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時(shí)間：2022-04-05 22:45:10
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（一）立足基礎(chǔ)知識(shí)
基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本操作，正確使用儀器；能夠認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；初步具有查閱手冊(cè)、工具書及其他信息源的能力，以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、勤儉節(jié)約的優(yōu)良作風(fēng)。環(huán)化學(xué)院“春曉班”是從應(yīng)用化學(xué)和材料化學(xué)專業(yè)新生中選拔的優(yōu)秀學(xué)生所組成的特色班級(jí)，以中國(guó)工程院曹春曉院士的名字命名。下面以“春曉班”為例介紹物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)立足基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容。“春曉班”中一共開(kāi)設(shè)了15個(gè)實(shí)驗(yàn)（共64學(xué)時(shí)，分2個(gè)學(xué)期進(jìn)行），其中10個(gè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)（共40學(xué)時(shí)），占總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的62．5％，學(xué)生如果基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分做得不好，就不能通過(guò)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)這門課程。在實(shí)際教學(xué)中，教師從嚴(yán)規(guī)范基本操作，嚴(yán)格把關(guān)，耐心指導(dǎo)，未掌握規(guī)范操作的學(xué)生必須重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直至合格。從嚴(yán)教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確觀察實(shí)驗(yàn)的能力，掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的態(tài)度，學(xué)會(huì)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。
（二）培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課第一個(gè)學(xué)期的最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，以提高實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)生沒(méi)有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案，需要自己動(dòng)手設(shè)計(jì)方案。下面以設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)“表面活性劑的臨界膠束濃度的測(cè)定及影響分析”為例介紹具體的實(shí)施過(guò)程：實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇表面活性物質(zhì)的種類、實(shí)驗(yàn)測(cè)定的方法及影響因素（溫度、離子及醇的種類及醇的用量）。因此，在老師的指導(dǎo)選題下，每位同學(xué)選擇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都不相同，這意味著每位同學(xué)要獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，并根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容查閱文獻(xiàn)資料，實(shí)施方案。教師在實(shí)驗(yàn)前提供文獻(xiàn)檢索的途徑、一個(gè)主題或幾個(gè)關(guān)鍵詞，由學(xué)生自己檢索、篩選、閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)，學(xué)生要在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)根據(jù)查閱的資料，組織、總結(jié)前人的工作，然后設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案。教師面對(duì)的學(xué)生的設(shè)計(jì)方案往往是五花八門的，這就需要教師做好足夠的預(yù)案。對(duì)于部分設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰η芳眩瑢?shí)在找不到相關(guān)文獻(xiàn)的同學(xué)，教師則會(huì)提供幾篇相關(guān)文獻(xiàn)供學(xué)生參考，但設(shè)計(jì)方案則必須由學(xué)生自己總結(jié)提出。實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中，教師在場(chǎng)提供幫助，但不再手把手地指導(dǎo)，目的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主完成實(shí)驗(yàn)的能力。實(shí)驗(yàn)完成后同學(xué)們分組進(jìn)行討論，如：選擇不同離子及醇的同學(xué)在一組討論，可以了解各種離子及醇對(duì)臨界膠束濃度的影響。這樣能提高大家的團(tuán)結(jié)合作、共同討論的積極性，為后面的畢業(yè)設(shè)計(jì)及進(jìn)行科研創(chuàng)新起到積極的作用。經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，第二個(gè)學(xué)期物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的最后四個(gè)實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新探索研究型實(shí)驗(yàn)。我們開(kāi)設(shè)了B－Z振蕩反應(yīng)的影響因素分析、不同體系鈍化曲線的繪制及其鈍化劑的影響、高聚物分子量的測(cè)定研究、不同方法測(cè)定粉體的比表面積4個(gè)創(chuàng)新探索研究型實(shí)驗(yàn)。選好創(chuàng)新探索研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，同學(xué)們根據(jù)自己的選題方向搜集所需要的文獻(xiàn)資料，寫好實(shí)驗(yàn)方案，由指導(dǎo)老師把關(guān)，方案可行才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或與原先預(yù)想的結(jié)果不一致，學(xué)生會(huì)積極地與老師探討，共同查找原因及重做實(shí)驗(yàn)。同學(xué)因進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及儀器藥品不一樣，除了在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)可以來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還可以跟老師預(yù)約其他時(shí)間來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直到實(shí)驗(yàn)完成為止。該類實(shí)驗(yàn)有可能成功也有可能失敗。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們鼓勵(lì)同學(xué)由淺入深，先從自己熟悉的部分開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、探索，得出有益的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)完成后均要求制作PPT進(jìn)行答辯，對(duì)方案中可能碰到的問(wèn)題，同學(xué)們共同探討解決的方法，實(shí)驗(yàn)完成后將成果組織成論文格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這樣學(xué)生的積極主動(dòng)性及好奇心都大大地提高了。
（三）面向科研實(shí)踐
面向科研實(shí)踐方面所做的革新主要是打破原來(lái)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室只承接課程任務(wù)的局面。由于課時(shí)的限制，學(xué)生課程內(nèi)在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是有限的，然而他們?cè)诤罄^的科研實(shí)踐如畢業(yè)設(shè)計(jì)、科學(xué)研究訓(xùn)練及課外科技創(chuàng)新（如省級(jí)和校級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目）等方面往往又會(huì)用到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)和操作，而這時(shí)的學(xué)生往往對(duì)以前課程內(nèi)學(xué)習(xí)的知識(shí)會(huì)有所淡忘，如果能夠允許學(xué)生重新回到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合自身正遇到的科研實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不但能加深以前學(xué)過(guò)的知識(shí)的印象，而且對(duì)其今后的科研創(chuàng)新會(huì)有巨大的促進(jìn)作用。但不可回避的問(wèn)題是，這樣一來(lái)必然增加了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理的工作量。為了解決這一問(wèn)題，我們采取的措施是預(yù)約制和指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制。那些課程外要來(lái)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，必須先行預(yù)約。為此，我們正在構(gòu)建網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)，五臺(tái)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)查詢及預(yù)約機(jī)也已經(jīng)到位，不日即可投入使用。指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制是指來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生由其指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)，所產(chǎn)生的儀器、藥品損耗等藥費(fèi)一律由指導(dǎo)教師承擔(dān)。并且，該指導(dǎo)教師在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，自身必須接受相關(guān)培訓(xùn)，在得到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理教師認(rèn)可的前提下才能使用物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這對(duì)學(xué)生和教師的科研創(chuàng)新都起到了積極的促進(jìn)作用。
二、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段，強(qiáng)化能力培養(yǎng)
傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)采用“預(yù)習(xí)－實(shí)驗(yàn)－總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果”，學(xué)生學(xué)多局限于教材，這不利于提高他們的自主創(chuàng)新性。在進(jìn)階型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們結(jié)合具體的教學(xué)任務(wù)選擇合適的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。如：在探索研究型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，即采用以學(xué)生自主探究為主，教師根據(jù)學(xué)生的需求加以引導(dǎo)為輔的主體性教學(xué)方式。［3］實(shí)驗(yàn)完成后，要求學(xué)生將成果撰寫成論文格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及制作成幻燈片，并組織學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯。教師和參與整個(gè)項(xiàng)目的同學(xué)共同積極討論，根據(jù)答辯情況給出學(xué)生的成績(jī)，營(yíng)造一個(gè)良好的師生互動(dòng)、積極向上的氛圍。這樣，可以鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)的思辨能力和綜合能力，增強(qiáng)自信心，提高學(xué)習(xí)、思考的積極性。“教學(xué)有法，教無(wú)定法”。新的教學(xué)模式應(yīng)以現(xiàn)代信息技術(shù)，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，能使學(xué)生選擇適合自己需要的材料和方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，并獲得學(xué)習(xí)策略的指導(dǎo)，逐步提高學(xué)習(xí)的能力。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)已是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大勢(shì)所趨。基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為此建立了開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)施提供幫助。我們鼓勵(lì)學(xué)生利用Excel、Origin、Chemoffice等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)規(guī)范了數(shù)據(jù)處理過(guò)程，為學(xué)生將來(lái)從事實(shí)驗(yàn)或科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
2學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性不高
一般在實(shí)驗(yàn)的第一節(jié)課已經(jīng)向?qū)W生說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前要預(yù)習(xí)，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)要有預(yù)習(xí)報(bào)告。但是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性不高，預(yù)習(xí)報(bào)告完全是為了應(yīng)付檢查才寫的，這是目前大學(xué)生普遍存在的一個(gè)現(xiàn)象。教師進(jìn)行原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講授時(shí)，少部分學(xué)生屬于游離狀態(tài)，教師在演示實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，學(xué)生沒(méi)有認(rèn)真注意細(xì)節(jié)內(nèi)容，真正到他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，問(wèn)題出現(xiàn)了，不懂得如何解決，而一味的在書本上找答案，還是沒(méi)能最終解決問(wèn)題。遇到此類情況，甚至有些學(xué)生干脆就不思考，任由錯(cuò)誤的發(fā)生。由于需要分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小組中有個(gè)別學(xué)生基本都沒(méi)有親自動(dòng)手操作過(guò)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)得很不積極。
3學(xué)生抱“應(yīng)付”心理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中測(cè)定數(shù)據(jù)多，這就要求學(xué)生具有一定邏輯思維能力對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這也是探究實(shí)驗(yàn)機(jī)理、剖析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的必需步驟。有部分學(xué)生完全不理會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是否正確，只是一味憑感覺(jué)簡(jiǎn)單處理；有一部分學(xué)生是沒(méi)有真正明白原理，引起處理數(shù)據(jù)不完整；還有一部分學(xué)生查閱后采用軟件進(jìn)行處理，但是由于不知所云，所以很多也都只是給出了圖形。比如在三液系組分相圖的繪制中，很多采用了某些理論課提供的軟件畫圖，只是純粹的畫圖，當(dāng)問(wèn)到三角坐標(biāo)中每個(gè)點(diǎn)具體代表什么，學(xué)生沒(méi)法回答。基于以上的情況，主要的根源還是學(xué)生要完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的任務(wù)，只能這樣的應(yīng)付了事。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生技能及解決問(wèn)題的能力，起不到任何作用。但是基于現(xiàn)狀，有些事情無(wú)法完善。因此，某些時(shí)候，針對(duì)這些好學(xué)又不是很明白處理原理的學(xué)生，需要更加耐心指導(dǎo)，注重不同類型學(xué)生心理素質(zhì)的培養(yǎng)[3]。
4簡(jiǎn)單的考核方式
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程一般都是考查課，通常采用平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及平時(shí)表現(xiàn)進(jìn)行綜合給分。但是實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是組員之間相互討論給出，甚至有些都是抄襲過(guò)來(lái)的，并且對(duì)于平時(shí)的表現(xiàn)也不好衡量，該課程考核結(jié)果不是很滿意，所以應(yīng)該思考下能否改變現(xiàn)有的考核方式。
由于學(xué)生對(duì)相關(guān)的高等數(shù)學(xué)和中學(xué)物理知識(shí)的應(yīng)用理解欠深入，產(chǎn)生對(duì)物理化學(xué)的畏懼，如物理化學(xué)在公式的推導(dǎo)、概念的理解及原理的應(yīng)用較多地涉及高等數(shù)學(xué)中的偏微分方程，其次是剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生還未能完全適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)方法，常拘泥于細(xì)節(jié)的糾纏而難以認(rèn)識(shí)該門重點(diǎn)課程的總體結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林”的情況。我校為大專層次，85%的學(xué)生在高中為文科生，物理和化學(xué)的基礎(chǔ)不得而知。而物理化學(xué)總課時(shí)為30課時(shí)，如何利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間，按照教學(xué)目標(biāo)，順利有效地完成教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生和任課教師都是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，必需在教學(xué)內(nèi)容上做出合理的取舍及必要的補(bǔ)充，否則就會(huì)滿堂式的灌輸或“眉毛胡子一把抓”的情況，這樣的方式學(xué)生受不了，也達(dá)不到滿意的效果。
1.2內(nèi)容的取舍和補(bǔ)充
首先是結(jié)合開(kāi)設(shè)的其它專業(yè)基礎(chǔ)課程無(wú)機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)，將重復(fù)的內(nèi)容(如化學(xué)平衡和電化學(xué)兩章)刪掉不講，學(xué)生自學(xué)。其次是要對(duì)授課內(nèi)容做到重點(diǎn)突出，重點(diǎn)內(nèi)容細(xì)講，讓學(xué)生弄懂，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得成就感，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。如反應(yīng)熱的計(jì)算，主要講標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，其它四種計(jì)算方式，只做簡(jiǎn)單的提示，以學(xué)生自學(xué)為主。對(duì)前后有聯(lián)系的概念，必需講透，為后面的知識(shí)做好鋪墊，不能趕進(jìn)度。如相平衡的基本概念學(xué)習(xí)時(shí)，組分?jǐn)?shù)K的計(jì)算是個(gè)難點(diǎn)，必需結(jié)合例題將獨(dú)立的化學(xué)平衡R和濃度限制量R'講透，因?yàn)樽杂啥萬(wàn)的計(jì)算涉及到組分?jǐn)?shù)K。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)內(nèi)容的需要，適當(dāng)補(bǔ)充基礎(chǔ)內(nèi)容，減小學(xué)習(xí)難度。大專學(xué)生基礎(chǔ)不好，物理知識(shí)和高等數(shù)學(xué)知識(shí)的欠缺，靈活運(yùn)用物理和化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的能力不強(qiáng)，使很多學(xué)生在做習(xí)題時(shí)知道使用哪個(gè)公式，就是算不出結(jié)果或是計(jì)算出的結(jié)果與答案相差甚遠(yuǎn)，這樣學(xué)生就失去了學(xué)習(xí)興趣，慢慢地失去了學(xué)好物理化學(xué)的信心，不再愿意動(dòng)筆做習(xí)題，上課情緒也不飽滿。教師根據(jù)授課內(nèi)容，選取具有代表性的習(xí)題，用極少的時(shí)間，及時(shí)地添加部分必要的基礎(chǔ)知識(shí)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。如熱力學(xué)第一定律中常用到理想氣體的狀態(tài)方程PV=nRT，該公式中的體積V，在分析化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)中溶液的體積一般是以升(L)或毫升(mL)為單位，而公式中主要是立方米(m3)為單位;其次溫度T，平時(shí)用的是攝氏溫度(℃)，熱力學(xué)溫度T=攝氏溫度(℃)+273.15K。又如物質(zhì)體積的計(jì)算。
2精心設(shè)計(jì)授課內(nèi)容的引入和講解，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
托爾斯泰曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“成功的教學(xué)，所需的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。”需要是興趣的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)的動(dòng)力所在，物理化學(xué)授課老師盡可能將書本理論知識(shí)與中實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)，使課堂教學(xué)變得形象直觀、有趣，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的積極性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生“學(xué)以致用”的能力。通過(guò)生活中隨處可見(jiàn)的、貼切、簡(jiǎn)單易懂的舉例引入和講解。在新課開(kāi)始時(shí)，從學(xué)生感興趣的事物出發(fā)，提出與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生找到所學(xué)內(nèi)容能解釋的現(xiàn)象，做到有的放矢。在例如熱力學(xué)第一定律的引入:首先展示一張高級(jí)轎車并設(shè)問(wèn)(看到高級(jí)轎車有什么感覺(jué)?)，調(diào)動(dòng)學(xué)生情緒(學(xué)生會(huì)有不同的想法)，再展示一張汽油油價(jià)表，學(xué)生發(fā)出人們常說(shuō)的“車買得起，養(yǎng)不起”的感慨，在此基礎(chǔ)上再提問(wèn)(如果汽車不需要提供能量就能自己跑該多好，此種設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)呢?)引出熱力學(xué)第一定律的表達(dá)方式和研究?jī)?nèi)容。又如在化學(xué)動(dòng)力學(xué)的新課開(kāi)始時(shí)，從每次服藥的藥量、每日服藥的次數(shù)和保質(zhì)期是怎么來(lái)的引入，此種引入方式過(guò)渡自然，還可以為后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容做好鋪墊。雖然物理化學(xué)知識(shí)抽象，但是生活中的很多現(xiàn)象卻可以用物理化學(xué)知識(shí)來(lái)解釋。如:表面現(xiàn)象與水滴成圓形、干毛巾吸汗、干旱時(shí)鋤地;化學(xué)動(dòng)力學(xué)與藥物的服用量、生物酶;膠體與人體血液;相平衡與酒精提純、鹽融雪等等。將物理化學(xué)知識(shí)和生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)啟發(fā)式提問(wèn)和圖片直觀的刺激，激發(fā)學(xué)生探求事物本質(zhì)原因的求知欲。激發(fā)了學(xué)生的求知欲，課堂教學(xué)就達(dá)到了成功的一半。
