué)生科學(xué)思維以及綜合解決實(shí)際問題的能力。因此,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生能力上具有特殊意義。但目前,我院化學(xué)生物學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還不能完全適應(yīng)化學(xué)生物學(xué)專業(yè)的需要,因此對原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革變得尤為迫切和重要。
1化學(xué)生物學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題
1.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能滿足專業(yè)需要
現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由于受普通化學(xué)專業(yè)的影響,偏重于基礎(chǔ)的知識和技能的訓(xùn)練,而忽視了化學(xué)生物學(xué)專業(yè)的內(nèi)在需要與聯(lián)系,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法相對老化,沒有及時跟上新技術(shù)、新方法在化學(xué)生物學(xué)中的應(yīng)用,學(xué)生學(xué)習(xí)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能完全滿足今后工作的需要。另外,有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,反映不出學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及學(xué)科前沿,有些實(shí)驗(yàn)過于簡單,不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和綜合分析問題的思維能力。
1.2教學(xué)模式陳舊
實(shí)驗(yàn)教材中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多,這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇、方案設(shè)計(jì)以及操作步等方面的工作均由實(shí)驗(yàn)教師包辦或指定完成,學(xué)生按照教師安排完成實(shí)驗(yàn),缺乏科學(xué)思維的訓(xùn)練和創(chuàng)造性的激勵,從而造成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中缺乏主動性,其獨(dú)立思考能力不能有效發(fā)揮,且動手能力、分析問題和解決問題的能力得不到有效鍛煉。
1.3物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理還停留在手工處理階段
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理經(jīng)常會涉及到作曲線、作切線、線性擬合、求斜率和截距等問題,學(xué)生往往是在坐標(biāo)紙上手工作圖,得出結(jié)果。這樣既會引入較大的人為誤差,又要花費(fèi)大量時間。很顯然學(xué)生僅僅只會手工處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),已不符合時展的要求,而應(yīng)輔以電腦軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。但是,如果所有數(shù)據(jù)都通過電腦軟件處理,學(xué)生又沒能掌握手工處理數(shù)據(jù)的方法和技巧,這在實(shí)驗(yàn)技能上也是一大缺陷,因此,學(xué)生應(yīng)既會手工處理也會用電腦軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2化學(xué)生物學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索
2.1結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置要結(jié)合化學(xué)生物學(xué)專業(yè)的特點(diǎn),對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作出適當(dāng)?shù)暮Y選。首先,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)與化學(xué)生物學(xué)理論知識接軌,例如,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的表面化學(xué)、膠體化學(xué)等內(nèi)容與化學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)結(jié)合緊密,可以選擇“最大氣泡壓力法測表面張力”、“電泳法測定膠體的電動電位”等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另外,教學(xué)模式上應(yīng)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體,通過開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,如將“固體藥片燃燒熱的測定”作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合所學(xué)的理論知識以及實(shí)驗(yàn)方法和技能制定出實(shí)驗(yàn)方案、開展實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)果,并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。
2.2利用電腦軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜。利用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)既可以提高工作效率,又能獲得更為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比如,學(xué)生在進(jìn)行“燃燒熱的測定”、“乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率的測定”以及“最大氣泡壓力法測表面張力”等實(shí)驗(yàn)時可以利用Excel、Matlab、Origin等軟件處理實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)并作圖,得出較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。另一方面,如果學(xué)生能熟練掌握這些軟件的使用方法,還可以為今后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析或從事科研工作打下良好基礎(chǔ)。當(dāng)然,學(xué)生在掌握用電腦軟件處理數(shù)據(jù)的同時也應(yīng)熟悉手工處理數(shù)據(jù)的技術(shù)方法,將二者有機(jī)結(jié)合,得到全面發(fā)展。
2.3開設(shè)開放性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排,可以利用一定時間設(shè)置開放性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在進(jìn)行開放性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)時,通過查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、在教師的協(xié)助下開展實(shí)驗(yàn)研究、撰寫小型科研論文等系列工作,可以提高科學(xué)思維能力并培養(yǎng)初步的科學(xué)研究能力。
2.4改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系
實(shí)驗(yàn)課程的考核方法對保證實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量,提高學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究的科學(xué)態(tài)度、增強(qiáng)分析解決問題能力非常重要[2]。我院的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)體系由實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績和期末考試成績兩部分組成。雖然期末考核在一定程度上可以加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度,促使學(xué)生注意在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能方面的積累,但把學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績定為學(xué)生的平時成績有一定的局限性,會造成有一些學(xué)生不求甚解、互相抄襲或蒙混過關(guān)。因此,平時成績應(yīng)分配到實(shí)驗(yàn)過程的各個階段,如實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多方面,進(jìn)行綜合評分。以上方法經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐,學(xué)生們普遍反映記憶效果良好,避免了死記硬背的困難,而且不易忘記,大大提高了他們的學(xué)習(xí)積極性,取得良好的學(xué)習(xí)效果。
參考文獻(xiàn)
[1]辛凌云,李云平.巧記物理化學(xué)中的“麥克斯韋”關(guān)系式[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報(bào),2008(05):180-182.
[2]康麗華,肖芙蓉,馬存花.一種簡單記憶Maxwell關(guān)系式的方法[J].山東化工,2014,43(10):143-144.
[3]宋小利,李梅.熱力學(xué)基本方程、對應(yīng)系數(shù)關(guān)系式和麥克斯韋關(guān)系式的簡捷記憶[J].榆林學(xué)院學(xué)報(bào),2008,18(2):74-75.
[4]陳桂芳,高之清,李勝利,等.麥克斯韋關(guān)系式的簡捷記憶方法[J].廣東化工,2010,38(2):22-23.
