淺談大工程觀下物理化學實驗課的教學改革與探索論文
“大工程觀”是美國麻省理工學院院院長莫爾1993年提出的關于工程教育的思想。培養學生工程綜合能力是“大工程觀”教育理念的內在要求。而實踐是工程綜合能力的主要內涵，是“大工程觀”教育理念認識的基礎。加強工科大學生工程實踐能力培養是“大工程觀”教育理念的題中之義。物理化學實驗是化學、化工類等專業必修的一門獨立基礎實驗課程，對于提高工科專業基本實驗技能是必不可少的一個重要實踐環節。物理化學實驗的教學和改革在“大工程”培養觀中起著重要的作用。強化人才培養的“大工程觀”教育理念，著力提高工科院校學生實踐與創新能力、提高實驗課的教學質量是物理化學實驗課程改革的一個重要內容。因此，探索和研究物理化學實驗課新的教學內容、教學形式、教學方法和教學手段，以適應“大工程觀”培養具有較強的工程能力和較高綜合素質的復合型人材的客觀要求，是迫在眉睫的任務。
一、改革前的物理化學實驗教學
1.改革前的實驗教學內容
傳統的物理化學實驗主要為驗證性的實驗，實驗教學的目的是讓學生通過實驗理解和掌握理論課程中的知識點，并驗證所學的理論知識，只為知識的傳輸服務。培養和鍛煉學生創新能力的綜合、設計性實驗內容很少。
2.改革前的實驗教學分組情況
由于物理化學實驗儀器較貴重，臺套數較少，一般院校對物理化學實驗均采用分組大循環的實驗辦法。改革前，每班分成兩大組分做不同的實驗，即每個教師要同時帶兩個不同的實驗，2～3名學生使用一套儀器共同完成實驗。
3.改革前的實驗教學模式
學生通過學習實驗講義寫出實驗預習報告，據此老師給出預習成績，實驗前老師要詳細講解實驗，然后學生進行實驗。實驗成績由預習成績、實驗操作成績和實驗報告成績組成。由于物理化學實驗原理一般較為深奧、實驗基本操作較為繁鎖、所用儀器較貴重，老師在學生做實驗前就得對每個實驗(包括實驗目的、實驗的原理、實驗儀器、實驗步驟、數據處理及實驗注意事項等)內容進行詳細講解。
4.改革前實驗教學存在的主要問題
(1)實驗教材內容陳舊。改革前采用的實驗教材具有針對性不強、“石油化工”特色不鮮明、實驗內容和實驗方法陳舊、沒有反映學科前沿的新實驗，缺少前瞻性、沒有完全適應我校各專業實驗需要的綜合設計性實驗內容、與茂名學院(以下簡稱“我�！�)的實驗儀器設備不配套等缺點。
(2)實驗質量得不到保證。物理化學實驗與其它基礎化學實驗的不同之處是，大多數實驗都是借助于儀器(如光、電、磁、力等)來完成的。儀器結構復雜，操作繁瑣，即便學生認真看書預習，也只能對實驗理論進行預習，不能對實驗儀器的使用進行充分的了解和掌握，無法達到預習要求，致使在實驗過程中，操作失誤較多。
(3)學生的實驗效率低。按改革前的教學方式，教師上課前要詳細講解實驗。由于每個老師要帶兩個不同的實驗，所以實驗前每個教師要講解兩個不同的實驗(包括實驗目的、原理、儀器使用、實驗步驟、數據處理、注意事項)，以每個實驗講1學時，每班分成兩大組，當教師講完第二個實驗，則要2學時左右，相當于第兩組的學生要2學時以后才能開始做實驗，實驗耗時長，實驗效率低。
(4)教師的教學效果欠佳。如前所述，每次實驗前教師要先講解2學時，學生要2學時以后才能開始做實驗，教師的工作時間為學生實驗時間加上2學時，每次實驗課教師的工作時間是6學時以上。如果學生實驗失敗重做實驗，則時間會更長，遠遠超過目前教師的每個實驗4學時的工作量。由于教師在講解第二組實驗時，第一組學生已經在做實驗，每個學生的實驗情況老師無法了解，更談不上指導實驗。導致教學效果欠佳，教師不能及時解決學生實驗中出現的問題，甚至有時可能會出現實驗事故，造成重大的經濟損失，后果不堪設想。
二、實驗改革的準備工作
1.編著新的實驗教材
編著適于化學，化工學院本、�？聘鲗I學生使用的專業基礎必修課教材。教材的內容除了原有的典型的驗證性實驗，還大量增加了綜合性、設計性實驗。該教材既能夠適應目前我國和我校物理化學實驗新儀器和新方法發展的,又能適應化學、化工各專業的研究、發展方向,還能夠充分體現學校關于人才培養目標定位和服務面向定位的實驗教材。
2.搭建物理化學實驗網上教學平臺
