物理化学开放式实验教学的实践与探索

物理化学开放式实验教学的实践与探索摘要：本文针对目前国内物理化学实验教学存在的问题，提出物理化学课程进行开放式实验教学的必要性。

结合内蒙古大学化学化工学院的教学实践，探讨了物理化学进行开放式实验教学的具体措施及需要处理好的几个方面的问题。

实践证明开放式实验教学培养了学生的创新意识与创新能力，激发了学生对科研的浓厚兴趣，受到了学生们的普遍欢迎。

关键词：物理化学开放式实验教学实验教学
中图分类号：g642.1 文献标识码：a 文章编号：1673-9795（2013）01（a）-0034-02
化学是一门实验科学，化学中的定律和学说都源于实验，同时又为实验所检验[1]。

物理化学是化学学科重要的一个组成部分，因此，物理化学实验在培养未来化学工作者的教育中，占有特别重要的地位，对培养大学生的创新意识、创新精神和实践能力起着理论教学无法替代的作用。

随着科学技术的不断发展，21世纪对高等教育提出了更高的要求—培养知识型、创新型、复合型的人才。

近年来，各高校纷纷响应此号召，大力推进培养学生综合创新能力的实践教学改革，探索全方位开放式等教学模式，取得了很大的成效。

但在教学改革的同时，个别教师对开放式教学模式尺度把握不准，因而在进行开放式教学的过程中过分地强调学生创新能力的培养
及扩大学生选择的自由度，却忽视了学生的基本实践能力和基本素质的培养。

那么，如何处理开放式实验教学与学生基本专业素养的
关系，以及如何正确、有效地开展开放式实验教学，本文结合内蒙古大学化学化工学院的教学实践进行了初步探索。

1 问题的提出
实验教学是整个教学体系的重要组成部分，是实践教学的核心组成部分，担负着培养学生实践能力、创新意识、创新精神和创新能力的重任[2]。

长期以来，传统的实验教学被固定的模式所束缚，总结起来存在以下三个方面的问题：
第一，实验内容单一、陈旧。

所开设的实验项目大多是长期开设的经典实验、依附于课堂理论的验证性实验，而反映学科前沿的、有利于学生创新性思维的研究性、设计性实验少[3]。

学生缺乏对实验的积极性和兴趣，故在实验中只是机械地重复老师刚演示过的步骤，不重视实验的细节和过程，也不注意操作是否规范。

第二，教学模式单一、陈旧。

以往的物理化学实验教学主要是采用传统的实验教学模式，即由教师组织安排，学生进入实验室先听完老师介绍实验目的、实验原理、仪器设备、实验步骤以及实验中的注意事项，接着学生按教师讲解的步骤重复实验，完成规定的实验内容，记录数据，然后按规定的格式完成实验报告。

总的说来就是在统一规定的实验时间内，在相同的地点，学生听相同的讲解，做相同的实验，这样导致学生积极性不高，厌学心理加重；且对于基础较好的同学实验设计过于简单，而对于基础薄弱的同学则略显复杂。

这种教学模式可以说只强调学生共性的发展而忽视了学生的个性发展，是一种被动教学，无法充分调动和发挥学生的积极性、
主动性和创造性，与综合能力培养及创新人才培养的目的背道而驰。

第三，实验人数多，硬件设备缺乏。

由于近几年的教育扩招，使得学生人数增多，原本富足的实验设备在目前看来显得有些“捉襟见肘”，这样做实验时就要轮流等待，使得一组实验做下来所消耗的时间增长，学生和教师都有怨言。

2 开放式实验教学的内涵
开放式实验教学是相对于传统的封闭式实验教学而言，是将实验室全方位地对外开放的一种教学模式。

开放式教学理念的核心是：以学生为中心，尊重学生选择，强调培养学生自我完善能力和综合创新能力[4]。

在开放式实验教学中，实验室多形式、多层次地开放（不仅对实验课程教学、学生毕业论文、学生科研、教师科研开放，而且对学生自选研究课题、社团科技活动等开放），在实验项目（实验内容）、管理方式、指导过程（教学方法和手段）、服务对象上都是开放的[5]。

学生可以自主选择自己感兴趣的实验项目，在教师指导下查阅资料，合理安排实验程序，完成从准备实验到撰写实验小论文的全过程。

开放式实验教学能为学生提供开放、自主的实验环境，提供探索和发现的思维空间，它将科学研究渗入实验教学，着力培养学生的实践能力、创新能力、创新意识和创新精神[6]。

开放式教学中，教师注重放开学生手脚，鼓励学生创新意识发挥，为学生提供宽松的良好实践教学环境，因此，教师的地位由从
旁辅导转变为引导启发[7]。

实验内容以兴趣为切入点，以项目为导向，培养学生的创新意识和创新能力以及团队合作的精神。

教学中将重点由“重结果”改为“重过程”[8]，鼓励学生在实验过程中主动发现问题并解决问题，培养学生注重实验细节并做好规范的实验记录的良好习惯。

实验教学中还可设置教学检查点来考察学生在实验过程中的表现，以保证实验教学的质量。

3 物理化学开放式实验教学的具体模式
内蒙古大学化学化工学院物理化学教学组针对物理化学实验教学过程中存在的问题，对物理化学实验教学进行了一系列的改革探索，采用开放式实验的教学模式部分替代了传统的教学模式。

