浅谈立足于创新能力培养的应用型本科院校物理化学实验教学改革与探索

尤莉艳 马朝红 董宪武

摘要：本文从培养学生的创新能力角度出发，针对应用型本科院校物理化学实验教学存在的问题，通过对教学理念，教学内容，教学方法，管理和考核等方面对物理化学实验教学进行了改革和实践。

关键词：物理化学实验;创新能力培养;教学改革

创新是国家和民族进步的根本，创新给社会发展带来的是取之不尽用之不竭的源泉和动力。科技高速发展，高等教育的变革层出不穷。时代的发展要求高等教育培养的人才具有很高的综合素质，其中就包括创新精神，创新技术和创新能力，这样才能保证我国在政治和经济等方面保持稳定发展。实验教学是培养人才创新能力的重要手段之一，物理化学实验是联系物理和化学现象及规律的学科，对培养化学化工人才的创新精神和创新能力有着重要的作用[1-3]。

物理化学实验是化学、化工、材料及相关专业必须开设的一门非常重要的专业基础实验课程，是整个化学专业实验教学体系重要组成部分，物理化学实验一般是采用物理研究手段和方法，去探索化学问题。出色地完成物理化学实验项目，不仅能掌握和学习物理化学实验的基本技能，还能对物理化学理论课程进行有益补充，进一步充分理解课堂学习的物理化学理论知识[4]。

一、物理化学实验教学存在的问题

（一）物理化学理论教学内容和进度与实验教学内容不符

物理化学实验在教学过程中要讲解实验原理，很多学校理论课程落后于实验课程，物理化学实验是一门将例如化学、物理、数学多学科知识融会贯通、灵活运用的学科。缺乏基本理论知识的指导，在一些涉及经典定理的实验内容，学生完成起来就会比较困，例如，饱和蒸气压的测定实验，涉及到热力学定律就比较多，学生在实验原理的理解和操作过程遇到一些困难。实验项目很多是验证性实验，综合性和开放性实验比较少，多年来实验内容比较单一和固定，学生感觉比较枯燥，很难调动学生的积极性，不利于学生创新能力的开发[1，5]。

（二）实验仪器数量不足，设备陈旧落后

经我们调查，部分院校的物理化学仪器比较陈旧，不能适应当前计算机技术飞速发展的时代，或者有的仪器设备设计有不足之处，需要教师提醒同学注意，严重的还会危及人身安全。此外，设备数量较少，一直是困扰应用化学专业物理化学实验室的一个问题。物理化学实验需要分组完成，不需要每个同学同时操作使用一台仪器。但是要保证每个实验小组都要完成实验内容，就要在实验设计和管理上面多下功夫，进行合理资源配置。

（三）教学方法一成不变

经我们在校内外走访，发现各个专业开设物理化学实验，教学方法都比较相似，即老师上课伊始就先讲解实验原理，学生按照实验教材或者讲义进行实验操作。表现为：老师"照本宣科"，学生"照方抓药"，很大程度是机械地重复实验步骤，传统的教学方式，将老师和学生的地位固化，以教师为主，学生为辅，不能因材施教，很难从本上提高学生的基本实验技能和创新能力[6，7]。

（四）学生对物理化学实验的积极性较差

很多學生认为物理化学实验难度比较大，学习兴趣不高，学生的积极性不大，因为物理化学实验内容涉及物理变化过程，化学反应，数学知识，对实验中出现的以外和突发事件很难有效处理。如果实验失败，不愿意静下心来思考和总结经验教训，因此很难找到失败原因。

二、物理化学实验教学改革实践

（一）从教学理念角度

要想改革物理化学实验教学，首先要从根本上改变教学方法，更新教学理念，变革实验课程教学。在物理化学实验教学过程中改变教师在实验课的主导地位，将学生作为课堂的主体，我们尝试部分实验“先做后讲”，就是学生先预习实验，查询相关物理常数，仪器使用方法等，学生直接开始做实验，最后教师根据每个实验组进行情况，进行讲评和总结。我们侧重于选择一些难度不大的实验先讲后做，这样保证了实验的成功率。另外，教师的讲评，先要针对每个实验小组，因为学生的学习状况和能力不同，在实验中遇到的问题也不尽相同，所以，我们采取针对每个组的问题，分别进行讨论和分析，将各个小组的问题各个击破;最后，实验教师根据共性问题，进行全体总结。我们还设置了学生总结环节，每个小组派出一名同学做出简要的总结说明，对学生的表达能力和沟通能力的要求有了明显提高，所以学生明显将实验各个环节重视起来，不再人浮于事，实验效果和教学效果也明显提高。

