物理化学设计性实验的教学思考与浅探

黄继明，刘润清，吴思展，高 森

(铜仁学院 材料与化学工程学院，贵州 铜仁 554300)

探究教学就是将研究的理论教授给学生，让其按着过去科学家得出理论的过程，探究一遍，从而来解释理论的发生。其主要是刺激学生对科学的理解，进一步深化学生动脑，查阅的能力，是一个对学生综合学习能力的提升方法。具体包括两个方面：第一方面就是给学生提供一个可以能够自主学习的环境，使其能够自主的学习去学习知识，并掌握相应的技能[1]。第二方面就是在学生有困惑时及时给出相应的指导和纠正。探究教学总而言之并不是直接给学生填鸭式的教学，而是让学生在探究过程中更加深层次的理解科学理论，并能更加准确的解释相关科学理论。

1 物理化学设计性实验简介及意义

物理化学本身是一个相对较难的学科，大多的学生反应该学科的理论难理解，实验更是没法深究，传统的实验也是老师设计相关实验，学生只是在一旁观摩或者就是按老师的步骤做实验，而对实验理论与实验的联系却无法得到深刻的理解[2]。而且在更深层次的研究和实验中并没有将该学科的知识运用的到实验中，造成该学科只是成为学生的噩梦。

传统实验的主角主要是老师，学生大都在旁听老师详细讲解实验步骤和方案。多数基础实验都采用的是验证实验，所用的实验方法也是按老师的设计的套路一步一步操作[3]。到最后实验结束其实并不能将实验与理论联系起来。大多和无用功无大差别。目前学生大多仍然处于"填鸭式"教学，学生一味的处于接受状态，而忽视了学生创新的能力和想象力的开发。为未来科学研究是个不小的打击。因此，改变当今的教育模式刻不容缓。若持续当下的教育模式，许多的有创新性和有想法的专业性人才会被在本科教学中扼杀在摇篮里，为未来国家持续人才的培养以及有更多的创新性人才可以为国家做贡献，探究性教育模式无疑是一个很好的选择[4]。

物理化学研究性实验是一个很好的方式，既能达到解决学生们的困惑，使学生对物理化学有进一步的理解与探讨，不惧怕犯错与结果，深化了学生在该学科的能力的培养。是一个两全齐美的方法。

2 大学物理化学实验设计内容

2.1 课堂教学中选择典型方案引导学生进行探究

在实验设计之前，需要在课堂上告知学生一定的理论知识，并告知该试验在未来工作或研究中的用途，并且列出推荐查阅书目，鼓励学生首先对理论知识理解透彻，再设计实验方案，并告知学生应该多查阅文献使实验方案更加完善。同时激发了学生的创新与思考的能力。并规定在指定时间上交学生的自己设计的实验方案，老师仔细研读了学生的方案后，需要给学生拿出典型的的实验方案来讲解。

挑选的方案应该是有缺陷或者会失败的方案，让学生对实验有更深层次的理解自己的实验，并看到自己实验的不足及时调整自己的方案，但不要强行让学生改变自己的方案，应该尊重学生自己的意愿。哪怕是学生依旧坚持错误的实验。只要在安全范围内，尊学生的选择。这样的情况，即使实验失败，学生也能吸取教训，能从中收益[5]。

2.2 提高学生的科研创新和分析解决具体问题的能力

实验中有一些放手让学生按他们自己设计的方案去操作，老师只是在旁边起到一个纠错的存在，避免有一些特殊的情况发生。比如电解质溶液电导测定的应用。在测定难容盐的溶解度和溶度积中。难容盐在水中的溶解度很小，溶液可视为无限稀溶液，因此溶液的摩尔电导率可用无限稀释摩尔电导率代替，即饱和难容盐浓度=(溶液电导率-水的电导率)/摩尔电导率。学生设计实验时必定会用到电表以及电线通到水里，这个时候必定有微弱的电流通过水，这个时候老师需要提醒学生务必带上塑胶手套，避免触碰到电线被电到，而且要加小心将电线的其他部分用胶布裹好，尽量减少导电部分裸露[6]。

在课堂中，老师需要告诉学生一些高危机器的使用的方法，避免学生在使用中遇到危险，但其他方法提醒学生的尽量少，因为学生只有在实验出状况与自己预想的进展不一样的时候才会思考自己有哪些点做的不对或遗忘了哪一步以及自己哪些方面操作不当，进而修改自己的方案并进一步规范自己的操。

遇到是在无法解决必须由老师出面的时候，老师也要耐心给学生讲解并提出稍合理的解决方案，让学生自主的去试验。例如胶体实验的电泳测定实验中，电势的测定，电势由于仪器设备的制作工艺，造成仪器读数不一，难以稳定。学生重复测一个数据，仍不能得到一个稳定的数据。教师可引导学生考虑换一台更加稳定的电表，且测量环境远离噪音，影响读数。促使学生选择更合理的方法和仪器来进行更精准的测量。

