物理化学实验半开放教学探讨
摘要：分析了传统的物理化学实验教学中存在的问题，提出了我校物理化学实验半开放的教学模式，并从实验内容的选择，教学方法改革，考核方式和规范实验报告的撰写等方面探讨了物理化学实验半开放教学改革。半开放教学目的在于提高学生的学习兴趣，拓宽学生视野并提高学生的综合素质。
关键词：物理化学实验；半开放实验；教学改革
1物理化学实验课堂教学现状
1.1教学方法单一
目前我校物理化学的实验教学模式是让学生自主预习实验讲义，老师讲解实验原理和实验步骤，学生做实验，然后写实验报告。在整个过程中，教师花费了很多的时间去讲解实验原理、注意事项和操作步骤，学生没有时间去思考。整个实验过程中难以发挥学生的主体作用，导致学生兴趣不高，只是机械地按照教师的指导操作一遍，甚至会漏做部分实验。这种现象导致学生对实验兴趣下降，主动性差，还有部分同学袖手旁观。最终必然导致动手能力、综合运用能力以及四大基础化学基础知识融会贯通的能力都不理想，在相关化学竞赛以及研究生复试时表现能力也差。
1.2仪器数量不足，学生积极性差
目前我校物理化学实验教学的仪器设备严重老化，部分已经损坏，数量不能满足实验的需要，只能3-4人1组，甚至4-5人1组，这样学生动手机会少。做实验时也是按照实验讲义的步骤或者老师讲解的步骤来操作，对实验现象不主动动脑思考，即使是实验数据不对都不清楚。实验中出现问题也不会自己想办法来解决，而是直接找老师。部分学生只是在一旁观看动手学生的操作，实验结束后很多同学共用一组数据，实验报告也一模一样，抄袭现象严重。所以做完实验后，学生收效甚微，只是为了完成任务而做实验，完全体现不了学生在教学中的主体作用，更不用谈好的教学效果。
1.3循环实验造成教学效果不理想
由于受仪器数量的影响，只能采用大循环实验的方法，即在同一天开设两个实验，然后进行轮换。教师要在课堂上轮流对学生讲解两个不同的实验，学生在做另外一个实验的时候老师讲的实验原理、基本操作等内容也基本忘记了，造成了时间的浪费。在实验操作环节中，教师只能为个别学生指导，费时又费力，达不到全面指导学生的效果[2]。学生只能在有限的时间内按照实验讲义或者老师讲的步骤去操作，处于被动的学习状态。对于操作失败的实验，受循环实验的时间限制，也不能再次重复实验，大大影响了教学效果。显然传统的实验教学模式已不能满足提高本科教学质量、提高学生的主动性和培养学生创新能力、创新精神的要求，因而建议尝试半开放的实验教学法。所谓半开放性的实验教学方法是指实验课上老师只指出实验的名称，准备好与本实验相关的仪器和实验药品等。而学生通过学习讲义和实验教材，搞懂实验目的、实验原理、实验步骤和注意事项等内容。在实验操作过程中，教师只负责监督实验过程（实验安全和正确的实验步骤等）、解答学生在实验操作中遇到的实际问题。实验室仅在规定时间段向学生开放，学生可以根据自己对实验的预习情况来安排实验时间。对于实验操作不成功或者实验数据不满意的学生，实验时间可以延长。半开放实验教学是一种全新的教学模式，与传统的实验教学模式有着根本的不同。
2物理化学实验半开放教学方法
2.1建立合理的选课制度
半开放教学模式完全不同于传统教学的实验项目和实验时间固定的情况，教师以4-5个实验为一个周期进行轮换。每周选取6-8个时间段（每个时间段为3个课时）为选课学生开放实验。学生可以根据自己的时间安排和对实验的预习情况，选择恰当的实验时间。教师还要建立实验的“网上预约及管理系统”，系统列出开放的时间、实验项目以及人数。教师可以很方便的查到哪些学生在哪个时间段选做了哪个实验。这样的模式既完成了教学计划，又鼓励学生培养了自主学习的能力，并节约了成本。学生在完成必修的实验学时的前提下，根据自己的兴趣选择更多的实验内容，有利于开拓学生的视野和对科研的兴趣。
2.2建立全面的实验内容体系
物理化学实验不仅要让学生掌握实验基本操作技能，还要培养创新能力和综合素质[3]。而物理化学实验包括基础实验、综合性实验和设计性实验3个体系，对不同的体系要采取不同的教学模式。
2.2.1基础实验
物理化学实验中的许多仪器和实验方法对大多数学生来说是完全陌生的，如阿贝折光仪的使用、电导率仪的使用、温度测量与控制技术以及误差分析和数据处理等。基础实验可以训练学生在无机化学实验和分析化学实验中学到的基本技能,并加深学生对物理化学基本理论知识的理解。我校开设的实验有无水乙醇饱和蒸汽压的测定、液体表面张力的测定、环己烷-异丙醇气液平衡相图的绘制、蔗糖水解反应速率常数的测定等。
2.2.2综合性实验
