将科研融入物理化学理论与实验教学

宁小媚，占 亮，周小松，罗 金

(岭南师范学院 化学化工学院，广东 湛江 524048)

物理化学以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，探索和归纳研究化学的基本规律和理论，使化学能更好的为实际生产和科学研究服务。随着科学的迅速发展，物理化学具有众多分支，如光电化学、催化化学、胶体及表界面化学等，其广泛应用于化工、能源、材料等相关领域的基础与应用研究中。因此，在物理化学理论和实验教学中将实际生产和科学研究的相关内容融入进来，以案例的方式内化于教学，即丰富了教学内容，又可让学生了解到所学知识在实际生产和科学研究中的具体应用，激发学生的学习兴趣。因此，践行“理论、实践与科研三位一体”，加强理论学习，注重实验实践，培养学生的创新科研意识，提升学生调动理论知识解决问题的能力具有十分重要的现实意义。

1 物理化学理论与实验教学中存在的主要问题

物理化学作为地方高等院校化学、应用化学、食品和制药等相关专业的本科生在大学期间的必修课，分为理论课和实验课两大部分，其理论课内容丰富，逻辑性强，实验课探索性强，适合作为培养高校学生实践和科研创新能力的课程。但是，物理化学课程囊括的知识点众多，公式繁多，推导过程也较为复杂，学生在学习中普遍感受物理化学知识点多而杂，难懂难学，内容枯燥，学习往往陷入被动，积极性不高。很多学生在学习中死记硬背，没有真正的理解知识点，更谈不上学以致用，举一反三，导致物理化学课程的教学效果欠佳。开设的物理化学实验作为理论课的重要补充和辅助，能让学生在实验实践、现象观察、数据处理、以及结果分析中更好的理解和吸收物理化学理论知识点，提高学生动手操作能力，以及提升学生的科研素养。但在实际授课中，开设的内容往往固定化，学生灌输式的学习，过于依赖指导书和指导教师，缺乏主动性与积极性；很多同学为做实验而机械式的操作，仅停留在实验内容层面，对研究方法和研究思路并不明晰；传统式的实验考评方式，使得学生过于看重实验结果，求同而忽略实验过程，规避掉差异性过程和结果的探究与深入分析，不利于提高学生分析问题、解决问题的能力。

2 科研与物理化学理论、实验教学的融合

为了更好的激发学生的学习兴趣、调动学生的学习积极性，贯彻“理论、实践与科研三位一体”的教学模式，用物理化学理论指导实验实践，以实验实践为科研生产奠定良好基础，再用科研成果丰满原有理论，提升教学质量，将单纯的知识传授为中心转向以创新能力培养为中心。作为教师，要及时跟进学科发展最新动向，将最新的科研成果、技术转化为教学资源，转化为鲜活的科研案例来开阔学生的学术视野，避免照本宣科，仅仅停留在知识层面。在授课中，要循循善诱，启发式教学，留给学生更多独立思考的空间，避免灌输式的教学。除了知识的讲解与传授，老师更应该注重学生对研究方法与研究思路的理解和掌握，真正做到“授人以鱼，不如授人以渔”。此外，在实验开展中，对学生的操作作规范化要求，督促学生养好良好的行为习惯，将科研中因个人无意识的不良习惯和操作不规范带来的负面影响作为反面教材向同学们进行介绍，提高学生的科研素养。基于理论，注重实验，面向科研，鼓励学生参与到教师的科研中去，在具体实践中提高学生获取知识和运用知识的能力。

3 突出实验实践，科研创新

目前，地方高校的物理化学实验大多开设有基础实验和综合实验两大教学体系。基础实验主要训练学生的动手操作能力及实验规范性，同时也为理论教学服务，通过实验实践更好的理解和吸收理论知识。综合实验主要来自教师安排的某个课题，学生可根据兴趣选择参与到特定课题中，其实验内容很大程度上结合了教师的科研内容。从基础实验到综合实验，学生已具备一定的操作能力和科研素养，教师在充分了解学生的情况后，可鼓励部分有兴趣、有潜质的学生及早的参与进教师的科研课题中，接受更深层次的训练。参与形式可以是以教师为引导，以学生为主体的大创、挑战杯，也可以是学生的毕业设计论文。在课题设计中，即要基于学生的专业和所学课程，融入学生所学知识以及技能，又要有较强的实践价值和科研意义，最好将学生的实验课题与指导教师的科研课题相融合，使学生直接参与到国家、省课题、以及应用开发课题的研究中,重在培养学生运用知识的能力，创新精神，以及实验过程中分析问题、解决问题的能力。如与能源息息相关的光电催化、电池存储和超电容等领域，应用到了物理化学理论课的电化学的内容；催化反应中性能的评价、机理的探究都属于物理化学理论课中动力学的范畴，纸上得来终觉浅，在实践中学生更能深切感受动力学内容的现实性意义。

课题的具体执行过程中，需要充分调动学生的积极性去探索与实验。从前期的文献调研，资料搜集与整理开始，指导教师要把好关，进行科学的引导，学生要学会进行文献搜索、文献整理(Endnote)，并在大量的文献阅读中提升科研品味；教师参与实验方案的设定、学生主导实验装置的搭建与调试，进一步提升学生的动手操作能力和解决问题的能力；实验开展中，学生独立动手，观察实验现象，优化实验过程；后期锻炼学生使用相关软件(origin)处理实验数据，进而深入分析数据与实验过程，提出问题并解决问题；实验结果定期以ppt形式进行汇报展示，与指导教师沟通交流，到最后完成论文的撰写。经过整个过程的系统性训练，学生的能力、思维方式、以及科研素养都会有极大的改善，对理论课的知识点也会有更深的理解，这对于应用创新型人才的培养极具积极作用。

4 结语

贯彻“理论、实践与科研三位一体”的教学思路，教师在研中教,学生在研中学，参与式的教与学促进师生科研的积极性，再以科研促教，提升教学质量和教学水平。教师不仅是知识的传授者，更是学生学习路上的指引者，在教学中除了让学生更好的掌握物理化学理论知识，提升实验技能以外，怎么样培养与训练学生，提高学生分析问题，解决问题的能力，以及提升学生的科研素养等是教师在执教中需时刻思考的问题。