（二）从教学内容角度

以往的实验项目的选定以验证性实验和基本操作实验为主，很少涉及综合性实验和设计性实验。多数验证性实验是经典实验，和理论联系紧密，不利于激发学生的创造性才能，所以，我们按照教学要求精心挑选和设置了实验教学内容，增加了综合性实验和设计性实验，补充了选做实验，减少了验证性实验项目，将基本操作实验融入每个实验项目中，不再单独列出，将学生的积极性调动起来。综合性实验内容丰富，学生自己需要做的功课很多，从预习实验到课堂实验操作，再到数据分析和处理，完成实验报告，进行实验总结，都是需要投入很多精力才能完成。设计性需要学生自己查阅文献，给出基本的实验设计，再根据学生收集到的信息，进行可行性讨论，最后确定实验方案。

（三）从实验管理角度

我们对物理化学实验教学方法进行了一系列的改革，随之而来的是我们的实践课程教学管理体制和实验课程考评方法也需要进行改革。建立了开放式的物理化学实验室，周一至周五全天对学生开放，学生可以根据自己的课程情况预约物理化学实验时间，这种自重选择实验时间的方式，保证了学生有足够的时间预习实验，并且能够更充分的研究实验原理和实验步骤。我们还特别编写了开放实验室管理制度，以约束和管理使用物理化学实验室的人员，保证实验开出率和人员安全。

此外，我们在成绩评定方面也做出了改革，我们将实验成绩评定内容扩展，将预习成绩、实验表现、实验报告、期末考试结合在一起，进行综合考核。学生的实验表现、科学精神，团队协作等方面的都能够体现出来，很多动手能力强、有创新想法的的学生的成绩有了提高，更激发学生的学习兴趣。

（四）从师生科研角度

经过实践发现培养学生的创新能力的一个重要手段，就是鼓励学生积极参与大学生科技创新等科研活动。近年来学校加强了科研投入，这给学生参与科研活动提供了更大的平台和广阔的空间。导师制是学生的双向选择机制，我们也将应用化学专业的学生纳入到教师科研的活动中来，一般从大二开始，学生根据自己的实际情况选择加入教师的科研团队，进入开放的实验室进行科学研究活动。教师结合自己科研项目引导学生进行选题，学生可以子课题的形式开展科学研究活动，例如：材料的前处理、物质提取、合成与制备、结构表征、产品检测、性质研究等等。我们努力营造一个浓厚的科研氛围，丰富和完善实验设计方案。学生在参与科研的过程中，开拓了视野，丰富了知识，更好地培养了学生的实践能力和创新精神。

三、结论

针对应用化学专业，体现应用化学专业的特色，探索适合应用型本科院校的物理化学实验课程的教学方法和教学手段，能够全方位多角度的调动学生的积极性，提高教学质量，重点培养学生的科研精神和创新能力，是未来物理化学实验的重要任务。

参考文献：

[1]新时期高校物理化学实验教学改革与实践探究[J]. 张义娜. 教育教学论坛. 2019（13），1 12-13.

[2]地方院校創新创业人才培养模式下物理化学实验教学改革的探讨[J]. 蔡丹丹，刘葵，董家新. 山东化工. 2018（06），136-137.

[3] 以“应用型+创新型”为导向的物理化学实验教学改革研究[J]. 周树年，黄连金，谭义秋.广州化工.2020（03），243-244.

[4]以“科学兴趣和实践应用”为导向化工实验教学的探讨[J]. 邱诗铭，王强，彭金云，慕光杉. 广州化工. 2013（09），245-247.

[5]论物理化学实验教学中学生实践与创新能力的培养[J]. 王珩.黑龙江教育学院学报.2019（06），46-48.

[6]物理化学实验教学中培养学生的自主思考和创新实践能力[J]. 利明，杜甫佑. 高教学刊. 2018（07），23-25.

[7]大学生创新训练计划项目实践探索[J]. 王敏，刘峰，肖海峰. 中国教育技术装备. 2017（10），144-145

项目基金：

吉林省教育科学“十三五”规划2017年度一般课题《以实践创新能力培养为导向的应用化学专业实验课程教学改革与研究》成果，（编号：GH170494）。