[關(guān)鍵詞]應(yīng)用化學(xué)專業(yè);物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革
[中圖分類號]O64;G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]2095-3437(2016)02-0145-03
物理化學(xué)是東北大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在完成了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)的學(xué)習(xí)之后,繼續(xù)修學(xué)的又一門化學(xué)基礎(chǔ)課程。[1]物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為理論課教學(xué)的輔助手段,綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需要的基礎(chǔ)研究工具和方法,是化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的重要組成部分。[2]學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的理論,鞏固和加深對物理化學(xué)原理的理解[3],提高對物理化學(xué)知識的靈活運(yùn)用能力,這有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神[4],為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此,科學(xué)合理地設(shè)置物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容,對構(gòu)建完整的化學(xué)基礎(chǔ)課程體系、提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。[5]
一、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程存在的問題
應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)決定了其對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容深度、廣度和綜合度的要求不同于材料、冶金、成型、環(huán)境、生物工程等其他專業(yè)。東北大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為遼寧省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,為使學(xué)生能系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握各種物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究方法,便于教師在教學(xué)過程中實(shí)時掌控實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果,實(shí)驗(yàn)中心為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)單獨(dú)開設(shè)了兩個學(xué)期的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,而且取得了豐碩的教學(xué)成果。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及社會對應(yīng)用化學(xué)專門化人才素質(zhì)要求的提高,過去曾經(jīng)被師生們樂道的一些優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前的需求。表1中分別列出了過去和現(xiàn)在為東北大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過調(diào)查研究,我們發(fā)現(xiàn)過去制定的培養(yǎng)計(jì)劃主要存在以下兩個方面的問題。其一,由表1可以看出,大部分的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),研究性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少。這顯然不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。其二,過去物理化學(xué)課程體系中理論課與實(shí)驗(yàn)課的課時比例為2∶1,即理論課課時是實(shí)驗(yàn)課的2倍。教學(xué)研究表明,雖然通過理論課的學(xué)習(xí),學(xué)生可以掌握較多的理論知識,但由于實(shí)驗(yàn)課時較少,學(xué)生的動手能力較差,對實(shí)驗(yàn)室的各種基礎(chǔ)儀器設(shè)備的使用方法不能完全掌握,因此學(xué)生很難將所學(xué)到的各種實(shí)驗(yàn)知識融會貫通,這對其以后的學(xué)習(xí)和工作是十分不利的。而且由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少、內(nèi)容不新穎等問題,學(xué)生對物化實(shí)驗(yàn)課的重要性認(rèn)識不足,普遍存在重視理論課學(xué)習(xí)而輕視實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練的現(xiàn)象,缺乏主動學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能、掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)的積極性。因此,亟須對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置進(jìn)行改革。
二、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置改革
(一)增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
為培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和提升學(xué)生的綜合素質(zhì),在東北大學(xué)教務(wù)處的大力支持下,根據(jù)培養(yǎng)科研拔尖創(chuàng)新人才的需要,我們重新修訂了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。大幅提高了實(shí)驗(yàn)課時在物理化學(xué)課程體系中的比例,將理論課和實(shí)驗(yàn)課的課時比由原來的2:1調(diào)整為1:1;實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也由原來的12個增加到了現(xiàn)在的22個,并允許學(xué)生選做其中的20個實(shí)驗(yàn)。原教學(xué)大綱中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中屬于熱力學(xué)模塊的實(shí)驗(yàn)較多,而屬于電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)知識模塊的實(shí)驗(yàn)較少。在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn),由于學(xué)生對后兩個模塊中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目接觸較少,缺少理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會,所以對相關(guān)知識掌握得不好。因此,在修訂物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱時,除保留原有實(shí)驗(yàn)外,還增加了10個實(shí)驗(yàn)。其中包括熱力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1個,電化學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3個,化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5個,界面與膠體化學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1個。增加了新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在各個知識模塊間的分布變得更加合理。通過物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅能加深對理論知識的理解,還能開拓視野,提升綜合運(yùn)用理論與實(shí)驗(yàn)知識的能力。
(二)改革實(shí)驗(yàn)方案
除了增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以外,我們還對原來的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),以使實(shí)驗(yàn)方案更加合理。例如“表面張力和接觸角的測定”實(shí)驗(yàn),原來的實(shí)驗(yàn)方案是通過測定毛細(xì)管的半徑和水壓計(jì)的壓差值,再利用氣泡最大壓力法中表面張力的基本公式計(jì)算出水的表面張力。這種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣不高。通過反復(fù)的測試和調(diào)整,我們將實(shí)驗(yàn)方案修改為測定一系列濃度不超過0.1mol·L-1的正丁醇水溶液的界面張力,再根據(jù)吉布斯吸附公式計(jì)算溶液表面的吸附量以及正丁醇的橫截面積。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整后,學(xué)生普遍反映對界面張力的性質(zhì)、表面自由能的意義以及界面張力和吸附的關(guān)系了解得更透徹了。再例如“冰點(diǎn)下降測分子量”實(shí)驗(yàn),原來的實(shí)驗(yàn)方案是分別測定水和濃度為0.3%的尿素水溶液的凝固點(diǎn),再計(jì)算出尿素的分子量。由于尿素溶液濃度比較小,雖然選擇的溶液滿足稀溶液的條件,但測出的水與尿素溶液的凝固點(diǎn)之差不明顯。為了加深學(xué)生對溶液凝固點(diǎn)降低這一概念的理解,提高學(xué)生對這個物理化學(xué)現(xiàn)象對人們生產(chǎn)生活所產(chǎn)生影響的認(rèn)識,經(jīng)過多次對比實(shí)驗(yàn),我們最終確定將實(shí)驗(yàn)中所用的尿素溶液濃度提高到1%,從而使測得的凝固點(diǎn)降低值達(dá)到0.3℃左右,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,獲得比較好的實(shí)驗(yàn)效果,達(dá)到了預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
(三)重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
針對物理化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的需要,我們對一些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。保留并整合了一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力。同時也拓展了一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將不同的知識點(diǎn)聯(lián)系在一起,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能靈活運(yùn)用所學(xué)的物理化學(xué)知識。例如在新增加的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“臨界膠束濃度的測定”中,除了用電導(dǎo)法測定不同濃度的十二烷基磺酸鈉的電導(dǎo)率以確定其臨界膠束濃度外,還增加了臨界膠束濃度的另一種測定方法———界面張力法———的內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生們采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方法確定相同表面活性劑體系的臨界膠束濃度,加深了對表面活性劑溶液性質(zhì)的理解,同時還對兩種不同的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了實(shí)際操作和比較。再例如在“原電池電動勢的測定”實(shí)驗(yàn)中,我們采用電位差綜合測試儀取代了原來使用的電位差計(jì)和檢流計(jì),顯著縮短了實(shí)驗(yàn)過程中儀器調(diào)試占用的時間,并增加了新的內(nèi)容以充分利用這些節(jié)余下來的寶貴時間。經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新設(shè)計(jì)和組合,學(xué)生在測定了以銅/硫酸銅為半電池構(gòu)造成的原電池電動勢后,還可以繼續(xù)測定不同溫度和不同濃度的硫酸銅水溶液對溶液電導(dǎo)率的影響,進(jìn)而分析對原電池電動勢產(chǎn)生的影響。因此,重組后的“原電池電動勢的測定”實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為一個綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn),而不再是一個簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過對這個實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,學(xué)生可以對理論課中學(xué)到的電化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)知識有比較全面且深入的理解。
(四)開設(shè)物理化學(xué)大型綜合性實(shí)驗(yàn)
為培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研能力,從2003年開始,我們又將物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與教師科研成果相結(jié)合,面向應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)了一套大型綜合性實(shí)驗(yàn)———聚苯胺的制備、表征及性能測試。這個大型綜合性實(shí)驗(yàn)總共包括6個子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:聚苯胺的化學(xué)法制備、聚苯胺摻雜-反摻雜性能研究、聚苯胺的電化學(xué)法制備及電化學(xué)性能測試、聚苯胺電化學(xué)催化性能研究、聚苯胺氣敏性研究、聚苯胺在不同pH值的酸溶液中的電化學(xué)響應(yīng)。學(xué)生完成這個大型綜合性實(shí)驗(yàn)需要24學(xué)時。在實(shí)驗(yàn)前,我們要求學(xué)生獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并設(shè)計(jì)出完整的實(shí)驗(yàn)方案,經(jīng)與指導(dǎo)教師討論確認(rèn)后,才能通過網(wǎng)上預(yù)約確定實(shí)驗(yàn)時間并進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在獨(dú)立完成全部子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后,應(yīng)按照通用的學(xué)術(shù)研究報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)寫出綜述報(bào)告,并對實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象及出現(xiàn)的問題開展分組討論。數(shù)年的實(shí)踐結(jié)果表明,這項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)置,不僅使學(xué)生熟悉了多種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備(例如,四探針電導(dǎo)率測試儀、電化學(xué)工作站以及CHI軟件)的使用方法,還對導(dǎo)電有機(jī)高分子材料有了一定的了解,有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識、獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力,并為學(xué)生將來從事科研工作打下了基礎(chǔ)。
三、課程設(shè)置改革后的成效
近幾年來,通過對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不斷研究和改革,不僅提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動和積極性性,而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神。實(shí)踐證明,重新設(shè)置后的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,對培養(yǎng)科研拔尖創(chuàng)新人才有重要意義。
參考文獻(xiàn)
[1]王軍.對大學(xué)物理化學(xué)課程教學(xué)的思考[J].教育進(jìn)展,2013(3):13-16.
