物理化学开放式实验教学对学生综合能力的培养

薛美香

（莆田学院 环境与生物工程学院，福建 莆田 351100）

实验教学作为高校教学的一个重要组成部分，是理工科院校实现素质教育以及创新人才培养目标不可缺少的重要环节［1］.《物理化学实验》是《物理化学》理论课的配套实践课程，是莆田学院应用化学专业和环境工程专业必修的专业基础课.学生通过实验，加深了对物理化学基本理论的理解和认识，同时也培养了学生的实践动手能力.该校一直致力于培养适应社会发展的新型应用型人才.如何改变传统教学模式，大力培养学生的综合能力，树立学生的创新意识，成了亟待解决的问题.结合该校的实际情况，采取开放式实验教学的模式对《物理化学实验》进行改革，旨在更好地培养学生的创新能力.

1 开放式实验教学的必要性

1.1 传统教学模式的弊端

在传统物理化学实验教学中，实验课往往处于从属地位，受重视程度不够.首先从教学内容上看，课时少，内容单一，验证性实验多，综合性和设计性实验偏少，使学生的实践能力和创新能力的发展受到限制［2］.其次，在教学方法上，传统的实验教学多为填鸭式的，学生在规定的时间内，按照既定的步骤完成实验内容，整个过程都在教师的精心安排下进行，极大地限制了学生的自主能力的发挥［3］.另外，由于仪器数量的限制，物理化学实验往往采取循环的方式，2～3名学生一组，实践机会减少，个别学生只在旁边看而不动手，学生的积极性不高不利于综合能力的培养.因此，传统的教学模式压抑了学生对物理化学实验的兴趣，束缚了学生自主能力的发挥，影响了学生创新意识和综合能力的培养.

1.2 开放式实验的必要性与内涵

由于传统的实验教学模式抑制了学生学习的热情，束缚了学生能力的自由发挥，限制了学生综合能力的培养，因此传统的教学模式已经不适应现代社会对人才的要求，改革势在必行.而开放式实验教学模式是一种行之有效的方法.开放式实验在实验内容、实验时间、实验资源、教学方法等方面对学生全面开放［4］.（1）实验内容的开放.减少验证性的实验项目，增加综合性和设计性实验的内容.同时鼓励学生根据现有的实验室条件，自主选择实验内容.（2）实验时间的开放.学生可以根据自身情况自主安排时间.例如该校实验室的开放时间为上午8点到下午6点，学生在这段时间内可以弹性安排实验时间.（3）实验资源的开放.搭建网络平台，将实验室现有的资源公布在网络上，学生可以事先查询所需的药品、仪器等信息，合理安排实验.目前该校已将现有的仪器设备和药品信息全部公布在网络上，学生可以很方便地进行查询，根据需要进行预约.（4）教学方法的开放.以学生为主体，教师在关键环节进行引导.学生从被动学习转变为主动学习，而教师从知识的传授者转变为引导者.

2 开放式实验教学的实践

学生创新能力的培养贯穿于整个教学环节，为学生创造有利的教学环境是教学改革的关键.莆田学院自2011年起，应用化学专业的物理化学实验开始尝试开放式实验教学，具体工作包括以下几方面.

2.1 实验内容的创新

开放式实验教学要经过一个循序渐进的过程，实验内容不必全部更换，可以在原有的内容上进行创新.该校应用化学专业的物理化学实验课时从原有的26课时增加到现在的40课时，增加了综合实验数量，并设置4个选做实验，学生从4个选做实验中挑选2个来完成.对原有的部分教学内容进行创新，如在做燃烧热实验时，除了让学生按照原有的实验内容测定固体粉末萘的燃烧热，还让学生自己查资料，制定合理的实验方案，测定液态的石油馏分的燃烧热；在测定溶液表面张力的实验中，结合应用化学专业的特点，用专业实验中制备的表面活性剂替代了原先的药品正丁醇.学生在实验前需要查阅大量的资料，还要设计合理的实验方案，自主性大大提高.

2.2 与教师科研结合

将实验教学与教师的科研项目相结合，既有利于师资队伍素质的提高，也有利于学生创新意识的培养.目前，该校应用化学专业的教师有国家级、省级、市厅级及校级各类科研项目十几项，可以从这些项目中筛选出一部分作为学生综合性实验和设计性实验的内容，例如“柚皮对水中重金属的吸附实验”这个设计性实验就是从莆田市科技项目《柚皮的改性及其对水中重金属的吸附研究》中筛选出来的.鼓励学生3～5人一组，参与从原料柚皮的收集、预处理，到吸附过程各个因素的影响研究，再到实验数据的处理，最后是实验机理的探讨和动力学研究的全过程，教师协助指导.通过这样的训练，学生不但巩固了理论知识，还大大提高了自己的动手能力和创新能力，为以后的毕业论文奠定坚实的基础.

