研究性“物理化学实验”教学模式创新分析

苗常青，石玉芳，赵三虎，王迎进

（忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000）

1 研究性教学模式的积极作用

研究性教学既是一种教学理念，又是一种教学模式，还是一种教学方法[1]，以学生为主体、教师为主导。在教学过程中，教师引导与学生自主学习有机结合，将课内学习和课外学习融会贯通，使学生在应用已有知识和技能的基础上获取新的知识和技能，同时提高学生的思维能力，培养学生的创新能力。高校教师明确研究性教学的本质内涵是研究性教学的基础和前提，也是研究性教学效果及成败的决定性因素[2]。诸多从事研究性教学的学者认为，研究性教学要以问题为先导，在教学过程中，授课教师要以学生现有的知识和能力为基础，从教学内容中选择要研究的问题，让学生在教师的启发引导之下发挥主观能动性，积极主动地探索思考并解决问题，完成教学任务，实现教学目标。研究性教学不以传授知识为主要手段，更不以获得知识为终极目标，而是立足于科学精神，注重从现有的知识中挖掘新知识、新技能，是培养学生将学、用、思联动的创新活动。在“物理化学实验”课程中实施研究性教学，可突出教师的主导作用和学生的主体地位，增强学生对学习的求知欲和对实验的兴趣，激发学生的创新性思维[3]。这种模式不仅有助于学生系统地掌握物理化学知识及物理化学实验的基本操作技能，还有利于培养学生的创新能力。研究性教学具有问题性、研究性、实践性、自主性、创造性和开放性等鲜明特征，不是传统意义上的教学，而是一种立足于课堂又超越课堂的多种教学形式的有机统一。将这种教学模式引入“物理化学实验”教学中，能有效激发学生的探索欲和求知欲以及学习兴趣，对提升课程教学实效有积极作用。

2 “物理化学实验”教学中现存的问题

2.1 实验教材陈旧，内容更新缓慢

目前，“物理化学实验”课程的相关教材内容设计落后，多选用经典的验证性实验，形式比较传统，缺乏创意和新意，实验设计的综合性不足，无法满足现阶段“物理化学实验”教学的需要，也不利于学生开拓眼界、增长见识。教师在实验教学过程中，很少让学生自主探究学习。在验证性实验过程中，学生也只是对书本上的理论知识进行验证学习，缺乏独立思考的机会，无论是课程设计还是实验探究，均不能激发学生的学习兴趣，也不利于培养学生的好奇心，导致“物理化学实验”教学缺乏特色，不能体现当前基础教学工作以育人为核心的教学理念，不利于培养新时期创新型人才；实验教学部分比例不足，导致实验教学成效不理想，学生对相关物理化学知识也很难融会贯通[4]。

2.2 实验器材不健全，设备落后

目前，高校针对“物理化学实验”设置的实验室、实验器材、实验试剂、实验材料等普遍不足，仪器更新换代速度慢，很难满足学生的实验需求[5]。虽然物理化学实验室的规模较大，但是设备落后，开展物理化学实验时，只能多个学生共用一份实验器材，不能保证每个学生都能动手操作，导致部分学生缺乏实践机会。

2.3 实验教学时间有限，教学质量难以保证

高校在“物理化学实验”教学过程中还存在实验室开放时间不足的问题，学生在学习期间受到实验场地以及仪器的限制，只能在规定的时间内快速完成实验，没有时间对整个实验过程进行巩固复习。大多数学生在实验学习过程中只是大致了解实验操作过程，未对实验中的具体操作原理进行分析和探讨。此外，由于高校的实验室长期处于关闭状态，学生在实验学习前不能进入实验室预习和练习，不利于提高实验教学的质量和效率。

2.4 实验教学方法单一，忽视学生的主体地位

物理化学教学具有较强的理论性和实践性，实验课程是为了让学生通过相应的实验领悟理论知识的本质。但是在很多“物理化学实验”教学中，教师在课堂上占绝对的主导地位，会向学生演示相关实验，说明实验注意事项，讲解实验过程和原理，让学生对物理化学实验现象、实验过程、实验结果形成大致的了解。但是在实验教学过程中，学生真正自主思考和探索的时间很少，大多按照教师的实验思路学习或者操作，和教师之间缺乏稳定、有效的交流和沟通。这种实验教学是一种机械化的教学模式，学生缺乏探索意识和欲望，参与实验学习的积极性和主动性不足，不利于提高实验教学的质量和效率。