3利用框架式教學(xué)將教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化
物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)多、定義多、公式多，讓初學(xué)者摸不著頭腦，因此每引進(jìn)一個(gè)新的概念、定義、公式，首先講明概念的產(chǎn)生背景與條件，分析一概念內(nèi)含的幾個(gè)要點(diǎn)，再講概念適用的范圍與條件，使學(xué)生對(duì)概念的內(nèi)涵及應(yīng)用有所了解。教師作為課堂的主導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)按層次地安排于框架結(jié)構(gòu)中，使之層層有序、步步可循，使學(xué)生了解各知識(shí)點(diǎn)的位置和彼此的關(guān)聯(lián)，便可從內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)中獲取貫通的知識(shí)。如熱力學(xué)第一定律可設(shè)計(jì)附圖。
4多媒體教學(xué)與板書輔助教學(xué)有效結(jié)合
隨著科技的發(fā)展，教學(xué)手段越來(lái)越多，其中多媒體應(yīng)用最為廣泛。多媒體能將圖像、圖形、文字、聲音、動(dòng)畫結(jié)合在一起，能把一些微觀的、用傳統(tǒng)方法無(wú)法表達(dá)清楚的信息形象、生動(dòng)、直觀的展示出來(lái)。多媒體的直觀展示在一定程度上能刺激學(xué)生的各種感覺(jué)器官，有效地化解教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，增加課堂信息量，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有助于提高學(xué)習(xí)效果。在物理化學(xué)教學(xué)中，可以將抽象概念和實(shí)驗(yàn)過(guò)程形象化、簡(jiǎn)化公式的推導(dǎo)過(guò)程、習(xí)題講解便捷化、圖標(biāo)內(nèi)容生動(dòng)化。例如毛細(xì)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)、表面張力的實(shí)驗(yàn)視頻、油和水的分層情況、膠體的聚沉等運(yùn)用多媒體教學(xué)，既節(jié)省了時(shí)間，又可獲得好的教學(xué)效果。但是多媒體播放過(guò)程一晃而過(guò)，播放過(guò)內(nèi)容在學(xué)生頭腦中留下的記憶不深。在物理化學(xué)教學(xué)中，究竟是多媒體還是板書更受學(xué)生青睞?調(diào)查結(jié)果顯示，大部分學(xué)生傾向于教師在黑板上以板書的形式進(jìn)行公式推導(dǎo)和例題解答;對(duì)于那些理論性較少且偏重于介紹性的知識(shí)，學(xué)生則傾向于教師以多媒體的形式表現(xiàn)出來(lái)。因此我們不能斷定板書和多媒體孰優(yōu)孰劣，應(yīng)以物理化學(xué)各章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)來(lái)確定我們要采取的教學(xué)手段。如果是需要學(xué)生歸納或推導(dǎo)的內(nèi)容，黑板板書有其不可替代的優(yōu)勢(shì)。板書輔助的課堂教學(xué)中，教師的自主空間很大，可以根據(jù)學(xué)生的反饋信息，及時(shí)調(diào)整教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)難度及知識(shí)拓展的廣度，為學(xué)生提供質(zhì)疑、交流和討論的機(jī)會(huì)，從而更有利于知識(shí)的掌握和能力的培養(yǎng)。對(duì)遇到有關(guān)計(jì)算公式的推導(dǎo)和知識(shí)的歸納時(shí)，運(yùn)用邊講解邊板書更有利于引導(dǎo)學(xué)生的思考的方向。如熱力學(xué)第一定律的知識(shí)歸納，狀態(tài)函數(shù)熵、吉布斯能、亥姆霍茲能定義公式的推導(dǎo)和計(jì)算等。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將多媒體教學(xué)與適當(dāng)板書有效結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高教學(xué)效率。
2兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖
雖然二組分系統(tǒng)的氣—液平衡相圖依據(jù)組分在液態(tài)的互溶情況各有其特點(diǎn)，但液態(tài)完全互溶系統(tǒng)構(gòu)成了這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)[4]。對(duì)于這種相圖，我們除了讓學(xué)生掌握相圖中各相區(qū)的組成、相態(tài)和杠桿規(guī)則外，還注重讓學(xué)生學(xué)習(xí)氣相線和液相線的繪制方法和細(xì)節(jié)信息。其繪制過(guò)程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測(cè)試混合物的熔點(diǎn)，通過(guò)描點(diǎn)—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繪制相圖讀取相圖細(xì)節(jié)信息的全面能力。通過(guò)學(xué)習(xí)繪制相圖，可使學(xué)生對(duì)相圖的全部信息有較深刻的認(rèn)識(shí)、理解及較好的運(yùn)用。為了便于學(xué)生掌握此類相圖及其應(yīng)用，在教學(xué)中我們通過(guò)物相點(diǎn)隨溫度的變化的實(shí)例，講解其液相與氣相及組成在該過(guò)程的演變情況。重點(diǎn)分析了第一個(gè)氣泡點(diǎn)產(chǎn)生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過(guò)程這一難點(diǎn)。并將相圖理論與工業(yè)精餾裝置聯(lián)系起來(lái)，激發(fā)學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。
3具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖
具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖，是學(xué)生學(xué)習(xí)中最難掌握的內(nèi)容。我們通過(guò)講解物相點(diǎn)的降溫過(guò)程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動(dòng)畫展示具體過(guò)程，使該部分內(nèi)容更加形象和生動(dòng)，便于理解和掌握。同時(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。
4相圖在金屬材料中的應(yīng)用
4.1在金屬材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統(tǒng)，所以其相圖更為復(fù)雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工。相圖在材料設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，例如，在設(shè)計(jì)奧氏體不銹鋼時(shí)，為了得到單一奧氏體組織，需擴(kuò)大相圖中奧氏體區(qū)，使其在冷卻過(guò)程中不發(fā)生γ-Feα-Fe的轉(zhuǎn)變。根據(jù)相圖，改變系統(tǒng)的組成，增加穩(wěn)定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當(dāng)然，為了系統(tǒng)的平衡，其他元素也需做相應(yīng)的改變。應(yīng)用相圖時(shí)，為了提高設(shè)計(jì)組織的準(zhǔn)確性，需要考慮平衡相圖與實(shí)際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應(yīng)用在金屬材料的熱加工過(guò)程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發(fā)生相應(yīng)的變化。可通過(guò)控制軋制參數(shù)和冷卻過(guò)程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產(chǎn)中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過(guò)加大壓下量增加累積位錯(cuò)，為相變過(guò)程提供更多的高能量相變形核點(diǎn)，以得到細(xì)小晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)韌性。通過(guò)控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態(tài)，在650℃以上發(fā)生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區(qū)間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發(fā)生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應(yīng)用相圖不僅在金屬材料的設(shè)計(jì)和加工中具有指導(dǎo)下作用，而且在材料的熱處理過(guò)程中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過(guò)程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發(fā)生在較低溫度區(qū)，得到低溫轉(zhuǎn)變組織。正火溫度需在γ-Fe相區(qū)，需要根據(jù)相圖和化學(xué)成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴(yán)格的說(shuō)，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應(yīng)的相圖。通過(guò)相圖在金屬材料領(lǐng)域的應(yīng)用的介紹，學(xué)生對(duì)本專業(yè)和學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性均有了清晰的認(rèn)識(shí)，他們的學(xué)習(xí)積極性也顯著提高。
所謂物理方法就是利用某些物理性質(zhì)與物質(zhì)濃度的依賴關(guān)系，使用物理儀器快速準(zhǔn)確測(cè)定出某一時(shí)刻的物理性質(zhì)，再轉(zhuǎn)換成物質(zhì)濃度與時(shí)間的關(guān)系．根據(jù)蔗糖水解反應(yīng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物都是有旋光性的，可以選擇旋光度這個(gè)物理性質(zhì)作為濃度和時(shí)間之間關(guān)系式的橋梁．利用旋光度與濃度的關(guān)系將反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程中濃度和時(shí)間的關(guān)系轉(zhuǎn)換成旋光度和時(shí)間的關(guān)系，因此只需要測(cè)定不同時(shí)刻體系的旋光度值就可以求算出反應(yīng)速率常數(shù)k．學(xué)生選擇需要的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)步驟，教師對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)，最后在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中驗(yàn)證結(jié)果．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后討論問(wèn)題:為什么要進(jìn)行零點(diǎn)校正，可用什么物質(zhì)進(jìn)行零點(diǎn)校正，蔗糖的初始濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定有沒(méi)有影響等等．在學(xué)完二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以后，教師還可提出延伸問(wèn)題:如何利用電導(dǎo)率測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)(二級(jí)反應(yīng))的速率常數(shù)?第二組同學(xué)大致可以提出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而第一組同學(xué)則大都不知道該如何處理．兩組學(xué)生比較，第二組學(xué)生對(duì)公式的利用、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的處理等都較第一組學(xué)生要好．通過(guò)整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程，學(xué)生可牢牢記住相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程公式，同時(shí)會(huì)對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行積極探索，對(duì)以后理論知識(shí)的學(xué)習(xí)也有很好的促進(jìn)作用．
