《物理化学实验》教学改革与课程建设初探

李 猛 蒙丽丽

（南宁师范大学化学与材料学院 广西·南宁 530001）

基础教育是国家富强、民族振兴的基石，是培养创新型科技人才的基础。一个创新能力缺乏的民族难以屹立于世界强国之列[1]。培养一批基础理论扎实、专业技能过硬和动手能力强的学生，是师范类院校创新型人才培养的核心任务。鉴于此，学院自1979年招收第一届本科生开始，即将《物理化学实验》课程设置为一门主干专业基础课程。作为一门以基础性实验为主的课程，《物理化学实验》能够帮助学生巩固和加深物理化学理论和方法，提高学生的实验操作和创新能力。助力创新型人才培养，形成理论与实践并举的教学模式，全面提高学生的实验技能和综合素质。

自1550年，德国物理学家威廉米利用旋光仪研究了蔗糖的水解转化反应速度，物理化学实验的发展至今已经历了近500年的历史。实验内容理论性强，应用广泛，与实践教学、工农业及人们的日常生活均密不可分。因此，该课程针对所有化学师范和非师范专业（高分子材料与工程专业和应用化学专业）学生开设，以期通过本课程的学习，学生能够掌握物理化学实验技术和研究方法，具备利用物理化学的基础理论对现实生活和科学研究中的物理化学现象进行科学解释的能力。鉴于化学师范专业和非师范专业人才培养目标的差异，本文根据过往教学经验，拟从以下三个方面探讨教学改革和课程建设的具体措施。

1 优化课程内容

1.1 科学剪裁教学内容

物理化学实验课程包括化学热力学、化学动力学、电化学、表面与胶体化学和结构化学五方面内容。与理工科类院校不同，我校高分子材料与工程专业和应用化学专业为工科类，化学专业为师范类。课程内容方面，本校物理化学实验课程的先修基础实验课程包括无机化学实验、有机化学实验和分析化学实验等。本课程结束后，学生将面临进入实习岗位，因此在课程内容设计上，除了动手能力的培养，师范类专业应侧重培养学生的教育观和对中学化学教育工作的认同感，实验报告中的总结与反思可将实验内容与中学教学相关联。非师范类专业应侧重于培养学生实践应用能力，实验报告中的总结与反思应侧重实验内容如何应用于工业生产。

在课程教学内容制定上，化学专业学生的实验内容设置应充分考虑中学教学内容，而非师范类专业学生并未开设《结构化学》课程，因此在实验内容上应避免开设偶极矩的测定、磁化率的测定和Cr(Ⅲ)配合物八面体晶体场分裂能的测定等结构化学相关实验。

教材选择方面，由于物理化学实验目前还没有针对师范类院校学生的教材，因此选择参考教材时应结合实际情况对教材内容做适当修改，如电极制备及电池电动势的测定，教材中全面讲解了如何完整制备锌电极和铜电极，如锌电极的制备需在饱和 Hg2(NO3)2溶液中浸泡。但 Hg2(NO3)2是一种有剧毒的无机物，学生操作不当，容易造成实验安全问题。因此，实际实验操作可以略去该步骤，简化实验内容。

1.2 引入课程思政元素

本校物理化学实验课程的教学目标包括知识目标、能力目标和情感目标三个方面，旨在培养出学科素养高、沟通合作能力强和专业认同感深厚的创新型人才。然而，在实际实验教学中，时常出现学生不重视实验预习，实验原理和操作内容缺乏条理，实验报告完全按照讲义或教材原版复制，实验操作不熟悉和小组成员并非人人参与等情况，导致实验报告内容重复性很高，组内一人出错，小组全错。归其原因是没有有效将课程思政元素引入课堂，只有做好立德树人，引导学生树立正确的世界观、人生观和教师观，才能培养出具有较强主观能动性的创新性人才[2][3]。学生只有明确认识到自己的社会责任和历史使命，在实验预习、操作和报告撰写过程中才会潜移默化的开始独立思考。通过将实验教学与思想政治教育有机契合，可以在无形中规范学生的行为[4]。

1.3 科研成果融入实验教学

以研促教，以教带研。从“教研兴校”提出以来，将科研成果融入实验教学中已成为高校可持续发展的不竭动力，也是国家基础教育发展壮大的基石。随着前沿科学的不断发展，物理化学实验的内容也应与时俱进，不断更新，在经典实验的基础上，引入与前沿理论紧密结合的实验，才能更好的促进创新型人才培养，帮助学生形成创新型思维模式。因此，教师应积极结合自身科研方向和各化学专业本科生培养方案，设计适合用于本科生教学的基础物理化学实验。让学生从实验中了解物理化学科研方向，形成基本的科研思路，养成良好的科学素养，熟悉物理化学前沿理论在实验中的应用。

在引入前沿成果到实验中，应充分考虑师范和非师范专业培养方案的差异性。对于师范类专业学生，应强调基础理论与前沿知识的关联性，引导学生如何在教学中有效介绍前沿知识。对于非师范类专业学生，应注重前沿理论的应用，教师可根据与自身科研方向相关的互联网加项目，介绍该前沿理论的应用。只有将教学和科研紧密结合，前沿成果与实践相结合，才能促进教学的良好发展，才能促进学生对新观点、新方法的思考和探索，将有助于学生更快熟悉学科前沿研究，对学科方向有更深的了解。