[2]王巖,李三鳴.新課程體系下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012(1):55-57.
[3]楊冬梅,王軍.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的總體設(shè)計(jì)及實(shí)踐[J].高等理科教育,2008(6):103-105.
[4]張國林,韓瑩,薛懷國,等.大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué),2010(1):23-25.
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新人才;物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);仿真實(shí)驗(yàn)
創(chuàng)新人才是指具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的人才[1],其核心是不因循守舊,能在細(xì)微處發(fā)現(xiàn)問題、并解決問題。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門綜合性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程,其背后思維邏輯嚴(yán)密、方法多樣并緊隨時代技術(shù)不斷進(jìn)步,所以給學(xué)生提供了更多的思維和想象空間,對培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有不可或缺的作用,但在實(shí)踐過程中經(jīng)常會出現(xiàn)以下問題:①實(shí)驗(yàn)儀器臺件數(shù)偏少,不能保證每個學(xué)生能夠掌握所有實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。②有些實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)備與實(shí)驗(yàn)要求存在偏差使實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度和重復(fù)性較差。③絕大多數(shù)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)均涉及到儀器的使用和操作,給學(xué)生的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)帶來了較大的困難。④傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法難于突出培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。鑒于以上情況,我們嘗試在教學(xué)模式上進(jìn)行改革,通過仿真實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)以上缺陷。通過實(shí)踐證明,該方法有效的提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,并且使實(shí)驗(yàn)器材的損耗降到最低。
1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真軟件的編寫方法
Labview是美國NI公司推出的基于圖形化的編程語言,主要用于編制虛擬儀器軟件。其編程方式是通過數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)的,編程的圖標(biāo)用來表示函數(shù),數(shù)據(jù)流的流向則用連線表示。在仿真過程中,Lab-view強(qiáng)大的圖型化編程語言和直觀的圖形化環(huán)境,使程序開發(fā)更為快捷[2],實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和仿真的一體化,實(shí)質(zhì)上計(jì)算機(jī)控制的是每個實(shí)驗(yàn)儀器,通過后面板的程序框圖來實(shí)現(xiàn)對前面板可視化儀器的控制,從而達(dá)到我們所需的目的和要求,借助這一點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真程序的高度真實(shí)性和可操作性。
2在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真軟件中體現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的
在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)新人才很重要的一點(diǎn)就是要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題,而不僅僅是簡單的接受實(shí)驗(yàn)事實(shí)。通過在仿真軟件中把不同時期和不同條件下的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果體現(xiàn)出來,可以給學(xué)生更多的思考空間,對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)顯然可以起到有益的作用。下面以“凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量”實(shí)驗(yàn)仿真軟件為例作進(jìn)一步說明?!澳厅c(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量”是物理化學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜,技術(shù)要求較高[3],涉及溶液、相平衡(可逆與不可逆平衡、新相生成)、高精度溫度測定等諸多問題,學(xué)生初次實(shí)驗(yàn)難度很大。為了解決這個問題我們編制了該實(shí)驗(yàn)的三個仿真程序,操作界面如圖1、圖2和圖3所示。這三個仿真程序分別反映了上世紀(jì)90年代以前,2000年左右和目前最新的實(shí)驗(yàn)方法,學(xué)生通過這幾個仿真實(shí)驗(yàn)明白了圖1為什么要使用上下攪拌的方式,圖2相比圖1有哪些改進(jìn)但是又產(chǎn)生了哪些問題,為什么圖1和圖2的裝置測量結(jié)果總是偏低,圖3的裝置為什么通過阻止液體在樣品管壁上優(yōu)先結(jié)晶、同時當(dāng)體系中出現(xiàn)結(jié)晶時對樣品散熱進(jìn)行補(bǔ)償就可以得到精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,所有這些使學(xué)生更加勤于思考。
3結(jié)語
經(jīng)過仿真程序在教學(xué)上的應(yīng)用,學(xué)生對于即將做的實(shí)驗(yàn),產(chǎn)生了濃厚的興趣。加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解和思考能力,對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有較大的幫助。
參考文獻(xiàn):
[1]孫世志.研究性物理實(shí)驗(yàn)與大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)[D].大連:大連理工大學(xué),2006.
[3]梁碩,趙冉.基于Labview編程語言的圖像處理技術(shù)淺述[J].信息技術(shù),2012,10(11):78-79.
關(guān)鍵詞:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);移動互聯(lián)網(wǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)?;瘜W(xué)、化工、環(huán)境、生物等相關(guān)專業(yè)所必修的一門實(shí)驗(yàn)課程,是高校學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理化學(xué)原理與過程的重要途徑,在物理化學(xué)教學(xué)中起著舉足輕重的作用。它以物理儀器測試為主要手段,測量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理為主要內(nèi)容,綜合了化學(xué)學(xué)科各領(lǐng)域所需的基本研究工具和方法。該門課程理論性、實(shí)踐性和技術(shù)性都很強(qiáng),在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合能力上發(fā)揮著非常重要的作用[1-2]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)大學(xué)生的基本操作技能和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓM(jìn)一步加深基礎(chǔ)理論原理和基本概念的理解至關(guān)重要。為提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,在國家對教育投入持續(xù)增加的背景下開展的教學(xué)改革呈現(xiàn)出了加強(qiáng)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性、推進(jìn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、嘗試主動型實(shí)驗(yàn)教學(xué)、提倡綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)等趨勢。
1物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革的原因
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量的限制,在進(jìn)行教學(xué)時,通常采用的是多組循環(huán)實(shí)驗(yàn)制,這樣學(xué)生在進(jìn)行物化實(shí)驗(yàn)時,往往與該實(shí)驗(yàn)的對應(yīng)物理化學(xué)理論知識在課堂上還沒有學(xué)到,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時,一方面在實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容上需要根據(jù)學(xué)校本身的情況作出調(diào)整,甚至有時候變動相當(dāng)大;另一方面,實(shí)驗(yàn)教材上的儀器型號通常與院校采用的不同,因此相應(yīng)的操作規(guī)程和步驟也會有所區(qū)別。因此即便學(xué)生做了充分的預(yù)習(xí),教師在課上有了充分細(xì)致的講解,仍然經(jīng)常錯誤百出,效率低下。而如果依靠實(shí)驗(yàn)教師在有限的時間內(nèi)進(jìn)行講解,無論從時間上,還是教學(xué)的效果方面都不會盡如人意。目前現(xiàn)階段物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中,主要采取學(xué)生預(yù)習(xí)—教師講解—學(xué)生實(shí)驗(yàn)—提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)中實(shí)驗(yàn)過程是在教師的精心安排下進(jìn)行講授和實(shí)驗(yàn)演示,這通常會占用大量的課堂時間,而且學(xué)生只能是被動接受,疏于思考。另外學(xué)生和教師之間也缺少有效的溝通,這就造成學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的主動性不高,也不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教學(xué)過程單一化,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力的培養(yǎng)[3-4]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程由于教材的特殊性,結(jié)合近年來國家在高等教育方面所大力提倡的自主創(chuàng)新教育、開放式教育的趨勢以及現(xiàn)如今互聯(lián)網(wǎng)的普及,研究并開發(fā)出可以在網(wǎng)絡(luò)上學(xué)習(xí)交流并共享的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程勢在必行。
