物理化学实验教学体系研究论文

化学毕业论文 时间:2018-08-29 我要投稿

  摘要::物理化学实验教学体系的改革以培养学生创新能力,提升综合素质为目标,从教学目标、教学内容、教学模式等方面进行改革与创新;突出以学生为中心,激发学生的学习兴趣和积极主动性,提升创新能力和综合素质。

  关键词:物理化学实验;教学改革;创新能力

  如何激发学生的创新意识、自主学习能力和严谨的科学研究态度,适应时代要求,满足新世纪高素质、创新性人才培养的需求是新时期、新形势下高等教育改革的焦点话题。为了提高学生的综合素质,培养其创新能力和解决问题的能力,很多高校老师依据自身学科特点开展相关的实验教学体系教育教学改革,提出了不同的改革方法与思路[1,2]。物理化学实验作为公共平台课程是培养学生的基本技能和提高学生综合素质的重要手段和途径,我们对物理化学实验的教学目标、教学内容和教学模式等方面进行了改革与创新,以期真正发挥物理化学实验在高水平创新人才培养中的作用。

  1物理化学实验教学目标的提升

  以往的物理化学实验教学内容以验证性实验为主,侧重于学生理论体系的培养,缺乏创新性,学生动手能力和主动学习的能力得不到提升。为了调动学生学习的积极主动性,培养其动手能力和创新能力,提高综合素质,我校物理化学实验教学教研组在教学实践中不断探索,建立了“基础-提高-综合”分层次教学体系,构建了立体化物理化学实验综合创新平台,以精选的少量验证性实验为基础,通过设计性实验提高学生的动手能力,以综合实验调动学生学习的积极主动性,培养学生的创新能力和综合素质,逐步实现:“强化创新设计性、淡化验证性、提升综合素质、培养创新能力”的教学改革目标。

  2物理化学实验教学内容的优化

  由于物理化学实验自身的学科特点需要较多的依赖部分专用仪器和设备[3],因此,设计性实验和综合性实验的数量和范围很大程度上受到条件的限制。以往学生接触到的多是以验证性为主的基础实验:以已学的理论知识为原理,按照预先设定好的实验方案测得实验数据,根据实验原理处理实验数据后与理论值相比较,加深对前面学的理论知识的理解。这样的教学体系存在的问题是教学内容陈旧,缺乏创新性和前沿性,学生被动的按照实验步骤完成实验任务,在操作过程中思考的少,想法少,学习的积极主动性不高,不利于学生动手能力和自主学习能力的培养。近年来教研组在物理化学实验教学的实践中以传统的实验教学体系为基础,精选少量验证性实验,增设大量在传统教学体系中即可实现的设计性和综合性实验,本着以设计性综合性实验为主,验证性实验为辅的教学改革思路,通过大量的教学实践和不断探索,逐步实现实验教学改革的目标。

  2.1精选少量验证性实验,夯实理论基础

  物理化学实验中有大量经典的实验,如二元液系的气液平衡相图、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定、液体饱和蒸气压的测定、电动势法测定热力学函数等,都是为了能更直观的解释物化课堂上所讲的理论知识,让学生加深对所学相图、二级反应、饱和蒸气压、热力学函数等抽象理论知识的理解。在物理化学实验教学体系的改革中保留了这些经典的实验,进一步夯实理论课堂的基础。

  2.2增设大量设计性实验,提高动手能力

  在传统的理论教学体系中,设计性实验所占比例较少,学生自主思考能力受到限制,在物理化学实验的改革体系中增设了大量的设计性实验,设计性实验由老师给出题目和要求,具体的实验方法和步骤由学生自主设计,学生可根据自己的专业设计符合自身学科特点的实验,例如:燃烧热的测定实验:食品学院的学生可测定旺仔小馒头的燃烧热、化工学院的学生可测定苯甲酸的燃烧热、药学院的学生可测定合成单体的燃烧热、生工学院的学生可测定液体啤酒的燃烧热等。实验要求学生根据实验室现有的仪器设备独立完成实验设计方案,写出设计报告,经教师审阅批准后在规定的学时内完成实验,并在课后提交实验论文。学生在设计实验的过程中会将课堂所学的理论知识运用到实际实验当中去,在理论联系实际的过程中进一步巩固所学的理论知识。在提高学习兴趣与学习效果的同时极大的提高了学生学习的积极性与动手能力。

