实验教学改革综述

物理化学实验教学改革综述

—物理化学实验教学对学生创新能力的培养21世纪是知识经济时代，它的发展主要依赖知识不断创新和高新技术迅速产业化，这就需

要一大批高素质人才。高素质人才标准主要以实践能力、创新能力、适应能力、发展能力为主，

其中创新能力是高素质人才的核心。高等院校承担着为国家培养基础扎实、知识面宽、具有创

新能力的高素质专门人才大任，相对于比较成熟的基础知识教育模式，如何对学生进行创新能

力培养，是广大教育工作者必须密切关注和亟待解决的重大课题。实验教学作为高等学校教学

体系的重要组成部分，对培养学生动手实践、创新意识、综合应用、分析问题和解决问题的能

力有着不可替代的作用。多年来，我们在物理化学实验教学中，认真分析传统物理化学实验教

学的弊端，就如何培养学生创新能力进行探索，获取了一些经验和体会。

1 高校物理化学实验现状分析

长期以来，高校物理化学实验课的目的只是对理论的验证，实验项目都是一些系统物理性

质测定，实验课对学生要求很低。一个实验往往简单重复测量一个物理量，实验课内容单一，

缺乏综合实验和创新性实验内容。并且随着现代教学仪器的改进，目前高校实验设备大多是厂

家组装好的成品，学生操作简单，基本上是按键操作。学生对仪器构造、工作原理仅通过看图

和听教师讲解，仍是不甚了解。在实验方式上，采取的是“保姆式”方法：即在确定时问内，

让学生按照实验指导书要求，在教师指导下，按照统一方法和既定仪器设备进行简单操作，获

取一串相关数字，实验即可完成，而且所有学生做同一件事。实验中学生始终处于被动学习状

态，不知其所以然，更谈不上探索创新。学生对反复测定一个物理量麻木、厌烦、应付，不认

真观察实验现象，甚至相互之间抄袭数据，减少测量次数，以拼凑的数据完成实验报告。使得

物理化学实验在培养学生观察、分析、解决问题的能力和严谨的科学态度方面没有起到应有作

用，对学生创新思维训练和创新能力培养毫无体现。这种传统实验教学模式，不符合教学规律，

很难培养出适合知识经济时代的人才。因此，实验教学内容必须从单纯验证理论转化到加强学

生探索精神和创新思维训练上来。必须改革实验教学内容和教学方法，优化内容、充实及开发

新的实验，使其利于培养学生的创新意识、创新能力，造就创新型人才。物理化学实验内容改

革已到了刻不容缓的地步。

2 科学设定实验内容，培养学生创新能力

随着科学技术发展和知识经济兴起，传统教学体系、教学内容、教学方法都面临着挑战。

一些过去属于先进的科学技术、实验技能转化来的实验项目发展到今天，已成为一般性、常规

性实验项目，这些实验项目在今天来看已经缺少探索性、创新性。虽然物理化学实验提出的目

的是“要求学生在实验中了解实验仪器设备工作原理，掌握仪器设备的操作方法和实验步骤，

完成实验数据的搜集和处理。在实验过程中发现问题，提出问题和解决问题，由此培养学生的动手能力，分析能力，判断能力、逻辑思维能力”。但是现今物理化学实验教学内容，以验证性实验为主，研究性和创新性实验偏少；教学方法上教师讲解实验内容过多过细，使学生失去了主体地位；实验教材上实验步骤要求过于详细，限制了学生的思维空问而达不到实验培养目标，创新能力培养更无法实现。由此看来实验教学内容改革是学生创新能力培养的突破口。针对以往实验内容的弊病，我们对原来的实验内容和项目多次修订，按照由浅入深，循序渐进的方式，把验证性和综合性、设计性实验相结合，优化整合教学内容。

2．1 筛选基础实验，渗入创新意识

本着与理论紧密衔接、可操作性强的原则，对化学热力学、电化学、化学动力学、表面化学、胶体化学和物质结构这几部分，适当地选择l2～l4个有代表性的基础实验。这些实验既要考虑理论基础知识的要求，也要考虑实验技能的训练，并且在实验内容和仪器的使用上要基本符合教育部理科化学教学指导委员会所提出的要求。比如，恒温槽组装和性能测定、燃烧热的测定，液体饱和蒸汽压测定、双液系相图的绘制、原电池电动势的测定及应用、表面张力测定、电泳、磁化率测定等实验。在基础实验中，重点培养学生对实验仪器设备的了解和操作，也渗透学生创新思维意识的培养。例如，传统的燃烧热实验是测定固体样品萘的燃烧热。我们保留该基础实验，但对教学提出更高要求，在学生实验预习中我们提出还可以测定哪些物质的燃烧热?对样品的状态有何要求?非固体样品如何测燃烧热?燃烧热的测定都有那些应用?这些问题教材中没有现成答案。学生必须重新查找资料，设计实验内容，带着这些问题进行实验。实验中我们为学生准备了固体、液体有机化合物样品，以及一些食品、燃料供学生选择。尽管是传统实验项目，但学生并不是盲目做实验，在传统基础实验中培养学生的创新意识。

2．2 选定恰当综合设计实验，培养创新能力

综合设计实验的选定原则是让学生独立分析问题，解决问题，充分发挥学生的创造能力，要能突出培养学生对相关知识的融会贯通。在这类实验中，我们改变传统的教师一手包办制，代之以“学生为主，教师为辅”的方法，给学生更大的自由空间，自行设计实验总体方案，实验步骤等，培养学生勇于探索的创新精神。对于综合性、设计性实验项目，虽然放手让学生自行设计、自行拟定方案，但也不是放任自流，教师的辅导作用不容忽视。

综合设计实验分为两类：一类是利用传统物理化学实验进行的拓展性设计实验。这类实验既不能超出学生基本操作能力和知识水平，又能够充分发挥学生主观能动性。例如“蔗糖水解反应速率常数测定”。旋光仪在有机化学实验中学生已经操作过，蔗糖水解整个实验很简单，但又是动力学必做的实验。我们将其纳入设计实验，题目为“蔗糖的水解反应研究”。蔗糖水解实验中，影响蔗糖水解的因素很多，酸的类型、酸的浓度、温度、时间等，学生通过网络资源查阅文献，设计实验方案，分工合作，协作完成整个实验。通过实验既培养了学生的创新能