2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的構(gòu)建
隨著近年來網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為教育界關(guān)注和研究的熱點(diǎn)之一,成為了21世紀(jì)教育改革的重要領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)教育是基于網(wǎng)絡(luò)平臺,利用數(shù)字化、多媒體和交互式等動態(tài)效應(yīng)技術(shù)使一些復(fù)雜的、抽象的教學(xué)內(nèi)容形象化和直觀化,使師生互動易于實(shí)現(xiàn),是對傳統(tǒng)教育模式的一種補(bǔ)充,網(wǎng)絡(luò)課程可以很好地改進(jìn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的互動討論,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。尤其近年來,移動互聯(lián)網(wǎng)的增長態(tài)勢十分迅猛,其中2016年移動互聯(lián)網(wǎng)比上年增長了20.7%,其中手機(jī)上網(wǎng)的流量同比增長124.1%,在總流量的比重達(dá)到90.0%[5]。因此,鑒于以上情況,建立符合自己學(xué)校教學(xué)特色的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程平臺具有十分的必然性。尤其隨著近年來我們國家移動互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和普及,以及基于移動互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的大量社交應(yīng)用和微信公眾號等傳播應(yīng)用平臺,對于普通高等學(xué)校在校生,如果采用這類移動媒介作為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程的平臺,會具有極大的可操作性和便利性。因此,基于以上原因,勢必需要改進(jìn)長久以來的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課方式,將以學(xué)生課前書本預(yù)習(xí)、教師課上講授的傳統(tǒng)教學(xué)方式,改進(jìn)為學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)預(yù)先完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程,教師轉(zhuǎn)而主要著重于實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)和檢查,而這樣的教學(xué)方式,將大大拓展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“無形”課時,極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和靈活性,進(jìn)而提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果。
3物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程的構(gòu)成
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)置需從以下幾個方面著手:(1)實(shí)驗(yàn)的公告系統(tǒng),這部分應(yīng)包含物化實(shí)驗(yàn)的時間和地點(diǎn)安排,以及相應(yīng)任課教師與實(shí)驗(yàn)教師的聯(lián)系方式,方便教師和學(xué)生更加便利地溝通,及時做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備和預(yù)習(xí)工作,另外,當(dāng)遇到特殊情況需要作出時間變動時,也可以做到更好地通知學(xué)生。(2)課程內(nèi)容部分,此部分主要包括了學(xué)期各實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、原理說明,以及操作視頻和圖片講解,還有實(shí)驗(yàn)中需注意的一些事項(xiàng)。(3)實(shí)驗(yàn)的開放預(yù)約系統(tǒng),物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)隨著現(xiàn)今物理化學(xué)的發(fā)展趨勢,可以在今后設(shè)計(jì)若干個具有創(chuàng)新性的綜合實(shí)驗(yàn),作為對必做實(shí)驗(yàn)的有效補(bǔ)充,作為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)選做部分接受學(xué)生預(yù)約,這部分選做實(shí)驗(yàn)的設(shè)置無論是提高物化實(shí)驗(yàn)多樣性和創(chuàng)新性方面,還是進(jìn)一步拓展學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作上的綜合能力方面都十分有益。這樣一來,即避免實(shí)驗(yàn)課程陳舊會與現(xiàn)今科技發(fā)展越來越脫節(jié),也可進(jìn)一步提高學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)方面的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力,也同時提高了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開放性。課程內(nèi)容具體應(yīng)包含以下幾個方面:(1)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)航部分,包括物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)需注意的安全事項(xiàng),進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前需做好的一些準(zhǔn)備工作。(2)實(shí)驗(yàn)的基本原理和目的,這部分主要簡明扼要的介紹一下實(shí)驗(yàn)的基本原理和主要目的、意義,包括實(shí)驗(yàn)中涉及到的物理化學(xué)理論中的基本公式和定理。(3)實(shí)驗(yàn)儀器的圖片介紹和實(shí)驗(yàn)操作的視頻,通過這些,學(xué)生可以做到通過預(yù)習(xí)熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的基本原理和操作細(xì)節(jié),從而更加順利的得到精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最后還有相應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作要求和范例,這些可以幫助學(xué)生寫出更為規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。(4)實(shí)驗(yàn)的答疑討論區(qū),可以供教師與學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告中遇到的一些疑難問題,更可以定期一些在實(shí)驗(yàn)中普遍出現(xiàn)的難點(diǎn)和問題。
4實(shí)驗(yàn)開放網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平成后的優(yōu)點(diǎn)
解決了實(shí)驗(yàn)教材與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不配套的問題,而且將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)化,會極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率,并節(jié)省教師的授課時間。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺依托的的是現(xiàn)今我國發(fā)展迅猛的移動網(wǎng)絡(luò),并且借助手機(jī)以及手機(jī)app,可以更加靈活和方便地使學(xué)生運(yùn)用課外時間,做好物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備工作。將學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程移出課堂之外后,教師可以將更多的精力放在評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作上,而這些無疑將更加有力地推動和提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和主觀能動性。這種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺模式一旦具有可行性,對于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的啟發(fā)意義將是巨大的,其他類似的理工科實(shí)驗(yàn)科目都可以仿照這種模式,進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)今的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法和提高教學(xué)效率。5結(jié)語為了更進(jìn)一步地改進(jìn)高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式,使之更加適應(yīng)現(xiàn)今科技發(fā)展的趨勢以及移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的急速發(fā)展的情況,我們提出了將物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開發(fā)出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)開放教育平臺的理念,這樣的網(wǎng)絡(luò)開放教學(xué)平臺的適用可以延伸教學(xué)時長,更好地提高學(xué)生的預(yù)習(xí)效果和學(xué)習(xí)積極性,也提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。而且經(jīng)過學(xué)生和教師們的實(shí)踐和互動,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),相信我們可以更好的進(jìn)一步完善改進(jìn)這種移動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,以滿足今后不斷發(fā)展的教學(xué)需求。
參考文獻(xiàn)
[1]蔣月秀.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].高教論壇,2005(4):40-42.
[2]韋波,劉海燕,李玉紅,等.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程的構(gòu)建與應(yīng)用[J].廣東化工,2016,43(21):191-192.
[3]李燕,毛曉明,李慧,等.新升本科院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)化[J].廣州化工,2016,45(1):150-151.
[4]徐永群,徐坦,王小兵,等.開放式物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)多媒體課件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].廣東化工,2015,42(6):192-194.