2激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和自我思考的興趣
很多時(shí)候，學(xué)生不知道物理化學(xué)中的理論和定律有什么具體用途，因此學(xué)習(xí)起來(lái)沒(méi)有興趣，只是被動(dòng)地背誦公式定律．物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的教學(xué)環(huán)節(jié)能夠激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)和思考的能力．以燃燒熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)定為例，兩組學(xué)生首先學(xué)習(xí)理論課程中燃燒熱的定義，理解恒壓熱效應(yīng)與恒容熱效應(yīng)的區(qū)別．利用氧彈式量熱器分別測(cè)定待測(cè)樣品和基準(zhǔn)物質(zhì)在量熱器中完全燃燒引起的溫度升高值，再利用基準(zhǔn)物質(zhì)已知的燃燒熱來(lái)計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的燃燒熱．現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)裝置大都采用自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)處理，第一組學(xué)生除了簡(jiǎn)單掌握量熱器和壓片機(jī)的使用方法外，對(duì)物性燃燒熱方面的信息知之甚少，學(xué)生也沒(méi)有太大興趣去深入討論和研究．第二組學(xué)生采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的教學(xué)方法，首先指導(dǎo)教師介紹燃燒熱在實(shí)際生活中的各種應(yīng)用，例如燃燒焓的測(cè)定廣泛應(yīng)用于各種熱化學(xué)計(jì)算中，測(cè)定有機(jī)物的燃燒焓，可計(jì)算相應(yīng)的生成焓數(shù)據(jù)，從而可以了解其穩(wěn)定性、反應(yīng)性、生成機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)、能量規(guī)律等特點(diǎn)，對(duì)于掌握該化合物特定組成等有重要意義．氧彈量熱法也廣泛應(yīng)用于污泥、廢物、煤發(fā)熱量的測(cè)定等等方面，對(duì)于泥煤的深度開(kāi)發(fā)和綜合利用有廣泛意義．通過(guò)這些知識(shí)的講解，讓學(xué)生首先對(duì)即將學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)有一個(gè)背景認(rèn)識(shí)，知道將來(lái)在哪些方面可以有廣泛的用途，從而激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣．然后再介紹氧彈技術(shù)的原理和燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程，這時(shí)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的理解和掌握就會(huì)有明顯提高．采用這種教學(xué)過(guò)程的第二組學(xué)生與第一組學(xué)生相比，首先在聽(tīng)課過(guò)程中注意力就有明顯提高，思維也能隨著教學(xué)內(nèi)容靈活轉(zhuǎn)換，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也能夠自己分析和處理一些常見(jiàn)問(wèn)題，這些都是學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)出來(lái)的結(jié)果．因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．
3提高學(xué)生的科研創(chuàng)新和分析解決具體問(wèn)題的能力
創(chuàng)新是科研工作的靈魂，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)培養(yǎng)和提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力．對(duì)于物理化學(xué)的各個(gè)研究方向來(lái)說(shuō)，物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程在不同程度上會(huì)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力具有積極的作用．以凝固點(diǎn)降低法測(cè)物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量實(shí)驗(yàn)為例，兩組同學(xué)首先同時(shí)學(xué)習(xí)稀溶液的依數(shù)性:加入少量溶質(zhì)引起溶劑性質(zhì)的改變，例如蒸氣壓下降、凝固點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高以及滲透壓的改變．這些性質(zhì)的改變值只與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)，而與溶劑的性質(zhì)無(wú)關(guān)．利用一相為純物質(zhì)時(shí)兩相平衡溫度與組成的關(guān)系可以推導(dǎo)出相應(yīng)的定量關(guān)系式．其中，凝固點(diǎn)降低這個(gè)依數(shù)性質(zhì)是一種常用的測(cè)量相對(duì)分子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方法．第一組同學(xué)學(xué)習(xí)凝固點(diǎn)降低公式，知道凝固點(diǎn)降低的改變值與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，能夠通過(guò)題意利用公式求解出相應(yīng)的數(shù)值．第二組同學(xué)在學(xué)習(xí)完凝固點(diǎn)降低公式后，引導(dǎo)學(xué)生利用此公式進(jìn)行溶質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．
首先從公式推導(dǎo)中可以看出，公式中有我們需要最后求的MB，凝固點(diǎn)降低常數(shù)Kf可以查得．所需要的就是純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)和加入少量溶質(zhì)后溶液的凝固點(diǎn)Tf的值．所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就在于如何測(cè)定液體的凝固點(diǎn)．所謂凝固點(diǎn)是指一定壓力下，隨著溫度的降低，液體中逐漸出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，固液兩相平衡時(shí)的溫度．引導(dǎo)學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):要想測(cè)得凝固點(diǎn)，就需要將待測(cè)液體放到一定的冷卻介質(zhì)中，例如冰水混合物，還需要精密溫度計(jì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)液體中溫度的變化．此時(shí)教師給出提示:凝固點(diǎn)的準(zhǔn)確測(cè)定并不容易，包括固液平衡的判斷以及凝固熱的放出對(duì)測(cè)量的影響等等，因此采用步冷曲線法測(cè)定相應(yīng)的凝固點(diǎn)更為常用．學(xué)生討論具體的實(shí)驗(yàn)步驟，教師進(jìn)行指導(dǎo)修正，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程．兩組同學(xué)同時(shí)開(kāi)展凝固點(diǎn)降低法測(cè)定溶質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的比較可以看出，第一組同學(xué)大都只能按照書上的步驟進(jìn)行機(jī)械操作，在操作過(guò)程中不知道何種因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，更不明白怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)．而經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的第二組同學(xué)大都對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)比較注意，例如為什么需要冷凍管和空氣套管，冷凍管要豎直放置，不要靠在空氣套管上，還有冰浴槽的溫度、磁子的攪拌速度對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的影響等等．在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，第二組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理上也較第一組好，能夠利用步冷曲線法合適地得到相對(duì)準(zhǔn)確的凝固點(diǎn)數(shù)值．第一組同學(xué)在思考題的解答上也與第二組同學(xué)有明顯差距，大都不明白一些針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的問(wèn)題如何進(jìn)行分析解答:例如溶質(zhì)的量是否加入的越多越好，冰浴槽的溫度過(guò)高或過(guò)低對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有什么影響，高溫高濕季節(jié)做此實(shí)驗(yàn)是否會(huì)影響準(zhǔn)確度等等．
2改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及教學(xué)方法
向?qū)W生開(kāi)放物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要舉措之一［9］。開(kāi)放物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)模式，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生接觸到科研前沿的很多最新的成果，從而從根本上引起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣和重視［10］。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)過(guò)程中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理都進(jìn)行了詳細(xì)講解，學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮［11］。為此，我們將實(shí)驗(yàn)的順序調(diào)整為:“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)性開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)”。在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)給定設(shè)計(jì)性和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)題目，隨后學(xué)生先做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在課后根據(jù)自己選定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目積極地查找文獻(xiàn)，尋找合適的方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，如果在課內(nèi)沒(méi)有完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以與老師預(yù)約時(shí)間來(lái)進(jìn)行未完成的實(shí)驗(yàn)。逐步推行開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，重在吸引學(xué)生主動(dòng)參與科研實(shí)踐活動(dòng)。還充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。將一些儀器設(shè)備的操作、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)制成多媒體視頻;鼓勵(lì)學(xué)生用計(jì)算機(jī)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，利用Excel或Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理不但速度快而且準(zhǔn)確性高，規(guī)范物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程，為學(xué)生將來(lái)從事實(shí)驗(yàn)或科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)［12－13］。