3.1 实验内容丰富化
实验内容不再仅仅是传统的、验证性的实验，而是融入了与当代科学研究热点相关的一些实验项目。

实验内容具体分为三类：基本类实验、综合类实验和创新类实验。

基本类实验多为传统的典型实验，对课本相关理论的验证实验。

而综合类实验则是根据学院老师的现有项目所设计的实验，学生可根据个人的兴趣爱好进行选择。

创新类实验则是在学院老师现有项目的基础上进行创新性的实验，这类实验具有一定的挑战性，要求学生具有很强的洞察能力和创新思维。

学生在大量查阅相关文献的基础上设计新的实验，在实验过程中，学生通过所学的理论知识对实验进行分析、判断；同时，也可以使学生之前学到的理论知识得以实践应用。

对于实验内容创新和实验结果好的部分可以撰写成论文，发到国内外相关期刊上，
这样很大程度上鼓舞了学生的实验热情和积极性，同时，也促使学有余力的学生早点加入到科研队伍中来，为培养未来的科研工作者做好准备。

3.2 实验时间人性化
这是开放式实验教学的最基本要求，即实验室全天候开放运行，学生根据需要通过预约等方式自主安排实验时间。

这种方式为学生的进一步进取提供实验时间上的保障，同时，可以培养学生的主动学习能力。

学院除了在学期期间全天开放实验室外，寒暑假期间仍然进行开放。

且各实验室根据自己的科研项目安排了丰富多彩的实验内容，学有余力的学生可根据自己的兴趣爱好选择实验，并根据自己的时间安排实验。

实验室配有专门人员进行辅导和管理工作。

3.3 实验资源共享化
这是开放式实验教学的保障，即教学资料、仪器设备、实验材料等资源向学生无条件免费开放。

这种方式保证了学生必要的实验环境和实验项目的顺利进行，提供给学生课本知识应用于实践的有效途径，有利于学生创新思维以及团队合作等综合素质的提高。

目前，各高校都开设有本科生创新实验。

创新实验是由学生自己提出题目，或结合教师科研工作，通过学生自己查阅文献资料，自我设计方案，独立进行实验。

物理化学实验中心的实验仪器随时为这些学生提供服务。

3.4 实验讨论网络化
学生首先在网上根据自己的兴趣爱好选择项目。

在后续的实验准备、进行和讨论过程中如遇到困难可以网络求助。

这里既包括校外网也包括校内网。

校内网以论坛形式开放，院里相关老师都参与在内，对于学生所提出的问题在线或及时解答，这样使得其余同学也能参与其中。

4 开放式实验教学应注意的几个问题
开放式实验实现了实验内容、时间和资源的全方位开放，但在开放的同时要注意度的把握，尤其要注意以下三方面：（1）师生身份的变化。

在开放式实验教学中，教师由过去的辅导地位转变为引导开发。

在开放式实验过程中，教师为学生提供引导服务。

学生遇到问题，教师仅提供解决问题的思路，而不提供具体解决办法。

学生由“机械重复”转变为“主动设计”，由传统实验中的被动模仿转变为自主操作。

（2）实验内容的新旧衔接。

开放式实验教学注重的是对学生创新意识和创新能力的培养，但创新必须建立在拥有基本知识与基本技能的基础上，是对基本知识和基本技能的发挥和应用。

只有在掌握牢固的基本知识和技能的基础上才能实现思维和技能的全方位提升，因此，开放式实验必须把基本知识和基本技能的学习和培养作为前提。

（3）管理的开放与约束。

要安全、科学、有效地完成开放式实验教学就必须有完善的管
理制度，用制度去规范实验教学行为，以十分严格的监控来保障实验秩序和实验质量，使实验过程既生动活泼又井然有序[9～10]。

那么在实验室管理人员的配备上需要加强，可增设一定数量的指导老师和实验技术人员参与开放性实验室的管理，做好学生实验材料供应及实验室安全管理等工作。

管理的合理约束是为了实验的绝对开放。

5 结语
开放式实验为学生开展课外学术活动提供了良好的学术环境，极大地丰富了学生的课余生活内容；学生在开放实验室里能充分发挥想象力和创造力，同时也能让学生体会到所学知识得以应用指导实验的满足感，激发了学生的学习兴趣，课堂学习积极性也明显提高。

同时，也使学生较早参与到科学研究的工作中，实验技能的培养克服了毕业生做毕业论文时间短，参与深度与广度不够等缺点。

开放式实验教学模式变学生被动学习为主动学习，提高了学生查阅文献、分析及解决问题的能力，学生综合素质都有所提高。

实践证明，开放式物理化学实验教学模式受到了学生们的普遍欢迎。

参考文献
[1] 刘道杰.大学实验化学[m].山东：青岛海洋大学出版社，2000.
[2] 孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践[j].实验室研究与探索，2006，25（2）：148-151.
[3] 韩宗先，方平，向邓云，等.开放式实验教学的实践与探索
[j].科技情报开发与经济，2009，19（8）：180-183.
[4] 王志军.也谈开放式实验教学[j].实验室研究与探索，2010，29（3）：98-99.
[5] 王丽娟，刘林德.探索开放式生物实验教学，培养合格师范生[j].中国现代教育装备，2007（3）：11-12.
[6] 戚康标，王宏斌，何炎明，等.开放式研究性实验教学的设计与管理[j].实验技术与管理，2010，27（7）：25-28.
[7] 杨宏伟.物理开放实验室的构建与实施[j].实验室研究与探索，2006，25（3）：386-387.
[8] 杨宏伟.强化实践环节，促进研究性教学与素质教育相结合[j].实验技术与管理，2006，24（1）：14-16.
[9] 黄金刚，杜成刚.浅析高校开放式实验教学[j].沧州师范专科学校学报，2010， 26（2）：85-86.
[10] 皮之军，李建海，于敏，等.开放式实验教学模式的研究与探索[j].实验技术与管理，2010，27（5）：27-29.。