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革;物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);主觀能動性
一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段的改革
目前,大多數(shù)高校都開始壓縮課時,縮短了實(shí)驗(yàn)課時間,實(shí)驗(yàn)老師為了讓學(xué)生在正常教學(xué)時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn),通常情況下,實(shí)驗(yàn)室老師會將學(xué)生上課前所有的準(zhǔn)備工作都做完,甚至可能提前完成一部分實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,通過模仿實(shí)驗(yàn)老師的演示過程或者按照課本的實(shí)驗(yàn)步驟,做完實(shí)驗(yàn)離開實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)開始到結(jié)束,通常2—3個小時就能結(jié)束,容易讓學(xué)生造成一種實(shí)驗(yàn)很簡單的假象。因此,當(dāng)學(xué)生剛開始開展本科論文的科學(xué)研究時,不知道怎么開展工作,發(fā)揮不了自己的主觀能動性,因?yàn)閷W(xué)生沒有經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段。基于此,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由原來教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn),學(xué)生單純的做實(shí)驗(yàn),改成讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段就進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)場觀摩或者協(xié)助實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),從儀器的配套選擇、安裝調(diào)試、藥品的領(lǐng)取、溶液的配制以及實(shí)驗(yàn)室的整理等方面,盡可能全方位地參與,為提高學(xué)生的動手能力提供機(jī)會。
二、優(yōu)化評價(jià)考核體系
目前,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核主要分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生四個環(huán)節(jié)。其中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),學(xué)生在預(yù)習(xí)過程往往采取直接抄襲實(shí)驗(yàn)課本的方式,不注意實(shí)驗(yàn)課本中實(shí)驗(yàn)原理知識的理解。有些學(xué)生雖然在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中得了高分,但這并不能表明其對該實(shí)驗(yàn)有非常好的理解和運(yùn)用。實(shí)際上,實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的目的一方面是希望學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)一步了解和鞏固理論知識;另一方面是希望學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生提出問題,分析問題,解決問題的能力,以及進(jìn)一步提高其對該學(xué)科相關(guān)理論知識理解程度。因此,非常有必要建立合理的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)評價(jià)體系。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的臺套數(shù)和選課學(xué)生的人數(shù),我們提出自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)考核方式,主要是指學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)原理部分的理解,自行寫出實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)儀器,實(shí)驗(yàn)步驟,數(shù)據(jù)處理三部分內(nèi)容,并對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)做,學(xué)生可以單獨(dú)或者兩人完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)過程。通過該考核方式的實(shí)施,希望能大大激發(fā)學(xué)生對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的興趣。實(shí)際上,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)考核方式將更加注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的關(guān)注,與現(xiàn)有的只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與否相比,該體系更強(qiáng)調(diào)對實(shí)驗(yàn)過程中對問題的解決能力的評價(jià)。
三、教學(xué)內(nèi)容的改革———開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)課
綜合實(shí)驗(yàn)課的目的是使學(xué)生的動手能力得到充分的鍛煉。在內(nèi)容方面,可以結(jié)合本學(xué)科儀器設(shè)備的現(xiàn)狀以及一些科研課題,為學(xué)生設(shè)計(jì)一些新實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括多種科研實(shí)驗(yàn)方法和新測試技術(shù)的綜合應(yīng)用,如聚合物的性質(zhì)測定等;同時有意識地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前社會面臨的一些亟待解決的熱點(diǎn)問題。比如,2017年,為了測定一個弱導(dǎo)熱性聚合物的比熱容,本人和三名本科生基于電熱法的基本原理,自行選材、設(shè)計(jì)并加工量熱器內(nèi)筒和外筒。與傳統(tǒng)量熱器相比,單獨(dú)設(shè)計(jì)并加裝了一根樣品管,最后組裝得到改進(jìn)量熱器。對于弱導(dǎo)熱性物質(zhì),將已知比熱容且導(dǎo)熱性較強(qiáng)的鋅粉與其混合后再進(jìn)行測試,縮短了其達(dá)到平衡溫度的加熱時間,使待測物質(zhì)內(nèi)部熱量分布更加均勻,減少其內(nèi)外部溫度差異對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,并因此獲得了“卓越杯”大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)賽二等獎(省部級)。在整個實(shí)驗(yàn)過程中,不僅讓學(xué)生明確了比熱容的定義,了解了導(dǎo)熱性較好的物質(zhì)與導(dǎo)熱性較差的物質(zhì)在測試時的區(qū)別,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高了學(xué)生自我動手解決問題的能力。由于綜合實(shí)驗(yàn)課可真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,同時能提高實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備的利用率。通過綜合實(shí)驗(yàn)課,使學(xué)生了解一些當(dāng)前學(xué)科前沿的新知識和先進(jìn)的測試技術(shù)。
傳統(tǒng)的教學(xué)模式,整個實(shí)驗(yàn)按教材或教師預(yù)先設(shè)計(jì)的步驟和方案進(jìn)行,學(xué)生被動參與,這樣不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門理論性、實(shí)踐性和技術(shù)性都很強(qiáng)的課程,其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更側(cè)重于定量地解釋化學(xué)過程的規(guī)律,提高運(yùn)用其技術(shù)與方法去分析和解決實(shí)際問題的能力,從而形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方法,使綜合能力得到提高。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)未來化學(xué)工作者的教育中,占有特別重要的地位,對培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力起著理論教學(xué)無法替代的作用。
2構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程體系及優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
俗話說“萬丈高樓平地起”,扎牢基礎(chǔ),利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們構(gòu)建了循序漸進(jìn)型的物理化學(xué)實(shí)踐課程體系“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)→綜合性→設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)”,利于提高大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力?;A(chǔ)實(shí)驗(yàn),按照已擬定的實(shí)驗(yàn)方案測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用數(shù)學(xué)原理和方法科學(xué)地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使學(xué)生對理論知識有一個較直觀和深刻的理解;綜合實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)及研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。學(xué)生掌握不同層次的實(shí)驗(yàn)要求及實(shí)驗(yàn)技能,初步建立起研究科學(xué)問題的方法和態(tài)度。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是南昌航空大學(xué)的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)春曉班及材料化學(xué)專業(yè)等的基礎(chǔ)課程。以春曉班為例,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時為64學(xué)時,分兩個學(xué)期進(jìn)行,是一門單獨(dú)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)課。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由熱力學(xué)、動力學(xué)、界面現(xiàn)象、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(表面活性劑的臨界膠束濃度的測定及影響分析)、探索研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)(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)等組成。其中基礎(chǔ)性、綜合性實(shí)驗(yàn)為40學(xué)時,設(shè)計(jì)性、開放探索性實(shí)驗(yàn)24學(xué)時。此外,為提高學(xué)生的興趣,南昌航空大學(xué)組織學(xué)生可以申請“三小項(xiàng)目”即“小發(fā)明、小創(chuàng)作、小制作”,這些小項(xiàng)目具有一定的難度,使學(xué)生有機(jī)會了解本學(xué)科發(fā)展的前沿,激發(fā)學(xué)生的求知欲望和探索精神,提高實(shí)踐創(chuàng)新能力。例如:結(jié)合物理化學(xué)光、電、磁及吸附等方面的知識,在2013年,2011級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)春曉班26名學(xué)生中有8名學(xué)生作為第一申請人申報(bào)第八屆南昌航空大學(xué)“三小項(xiàng)目”成功,占30.8。其題目有:“去除水體中汞的選擇性石墨烯—胸腺嘧啶復(fù)合物的合成與性能研究”“一種石墨烯復(fù)合納米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光電催化處理裝置”等。
3改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及教學(xué)方法
向?qū)W生開放物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要舉措之一。開放物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)模式,鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力,讓學(xué)生接觸到科研前沿的很多最新的成果,從而從根本上引起學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的興趣和重視。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)過程中,教師對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理都進(jìn)行了詳細(xì)講解,學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮。為此,我們將實(shí)驗(yàn)的順序調(diào)整為:“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)→綜合性→設(shè)計(jì)性→開放性實(shí)驗(yàn)”。在第一次實(shí)驗(yàn)時給定設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)題目,隨后學(xué)生先做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),在課后根據(jù)自己選定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目積極地查找文獻(xiàn),尋找合適的方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,如果在課內(nèi)沒有完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,可以與老師預(yù)約時間來進(jìn)行未完成的實(shí)驗(yàn)。逐步推行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,重在吸引學(xué)生主動參與科研實(shí)踐活動。還充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。將一些儀器設(shè)備的操作、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)制成多媒體視頻;鼓勵學(xué)生用計(jì)算機(jī)來完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,利用Excel或Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理不但速度快而且準(zhǔn)確性高,規(guī)范物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程,為學(xué)生將來從事實(shí)驗(yàn)或科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
4完善實(shí)驗(yàn)課程考核體系
為了較為客觀全面地評價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平,必須完善實(shí)驗(yàn)課成績評定方式??己藘?nèi)容包括預(yù)習(xí)、操作、紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等;將考核的形式多樣化,主要從操作前的提問、操作是否規(guī)范、是否有原始記錄、對自己方案的可行性進(jìn)行論證及可視化總結(jié)等方面進(jìn)行綜合考核??陀^全面的考核評價(jià)體系有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)其綜合能力,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)態(tài)度。