3完善實(shí)驗(yàn)課程考核體系
為了較為客觀全面地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平，必須完善實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定方式。考核內(nèi)容包括預(yù)習(xí)、操作、紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等;將考核的形式多樣化，主要從操作前的提問(wèn)、操作是否規(guī)范、是否有原始記錄、對(duì)自己方案的可行性進(jìn)行論證及可視化總結(jié)等方面進(jìn)行綜合考核。客觀全面的考核評(píng)價(jià)體系有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其綜合能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)態(tài)度。
4學(xué)生培養(yǎng)成果
近年來(lái)我院本科生在國(guó)家級(jí)科研創(chuàng)新大賽中屢創(chuàng)佳績(jī)，例如:在2012年第十二屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”比賽中，聶珊珊等同學(xué)《磁性銅離子印跡聚合物的合成與性能研究》獲得三等獎(jiǎng);在2013年第十三屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”比賽中，冷樂(lè)輝等同學(xué)《新型復(fù)合光催化劑的合成及光催化降解有機(jī)染料性能研究》獲得一等獎(jiǎng);李蕾等同學(xué)《廢棄鋰離子中鈷酸鋰的高效浸出技術(shù)研究》獲得三等獎(jiǎng)。這些成果大部分都與物理化學(xué)的知識(shí)息息相關(guān)，基礎(chǔ)與創(chuàng)新并重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生科研興趣的激發(fā)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。
1理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
很多學(xué)生認(rèn)為物理化學(xué)是非常難學(xué)的一門課程，都是抽象的、枯燥的理論，從而產(chǎn)生厭學(xué)心理。“興趣是最好的老師”，作為教師要從興趣入手，引導(dǎo)他們喜歡并且學(xué)好這門課程，教師應(yīng)更多地介紹物理化學(xué)與藥學(xué)的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。例如講授“相平衡”時(shí)，介紹超臨界二氧化碳提取藥物的知識(shí)，它是利用了物質(zhì)在臨界點(diǎn)附近的奇異性，利用無(wú)毒、不殘留的二氧化碳代替水或有機(jī)溶劑作為萃取介質(zhì)，將高壓下萃取的物質(zhì)經(jīng)降低壓力分離出來(lái)的一種把萃取與分離兩個(gè)過(guò)程合為一體的新型提取分離方法。對(duì)于那些熱不穩(wěn)定或易被破壞活性成分的藥物，采用這種方法提取優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，然而這一高新技術(shù)是物理化學(xué)中臨界狀態(tài)、兩相平衡的知識(shí)。在介紹相圖時(shí)，結(jié)合藥劑型改良的知識(shí)。比如，難溶于水的藥物溶解后不易被吸收，藥效慢，如果與尿素或其它溶于水并且無(wú)毒的化合物共熔，用快速冷凍的方法制成低共熔混合物，則尿素在胃液中能很快溶解，剩下高度分散的藥物，從而利于吸收。例如，在講授“稀溶液依數(shù)性”內(nèi)容時(shí)，可以列舉“北方冬天吃凍梨前，先將凍梨放入涼水中浸泡一段時(shí)間。發(fā)現(xiàn)凍梨表面結(jié)一層薄冰，而里邊卻解凍了。這是什么道理呢？”實(shí)際上，如果能清楚梨中的水不是純水，而是溶有糖和一些物質(zhì)的溶液，利用稀溶液中凝固點(diǎn)降低的規(guī)律就很容易解釋這一問(wèn)題了。在“膠體”這一章中，醫(yī)藥上用于胃腸造影的硫酸鋇合劑，其中就含有足夠量的一種高分子化合物——阿拉伯膠對(duì)硫酸鋇溶膠起保護(hù)作用，當(dāng)患者服用后，硫酸鋇膠漿能均勻地粘附在胃腸道壁上形成薄膜，從而利于造影檢查。
把理論知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生感覺(jué)到物理化學(xué)知識(shí)跟我們的生活息息相關(guān)，不再是一門枯燥乏味的課程，而是讓學(xué)生感興趣的課程。
2有效地組織課堂教學(xué)
課堂教學(xué)要遵循教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的原則。課堂上教師除了傳授知識(shí)之外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。因此，教師在組織教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。教師在授課的時(shí)候，應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)，不能只以老師為中心，平鋪直敘，照本宣科。多提出問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行思考，采取教師講授理論和學(xué)生參與討論有機(jī)結(jié)合起來(lái)，讓課堂變得生動(dòng)活潑，教師和學(xué)生形成良好互動(dòng)。這樣既能夠讓學(xué)生掌握了知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
例如，講授到“熱力學(xué)第二定律”時(shí)，讓學(xué)生先發(fā)表自己對(duì)熱力學(xué)第二定律的兩種說(shuō)法的理解，然后教師再做出總結(jié)和歸納。第二定律指出在自然界中任何的過(guò)程都不可能自動(dòng)地復(fù)原，要使系統(tǒng)從終態(tài)回到初態(tài)必需借助外界的作用，由此可見(jiàn)，熱力學(xué)系統(tǒng)所進(jìn)行的不可逆過(guò)程的初態(tài)和終態(tài)之間有著重大的差異，這種差異決定了過(guò)程的方向，人們就用狀態(tài)函數(shù)熵來(lái)描述這個(gè)差異。通過(guò)學(xué)生討論和教師總結(jié)，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也為后面講的內(nèi)容“熵增加原理”作鋪墊。
3合理運(yùn)用各種教學(xué)手段
在物理化學(xué)傳授過(guò)程中，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段。多媒體的應(yīng)用使原本枯燥乏味的理論知識(shí)，通過(guò)具體、生動(dòng)、形象、直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為教師節(jié)省了大量板書繪圖的時(shí)間，加快了知識(shí)點(diǎn)的講授速度，課堂教學(xué)的信息量大大增強(qiáng)［2］。例如，物理化學(xué)課程有很多現(xiàn)象和性質(zhì)，可通過(guò)直觀的圖片加以形象說(shuō)明；對(duì)于需要大量圖形圖像信息展示的相圖部分，利用多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)更為突出。
在物理化學(xué)課程教學(xué)當(dāng)中，有一些內(nèi)容采用多媒體教學(xué)就不能顯示出優(yōu)勢(shì)。比如，一些重要公式的推導(dǎo)和中間步驟及計(jì)算過(guò)程，適宜通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生參與并以板書的形式講解，讓學(xué)生對(duì)公式的來(lái)龍去脈有必要的了解。這并不是說(shuō)要求藥學(xué)專業(yè)的學(xué)生掌握公式的推導(dǎo)過(guò)程，而是讓他們加深印象，明白公式的應(yīng)用條件和范圍，從而能更好地運(yùn)用這些公式。因此，要挖掘多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，提高授課水平。
4突出重點(diǎn)和突破難點(diǎn)
對(duì)于藥學(xué)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在較少的課時(shí)內(nèi)講解完物理化學(xué)這門課，學(xué)生很難理解全部?jī)?nèi)容。因而要做到有的放矢，吃透教材，分清主次，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，學(xué)生才能掌握好必修的內(nèi)容，在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到相應(yīng)的知識(shí)。比如“相平衡”中讓學(xué)生了解單組分和二組分體系的相圖和應(yīng)用即可，而對(duì)于比較復(fù)雜的三組分體系的相圖可以不介紹。
例如，在等溫等壓條件下，我們用Gibbs自由能的改變量ΔG來(lái)判斷化學(xué)過(guò)程的方向和限度，但為什么可以用ΔG≤0來(lái)判斷等溫等壓下過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的方向和限度呢？學(xué)生不能理解，而物理化學(xué)正是解決這個(gè)所以然的。用ΔG≤-W′判別式指出某個(gè)過(guò)程是不可逆的，并不意味著此過(guò)程就必定是自發(fā)的。從兩方面分析用ΔG≤0能對(duì)等溫等壓下過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的方向和限度［3］。①W′≠0時(shí)，如果ΔG＞0，由ΔG≤-W′，必然有W′＜0，這說(shuō)明環(huán)境對(duì)體系作了非體積功。所以，此不可逆過(guò)程是一個(gè)非自發(fā)過(guò)程。如果體系內(nèi)發(fā)生自發(fā)過(guò)程，即體系對(duì)環(huán)境作非體積功，W′＞0。由ΔG≤-W′，必然是ΔG＜0。這就是說(shuō)在等溫等壓并且作非體積功的情況下，體系發(fā)生自發(fā)過(guò)程，必然引起自由能的減少，一直到自由能最小時(shí)，ΔG=0，達(dá)到平衡狀態(tài)。②W′=0時(shí)，體系與環(huán)境之間不作非體積功，則ΔG≤-W′式變?yōu)棣≤0。這樣，ΔG＞0的過(guò)程就不存在。體系若有自發(fā)過(guò)程發(fā)生，必定是不可逆的，即ΔG＜0。這就是說(shuō)在等溫等壓和不作非體積功的情況下，體系發(fā)生過(guò)程，必然引起自由能的減少，一直到自由能最小時(shí)，ΔG=0，達(dá)到平衡狀態(tài)。從以上兩方面來(lái)看，不管體系是否作體積功，在等溫等壓下，自發(fā)過(guò)程總是朝著自由能減少的方向進(jìn)行，直到最小值時(shí)，ΔG=0，達(dá)到平衡狀態(tài)。因此，可以利用ΔG≤0來(lái)判斷等溫等壓下過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的方向和限度。通過(guò)詳細(xì)講解，讓學(xué)生能更好地理解難點(diǎn)。
5借助類比法講清物理化學(xué)規(guī)律
在物理化學(xué)教學(xué)中，往往要介紹一些較難理解的規(guī)律。人們接受新知識(shí)的能力，在很大程度上依賴已掌握的知識(shí)，教學(xué)中可借某些新舊知識(shí)間存在著形式上或性質(zhì)上的類似，通過(guò)類比誘導(dǎo)，使學(xué)生建立新概念和認(rèn)識(shí)規(guī)律，從而避免單純枯燥地解釋意義。
