如何在“物理化学实验”教学中渗透创新创业理念

张来英 夏文生 李海燕 郑明森 徐晓明 吴平平

[摘 要] 通过分析当前“物理化学实验”教学中存在的问题，探讨了在“物理化学实验”教学中改革教学方式和引入新教学模式的举措，通过这些改革措施的实施培养和提高了学生的创新创业能力，收到了较好的教学效果。

[关键词] 物理化学实验;教学;创新创业理念

[基金项目] 2013年国家基础科学人才培养基金项目（J1310024）;2017年厦门大学教学改革研究项目“改革教学模式，提升实验课程教学      质量”（JG20170222）

[作者简介] 张来英 （1975—），女，福建永定人，理学硕士，厦门大学化学化工学院高级实验师（通信作者），主要从事物理化学实验教学与研究;李海燕（1965—），女，河南信阳人，理学博士，厦门大学化学化工学院副教授，主要从事物理化学和实验教学的研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0387-02    [收稿日期] 2019-12-16

一、引言

物理化学实验是基础化学实验课程之一，是化学国家级实验教学示范中心（厦门大学）的重要组成部分，与物理化学紧密配合，但又是一门独立的、理论性与实践性和技术性很强的课程，是继无机及分析化学实验和有机化学实验之后而独立开设的实验课程。

物理化学实验作为化学化工学院各专业核心基础课之一，同时是海洋、医学、材料等院系学生的必修课，教学目的是使学生通过实验课程的学习与实践，了解物理化学的基本研究思想和方法，掌握物理化学的基本实验技能和现代的科学研究技术，加深对物理化学基本原理和基本知识的理解和掌握，培养并不断提高学生分析问题、解决问题的能力和创新能力，为今后从事化学研究或相关领域的科学研究和技术工作打下扎实的基础[1，2]。

我校自1921年建校以来便开设了物理化学实验课程，至今已经历了近百年的教学改革的探索，并根据不同时代的社会需求和学生特点改变过几种教学模式，培养了一代又一代冲在科研前列，能挑科研大梁的研究型人才。

二、教学中存在的问题

目前，大学生就业问题日趋严峻，国家则鼓励大学生积极开展自主创新创业，学以致用。事实上，也越来越多的学生毕业后积极响应国家号召，投入到创新创业的潮流里。然而，刚毕业的大学生往往由于缺乏经验和相关的创业知识的积累，对风险的认识和评估的不足而以失败告终。在此背景下，如何培养学生实践能力、创造能力、就业能力和创业能力就显得尤其重要。在这种新的人才需求模式下，高校该如何紧跟目前的创新创业大潮，让这些充满创新创业激情的学生立足于创新创业大潮中？这就给我们高校的教学特别是实践实验教学提出了新的要求，呼唤我们进行一些“接地气”的教学实验改革。

在这种创新创业的大环境下，我们急切须要探索解决如下问题：如何使“物理化学实验”的教学紧跟科学发展的步伐;如何让教与学有机的统一而不是矛盾;如何让学生在系统学习物理化学理论知识以及技术方法的同时，学会灵活运用它们解决现实中的问题;如何让学生在相关领域创业时，对于创业风险有充分的认识和评估并能进行有效的规避。

我校传统的“物理化学实验”共开设16个经典实验，化学和化学生物学的学生要求16个实验都做，共96学时，3学分，对化工、材料等专业的学生则只要求做其中的10～12个实验，共66学时，2学分。这就导致实验课时偏少，实验内容覆盖面少，实验教学内容局限于对理论知识的验证，而研究性、开放性和实用性强的实验内容无法开设等问题。在上课时，教师主要讲解实验目的、原理、步骤以及需要观察记录的现象和注意事项，最后学生依葫芦画瓢地完成实验内容，再交上实验报告。这使得教学内容的实际应用性不强，和当前具体的现实问题严重脱节，创新探索能力不足，学生不知道这门课所学的知识在将来的工作、科研和生活中如何应用，极大地影响了学生对本门课程的学习兴趣和学习动力。

