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浅谈“大工程观”下物理化学实验课的教学改革与探索
浅谈“大工程观”下物理化学实验课的教学改革与探索 大工程观是美国麻省理工学院院院长莫尔1993年提出的关于工程教育的 思想。培养学生工程综合能力是大工程观教育理念的内在要求。而实践是工程综 合能力的主要内涵，是大工程观教育理念认识的基础。加强工科大学生工程实践 能力培养是大工程观教育理念的题中之义。物理化学实验是化学、化工类等专业 必修的一门独立基础实验课程，对于提高工科专业基本实验技能是必不可少的一 个重要实践环节。物理化学实验的教学和改革在大工程培养观中起着重要的作用。强化人才培养的大工程观教育理念，着力提高工科院校学生实践与创新能力、提 高实验课的教学质量是物理化学实验课程改革的一个重要内容。因此，探索和研 究物理化学实验课新的教学内容、教学形式、教学方法和教学手段，以适应大工 程观培养具有较强的工程能力和较高综合素质的复合型人材的客观要求，是迫在 眉睫的任务。
一、改革前的物理化学实验教学 1.改革前的实验教学内容 传统的物理化学实验主要为验证性的实验，实验教学的目的是让学生通过 实验理解和掌握理论课程中的知识点，并验证所学的理论知识，只为知识的传输 服务。培养和锻炼学生创新能力的综合、设计性实验内容很少。
2.改革前的实验教学分组情况 由于物理化学实验仪器较贵重，台套数较少，一般院校对物理化学实验均 采用分组大循环的实验办法。改革前，每班分成两大组分做不同的实验，即每个 教师要同时带两个不同的实验，2～3名学生使用一套仪器共同完成实验。
3.改革前的实验教学模式 学生通过学习实验讲义写出实验预习报告，据此老师给出预习成绩，实验 前老师要详细讲解实验，然后学生进行实验。实验成绩由预习成绩、实验操作成 绩和实验报告成绩组成。由于物理化学实验原理一般较为深奥、实验基本操作较 为繁锁、所用仪器较贵重，老师在学生做实验前就得对每个实验(包括实验目的、 实验的原理、实验仪器、实验步骤、数据处理及实验注意事项等)内容进行详细 讲解。4.改革前实验教学存在的主要问题 (1)实验教材内容陈旧。改革前采用的实验教材具有针对性不强、石油化 工特色不鲜明、实验内容和实验方法陈旧、没有反映学科前沿的新实验，缺少前 瞻性、没有完全适应我校各专业实验需要的综合设计性实验内容、与茂名学院(以 下简称我校)的实验仪器设备不配套等缺点。
(2)实验质量得不到保证。物理化学实验与其它基础化学实验的不同之处 是，大多数实验都是借助于仪器(如光、电、磁、力等)来完成的。仪器结构复杂， 操作繁琐，即便学生认真看书预习，也只能对实验理论进行预习，不能对实验仪 器的使用进行充分的了解和掌握，无法达到预习要求，致使在实验过程中，操作 失误较多。
(3)学生的实验效率低。按改革前的教学方式，教师上课前要详细讲解实 验。由于每个老师要带两个不同的实验，所以实验前每个教师要讲解两个不同的 实验(包括实验目的、原理、仪器使用、实验步骤、数据处理、注意事项)，以每 个实验讲1学时，每班分成两大组，当教师讲完第二个实验，则要2学时左右，相 当于第两组的学生要2学时以后才能开始做实验，实验耗时长，实验效率低。
(4)教师的教学效果欠佳。如前所述，每次实验前教师要先讲解2学时，学 生要2学时以后才能开始做实验，教师的工作时间为学生实验时间加上2学时，每 次实验课教师的工作时间是6学时以上。如果学生实验失败重做实验，则时间会 更长，远远超过目前教师的每个实验4学时的工作量。由于教师在讲解第二组实 验时，第一组学生已经在做实验，每个学生的实验情况老师无法了解，更谈不上 指导实验。导致教学效果欠佳，教师不能及时解决学生实验中出现的问题，甚至 有时可能会出现实验事故，造成重大的经济损失，后果不堪设想。
二、实验改革的准备工作 1.编著新的实验教材 编著适于化学，化工学院本、专科各专业学生使用的专业基础必修课教材。
教材的内容除了原有的典型的验证性实验，还大量增加了综合性、设计性实验。