有些物理化學(xué)規(guī)律，初看并無(wú)類似之處，但只要認(rèn)真思考，注意捕捉它們?cè)谛问缴虾臀镔|(zhì)上的相似之處仍然可以類比，達(dá)到深刻理解的目的。例如，溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響規(guī)律即阿累尼烏斯方程式lgK2K1=Ea2.303R(T2-T1T1T2)和溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響規(guī)律lgK2K1=ΔHθ2.303R(T2-T1T1T2)也有形式上的類似。但二者的含義不同，前者當(dāng)反應(yīng)的活化能為已知時(shí)，則可以從T1溫度的速度常數(shù)K1計(jì)算在另一溫度T2的速度常數(shù)K2。后者是當(dāng)?shù)葔簾嵝?yīng)為已知時(shí)，則可從T1溫度的平衡常數(shù)K1計(jì)算該反應(yīng)在另一溫度T2時(shí)的平衡常數(shù)K2。這樣用類比法講授物理化學(xué)規(guī)律，避免了學(xué)生容易出現(xiàn)的離開(kāi)化學(xué)實(shí)質(zhì)，把定律作為數(shù)學(xué)公式來(lái)記的弊病。
因此，在物理化學(xué)教學(xué)中，恰當(dāng)運(yùn)用類比，可以少費(fèi)口舌，化抽象為具體，學(xué)生接受新知識(shí)的過(guò)程變得自然、親切，又覺(jué)得新鮮而不重復(fù)，學(xué)生獲得的知識(shí)確切、清晰，又印象深刻。需要注意的是，運(yùn)用類比法講授新課時(shí)，應(yīng)使學(xué)生明白“類”只是類似，“比”只是比較、推理，“類比”并不是“等于”。這是因?yàn)槭挛锒几饔凶约旱奶厥鈨?nèi)在本質(zhì)和規(guī)律，類比只是認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)和規(guī)律的一種思維方法。
6小結(jié)
以上是筆者對(duì)藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)方法的體會(huì)。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，讓學(xué)生從9個(gè)方面評(píng)價(jià)教師的教學(xué)效果，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以知道每一項(xiàng)的滿意率都超過(guò)了70%，說(shuō)明這樣的教學(xué)方法得到大部分同學(xué)的認(rèn)可。物理化學(xué)這門課理論性強(qiáng)，抽象難懂，是最難學(xué)的基礎(chǔ)課程之一。另外，藥學(xué)專科生的基礎(chǔ)差，底子薄，因此學(xué)習(xí)這門課程就更困難。盡管教學(xué)方法得到大部分同學(xué)的認(rèn)可，但是也存在很多不足之處，例如，有些知識(shí)點(diǎn)講得不夠具體，對(duì)于公式的應(yīng)用，所舉例子太少。
表12005級(jí)藥學(xué)專業(yè)專科班40名學(xué)生對(duì)教師教學(xué)效果評(píng)價(jià)結(jié)果（略）
總之，我們要善于在物理化學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高教學(xué)質(zhì)量。
【參考文獻(xiàn)】
2存在的問(wèn)題
在教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)“全面開(kāi)放”模式存在一定的問(wèn)題，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程安排中，部分實(shí)驗(yàn)之間存在相同的知識(shí)點(diǎn)和操作，譬如“溶液粘度測(cè)定”和“酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究”使用相同的控溫裝置，又如“不同外壓下液體沸點(diǎn)的測(cè)定”和“環(huán)已烷－乙醇二元?dú)庖浩胶庀鄨D”則使用相同的恒壓裝置，在“全面開(kāi)放”模式下每個(gè)同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度和順序皆不一致，帶課教師無(wú)法掌握所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況，遇到這類情況只能每次重復(fù)講解。另外實(shí)驗(yàn)課程在設(shè)置時(shí)是遵循一定的層次和框架來(lái)進(jìn)行的，學(xué)生的自主選課隨機(jī)性很強(qiáng)，容易忽視各實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián)所在，不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程整體的把握能力。
3“有序開(kāi)放”管理模式
3．1“有序開(kāi)放”管理模式的引入
鑒于以上這些情況，我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心近年來(lái)嘗試使用一種“有序開(kāi)放”管理模式。該模式下各種動(dòng)作方式于“全面開(kāi)放”模式基本一致，主要的改變?cè)谟谝浴皩?shí)驗(yàn)組合”取代單個(gè)實(shí)驗(yàn)作為選課單元，供學(xué)生選擇。實(shí)驗(yàn)教師可以按照實(shí)驗(yàn)類型、操作和難易程度對(duì)每學(xué)期的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類和組合，每組一般2～4個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)組中的實(shí)驗(yàn)順序固定，有相同的知識(shí)點(diǎn)和操作點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)盡量分開(kāi)，而不同組實(shí)驗(yàn)間則相互對(duì)應(yīng)。比如某學(xué)期開(kāi)放四個(gè)實(shí)驗(yàn)A、B、C和D，A和C、B和D均存在相同的知識(shí)點(diǎn)，將A和B做為組合1，C和D做為組合2，學(xué)生就可以選擇先完成組合1，再進(jìn)行組合2的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師就能了解到該班學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，進(jìn)而可以簡(jiǎn)要或者更加深入對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解。其它管理方面仍然依照之前的模式。
3．2“有序開(kāi)放”管理模式的實(shí)踐成果和需改進(jìn)之處
這種模式在本質(zhì)上仍然屬于開(kāi)放管理模式，因?yàn)閷W(xué)生同樣可以自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教師，而實(shí)驗(yàn)課程經(jīng)過(guò)優(yōu)化組合后，一方面增加了教師和學(xué)生見(jiàn)面的次數(shù)，有利于教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)度的把握，教學(xué)資源和時(shí)間可以得到更加充分的利用，另一方面則有利于學(xué)生在宏觀上對(duì)實(shí)驗(yàn)層次和框架有一定的理解，對(duì)理論課程的學(xué)習(xí)也會(huì)起到積極的作用。我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)推行該模式迄今已滿三個(gè)學(xué)年了，新模式首先繼承了之前模式的優(yōu)點(diǎn)，包括選課系統(tǒng)的使用和課后測(cè)試等特色，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的排列組合則更能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)之間承上啟下、由簡(jiǎn)及深的關(guān)系，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)的把握和實(shí)驗(yàn)技能的深層次培養(yǎng)，有利于教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的了解，同一實(shí)驗(yàn)可以跟據(jù)不同的情況采用不同的方式來(lái)講解。在一定程度上解決了之前模式隨機(jī)性過(guò)強(qiáng)帶來(lái)的一些弊端。取其中兩個(gè)學(xué)期學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)繪制成分布圖，如圖4所示。由于“有序開(kāi)放”管理模式實(shí)踐時(shí)間尚短，并未完全成熟，會(huì)給實(shí)驗(yàn)管理和教學(xué)方面提出一些新的要求，比如需要更高的師資水平，每個(gè)教師需要掌握熟悉更多的實(shí)驗(yàn)課程，并要具備更加靈活的授課方式;學(xué)生在時(shí)間上的自由度和“全面開(kāi)放”模式相比受到了一定的限制，管理方需要投入更多的精力進(jìn)行協(xié)調(diào);另外需要在教學(xué)中不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)的排列組合進(jìn)行優(yōu)化，以進(jìn)一步突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體性和相關(guān)性。這些問(wèn)題在今后的教學(xué)實(shí)踐中需進(jìn)一步完善。
目前我院實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)了全校理工科學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，包括材化、化藥、生工的全體學(xué)生。上物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的班級(jí)有50個(gè)，學(xué)生人數(shù)達(dá)到1500余人，而物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室僅有4間，上物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的全體師生是走“流水線”的形式，再者，師生總體受“重教學(xué)，輕實(shí)驗(yàn)”思想的影響，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作的認(rèn)同度不高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作積極性下降，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員都產(chǎn)生一種消極應(yīng)付實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理心理，敷衍實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程未嚴(yán)格遵循管理制度
我院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制定了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行規(guī)章制度，要求每次實(shí)驗(yàn)要安排值日生，儀器要嚴(yán)格按照使用步驟操作，儀器損壞要及時(shí)登記等。但是在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，很多教師為方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)，或者節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，沒(méi)有按照儀器正常操作規(guī)程操作儀器，比如，使用旋光儀一定要預(yù)熱至少十分鐘，很多學(xué)生根本就沒(méi)有做到。同時(shí)，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生較多，指導(dǎo)教師不能一對(duì)一指導(dǎo)，大部分學(xué)生都在摸索中完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)做完后，儀器也損壞嚴(yán)重。
2定位化管理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器探討
目前，定位化管理在很多行業(yè)起著重要的作用，王曉礎(chǔ)等等報(bào)道了在大型綜合醫(yī)院手術(shù)室儀器管理中采用雙向定位的方法進(jìn)行管理，周清武報(bào)道了對(duì)藥房藥品進(jìn)行定位化管理，辛?xí)詵|報(bào)道了對(duì)煤礦井下人員進(jìn)行定位系統(tǒng)管理，劉建東等報(bào)道了在小包裝中藥飲品庫(kù)房進(jìn)行定位化管理，張玉琢報(bào)道了在高校圖書館自習(xí)區(qū)有限定位管理。現(xiàn)在我們把定位化管理運(yùn)用到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)儀器的管理中。
2.1定位化管理實(shí)驗(yàn)儀器理念
定位化管理就是將物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)儀器統(tǒng)一定位，放置于實(shí)驗(yàn)室，使用后立即放回原處，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。首先，制作好物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器分布表模型，在模型上標(biāo)注好各種實(shí)驗(yàn)儀器的擺放位置，通過(guò)該模型可以正確找到儀器；又在每個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器上粘貼標(biāo)識(shí)來(lái)表明它原來(lái)的歸屬位置，通過(guò)儀器上的標(biāo)識(shí)反向找到它的歸屬位置，可以有效提高實(shí)驗(yàn)儀器的管理。