根據物理化學實驗的有關內容編寫和制作相關素材，掛在物理化學精品課程網的物理化學實驗網頁上，搭建了實驗網上教學平臺。1)制作實驗教學片。實驗教學片對每個實驗的具體步驟、儀器使用及注意事項等內容通過文字、圖像、聲音結合老師的適時講解等多種形式傳遞教學信息。2)制作實驗所用儀器的多媒體課件(PPT)、每個實驗的多媒體課件(PPT)，包括實驗目的、原理、實驗藥品、儀器使用、實驗步驟、數據處理、注意事項等內容。3)編寫了每個實驗的實驗預習思考題、教學大綱、實驗講義。4)收集其它單位制作的物理化學實驗素材，包括實驗參考書、實驗動畫(Flash)、模擬實驗(Flash)。
三、改革后的實驗教學
1.改革后的實驗教學內容
對原來驗證性實驗內容進行改進，大量增加綜合性、設計性實驗。讓學生根據自己所學的知識，按照自己的想法進行設計，在現有實驗條件下讓學生自己去完成實驗內容的組織設計和實驗結果的分析。
2.改革后的實驗教學模式
學生通過物理化學實驗網上素材對要做實驗進行預習，不要求寫預習報告，但要求學生預習后會回答每個實驗的20道預習思考題。學生預習情況以抽簽回答預習思考題的形式進行檢查，并根據回答情況給出預習成績。實驗時老師不再對每個實驗進行詳細講解，只是對實驗中容易發生的問題及注意事項進行重點強調，隨后學生即可開始做實驗。
3.改革后的實驗教學分組情況
由于每個班的學生人數較多，尤其擴招后，每班的學生人數又增加了許多，但要保證教學質量，就必須每兩個學生共用一臺儀器。由于受到目前物理化學實驗室儀器臺套數的限制,每班必須分成三個大組，分做三個不同的實驗。
4.改革后實驗教學的優勢
(1)增加了新穎的實驗內容。改革后的實驗安排，增設了能夠體現我�！耙怨橹�，石化特色”辦學理念的新穎的綜合設計實驗內容，這些實驗內容是與我校儀器設備相配套的。通過這樣的實驗安排，學生的獨立思考能力、創新意識得到了進一步的加強。這些實驗的開展既能夠體現素質教育和創新能力的培養，又能夠體現現代教育技術和最新學科的發展方向。
(2)創造了良好的學習環境。制作的物理化學實驗教學網站，為學生創設了良好的網絡學習環境，在此環境中，學生由知識內容的被動灌輸者轉變為主動學習者，老師由知識內容的傳授者轉變為學習環境的創建者，這是一種全新的、先進的教學模式。
(3)凸顯了學生的主體地位。通過現代信息技術提供的學習環境進行學習是一種全新的學習方式，在教學中計算機技術和多媒體技術的應用改變了以往實驗前老師講解實驗,然后學生按部就班進行實驗的教學模式。學生在實驗前有充分的時間進行預習和準備,即便是擴招后生源質量多層次化，學生也可以根據自己的實際預習情況，自由支配學習時間，直到達到預習要求為止。這種教學模式凸顯了學生的主體地位,學生的.主觀能動性得到了充分的發揮。
(4)提高了學生的實驗效率。在良好的網絡學習環境中，學生通過文字、圖像、聲音、動畫、回答預習思考題及結合老師的適時講解等多種形式進行預習，達到了所要求的預習目的。學生很快就能開始實驗，實驗時間大大縮短，顯著提高了實驗效率，同時也大大減少了教師的工作量。由于實驗前教師不用詳細講解實驗，使得他們有更多的時間了解學生的實驗情況，指導實驗，及時解決學生實驗中出現的問題，從而避免實驗事故和重大的經濟損失的發生。
(5)提高了學生的實驗質量。這套多媒體教學素材化難為易、化繁為簡、化靜為動、化平面為立體，把平時老師抽象講解的實驗操作，學生不易掌握和理解的實驗過程，通過各種多媒體形式一目了然展現在學生面前，降低了學習難度，激發了學生主動探究學習的興趣。學生更容易理解和掌握復雜儀器的結構、原理和操作，減少了學生的操作錯誤，提高了學生的預習效果和實驗質量。
四、結語
物理化學實驗網絡教學平臺的搭建為學生提供了良好的學習環境，增強了學生學習的主動性。增加的綜合設計實驗內容，培養了學生的創新意識、創新能力和工程實踐能力。教學模式的改革，提高了學生的實驗效率和實驗質量,同時解決了擴大招生對實驗課教學質量帶來的沖擊，保證了我校質量工程的實施，并且已收到了非常好的教學效果。這種先進的教學模式必將成為今后物理化學實驗改革的發展方向。
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