以上问题警醒了我们必须改革当前教学模式，应该培养能理论联系实际、活学活用、具有较强实践能力，能符合创新创业需求的人才。

三、增加实验内容，改革教学方式，引入新的教学模式

針对实验教学课时不足的问题，我们增设了“物理化学强化实验”课程，包括自搭建拉曼谱学装置、光催化、溶胶的制备及其性质测定、电极过程动力学、银催化反应动力学、凝固点的测定、计算化学、B-Z振荡等实验，共48学时，1学分，为化学拔尖班学生必修课程，非拔尖班学生选修课程。这在很大程度上保证了学生实验操作和拓展实验技能的时间。

在课堂教学上，为了提高学生的学习兴趣和灵活运用知识的能力，我们在教学形式和教学内容上做了较大更新和调整。在实验理论的讲授时与实验前、中、后各个过程深度融合，以利于学生知识、能力、思维和素质的全面协调发展，培养化学拔尖创新人才。教学中丰富了教学形式，如增加动画教学、录像教学，让理论知识应用于实验更形象、具体和生动，便于学生理解和应用，学生反响很好。

“物理化学强化实验”极大地拓展了实验的广度和深度。例如，在“自搭建拉曼谱学装置”实验中，由于整个装置是可视化的，学生可以很直观地了解仪器的结构，并通过自行组装、调节和校准，对仪器的原理、内部构造有更深的理解，把平面的原理图很好的投射到仪器的零部件上，有利于学生掌握仪器内部的工作状态和过程，而不再是面对“黑盒子”想象。学生还可以针对谱学技术开展一场从技术革新到创业管理的讨论，极大程度上激发了学生的自主学习、独立思考和创新创业的能力。

另外，为了强化学生理论联系实际、灵活运用所学知识的能力，我们经常将身边涉及生活生产的事情有意识地融入实验教学中，让学生做分析和处理，以增强他们理论联系实际、活学活用的能力。如“燃烧热的测定”实验中强化量热法及其技术知识体系的同时，注重培养学生的独立应用能力：确定固或液体试样热值测定方法、仪器选用、实验条件，获取、分析和评价数据，最终得出实验结论的基本能力。学生经过本实验训练后，具有对量热法及其技术进行综合应用的能力，如测定固体、液体或气体试样的，能够了解到使用本实验所用装置测定燃烧热的优势以及局限性，突破了学生仅关注实验教材知识点的局限性，拓宽了学生学习视野，培养了学生发散性思维，为创新创业打下了基础。

在整个实验教学过程中，我们不断鼓励学生做一些突破性的尝试和改变，并进行汇报交流。同学们在广泛查阅资料后都提出了很有创新性的实验设计，并对某些烦琐的实验步骤进行了便于操作的改变，极大地提高了他们的创新意识和创新能力。学生们深切感受到了知识的力量和学以致用的成就感，感觉实验让抽象的理论知识更详细明了了，对相关知识点的应用也有更深的把握，以后遇到类似的事情就容易和这些知识点建立条件反射，变被动学习为主动获取知识。

四、创造条件，鼓励和支持学生参加创新实验竞赛和创新创业项目

大力支持和鼓励大学生积极参与“大学生化学实验创新大赛”和大学生创新创业活动，充分利用各种渠道为学生的创新竞赛、科技创新、创业活动提供方便，更好地延伸实验教学环节，实现创新、创业能力的培养。2019年有9位同学参与了3个实验的创新大赛，均取得优异的成绩。我们也积极鼓励学生申报大创项目，为学生提供很好的创新创业平台，极大程度上提高了学生学习兴趣和学以致用的能力。

五、结语

“物理化学实验”是一门操作性很强的课程，在教学过程中需要结合实际情况拓展实验教学，培养学生的实验实践能力，并在实验实践过程中激发和强化学生的创新创业意识，使学生从知识的被动接受者转变成主动的探索者和执行者。在创新创业的时代背景和社会需求下开展实验教学改革，提高教与学的质量和效果，是值得每位教师进行深层次思考的问题。

参考文献

[1]张来英，陈良坦，李海燕.乙酸乙酯皂化反应的热动力学实验[J].大学化学，2015，30（2）：56-60.

[2]张来英.物理化学实验教学情况介绍[J].教育教学论坛，2017，44（11）：272-274.