综合性实验是基础实验的提升，它一般涉及两个以上的知识点，要分步实施并将各个实验环节有机地结合在一起，锻炼学生的实验技能和思考能力。综合性实验侧重于培养学生对各个学科所学知识综合运用的能力，使学生能做到融会贯通。目前开设的实验有电导率法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数、电池电动势测定的应用、二组分金属相图的绘制、液相反应平衡常数的测定，希托夫法测定离子迁移数等。
2.2.3设计性实验
要求学生查阅相关书籍和文献资料，设计合理的实验方案，自主选择实验仪器和试剂，独自完成实验操作，观察实验现象并记录实验数据，最后撰写实验报告。为避免学生设计出不切实际的方案，教师要给学生提供研究方向，并将实验室提供的仪器予以说明。通过亲身体会实验过程，学生可以深刻体会到科学实验的严谨性以及理论与实际结合的重要性。开设的实验有：电导的测定及其应用、液体燃烧焓的测定、表面活性剂对蔗糖二级反应速率的影响等。
2.3注重学生的实验预习
教师做好预备实验，系统全面地理解实验内容和相关的知识背景，熟练掌握仪器设备的使用方法和一般性故障排除方法[4]。学生必须在实验前认真学习实验讲义、查阅与本次实验相关的原理，并认真写好预习报告。教师要认真设计教案，注意授课的逻辑性、表达的准确性和科学性，并在上课前采取抽查提问的方式检查学生对实验的预习情况，预习情况不合格的学生不能做实验，否则学生做实验也是稀里糊涂，达不到预期目的。
2.4注重数据记录和实验操作
实验教学的根本目的是培养学生的实验操作能力和严谨的科学态度。物理化学实验基本操作除了无机化学实验和分析化学实验的基本操作外，主要涉及到各种仪器设备的使用，如旋光仪、紫外-可见分光光度计、电导率仪、阿贝折射仪等仪器的使用。教师要严格要求学生规范操作仪器，纠正错误操作。要求学生认真记录实验数据和实验现象，实验结束时，教师认真检查实验数据的准确性并签字确认。对有拼凑实验数据和弄虚作假的学生，责令其重做实验，培养学生实事求是的精神和严谨的科学态度。
2.5提高学生撰写实验报告的能力
写好物理化学实验报告，学生要在课前预习实验的相关理论知识、基本内容以及实验过程。通过书写实验报告使得学生重视实验操作的过程，并让学生对所学知识加以巩固[5]。数据处理采用绘图法、列表法和计算法等，让学生学会用Excel和Origin等计算机软件进行数据处理。通过对实验数据的处理和分析，能找到数据误差产生的原因并找到消除方法。最后要求学生总结实验心得体会，对实验现象的解释和分析以及影响实验结果的原因。这样能让学生更好地掌握实验的知识点，提高学生分析解决问题的能力，激发学习的兴趣。
2.6严格考勤制度、建立完善的考核办法
半开放教学实施后，为督促学生完成实验，采取实验结束后签名制度，对于交了实验报告而未参加实验操作或是操作很不认真的学生，其实验成绩也不能及格，应予以重修。以往物理化学实验的考核是平时成绩占30%，实验报告的书写和数据处理占70%。实验报告占的分值太多，容易导致学生忽视实验中的操作，做实验敷衍了事，实验报告的抄袭现象也很严重。可以将成绩考核改革为：平时成绩占60%，期末成绩占40%。其中平时成绩包括课堂提问或小测验（20%）、实验操作（20%）、实验卫生、实验目的的培养（10%）、实验报告中实验现象和实验数据处理（20%）、结果与讨论（20%）、思考题（10%）。期末成绩包括抽查实验操作（50%）和期末考试（50%）两部分，实验操作是学生随机抽取平时所做实验，期末成绩主要检查学生对基本原理、基本操作和技能的掌握情况。通过这些措施，能明显提高学生对物理化学实验的兴趣和重视。通过对物理化学实验半开放教学模式的实施，能加强学生的专业基础知识，提高学生学习的主动性和兴趣，使学生的动手力能有明显提高，并能拓宽学生视野，提高学生的综合素质。
参考文献：
[1]杨慧芳，朱方.新晋独立学院自主学习型物理化学实验教学模式的探索[J].实验室科学，2015，18（2）：200-202.
[2]潘晓茹.研究型物理化学实验教学模式的探索与实践[J].潍坊学院学报，2013，13（6）:11-12.
[3]韦波，刘海燕.物理化学实验半开放式教学模式的探索和实践[J].中国电力教育，2009，19（10）：153-155.
[4]桑雪梅，尚宏利，李军，等.物理化学实验的半开放式教学改革[J].重庆工学院学报，2008，22（4）：174-177.
作者：徐涵 黄山学院化学化工学院
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