2 改革教学方法

2.1 合理选择教学方法

本课程作为师范类院校化学相关专业的一门核心专业必修课，可提高学生学科素养和沟通合作能力，促进学生树立正确的科学精神和社会责任意识，帮助学生为今后从事教学、科研和生产打下理论基础。因此在注重基础机理和规律的同时，不能忽略对学生能力的培养，应充分发挥教师的主导作用，调动学生学习积极性。

针对师范类学生，应注重教育教学能力培养，教学方法可灵活选择启发式教学和互动讨论式教学，引导学生充分利用网络资源，查阅相关课程内容的国内外研究现状。在课堂上设置分组讨论环节，以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性。在课后可设置实验内容在中学教学中的应用问题，促使学生主动思考，将所学应用到中学教学中。对于非师范类学生，应注重应用技能的培养，多采用案例教学法，引入实验内容应用的最新进展，将知识点与前沿应用相结合。设置课后实验在行业相关应用的开放性思考题，让学生了解本专业在化学相关行业中的应用。这就要求教师在实验教学过程应以多媒体教学为主，充分收集素材，适当引入教学视频，提高课堂的生动性，激发学生兴趣[5]。

2.2 引入线上线下混合式教学模式

实验类课程的特殊性决定其通常以小组形式开展，传统的讲授和演示教学模式虽能让学生现场学习，但大部分学生忙于记笔记和模仿操作内容，缺乏对实验原理和实验操作的思考，实验过程中也常出现一些细节上的错误，最终导致实验结果不准确[6]。同时，物理化学实验数据处理大多较为烦琐，需借助origin等专业软件完成。因此，我们引入了线上线下混合式教学模式，利用MOOC和虚拟仿真搭建线上资源，将实验原理、仪器介绍、实验步骤和数据处理等制作成每段10分钟以内的视频资源，同步上传课件和扩展学习资源，增加课前预习题和讨论题。将教师为中心的教学模式转变为以学生为中心的教学模式，教师通过后台学习数据、学生互动题参与度和预习题回答情况了解学生学习情况。混合式教学的引入，能够有效提高课堂效率，教师只需在课堂点评学生预习情况，随机提问，并讲解和演示实验的难点，为课堂学生实验操作留出更多时间，大大提高了实验课的效率。

3 完善考核评价机制

课程考核是检验任课教师教学效果和学生对课程掌握程度的重要手段，有针对性的课程评价体系，能够促进教学质量的提高。物理化学实验课作为实践性较强的课程，应注重将课程目标达成度的评价结果与实际教学相结合[7]，注重过程性评价考核，可设置其占总成绩60%，终结性评价占40%。为了激发学生的主观能动性和培养学生创新思维与能力，过程性评价应该涵盖自主学习评价、效果检测评价和总结提升评价三部分。

自主学习评价（占总成绩10%），包括在MOOC和虚拟仿真平台学习情况（5%），线上答题（5%）。在线平台的存在，学生可利用碎片化时间进行课前预习，课中回顾和课后复习，教师通过平台数据掌握学生学习动态，更好把握学生的学习情况。效果检测评价（45%），包括课堂预习检查（5%）、实验操作（10%）和实验报告撰写（30%），对于实验报告中的总结和反思，不应局限于实验本身的误差，可引导学生从科学观、教师观和职业观角度进行思考。总结提升评价（5%），主要为线上拓展类问题的讨论，教师根据实验内容，设置开放性思考题，学生在线回答，引发学生对实验的思考与探究。

终结性评价应涵盖实验操作和理论考核，对于学时为一学年的专业，可分学期分别考核，每学期实验操作或理论考核占总成绩40%。对于高分子材料与工程专业仅第一学期学习物理化学实验，只需重点考察实验操作能力。对于实验操作类考核，应选择操作性较强的实验，如电极制备及电池电动势的测定和强电解质极限摩尔电导率的测定等实验。同时，需兼顾学生物理化学课程的学习进度进行合理安排，考虑物理化学理论课进度，故实验操作需在第一学期考核。而对于理论性较强的实验，如溶解焓的测定、凝固点降低法测相对分子质量和循环伏安方法测定铁氰化钾的极化曲线等实验，实验过程大部分在电脑端完成，操作相对简单，更适合理论考核。

通过累加式考核，学生可把更多的精力放在平时的积累，使学生实现从被动式突击学习转变为主动式探索学习，有利于培养理论基础与前沿应用并重的创新型人才，有利于学生综合素质的提高。

4 结语

对物理化学实验教学内容、教学方法和考核评价机制的探究，是为了更有效地对师范生和非师范生进行分类培养，做好因材施教，提高教学质量，提高学生专业水平。在加强课程改革与建设的同时，更应加强教师能力培养，通过提升实验教师的思想和理论水平，才能更好的将专业知识与德育有机融合进教学中。