农林院校物理化学实验课程改革和创新

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[摘要]物理化学实验在高等农业院校是一门重要的基础实验课程，针对目前在高等农林院校物理化学实验在教学过程中存在的问题，结合我校的实际特点，提出对物理化学实验课在教学内容、教学方法、实验设备更新等相关方面的教学改革举措。将传统的单一的物理化学实验课程加以完善。旨在通过实验教学改革加强学生的动手能力，提升学生的综合能力，提高物理化学实验课程的教学效果，培养善于动手、具有创新精神、符合当今科技社会发展急需的应用复合型人才。

[关键词]物理化学实验；课程改革；农林院校

实验教学作为高校教学的一个重要组成部分，是农林等院校实现素质教育以及创新人才培养目标不可缺少的重要环节[1]。物理化学实验是化学实验的一个重要分支，是基础化学实验课程的一个重要组成部分，主要培养学生运用物理化学理论解决实际化学问题[2]。它是借助于物理学的原理、技术和仪器，运用数学工具来研究物系的物理、化学性质和化学反应规律的一门科学，综合了化学领域中各学科的基本实验工具和方法，其中的研究方法和实验技能是化学工作者必须具有的基本功。物理化学课程作为理论基础课及核心主干课，不仅是化工、材料、食品、水利等专业的必修课，也为后续课程提供必要的理论支撑。它在相当大程度上反映了化学发展的深度，对化学及其相关学科的基础理论作用与影响是巨大而久远的。物理化学涉及知识面广泛，向来是以公式多、推导繁琐、记忆难为特点，这就要求要有一定的数理基础，处理问题时则需要将严密的逻辑性和具体条件下的灵活性相结合，从而被学生认为是最抽象最难懂的学科之一。由此作为物理化学课程重要组成且不可替代的物理化学实验课程显得尤为重要，其在理解、检验物理化学的基本理论，运用化学基本的物理方法和技术，训练学生科学的设计实验，熟练掌握各种仪器设备的基本操作技能，培养学生分析、综合及解决问题的能力以及建立科学思维方法等方面发挥着重要作用[3-5]。

1传统的物理化学实验教学的弊端

物理化学实验所涉及的内容较广，涵盖了热、电、光、声、磁等诸多物理学内容，实验方法具有多样性和独立性的特点，相对于其他实验课程难度较大。同时，与理论教学相对应的验证性实验在实验教学中所占的比例也较大。因此，目前在传统的实验教学过程中存在较多的问题。

1.1实验室条件落后

实验室配备的仪器和设备是开设好一门课程的一个重要硬件条件，所以具备良好的实验条件是课程教学取得成功的首要因素。但由于我国农林院校对专业和基础课程的重视度不同，导致物理化学实验配备仪器设备较少，故只能实行循环形式开课，这就要求每次实验课所有设置的实验同时开设，导致部分实验所需理论知识在理论课程中尚未学习，造成了实验课与理论课难以紧密结合，学生对实验知识缺乏了解，实验过程达不到预期的效果，而且教师要同时指导多个不同的实验，同一实验又配备几套仪器装置，教师很难对做每一种实验的每一个同学做充分的指导，实际授课中教师往往难于使学生对实验方法进行灵活掌握。

1.2传统的实验教学模式滞后

传统的物理化学实验通常按照学生先预习，书写预习笔记，然后教师在学生动手实验操作前进行讲解和演示，最后学生进行模仿和操作。这就导致学生即使没有充分思考也可以照着老师的指令进行实验操作，预习流于形式，只是被动的按照实验教材的内容进行抄袭，完全不愿多动脑筋思考，进入实验室仅仅进行机械性操作来完成实验，对于仪器的工作原理、实验依托的理论知识知之甚少，且实验过程仪器一旦出现故障，学生只能被动的等老师来解决问题，而不能做到自己系统的分析问题、查找出问题所在，从而在老师的帮助下解决问题，这就导致实验过程并没有起到理解理论的目的。

1.3实验设备的改进与实验过程的脱节

物理化学实验仪器较多，且实验仪器的重复性较小，近年来随着实验条件的不断改善，设备的不断更新在使得实验过程越来越机械、自动化的同时也使得越来越多的学生在实验过程中无法与物理化学理论知识相结合，同时在实验课程教学的短时间内学生难以真正了解仪器的性能及使用，只能是机械的进行操作，导致往往是做完实验后方了解实验仪器的构造、性能、操作及相关的注意事项，学生没有机会在实验前对整个实验仪器做系统的全面了解，自然在实验中就无法获得实验技能，结果导致学生对做过的物理化学实验基本没有印象，更谈不上用学过的物理化学实验来解决实际问题。

1.4实验内容与实际相脱节

物理化学实验内容的设置多以验证理论知识为目的，很少涉及综合型实验内容及自主设计性实验。导致学生在实验过程中主动性不强，只是为了实验而实验。同时物理化学实验在内容领域的设置上并没有做到针对性的选择实验内容，对于不同的专业学生实验内容相同，比如在向非化学类专业食品、水利、材料等专业学生开设的实验内容并没有区别，传统的按照不同专业学生以相同教学模式、相同的实验内容来一概而论，这种单一的实验教学模式直接影响学生参与实验的积极性，不同专业的学生感觉不到物理化学实验与其专业的相关性，对实验缺乏兴趣，无法培养学生对物理化学实验的兴趣，对学生创新能力的培养也更加不利。