2.5 教学考核方式单一，不利于提高学生的自主创新能力

“物理化学实验”教学的最终成效需要通过后续的教学考核体现，但是当前教师对学生实施的考核方式较为简单，不能有效反映学生的实际学习情况。在此过程中，教师往往根据学生实验报告的完成情况以及前期预习报告的完成情况对学生进行评判打分，导致学生在学习过程中往往只注重书面报告，没有掌握实验的本质。学生将学习精力和方向都限制在报告填写层面，缺乏对相关理论知识的思考和分析，不利于提高学生的自主创新能力和动手能力。在现有的实验教学中，由于大部分学生开展的实验学习项目类似，难免出现学生抄袭同学实验报告的情况，导致最后的实验考核不具备针对性和侧重性。

3 研究性“物理化学实验”教学模式创新对策

3.1 完善教学基础设施建设，及时更新教材

针对“物理化学实验”教学基础设施建设不足的情况，根据教学的实际需要进行实验教学仪器、设备、工具、材料的采购。目前，“物理化学实验”教材中的实验内容大多为经典的验证性实验，因此，授课教师要优选课内必修实验项目，并根据学科前沿及时进行更新、补充、拓展，构建基础与创新并重的必修课程体系；让实验教学内容与学科前沿相融合，编制综合性、设计性实验项目，让学生自主探索，不断深化认知，提升“物理化学实验”教学成效。例如将“双核铜配合物的制备及磁性研究”和“双核铜配合物磁性的理论计算”有机结合，作为综合性实验引入“物理化学实验”教学。

3.2 注重实验教学的开放性，保证教学质量

“物理化学实验”课程对化学和应用化学及物理系学科教育专业的学生开设，面对不同专业的学生，该课程在教学目标、教学学时、教学内容、开课时间上均存在一定的差异。另外，根据学生的不同个性、条件、认知水平、学习程度，应选择不同的教学内容和方法。大部分学生通过课堂的集中学习，能掌握基本的实验知识和实验技能。学习能力强、实验课上表现突出、科研兴趣浓厚的学生可以选择开放性实验，也可以鼓励他们参与设计性、创新性、研究性实验项目甚至教师的科研项目。

3.2.1 开放实验时间

转变传统实验教学模式，构建开放式实验室。首先，要开放实验时间，实施24 h全天候开放实验室，采用登记预约的方式让学生获得实验室的自主使用权，突破时间的制约，学生只要得空或有新的实验思路便可随时到实验室开展实验操作，这会让学生提高参与实验学习的热情，使其获得更多时间对实验内容进行理解和消化。

3.2.2 开放实验设施设备

除了大型精密性仪器，常规的设施设备都要开放给学生使用。此外，还可以将闲置和废旧的设施设备放到专门的实验室，供学生了解设备结构、学习实验设备的维修技术、改装废旧设备等，有助于提高学生的实践动手以及创新能力。

3.2.3 开放实验项目

学生可结合“物理化学实验”教学大纲的需求，在众多实验项目中根据自身专业及特长选择感兴趣的实验内容。在开展实验的过程中，学生还可按照实际情况进行适当调整，例如优化实验方案，进一步挖掘自我潜力，展示自己的创新创造技能。

3.2.4 开放实验教学形式

改变以往验证性实验教学模式，多给学生一些可独立思考的空间，鼓励学生开展师生交流、生生交流，深入掌握实验原理，独立完成实验项目，教师不再是实验教学的主导者，而是作为辅助指导者，引导学生设计实验思路，为学生解答实验疑惑。

3.3 注重教学方法创新，激发研究积极性

在传统的“物理化学实验”课程教学中，教师是教学主体，学生比较被动，很多时候都是教师带领学生学习，学生的自主学习意愿不高，对教师的依赖性不断增强，只要教师不督促、不指导，学生就很难开展自主学习。在“物理化学实验”教学中创设问题情境，设计相关物理化学问题，不管是趣味性问题、挑战性问题还是探究式问题，都能调动学生的学习主动性，引导学生进行研究性学习，提升学生的学习热情。在这一过程中，学生的多方面能力和素养也能得到锻炼，这对“物理化学实验”课程教学目标的高质量完成至关重要。

在“物理化学实验”教学课堂中，教师要突出学生的学习主体地位，对相应的实验进行充分讲解，合理设置问题，引导学生思考和研究，使其主动探索和发现问题，在实践中摸索和解决问题。