2.2定位化管理實(shí)驗(yàn)儀器的初步構(gòu)想
儀器分布表模型包括實(shí)驗(yàn)室房間號(hào)，儀器名稱和維修情況，將各種儀器制成不同的小模型并寫上名稱粘貼在上面，不同儀器可以用不同顏色區(qū)分。將儀器分布表模型放在實(shí)驗(yàn)室的最前方，即黑板下方，方面上物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課全體師生查看。具體操作步驟如下：實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在上課前首先對(duì)上實(shí)驗(yàn)課教師說(shuō)明要求定位化管理儀器，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，指導(dǎo)教師按照儀器分布模型要求學(xué)生將實(shí)驗(yàn)儀器擺放好，如果在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，儀器如果損壞或缺失應(yīng)及時(shí)上報(bào)給實(shí)驗(yàn)員，實(shí)驗(yàn)員檢查通過(guò)后，師生方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。3.3定位化管理實(shí)驗(yàn)儀器的預(yù)期效果通過(guò)采用定位化管理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，其預(yù)期效果有：首先，方面師生教學(xué)，教師能輕松演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)也能快速找到所需儀器，改變了以前學(xué)生滿教室找實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)象；其次，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋佑行虻剡M(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀器問(wèn)題并進(jìn)行維護(hù)；最后，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器按照儀器分布表模型還原，能夠減少實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的工作量，方便實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員更加有效的管理實(shí)驗(yàn)儀器。
中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
作者簡(jiǎn)介：王艷（1980-），女，漢族，遼寧葫蘆島人，博士，講師，主要研究新能源材料及電化學(xué)，沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034曹中秋，沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034趙曄，沈陽(yáng)市第一O七中學(xué)，遼寧沈陽(yáng)110042朱景龍，沈陽(yáng)市一四六中學(xué)，遼寧沈陽(yáng)
《物理化學(xué)》是化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的理論基礎(chǔ)[1]。是化學(xué)、化工、材料、能源、冶金等專業(yè)本科生必修的專業(yè)主干基礎(chǔ)課之一。它是從化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手，借助數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的理論及其提供的實(shí)驗(yàn)手段，來(lái)探求化學(xué)變化中最具普遍性的基本規(guī)律的一門學(xué)科。然而，物理化學(xué)的概念性、理論性、系統(tǒng)性以及邏輯性都極強(qiáng)，同時(shí)，涉及的公式較多，應(yīng)用條件的限定較為嚴(yán)格，同時(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)的聯(lián)系又非常緊密，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到枯燥、抽象、難于理解。這在很大程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。多年來(lái)，從事物理化學(xué)教學(xué)方面的教師不斷探索、創(chuàng)新[2-4]，在教學(xué)模式和方法上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但在很大程度上仍不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)科研工作者和技術(shù)人員的創(chuàng)新能力的要求。因此，如何在物理化學(xué)的課堂教學(xué)上培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力則顯得尤為重要。為此，以當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要為目標(biāo)，將探索式，逐步深化式教學(xué)融入其中，并將實(shí)踐和教學(xué)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而摸索出有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)素養(yǎng)的課堂教學(xué)改革方案。
1在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂
物理化學(xué)的主要包括熱力學(xué)、電化學(xué)、動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)以及膠體化學(xué)五部分。這門課的理論性較強(qiáng)，對(duì)初學(xué)者而言，其理論知識(shí)比較抽象，難于理解。因此，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂上，避免學(xué)生在新知識(shí)面前困惑，理不清頭緒。例如，在講授電化學(xué)中二次電池相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候，可以把科研項(xiàng)目中涉及到的關(guān)于鋰離子電池的研究融入其中，從電池的構(gòu)造，組裝以及陰陽(yáng)極材料，電解質(zhì)材料的選取等方面入手，讓學(xué)生對(duì)鋰離子電池有一個(gè)較為全面的了解，同時(shí)對(duì)陰陽(yáng)極反應(yīng)采取動(dòng)態(tài)演示的方式給予展示，讓學(xué)生清晰的看清脫嵌鋰的過(guò)程，認(rèn)清反應(yīng)進(jìn)程，電子轉(zhuǎn)移的方向，電流的流向等。在講授電導(dǎo)水以及水的雜質(zhì)去除方面的知識(shí)的時(shí)候，首先讓學(xué)生了解什么電導(dǎo)值范圍的水可以認(rèn)定為是“電導(dǎo)水”，對(duì)于非電導(dǎo)水即含有雜質(zhì)的水如何純化的問(wèn)題時(shí)，可以讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)時(shí)了解一下目前家用的“凈飲機(jī)”，詳細(xì)查看一下各級(jí)過(guò)濾材料的組成成分，然后在講述其去除雜質(zhì)的方法。讓學(xué)生自己去分析究竟屬于去除雜質(zhì)方法的那類以及相應(yīng)的原理，這樣將生活中實(shí)際遇到的問(wèn)題充實(shí)到課堂，相信學(xué)生對(duì)所涉及的知識(shí)內(nèi)容會(huì)有更好的理解和更深的印象，而不是僅僅把去除雜質(zhì)的方法簡(jiǎn)單的羅列。當(dāng)講授到“金屬腐蝕與防護(hù)”方面內(nèi)容的時(shí)候，不妨讓學(xué)生聯(lián)想一下在海上航行的船舶，為了避免腐蝕，在船底四周要鑲嵌上鋅塊，這就會(huì)使得較活潑的金屬鋅在船舶的腐蝕過(guò)程中充當(dāng)陽(yáng)極，失去電子而還原（反應(yīng)：ZnZn2++2e-），此時(shí)，船體本身充當(dāng)陰極收到保護(hù)，而鋅塊則代替船體而受腐蝕，實(shí)現(xiàn)了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。通過(guò)以上的實(shí)例，我們可以看到在基礎(chǔ)理論的講授過(guò)程中，引入適當(dāng)比例的科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上的典型案例，能夠深化學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解，激發(fā)學(xué)生探究自然規(guī)律的興趣。
2實(shí)現(xiàn)探索式、逐步深化式教學(xué)
傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)多采用“填鴨式”教學(xué)模式進(jìn)行理論知識(shí)的講解，學(xué)生僅僅是被動(dòng)的學(xué)，這在很大程度上抑制了學(xué)生的學(xué)生個(gè)性、學(xué)習(xí)興趣、思維能力以及創(chuàng)新能力的提高[5]。鑒于此，我們?cè)诮虒W(xué)形式上進(jìn)行了改革，通過(guò)探索式、逐步深化式教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境方式，讓學(xué)生在探索，思考和實(shí)踐的過(guò)程中吸取理論知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。比如，在講授“電導(dǎo)測(cè)定”的內(nèi)容時(shí)，通過(guò)之前授課內(nèi)容的講解，提示學(xué)生電導(dǎo)的測(cè)定實(shí)際上就是電阻的測(cè)定，而電阻的測(cè)定在高中教材中就已講過(guò)。此時(shí)讓學(xué)生們回憶一下“韋斯頓電橋的基本原理是什么？”，通過(guò)這一問(wèn)題逐步展開(kāi)。進(jìn)而讓學(xué)生了解到當(dāng)電橋達(dá)到平衡時(shí)，會(huì)有怎樣的結(jié)果產(chǎn)生。然而再講授電導(dǎo)測(cè)定，以及相應(yīng)的裝置。可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)電阻測(cè)定相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)，對(duì)于電導(dǎo)測(cè)定的逐步深化就顯得易于理解，這樣由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由淺入深的思路，就會(huì)使學(xué)生很好的掌握電導(dǎo)測(cè)定的原理。在講授極化曲線的測(cè)定時(shí)，由于極化這一知識(shí)比較抽象，首先讓學(xué)生了解什么是極化曲線，它實(shí)質(zhì)上反映的是電流密度和電極電勢(shì)之間的關(guān)系。這時(shí)讓學(xué)生探討一下電流如何測(cè)定，電極電勢(shì)如何測(cè)定，因?yàn)椴还苁请娏鳎€是電極電勢(shì)的測(cè)定在之前的章節(jié)講授中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，學(xué)生會(huì)有較深的印象。這樣經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間的探討，然后通過(guò)學(xué)生主動(dòng)答復(fù)的方式來(lái)解決此問(wèn)題。如此下來(lái)，極化曲線的測(cè)定就顯得比較易于理解。此時(shí)再講授極化曲線測(cè)定所需的實(shí)驗(yàn)裝置，即三電極系統(tǒng)。待測(cè)電極和輔助電極構(gòu)成的電解池中的安培表即用來(lái)測(cè)定電流的，通過(guò)調(diào)節(jié)電路中的滑動(dòng)變阻器，可實(shí)現(xiàn)電流值的調(diào)節(jié)。而在某一電流下，待測(cè)電極和參比電極構(gòu)成的原電池就是用來(lái)測(cè)定待測(cè)電極的電極電勢(shì)的。很顯然，學(xué)生會(huì)很容易掌握關(guān)于極化曲線的測(cè)定的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)這種探索式、逐步深化式的教學(xué)模式，能夠在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更深入的掌握所學(xué)的理論知識(shí)，能夠取得更好的課堂效果。
3在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加對(duì)大型精密儀器使用，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力實(shí)訓(xùn)