2.3 引导学生独立应对异常状况

实验结束后，传统课后都会让学生提交实验报告，前面大篇幅的实验原理从课本中抄下来，做了很多的无用功，老师仍应该要求学生依旧提交报告，但重点在学生的实验过程以及实验中遇到的情况以及解决方式。并让实验设计比较优秀的同学演示一下自己的实验，让其他实验设计不足的同学查缺补漏看到自己的不足并在之后的实验中有进一步的改进。并严格控制同学之间互相抄袭实验报告的现象。一经发现，双方该次实验分数作废，实验分数会被严格记录在期末考核里。严重者，直接在改学期课程中给出不及格的分数。

2.4 采取“双阶段”考核模式激发学生探究积极性

大多课程都会选择考试作为评价该科成绩的常规方法。但考虑到物理化学实验的特殊性，考试做为考核标准不太符合探究实验的初衷。为考虑能让学生主动学习，且激发学生在实验中的创新性，并且考虑到该学科课程一般有两个学期，且一般都按部就班循序渐进的模式，以及不使学生在繁重的课程中添加该学科考试的重压，参考之前文献里提到的方法，作者觉得比较可取的考核模式：“双阶段”考核模式[12]。

将“双阶段”考核模式分为两个阶段。第一阶段采用"平时实验成绩+实验操作基本技能考试成绩+实验理论知识考试成绩“方案，第二阶段采用”设计性实验成绩+平时实验成绩"方案。以百分制作为每隔阶段的评分。

具体实施方案：第一阶段：“平时实验成绩(20%)+实验理论知识考试成绩(45%)+实验操作基本技能考试成绩(35%)”方案，这一阶段主要是学习理论知识，希望学生能在这个阶段能对理论知识有一个透彻的理解，但是实验操作也基本学习了并操作了，因此在这个阶段，除了考察基础知识，还应该对实验操作的技能打分。实验理论知识主要采取闭卷笔试进行考核，该考试题目由物理化学实验组出题，题型尽量多样，涵盖内容丰富，尽量概括更多的知识点。实验操作考试分为笔试和操作考核，设置随机卡片，卡片上为操作题，学生随机抽取，按卡片上要求进行实验操作，考场两名老师，来对考生的操作打分，取两位老师打分的平均分。如有学生不及格，需要即使去实验室学习自己的不足，下次补考。

第二阶段：“平时实验成绩(40%)+设计性实验成绩(60%)”方案，这个阶段主要针对第二个学期的实验课程。这一学期主要培养学生自主学习，查阅文献及设计实验的能力，是一个综合性的提高的过程。再这过程中，培养了学生自主创新，敢于挑战，团结协作的能力。为了完成这一教学目标，考核学生的学习情况，老师再选择实验设计的时候需要考虑实验的可行性以及难易程度，学生大都初学者，太难会导致学生对实验的热情消退，打击学生自信心。太容易又达不到具有考核的标准，可以室平时实验的升华或实验改进，查阅文献找到更好的方法设计实验，或者自选题目设计实验。在具体考核的时候，老师应该公布几个实验供学生选择，学生需要在接下来的几天上交自己选择的题目或者自己选择非老师提供的题目，并上交实验方案。规定在某一天，学生需要亲自操作自己的实验，由2～3个老师观察，观察学生在操作实验中出现的问题。考试结束，学生需要提交一份的实验设计报告，写自己在实验中设计的优点与缺点以及自己在实验过程中遇到的问题及解决方案。老师依据最终报告及实验操作正确度打分。

3 结论

教学实践表明:物理化学设计性实验提高了老师的教学水平与质量，同时提高了学生对该学科的热情与探讨。学生不仅更好的掌握的相关知识理论，而且增加学生将理论转化为实验的能力，提高该学科的理论素养。相关专业的学生进一步掌握了实验技能，对该学科的学习热情也被激发出来。同时查阅文献与相关书籍，执行能力也大大的增强，提高了科研兴趣。

[1] 夏春兰,邓立志,刘欲文,等.物理化学设计实验教学探索与实践[J].实验室研究与探索,2013,32(8):181-183.

[2] 王春香，张富强，陈丽梅，等.基于液体表面张力系数的大学生创新项目分析[J].高师理科 学刊, 2016,36(1):80-82 .

[3] 陈海玲，姬鄂豫，李 津，等.转型背景下物理化学实验的层次化设计[J].广州化工,2016,44(15):202-204.

[4] 张树永，侯文华，刁国旺.高等学校化学类专业物理化学相关教学内容与教学要求建议[J].大学化学,2017,32(2),9-18

[5] 肖郑颖.基于Matlab 的大学物理实验数据处理系统设计[J].廊坊师范学院学报，2015,15(6):45-47.

[6] 杨 冬,梅王军.物理化学实验教学的绿色化改革[J].大学教育，2016(1):90-92.

(本文文献格式：黄继明，刘润清，吴思展，等.物理化学设计性实验的教学思考与浅探[J].山东化工，2018，47(02)：121-122.)