3.4 注重教师培训，提升实验教学水平

新时期，物理化学教师应该明确实验教学对课程教学的重要意义，在“物理化学实验”教学中，要转变理念，高度重视实验教学的现实意义。教师要关注学生，积极引导学生重视实验课程；要发挥辐射引领作用，全面带动实验技能教学科研；要共学共享，积极加强实验教学沟通交流。在学校师资队伍建设中，学校要鼓励理化生教师充分利用优质培训资源，聚焦主题、开拓视野、深度交流、总结经验，利用各种学习平台，通过横向交流、全面合作、取长补短、互通有无，加强相关实验教学的交流与分享，构建研究、学习、实践一体化模式，将研究性教学模式和方法传授给教师，提升他们的课程教学能力和技术水平，为“物理化学实验”课程积极探索科学、高效的实验教学方式方法，提升“物理化学实验”课程的整体教学水平。

“物理化学实验”相关教学技能培训应该聚焦学生实践操作、情境体验、探索求知、亲身感悟和创新创造等方面的强化，着力提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力和团队合作能力，为教师在教学中拓展创新、不断将科技前沿知识和最新技术成果融入实验教学奠定基础。

3.5 注重创新教学管理方式，提升学生的创新能力

当前，在对创新型、应用型人才的教学培养工作中，沿用传统“照本宣科、填鸭式、灌输式”的课程讲解策略很难满足学生的基本学习需求，且在实验课程教学过程中，教师仍然未将学生放在课堂教学的核心地位。基于以上情况，实验教师要适当转换课堂教学策略，引入“翻转课堂”往往能起到事半功倍的效果。在“翻转课堂”教学中，教师需要将更多的课堂时间交给学生，让学生进行自主、独立的学习探索，然后教师根据学生自主学习的情况，对现有的课程教学内容进行定向讲解。学生在自主学习过程中，能培养自身的创新意识和创新思维。

除了要对现有的实验课堂教学进行改善、优化，实验教师还应科学、合理地设置教学模式，例如融入启发性教学，在学科教学过程中讲解相关操作的基本内容以及步骤开展原理，使学生能通过自身的学习、分析掌握其中的本质内涵，了解相关知识点的具体应用、性质和概念，增强学生对相关理论知识的应用能力以及实践创新能力。

3.6 注重创新教学考核形式，培养学生的工匠精神

在“物理化学实验”教学中，实验教师还应及时了解学生在各阶段的学习状况，以便科学、合理地安排后续的教学工作。在原有的“物理化学实验”考核过程中，教师往往只针对学生在实验前的预习情况、实验中的操作情况以及实验报告完成情况进行分析和考量，部分教师甚至只考察学生的实验报告完成情况，忽视了学生在实验前、实验中的具体表现。这种陈旧、落后的教学考评方式已经不能满足新时期对应用型、创新型人才的教学培养需求。当前，构建全方位、立体化的教学考核模式具有显著的现实意义。在教学考核过程中，实验教师还应针对不同的学生采取不同的教学考核标准，一方面保护学生学习的自信心，另一方面实现对学生当前学习情况的有效了解和掌控。具体而言，在现有的教学考核机制下，实验教师应参考课程设计的内容，将基础性实验、设计性实验、综合性实验、开放性实验、创新性实验，按照由浅入深的排列方式，根据每位学生的实际学习情况，安排特定的实验考核项目，确保实验考核具有针对性和侧重性。

除了合理安排学生的实验学习内容和考核内容，教师还应融合多元化的考核方式，例如针对学生后续的实验报告完成状况以及学生在实验学习过程中的态度、问题反馈情况进行分析考量，确保针对学生的教学考核能反映出学生实际的学习情况，以便教师在后续的教学工作中对相关课程教学内容以及教学方式进行调整。

在新时期，各行各业的发展均要创新和创造，在该过程中，具备工匠精神的专业人才往往能起到推动行业发展的作用。长期以来，我国素质教育工作虽然也融入了思政教育，但是没有实现对学生工匠精神的有效培养。在现有的“物理化学实验”教学改革工作中，教师要侧重培养学生精益求精的精神，要求学生在实验学习的过程中力求完美。为了实现对学生“大国工匠”精神的培养，教师在实验教学过程中应不厌其烦地为学生讲解相关实验操作的基本理论，要求学生一丝不苟，同时教师也要以身作则，实现对学生潜移默化的影响。

4 结语

目前，在“物理化学实验”课程教学中，实验所占比例过小，更多的是教师依照教材实验步骤和主题进行演示，学生观看，真正能动手操作的机会较少，所以学生对课程知识的实践应用以及物理化学相关原理的掌握和理解还存在一定偏差，教学效率不高。将研究性教学模式引入“物理化学实验”教学中，针对现有的课程教学问题提供有效的教学思路和方法，可加速课程教学创新。