  2.3提高综合性实验比例,提升综合素质

  在改革的物理化学实验教学体系中提高了综合性实验的比例,旨在提高学生自主思考的能力,提升综合素质。综合性实验由老师给出题目及实验目的,学生通过查阅文献、查找资料等方式寻求达到实验目的的方法,通过小组讨论的方式确定最终的实验方案,同一种实验可用不同的仪器设备达到实验目的。例如:粘度的测定实验既可用传统的奥氏粘度计也可用实际生产中常见的旋转粘度计来进行测定。再例如蔗糖水解反应速率常数的测定实验中由学生通过查找文献资料选择催化剂的种类,通过实验探索确定催化剂的浓度,最终通过几个小组的配合完成实验内容。综合性实验在提高学生对实验内容的兴趣的同时调动了学生学习的积极主动性,有利于学生自主学习能力和创新能力的培养。

  3物理化学实验教学模式的多样化

  物理化学实验是一门基础实验课,数量大、覆盖面广,对于培养自主探究型创新人才具有不容忽视的重要支撑作用,针对目前学生的学习兴趣不高、创新意识不强的问题,探索多种形式的物理化学实验教学模式,旨在提高学生学习的积极主动性,提升综合素质。

  3.1建立了物理化学实验仿真平台体系

  物理化学是一门抽象的的理论课,单靠书本的描述及理论讲解很难调动学生学习的积极主动性,由物理化学教研组开发制作完成的物理化学实验仿真平台将理论讲解与实验操作有机的融合在一起,将传统教材上平面的、静态的实验仪器与操作立体化、动态化,在激发学生学习兴趣的同时提高学生学习的乐趣[4,5]。学生通过仿真平台可提前对实验进行预习,了解本次实验课的重点难点及操作的过程中可能出现的问题,在进行实验操作时就可以做到有的放矢,减少误操作的几率。例如:“燃烧焓的测定”实验操作注意点多,实验过程复杂,通过仿真平台的预习可以了解在实验过程中易出现失误的地方如:“绕丝”要做到“三点接触,一点不能接触”;充氧要适量;水温调节要适当;按下点火开关后要及时记录数据等。在实验操作过程中有效避免误操作可能引发的后果,高效的完成实验。仿真平台的数据处理环节可以帮助学生更好的掌握作图的技巧,如:“电动势法测热力学函数”中的镜像法作切线在平台中有生动形象的演示。仿真平台对实验报告的撰写也起到了积极的作用,学生可根据平台的提示回忆实验中的重点难点,讨论出现问题的可能原因,提高实验报告的质量。仿真平台突破了以往课堂的限制,利用校园网和个人移动终端的普及,为学生提供了一个不受时间和地点限制的第二课堂,是一部活的物理化学实验教科书[6]。

  3.2引入了多媒体教学方式

  在物理化学实验教学中引入了多媒体的教学方式,使现代化的教学手段在物理化学实验教学改革体系中得到应用,与目前大形势下的微课、慕课等多种教学方式相结合,使学生在深入理解和掌握实验内容和实验技能的同时也能跟上时代发展的潮流,为今后的工作和科研打好基础。多媒体中的高清摄像头能清晰的捕捉教师的操作手法且能将之反应在大屏幕上,老师可以非常详尽的讲解实验仪器的功能与操作,同时也解决了在讲解过程中后排同学被前排同学遮挡看不到老师操作的问题。多媒体有记录储存和播放的功能,将理论课堂的PPT导入到多媒体设备中,在实验讲解过程中可随时将用到的理论知识导出,引导学生理论联系实际,加深对所学知识的理解和掌握,有利于学生自主学习能力和综合素质的培养。

  4结语

  物理化学实验作为一门公共平台课程,实验教学体系改革的成果对数量庞大、不同专业领域的物理化学实验教学均具有广泛适用性,受益面广,具有很好的推广应用价值。

  参考文献:

  [1]赵月,钟志宇,李宏刚,等.物理化学实验教学改革与创新[J].实验科学与技术,2014,12(3):81-83.

  [2]王海波,孙青竹.提高实验教学质量的探索与实践[J],实验技术与管理,2011,28(7):174-176.

  [3]张国艳,金为群,王岚,等.物理化学实验教学的改革与创新[J].实验室研究与探索,2013,32(6):329-331.

  [4]熊焰,姚俊.在线仿真物理化学虚拟实验系统的开发[J]化工高等教育,2012,29(1):26-29.

  [5]郑鑫,张晓洁.虚拟实验室立体化教学资源平台建设[J].实验室研究与探索,2014,33(8):109-111.

  [6]倪晟,金炳尧,王璟瑶.实验教学信息化体系建设的探索与实践.[J]实验室研究与探索,2013,32(6):117-120.

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