王等[6]曾指出：實(shí)踐教學(xué)在大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)中具有不可替代的作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，以往多采用的方式是驗(yàn)證性教學(xué)模式，類似于“照方抓藥”的模式，這樣學(xué)生自身創(chuàng)造性思維在很大程度上根本得不到鍛煉，更難以滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。針對(duì)以上問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備以及物理化學(xué)教學(xué)大綱的要求，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加對(duì)大型精密儀器使用。一般情況下，對(duì)于大型精密儀器來(lái)講似乎是研究生同學(xué)的專利，本科生同學(xué)很少能接觸到。其實(shí)，對(duì)于本科畢業(yè)后的學(xué)生來(lái)講，無(wú)論是繼續(xù)學(xué)業(yè)，攻讀碩士研究生，還是參加相關(guān)實(shí)踐工作，各種大型儀器都會(huì)有或多或少的接觸。試想，如果在攻讀學(xué)士學(xué)位的本科期間，就能對(duì)一些大型精密儀器有一個(gè)很好的了解，甚至是上手操作，無(wú)疑是百利而無(wú)一害的事情。因此，我們可以開(kāi)設(shè)一些更能反映當(dāng)代科學(xué)前沿以及生產(chǎn)生活實(shí)踐的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分利用現(xiàn)代分析測(cè)試手段。例如，我們?cè)O(shè)計(jì)了“鉻合金在酸性介質(zhì)中極化曲線的測(cè)定”這一綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)這一實(shí)驗(yàn)的目的首先是讓學(xué)生對(duì)極化這一相關(guān)理論知識(shí)有一個(gè)更好的把握和理解，同時(shí)也是更重要的是能夠讓學(xué)生熟悉和使用“電化學(xué)工作站”來(lái)測(cè)定極化曲線，進(jìn)而判斷所測(cè)合金的腐蝕情況，這恰恰也有金屬腐蝕的相關(guān)理論知識(shí)很好的結(jié)合起來(lái)。同時(shí)讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)樣品的制備、拋光以及電化學(xué)測(cè)試等全過(guò)程中來(lái)，讓學(xué)生主動(dòng)思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程，根據(jù)儀器掃描出的極化曲線，來(lái)分析在酸性介質(zhì)中鉻合金的腐蝕情況，這樣既直觀，有益于理解，同時(shí)更利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，最終達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力的目的。
4結(jié)語(yǔ)
為了避免在物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到枯燥、抽象、難于理解的現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。我們以其研究?jī)?nèi)容和發(fā)展現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂；實(shí)現(xiàn)探索式、逐步深化式教學(xué)；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加了對(duì)大型精密儀器使用，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力實(shí)訓(xùn)。進(jìn)而摸索出有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)素養(yǎng)的課堂教學(xué)改革方案，最終滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)科研工作者和技術(shù)人員的創(chuàng)新能力的要求，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)：
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作者：張雪嬌 單位：西安醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院
對(duì)于新理論的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，處理方法和該理論的應(yīng)用以局限性都必須講清講透，澄清可能產(chǎn)生的各種模糊認(rèn)識(shí)，而對(duì)于無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等前設(shè)課程中已有完整論述的內(nèi)容不講或略講，讓學(xué)生自己閱讀鞏固提高，再用較少的課時(shí)加以引申和提高。例如在無(wú)機(jī)化學(xué)中已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過(guò)的熱力學(xué)中的基本計(jì)算、化學(xué)平衡的基本計(jì)算以及電化學(xué)中的有關(guān)Nernst方程的計(jì)算等，在物理化學(xué)課程中就可以略講，甚至于可以不講。對(duì)比法—強(qiáng)調(diào)知識(shí)的相關(guān)性和連續(xù)性任何知識(shí)體系都是在舊的較簡(jiǎn)單的知識(shí)體系中發(fā)展而來(lái)的，不同的知識(shí)體系之間往往是相互關(guān)聯(lián)的。物理化學(xué)與其他學(xué)科的相關(guān)性和連續(xù)性主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是將已學(xué)過(guò)的其他學(xué)科知識(shí)加以應(yīng)用，如高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等。講授這些內(nèi)容時(shí)可以進(jìn)行扼要的回顧或簡(jiǎn)單的復(fù)習(xí)，使學(xué)生溫故知新；二是與學(xué)過(guò)的課程進(jìn)行類比，如在講授體積功時(shí)可與物理學(xué)中功的概念進(jìn)行對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)新概念的理解。當(dāng)教師傳授新知識(shí)時(shí)，如果能夠指出即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容與已學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系，就可以大大提高學(xué)生對(duì)新知識(shí)理解和掌握。啟發(fā)式—發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性啟發(fā)式教學(xué)是教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用共同發(fā)揮，雙向互動(dòng)的一種有效的教學(xué)方式[2]。一個(gè)善于用啟發(fā)式教學(xué)的教師，能從主導(dǎo)作用開(kāi)始，逐步過(guò)渡到主導(dǎo)和引導(dǎo)相結(jié)合，使學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)也逐漸由被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)。
同時(shí)教師再加以必要的引導(dǎo)和啟發(fā)，通過(guò)知識(shí)的擴(kuò)展和引申，師生共同得到結(jié)論———自然界中的一切發(fā)展變化過(guò)程都是有方向性和限度的。需要注意的是，在啟發(fā)思考過(guò)程中，要給學(xué)生思考的時(shí)間，使他們不僅從啟發(fā)中理解知識(shí)，還要從啟發(fā)中掌握獲取知識(shí)的方法。啟發(fā)式教學(xué)在教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。多媒體—加深對(duì)重、難點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)近年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，多媒體教學(xué)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)成為教學(xué)方式改革中的熱點(diǎn)。其中電子教案是多媒體教學(xué)的主要工具，一個(gè)好的電子教案不僅可以大大提高講課效率，而且可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)[3]，幫助學(xué)生更快、更深刻地理解教學(xué)內(nèi)容。如熱力學(xué)中的體積功和卡諾循環(huán)等比較抽象的概念。如能應(yīng)用專用軟件和多媒體技術(shù)，通過(guò)圖形、文字、動(dòng)畫等多種形式將其形象而直觀地展示給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的理解和記憶就相對(duì)比較容易。同時(shí)，多媒體教學(xué)課堂信息量大，解決了課時(shí)少、學(xué)生多、教學(xué)資源不足的問(wèn)題。值得注意的是，多媒體教學(xué)只能作為課堂教學(xué)的輔助手段。物理化學(xué)中一些重要公式的推導(dǎo)如能在板書中給出，學(xué)生的聽(tīng)課效果會(huì)更佳。開(kāi)放式—培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，豐富物理化學(xué)與醫(yī)藥行業(yè)密切聯(lián)系這方面的知識(shí)，教師可以根據(jù)課程進(jìn)度，對(duì)于一些理論性較強(qiáng)的基礎(chǔ)知識(shí)，如藥物制劑與化學(xué)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系、表面現(xiàn)象與學(xué)生實(shí)際生活的密切聯(lián)系等，擬定好專題討論的題目，提前將討論提綱及具體要求通知學(xué)生。學(xué)生在學(xué)習(xí)之余，收集信息資料并作出相應(yīng)的課題報(bào)告。然后在教師的組織指導(dǎo)下開(kāi)展討論，通過(guò)各種形式談出各自的見(jiàn)解和觀點(diǎn)。這樣不但有利于學(xué)生了解與本專業(yè)相關(guān)的一些前沿知識(shí)；同時(shí)還能通過(guò)相互之間的交流鍛煉學(xué)生的思維和口頭表達(dá)能力，真正做到一舉多得。
加強(qiáng)習(xí)題訓(xùn)練，鞏固所學(xué)知識(shí)在物理化學(xué)的教學(xué)中，除了課堂講授之外，加強(qiáng)習(xí)題訓(xùn)練也是至關(guān)重要的。這一點(diǎn)，相信每個(gè)物理化學(xué)教學(xué)工作者都深有感觸[5]。在物理化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，一般學(xué)生即使上課聽(tīng)得很明白，教材也能看懂，但拿到習(xí)題時(shí)卻無(wú)從下手，這種情況極為普遍。因此，在課堂上精選一些有啟發(fā)性的典型例題進(jìn)行分析講解就顯得十分重要。由基本概念到計(jì)算公式，再到每一個(gè)計(jì)算公式的適用條件，引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行邏輯推理。此外，還可以讓學(xué)生做一些改錯(cuò)題練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生從錯(cuò)誤中探索知識(shí)，辨別是非。布置學(xué)生作業(yè)時(shí)，要采取少而精的原則，盡量布置一些綜合性較強(qiáng)的習(xí)題。為此，教師在課后習(xí)題的基礎(chǔ)上編寫了與教材相適應(yīng)的難易適當(dāng)?shù)牧?xí)題冊(cè)，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。如何改進(jìn)和提高物理化學(xué)教學(xué)，既是一個(gè)老問(wèn)題，也是一個(gè)新問(wèn)題，本文僅是作者在進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué)時(shí)的一些嘗試和思考。這一課題所涉及的深層次問(wèn)題尚值得同行在今后教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)深入研究。總之，靈活運(yùn)用各種良好的教學(xué)方法，借助現(xiàn)代化的教學(xué)手段，必定可以大大加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，提高教學(xué)質(zhì)量。