1.5传统的实验数据处理手段制约了学生思维

物理化学实验需要测试的数据较多，测试数据的精度及时效性要求较高，学生实验完毕后带着大量的实验数据离开实验室，按照传统的方法利用坐标纸进行手工作图，其不仅速度慢而且准确度不高，学生在整个数据处理过程中感觉非常枯燥，导致学生工作效率低下、误差较大、极大的影响了学生对物理化学实验的兴趣和积极性。科学技术的发展对高校的人才培养提出了新的要求，特别是在当下新形势下。对于以往在实验教学中以传授知识为主的被动型的人才培养方法，已经不适合社会发展的需求，取而代之的是以培养综合型、创新型的应用复合型人才的培养。改革教学实验必须贯穿以培养学生能力为原则，同时要充分体现现代科学实验的相对独立性，既要注意发挥传统物理化学实验的作用，又要不断在新形势下更新实验内容使其能及时地反映现论和现代测试技术。特别是物理化学实验对仪器设备的依赖性比较强，科技的发展使仪器在准确度和精确度上为实验的操作提供了有力的保障。

2物理化学实验改革举措

2.1逐步改善实验条件

随着科学技术的进步与发展，农林院校在重视专业课程建设之余开始加大对基础课程的建设，也实现对物理化学实验资源的整合、优化和补充，首先从教师的配备上加大投入，实现了实验课堂以主讲实验老师为主、年轻老师协同下进行全程指导学生来完成实验内容；其次加大了对物理化学实验设施和仪器等硬件设备的投入，确保二人一台套实验仪器的基础上尽量配备一些科学研究前沿的仪器，从而开设一些更新的、更专业的高质量的实验内容。为学生提高更广阔的独立思考的空间，更好的培养学生动手操作的能力。

2.2充分利用网络资源来促进物理化学实验课程的改革

对于物理化学实验仪器较多，操作复杂，学生接触时间较短，对于仪器在未进实验室前，只能通过教材中的图、文字来进行预习，这样使得学生对仪器及实验内容的了解不足，针对这一难题，我们将充分利用网络资源，利用精品课程网络平台，通过录制老师对每一个实验的具体操作以及讲解，将其上传至平台，使得学生在未进实验室前通过观察视频就能够很好的了解仪器的构造、工作原理及实验原理，学生可以通过视频反复观察，加深对实验原理的理解以及对仪器的操作，同时能够预先了解实验过程中的注意事项，从而一旦开始实验学生能够准确的操作仪器，从而确保每位学生能够顺利地完成实验。

2.3现代与传统实验仪器融合

为了让学生在实验过程中能够更加充分的理解实验原理，在实验过程中实现了现代与传统仪器的融合使用，充分利用现代与传统仪器各自的特点，最大限度的发挥不同的实验设备对学生的作用。首先学生在进入实验室后，教师将对照传统仪器来对实验原理、实验内容进行讲解，传统仪器看起来设备简单粗陋，但其构造简单、工作原理突出，学生在听讲起来恰恰变得易懂好学，能够更好的培养学生掌握实验的基本原理，然后教师在比对下对学生介绍现代仪器的操作流程，通过二者的完美结合，相互印证实验教学，达到了良好的效果。

2.4更新实验内容，密切联系实际

由于物理化学实验室承担了化学专业学生实验以及其他学院基础实验不同教学层次的实验任务，我们将对实验内容和实验要求分别进行不同的量化处理，突出相对应专业的特长及重点、有的放矢。比如对于从事水利专业的基础学生我们将为其设置与专业相关度较大的实验，如：氟离子在水样中含量的测定，这使得学生认识到自己所学的知识在实际中的应用，从而对该实验课程产生浓厚的兴趣；而针对专业学生我们将提高自主实验，使其能够将所学的物理化学理论知识很好的运用到实验课程中来，从而加深对本学科的理解，为此可以专门设置一些设计性实验，充分发挥和调动学生的创新能力。

2.5利用微机处理数据来代替传统的手工数据处理方式

考虑到物理化学实验课程开设在本科教学二年级，学生具备了一定的计算机基础，可以让学生把自己的实验数据记录在实验记录本，然后要求学生实验课后利用计算机数据处理软件对数据进行系统运算，即可得到实验结果，不仅比手工处理误差会小，并可根据相关系数判断实验结果的优劣性，可以帮助教师把好实验质量关，同时能够很好的增强学生应用计算机的能力，提升学生综合素质能力。

3结语

物理化学实验教学课程通过以上方面的不断改革与实践，结合学生的具体特点取得了良好的成效，在新模式的教学方式下，学生对实验的重视程度有了很大的提高，其参与实验的积极性明显增强，对实验产生了浓烈的兴趣，将传统的以老师为实验中心逐渐转变为以学生为实验中心，大大的提高了学生的思维能力与创新能力，也有利于培养新形势下的应用复合型人才。

参考文献

[1]薛美香．物理化学开放式实验教学对学生综合能力的培养[J]．韶关学院学报：自然科学版，2014，35(6)：105-108．

[2]田东亮．物理化学实验研究型教学改革与实践[J]．大学化学：2018，33(3)：17-20．

[3]谢玉忠，孙光延，金光德，等．物理化学实验教学中重要环节的创新与改革[J]．高教学刊，2016(4)：69-70．

[4]方文军，王国平，雷群芳．在物理化学实验教学中培养学生的创新意识[J]．实验技术与管理，2003(6)：8-10．

[5]利明，杜甫佑．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]．高等学刊，2018(7)：23-25.

作者:高学艺 王薇 单位:内蒙古农业大学理学院