5學(xué)生培養(yǎng)成果
近年來我院本科生在國家級科研創(chuàng)新大賽中屢創(chuàng)佳績,例如:在2012年第十二屆全國“挑戰(zhàn)杯”比賽中,聶珊珊等同學(xué)《磁性銅離子印跡聚合物的合成與性能研究》獲得三等獎;在2013年第十三屆全國“挑戰(zhàn)杯”比賽中,冷樂輝等同學(xué)《新型復(fù)合光催化劑的合成及光催化降解有機(jī)染料性能研究》獲得一等獎;李蕾等同學(xué)《廢棄鋰離子中鈷酸鋰的高效浸出技術(shù)研究》獲得三等獎。這些成果大部分都與物理化學(xué)的知識息息相關(guān),基礎(chǔ)與創(chuàng)新并重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對學(xué)生科研興趣的激發(fā)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。
6結(jié)束語
關(guān)鍵詞:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué);改革
對于醫(yī)學(xué)院校藥學(xué)類專業(yè)的學(xué)生而言,物理化學(xué)為藥劑學(xué)、藥物化學(xué)、藥代動力學(xué)等后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ),是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,而配合理論課開設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn),結(jié)合了化學(xué)領(lǐng)域中很多分支學(xué)科所需要的研究方法和研究手段,在藥學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中占有重要地位[1]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的不僅要學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的操作技能,還要能利用基本理論和操作技術(shù)來幫助解決藥學(xué)方面的實(shí)際問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考解決問題能力和創(chuàng)新能力[2]。因此,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在藥學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)過程中處于關(guān)鍵的環(huán)節(jié),占有特別重要的地位。
1我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題
結(jié)合當(dāng)今醫(yī)學(xué)院校藥學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際,我校傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一些問題[3-9],不利于新世紀(jì)高素質(zhì)創(chuàng)新型藥學(xué)人才的培養(yǎng),主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)定位不準(zhǔn)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)長期以來一直被認(rèn)定在輔助教學(xué)的地位,看作是理論教學(xué)的附屬品,學(xué)生、教師對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性重視度不高,導(dǎo)致學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性差,對實(shí)驗(yàn)課敷衍了事。(2)實(shí)驗(yàn)教材匱乏?,F(xiàn)行大多數(shù)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教材在編寫過程中缺乏對藥學(xué)知識的融合,主要從物理化學(xué)本身的角度進(jìn)行編寫,在藥學(xué)專業(yè)思維方面忽略了對學(xué)生的培養(yǎng),很多都不太適合藥學(xué)專業(yè)。(3)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與專業(yè)聯(lián)系少。目前我校開設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)缺乏那些與藥學(xué)專業(yè)有關(guān)的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,主要是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),不能從根本上體現(xiàn)物理化學(xué)理論與技術(shù)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。(4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不合理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式,帶課教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟及數(shù)據(jù)處理方法等,學(xué)生按照講義上的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作,現(xiàn)代化教學(xué)方法與手段還沒有廣泛應(yīng)用。(5)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法落后。我校學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時主要使用坐標(biāo)紙手工繪圖,這種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法繁瑣、麻煩,而且作圖的誤差不可避免地影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索
隨著科技的日益發(fā)展,醫(yī)學(xué)院校藥學(xué)類專業(yè)的學(xué)生規(guī)模也在不斷增加,當(dāng)前我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)所采用的教學(xué)模式,不僅落后于時展的步伐,更不能體現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)在藥學(xué)學(xué)科中的應(yīng)用。為了適應(yīng)時展的要求,培養(yǎng)高素質(zhì)藥學(xué)人才,傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢在必行。我們主要針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端,對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革并付諸實(shí)踐。
2.1改變理念,實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)并重
為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,學(xué)生和教師都要改變理念,充分認(rèn)識物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要地位和作用,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)同等地位的新模式。由于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的重要性認(rèn)識不夠,導(dǎo)致我校藥學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性較低,因此,理論課上我們先讓學(xué)生多了解物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在藥學(xué)其它專業(yè)課程中橋梁和紐帶的作用,實(shí)驗(yàn)課上闡述完實(shí)驗(yàn)原理后,再從基本簡單的實(shí)驗(yàn)原理引申到一些實(shí)用性的藥物研發(fā)和生產(chǎn)工藝流程的實(shí)例,擴(kuò)大學(xué)生的思維和眼界,使學(xué)生從一個較高的角度來理解實(shí)驗(yàn),改善對待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度,提高實(shí)驗(yàn)積極性,從而認(rèn)真參與實(shí)驗(yàn)。
2.2編撰教材,兼顧藥學(xué)專業(yè)特點(diǎn)
目前我校使用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材缺乏專業(yè)的針對性,因此我們在充分考慮藥學(xué)專業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,以基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練為基礎(chǔ)、以綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)為主線、以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo),編寫本校藥學(xué)類專業(yè)學(xué)生使用的實(shí)驗(yàn)教材,構(gòu)建物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的新體系。在教材編撰過程中,我們保留基本技能訓(xùn)練和基本原理的實(shí)驗(yàn),相應(yīng)減少一些驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),具有一定創(chuàng)新價(jià)值并且與藥學(xué)專業(yè)方向有關(guān)的實(shí)驗(yàn)增加開設(shè),同時還增加一定的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),鼓勵學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn),查閱相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,借助小論文等多種形式來完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。如今很多高校的實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)取得不少成功經(jīng)驗(yàn),值得我們學(xué)習(xí)借鑒,如第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)專業(yè)開設(shè)了部分綜合設(shè)計(jì)型物理化學(xué)實(shí)驗(yàn),大大加強(qiáng)了與藥學(xué)專業(yè)的聯(lián)系[10]。
2.3立足專業(yè),改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
常言道,授之以魚不如授之以漁。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中我們改變“照方抓藥”、“依樣畫葫蘆”的教學(xué)模式,采取多種教學(xué)方法來調(diào)動學(xué)生的能動性和積極性,以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。首先要求學(xué)生在課前對所要做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí),充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的有關(guān)原理、方法、步驟及注意事項(xiàng),并寫簡明的預(yù)習(xí)報(bào)告。教師在上實(shí)驗(yàn)課時根據(jù)藥學(xué)專業(yè)特點(diǎn),實(shí)行啟發(fā)式教學(xué)模式,以提問的形式向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容,幫助學(xué)生回憶課堂上學(xué)習(xí)過的理論知識,把理論知識和實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來,學(xué)生也可以向教師咨詢實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題。通過互動教學(xué),不僅可以調(diào)動課堂氣氛,還有利于實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。由于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器操作起來比較復(fù)雜,為此我們采用多媒體輔助教學(xué),通過錄像和視頻播放一些不易演示的成功實(shí)驗(yàn),借助生動的動畫、直觀的圖形配合講解,化抽象為具體、化復(fù)雜為簡捷,不僅激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣,還可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程,提升實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量。
2.4借助計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代化
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行大量繁瑣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和作圖,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理內(nèi)容較多,并且數(shù)據(jù)處理和作圖產(chǎn)生的誤差較大,因此把計(jì)算機(jī)及有關(guān)軟件引入到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可以使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度、實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)效果得到較大的提高和改進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)課上,我們針對不同的實(shí)驗(yàn)提供給學(xué)生相應(yīng)的軟件,例如Origin、Excel數(shù)據(jù)分析軟件,運(yùn)用Excel計(jì)算,輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并設(shè)定相應(yīng)的公式,可直接得出結(jié)果,運(yùn)用Origin作圖,不僅能進(jìn)行線性擬和,還能由擬合直線的斜率或截距求出實(shí)驗(yàn)所需數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)及有關(guān)軟件輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理變得直觀、快捷,不僅可以客觀評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,也為以后畢業(yè)論文的撰寫奠定良好的基礎(chǔ)。
3結(jié)語
教學(xué)改革是一項(xiàng)長遠(yuǎn)而艱難的任務(wù),藥學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革更是勢在必行。實(shí)踐證明,根據(jù)我校醫(yī)學(xué)院校的性質(zhì)和藥學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)而實(shí)施的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,初步取得了良好的成效,學(xué)生對待物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度和積極參與意識有了明顯改善,學(xué)生的動手能力和多方位地解決實(shí)際問題的能力也得到了很大地提高。今后我們將進(jìn)一步加大物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革力度,建立行之有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)J?,把藥學(xué)專業(yè)教學(xué)和藥學(xué)研究思維融入到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。
參考文獻(xiàn)
[1]曹宏梅,賴紅偉,浦周芳.醫(yī)藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索[J].廣東化工,2012,39(11):219-220.