该教材既能够适应目前我国和我校物理化学实验新仪器和新方法发展的,又能适 应化学、化工各专业的研究、发展方向,还能够充分体现学校关于人才培养目标 定位和服务面向定位的实验教材。2.搭建物理化学实验网上教学平台 根据物理化学实验的有关内容编写和制作相关素材，挂在物理化学精品课 程网的物理化学实验网页上，搭建了实验网上教学平台。1)制作实验教学片。实 验教学片对每个实验的具体步骤、仪器使用及注意事项等内容通过文字、图像、 声音结合老师的适时讲解等多种形式传递教学信息。2)制作实验所用仪器的多媒 体课件(PPT)、每个实验的多媒体课件(PPT)，包括实验目的、原理、实验药品、 仪器使用、实验步骤、数据处理、注意事项等内容。3)编写了每个实验的实验预 习思考题、教学大纲、实验讲义。4)收集其它单位制作的物理化学实验素材，包 括实验参考书、实验动画(Flash)、模拟实验(Flash)。
三、改革后的实验教学 1.改革后的实验教学内容 对原来验证性实验内容进行改进，大量增加综合性、设计性实验。让学生 根据自己所学的知识，按照自己的想法进行设计，在现有实验条件下让学生自己 去完成实验内容的组织设计和实验结果的分析。
2.改革后的实验教学模式 学生通过物理化学实验网上素材对要做实验进行预习，不要求写预习报告， 但要求学生预习后会回答每个实验的20道预习思考题。学生预习情况以抽签回答 预习思考题的形式进行检查，并根据回答情况给出预习成绩。实验时老师不再对 每个实验进行详细讲解，只是对实验中容易发生的问题及注意事项进行重点强调， 随后学生即可开始做实验。
3.改革后的实验教学分组情况 由于每个班的学生人数较多，尤其扩招后，每班的学生人数又增加了许多， 但要保证教学质量，就必须每两个学生共用一台仪器。由于受到目前物理化学实 验室仪器台套数的限制,每班必须分成三个大组，分做三个不同的实验。
4.改革后实验教学的优势 (1)增加了新颖的实验内容。改革后的实验安排，增设了能够体现我校以 工为主，石化特色办学理念的新颖的综合设计实验内容，这些实验内容是与我校仪器设备相配套的。通过这样的实验安排，学生的独立思考能力、创新意识得到 了进一步的加强。这些实验的开展既能够体现素质教育和创新能力的培养，又能 够体现现代教育技术和最新学科的发展方向。
(2)创造了良好的学习环境。制作的物理化学实验教学网站，为学生创设 了良好的网络学习环境，在此环境中，学生由知识内容的被动灌输者转变为主动 学习者，老师由知识内容的传授者转变为学习环境的创建者，这是一种全新的、 先进的教学模式。
(3)凸显了学生的主体地位。通过现代信息技术提供的学习环境进行学习 是一种全新的学习方式，在教学中计算机技术和多媒体技术的应用改变了以往实 验前老师讲解实验,然后学生按部就班进行实验的教学模式。学生在实验前有充 分的时间进行预习和准备,即便是扩招后生源质量多层次化，学生也可以根据自 己的实际预习情况，自由支配学习时间，直到达到预习要求为止。这种教学模式 凸显了学生的主体地位,学生的主观能动性得到了充分的发挥。
(4)提高了学生的实验效率。在良好的网络学习环境中，学生通过文字、 图像、声音、动画、回答预习思考题及结合老师的适时讲解等多种形式进行预习， 达到了所要求的预习目的。学生很快就能开始实验，实验时间大大缩短，显著提 高了实验效率，同时也大大减少了教师的工作量。由于实验前教师不用详细讲解 实验，使得他们有更多的时间了解学生的实验情况，指导实验，及时解决学生实 验中出现的问题，从而避免实验事故和重大的经济损失的发生。
(5)提高了学生的实验质量。这套多媒体教学素材化难为易、化繁为简、 化静为动、化平面为立体，把平时老师抽象讲解的实验操作，学生不易掌握和理 解的实验过程，通过各种多媒体形式一目了然展现在学生面前，降低了学习难度， 激发了学生主动探究学习的兴趣。学生更容易理解和掌握复杂仪器的结构、原理 和操作，减少了学生的操作错误，提高了学生的预习效果和实验质量。
四、结语 物理化学实验网络教学平台的搭建为学生提供了良好的学习环境，增强了 学生学习的主动性。增加的综合设计实验内容，培养了学生的创新意识、创新能 力和工程实践能力。教学模式的改革，提高了学生的实验效率和实验质量,同时 解决了扩大招生对实验课教学质量带来的冲击，保证了我校质量工程的实施，并 且已收到了非常好的教学效果。这种先进的教学模式必将成为今后物理化学实验改革的发展方向。