2.3 鼓励学生带课题进实验室

近几年，为了提高学生的科研水平，该校积极鼓励学生申报省级和校级大学生创新项目，并配有一定的经费资助，该校应用化学专业有2项省级、4项校级大学生创新项目立项.鼓励学生将这些项目带进实验室，学生自己设计实验方案，选择实验设备，填写申请表，经过实验室审核批准就可以进行实验.这些课题都是学生自己感兴趣的，以学生为主体，因此学生都能投入比较大的热情，且在实验过程中自己发现问题、解决问题，培养独立科研的能力，这也为将来走上工作岗位打下良好的基础，同时也为实验教学开辟一条新的道路.

2.4 成绩评定方式灵活多样

对学生的实验进行考核，不能只关注他们的实验结果，更要重视实验的过程，培养学生在实验过程中不断提升自己的综合能力.该校在物理化学实验的成绩评定中，确定了过程与考试并重的成绩评定方法.预习、平时表现、考核和实验报告按照1∶2∶3∶4的比例确定最终的成绩.这种考核方式更加客观、公正，使学生更加重视实验的过程，更能调动他们的兴趣和热情，激发他们的创新能力，营造出良好的学习氛围.学生不再是为了应付考试，为了拿到学分而学习，这也对提高教学质量起到了促进作用.

3 开放式实验教学对学生综合能力的培养

为了改变传统实验中以教师为主体的模式，确立学生的主体地位，充分调动学生的主观能动性，培养学生的创新意识，鼓励学生主动学习，莆田学院自2011年开始，物理化学实验开始进行开放式教学的尝试，在学生综合能力的培养方面取得了一定的成效.

3.1 对学生自学能力的培养

开放式实验需要学生自己查阅大量资料，设计实验方案，制定实验步骤.在这个过程中，学生需要有很好的自学能力，能够熟练掌握实验的原理、方法，并能在大量的文献资料中，比较、分析各种实验方法的优缺点，结合实验室的仪器设备，整理出一套切实可行的方案.且在实验过程中遇到问题，能够自己通过查阅资料得以解决.通过这样的训练，学生从被动学习转化为主动学习，知识面拓宽了，自学能力也大大提高.

3.2 对学生操作能力的培养

培养学生的实验操作能力是实验教学的重要任务之一.传统的物理化学实验中，由于仪器数量有限，几人共用一台仪器，不可能每个学生都完整地操作一遍.另外这些仪器大部分是学生以前没有接触过的，熟悉仪器的时间会延长，如果学生的实验操作时间难以保证，则不利于实践能力的培养.而开放式实验教学可以让学生避开实验高峰期，避免“扎堆”现象，学生可以更加从容地了解实验装置，可以反复操作练习，能够更熟练掌握仪器的使用方法［5］.这极大地促进了学生实验操作能力的提高，为将来的毕业论文或科研工作打下良好的基础.

3.3 对学生创新能力的培养

开放式实验为学生提供了自主发展的空间.学生可以自由选择实验内容，因为内容是学生感兴趣的，所以也大大提高了他们的热情，激发了他们的兴趣，增强了创新能力.如在表面化学实验中，利用莆田本地的资源，采用生物废弃物柚皮或莆田海域的底泥作为吸附剂，研究其对水中重金属的吸附性能.学生自行设计实验的全过程，包括查阅文献、设计方案、搜集和处理原材料、选择仪器、完成实验、处理数据和提交实验报告.在整个过程中，学生的创新意识得到充分发挥.不同的学生研究的影响因素各不相同，部分学生用不同的方法对吸附剂进行改性，提高了吸附效果，部分学生还研究吸附剂的重复利用问题.在这个实验中，教师可引导学生对吸附过程的动力学和热力学进行研究，并探讨吸附机理.通过这种开放式实验的教学，不但学生的操作技能得到全面的训练，而且创新能力也得到很好的培养.

4 结语

物理化学实验的开放式实验教学为学生创造了一个自主发挥的宽松环境，激发了学生的学习兴趣，对培养学生的自学能力、实验操作能力和创新能力等起到了积极的作用.当然，目前的工作还处于起步阶段，还有很多问题亟待解决，如开放实验室的相关制度不够完善，实验经费的投入不够，实验室开放时学生的安全保障不足，师资力量需要加强等.如果这些问题能得到有效解决，物理化学实验必将迎来一个全新的局面.

［1］贺株莉,赵宏.开放式实验教学环境下学生创新能力培养实践［J］.长沙铁道学院学报:社会科学版,2005,6(4):150-151.

［2］白云,柴钰.加强开放式实验教学 培养学生的创新能力［J］.实验室研究与探索,2010,29(8):109-112.

［3］薛美香,陈建琴,林素英,等.物理化学实验开放式教学的探索与实践［J］.广州化工,2013,41(10):223-224.

［4］张生芹,任正德,邓能运,等.《冶金物理化学》开放式实验教学与学生创新能力培养［J］.重庆科技学院学报：社会科学版,2012(4):183-184.

［5］石海信,李茂莲,郑韵英,等.论物理化学实验的开放式教学与学生能力拓展［J］.钦州学院学报,2008,23(6):75-77.