[2]朱琳,周向東,蔣文.藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版),2007,9(1):49-51.
[3]林貴梅,欒玉霞,邵偉.藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)踐型教學(xué)模式研究與探索[J].食品與藥品,2012,14(1):70-71.
[4]成日青,趙國丁,郭慧卿,等.藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路[J].藥學(xué)教育,2012,28(5):53-55.
[5]楊柳,余邦良,翟銳銳,等.藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].海南醫(yī)學(xué),2011,22(19):132-133.
[6]袁橙,付雙,梁鑫,等.對于藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)建議[J].齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,31(14):2311-2312.
[7]趙曉娟,劉雄,彭曉霞,等.藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2009,27(22):121-122.
[8]彭程,王彥斌.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J].西北民族大學(xué)學(xué)報(bào):(自然科學(xué)版),2009,30(2):78-82.
[9]鄧立志,侯安新,席美云.關(guān)于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].大學(xué)化學(xué),2006,21(4):25-27.
1.加大綜合性實(shí)驗(yàn)的比例, 鼓勵自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
以往的一些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性,缺乏將實(shí)驗(yàn)與所學(xué)習(xí)的理論知識相結(jié)合,沒有實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)效果。對于某些實(shí)驗(yàn),多數(shù)學(xué)生只是按照實(shí)驗(yàn)教材的操作步驟按部就班,沒有對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入細(xì)致的思索,只是機(jī)械地進(jìn)行操作,更不能體現(xiàn)創(chuàng)新性。為此,我們通過刪減教學(xué)內(nèi)容中簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),或修改原來實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將原來的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn),相對增加綜合性實(shí)驗(yàn)的比例,例如對于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)典的“ 燃燒熱的測定[ 4] ” 實(shí)驗(yàn), 安排部分組的學(xué)生測萘的燃燒熱, 其他組的學(xué)生測萘同系物及衍生物的燃燒熱。通過對比分析,不僅掌握燃燒熱測定的基本方法,還進(jìn)一步理解了結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。對于另一個經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)“ 分子偶極矩的測定”[ 5] 實(shí)驗(yàn), 通常分別測定待測物質(zhì)的介電常數(shù),折光率及密度的物理量。 我們鼓勵學(xué)生自主革新實(shí)驗(yàn)操作,構(gòu)建一套同時既能介電常數(shù),又能測折光率的裝置。這樣做簡化了實(shí)驗(yàn)操作步驟,更能深刻理解實(shí)驗(yàn)的原理,培養(yǎng)了學(xué)生提出問題并解決問題的能力,提高學(xué)生在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的能動性作用。
2. 革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,適應(yīng)當(dāng)前物理化學(xué)的發(fā)展
近年來,物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展很快,以傳統(tǒng)教材的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)而設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容,明顯地不適應(yīng)形勢下物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展的步伐。多數(shù)以驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),教學(xué)內(nèi)容陳舊落后,很難引起學(xué)生們的興趣,不利于學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。比如,恒溫槽的裝配和性能測試的實(shí)驗(yàn),真正的實(shí)驗(yàn)操作很少,而且耗時,致使學(xué)生很被動消極的做這個實(shí)驗(yàn)。最近, 我們學(xué)院新開了一些實(shí)驗(yàn),像光催化降解實(shí)驗(yàn),表面吸附污染物的實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)更貼近生活,更適應(yīng)物理化學(xué)研究熱點(diǎn)的潮流。
3. 開展多手段,多探討的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)
傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué),局限于單個實(shí)驗(yàn)室,老師講解,學(xué)生照做,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中很難有自己創(chuàng)造性的想法。目前,多媒體手段可以融入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂,使學(xué)生直觀清楚看到實(shí)驗(yàn)過程具體步驟。同時,重視和學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟的看法的交流,更多的師生交流,能夠讓教師充分掌握學(xué)生對實(shí)驗(yàn)理解水平的高低,認(rèn)識到學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的不足之處,做到有的放矢,能夠很高地提高實(shí)驗(yàn)的效率。
4. 重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討和拓展
對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解和反思是十分重要的,是加深對理論知識的理解和升華的重要過程。盡管可是,長久以來,學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告這一環(huán)節(jié),過于形式化,淺膚,只是簡單的數(shù)據(jù)處理,不能夠看到問題的本質(zhì)。老師們對這一環(huán)節(jié)也是重視不夠?,F(xiàn)在, 我們學(xué)院物理化學(xué)課程組規(guī)定學(xué)生在處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程,要求闡明個人對實(shí)驗(yàn)的理解和感悟,如何怎樣運(yùn)用理論知識解釋實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果,以及如何把理論知識拓展到其他的物理現(xiàn)象的解釋。
改進(jìn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一項(xiàng)提高化學(xué)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力的重要的教學(xué)內(nèi)容,也是長期而艱巨的任務(wù)。 合理的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,要把學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的主體,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)手段深化改革,重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討和拓展,提高學(xué)生分析和解決問題的能力,著眼于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 甘禮華, 陳龍武, 錢君律.多層次物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的再思考[ J] .實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2002 , 21(6):8~9.
[ 2] 胡學(xué)寅, 工科院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的嘗試[ J] .實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2003 , 20(3):94 ~95 .
[3] 周曉海, 夏春蘭, 吳玲.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革探討[ J] .大學(xué)化學(xué), 2005 , 20(4):16 ~19 .
[關(guān)鍵詞]物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)改革
[中圖分類號]G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]2095-3437(2014)02-0067-02
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)大學(xué)生的基本操作技能和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰? 進(jìn)一步加深基礎(chǔ)理論原理和基本概念的理解至關(guān)重要,是高?;瘜W(xué)、化工、材料、環(huán)境等專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,是培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的重要途徑。為提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,在國家對教育投入持續(xù)增加的背景下開展的教學(xué)改革呈現(xiàn)出了加強(qiáng)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性、推進(jìn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、嘗試主動型實(shí)驗(yàn)教學(xué)、提倡綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)等趨勢,我們也曾經(jīng)提出了利用高校測試中心大型精密儀器構(gòu)建本科生創(chuàng)新能力教學(xué)平臺的思路和實(shí)踐,這些發(fā)展趨勢直接導(dǎo)致了教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器向更先進(jìn)的方向邁進(jìn)。然而先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器若配置不當(dāng),將大大弱化實(shí)驗(yàn)過程的直觀性和減少學(xué)生動手拼搭裝置的機(jī)會。
為此,成都理工大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(省級)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室從2005年開始針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題開展了“以提高學(xué)生實(shí)踐能力為本、傳統(tǒng)裝置與現(xiàn)代儀器兼顧、技術(shù)引進(jìn)與技術(shù)改進(jìn)結(jié)合”的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。經(jīng)過努力和反復(fù)試驗(yàn),我們對多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的裝置和方法升級過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析總結(jié)和改進(jìn)優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成功率、準(zhǔn)確率和準(zhǔn)時率明顯提高,學(xué)生滿意,老師滿意,目前已基本實(shí)現(xiàn)了“封閉與直觀結(jié)合、傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合、自動與手動結(jié)合”的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器構(gòu)架,搭建了與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力相適應(yīng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,物理化學(xué)以外的其它課程(如現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)等)也紛紛選擇或增加物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,年人時數(shù)由2005年的10000左右增加到2013年的25000左右,教改成效顯著,為我?;A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(省級)建設(shè)做出了積極貢獻(xiàn)。
一、實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)
(一)錫鉍二元金屬相圖
本實(shí)驗(yàn)室錫鉍合金相圖實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)歷了“電爐加熱坩堝熔融玻璃溫度計(jì)測溫”的傳統(tǒng)搭建裝置,到“全封閉自動加熱測溫”的金屬相圖儀,再到“電熱套加熱坩堝熔融熱電偶傳感器測溫”的改進(jìn)裝置的發(fā)展歷程。改進(jìn)裝置較好地解決了傳統(tǒng)搭建裝置電爐絲易斷、玻璃溫度計(jì)易碎及汞污染、讀數(shù)不準(zhǔn)確、學(xué)生讀數(shù)過程中需要觸碰溫度計(jì)進(jìn)而經(jīng)常打翻坩堝造成電爐短路甚至燙傷等問題,也克服了金屬相圖儀不直觀、溫度過沖、故障后不易修復(fù)等缺點(diǎn)。
(二)飽和蒸汽壓的測定
本實(shí)驗(yàn)室目前測定飽和蒸汽壓的加熱裝置是雙層水浴結(jié)構(gòu)的超級恒溫水浴,顯示溫度為外層水浴溫度,而樣品又放置在內(nèi)層水浴,為了保證顯示溫度與樣品溫度一致就必須保證內(nèi)外層水浴溫度一致,而達(dá)到這樣的溫度平衡一般需要30分鐘左右,從而要么導(dǎo)致學(xué)生在4個學(xué)時內(nèi)無法完成實(shí)驗(yàn),要么未到溫度平衡就讀數(shù)致使實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn),另外學(xué)生調(diào)平衡用的U型管液面也不易觀察。為此,我們增加一支溫度計(jì)直接測定內(nèi)層水浴溫度, 這就保證了測定溫度與樣品溫度一致而無需內(nèi)外層水浴溫度平衡,實(shí)驗(yàn)快而結(jié)果準(zhǔn),U型管內(nèi)加入不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的紅色試劑(如:莧菜紅、胭脂紅等)也很好地解決了液面不易觀察的問題。
(三)最大泡壓法測定溶液的表面張力
本實(shí)驗(yàn)室新近購置的表面張力實(shí)驗(yàn)儀采用了成套的玻璃裝置加數(shù)字壓力計(jì)的結(jié)構(gòu),較好地解決了過去讀數(shù)的人為誤差,但該裝置很難觀察到氣泡均勻單一的冒出,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很不明顯,學(xué)生基本上無法讀到穩(wěn)定的最大值,實(shí)驗(yàn)成功率極低。經(jīng)過多次試驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)對于給定的實(shí)驗(yàn)溶液,毛細(xì)管是決定氣泡能否均勻單一冒出的關(guān)鍵因素,通過采用一根0.5 ml移液管代替原裝置昂貴的毛細(xì)管,冒泡問題迎刃而解,不僅將實(shí)驗(yàn)成功率提到了100%,而且縮短了實(shí)驗(yàn)時間。
二、 實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)
(一)雙液系的氣液平衡相圖
本實(shí)驗(yàn)室目前的氣液平衡相圖裝置采用的是內(nèi)加熱方式,不僅學(xué)生不易掌握而且液體易爆沸沖出燒瓶發(fā)生意外。為此,我們用小功率可調(diào)電熱套進(jìn)行外加熱并加入小塊沸石的方法較好地解決上述問題,實(shí)驗(yàn)過程既直觀又沒有危險(xiǎn)。
(二)旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)
蔗糖在水溶液中轉(zhuǎn)化成葡萄糖和果糖是一個二級反應(yīng),在純水中反應(yīng)速度很慢,需要?dú)潆x子催化,實(shí)驗(yàn)方法使用的是3 mol/l HCl做催化劑。在實(shí)際教學(xué)過程中,4學(xué)時的實(shí)驗(yàn)在冬季會經(jīng)常拖堂到6-8個學(xué)時,造成這一結(jié)果的主要原因是冬季溫度過低。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)我們制定了HCl濃度隨環(huán)境溫度而變的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法(見表1)。這樣一個小小的改進(jìn)就解決了原來經(jīng)常拖堂的問題。
表1不同環(huán)境溫度下的鹽酸濃度
Tab.1 Conc. of HCl under different temperatures
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三、結(jié)束語
第一,近年來,高校教學(xué)改革一直是教育改革的重點(diǎn),并且也在持續(xù)不斷地進(jìn)行,目前的總體趨勢是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力,目的是為了能使學(xué)生更好地跟上社會時展的步伐,可以更快地融入實(shí)際工作中。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革作為高校教學(xué)改革的重要一環(huán),也是圍繞這一趨勢開展的。
第二,針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題開展了“以提高學(xué)生實(shí)踐能力為本、傳統(tǒng)裝置與現(xiàn)代儀器兼顧、技術(shù)引進(jìn)與技術(shù)改進(jìn)結(jié)合”的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,成效顯著,有效增強(qiáng)了大學(xué)生的基本操作技能和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?重點(diǎn)培養(yǎng)了相關(guān)專業(yè)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力,進(jìn)一步加深了基礎(chǔ)理論原理和基本概念的理解,學(xué)生和老師都從中受益匪淺。
第三,對錫鉍合金相圖、飽和蒸汽壓測定、溶液表面張力測定、雙液系的氣液平衡相圖、蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)測定等多個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的裝置和方法升級過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析總結(jié)和改進(jìn)優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成功率、準(zhǔn)確率和準(zhǔn)時率明顯提高。
[參考文獻(xiàn)]
[1]武正簧,楊冬花,閆果蘭,等.構(gòu)建現(xiàn)代物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012,15(6).
[2]王巖,李三鳴.新課程體系下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012,15(1).
[3]陳阿娜,杭志喜,王嵐嵐,等.物理化學(xué)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理,2011,28(10).