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1轉變實驗教學觀念
傳統的教學模式,整個實驗按教材或教師預先設計的步驟和方案進行,學生被動參與,這樣不利于學生創新能力的培養。物理化學實驗是一門理論性、實踐性和技術性都很強的課程,其實驗內容更側重于定量地解釋化學過程的規律,提高運用其技術與方法去分析和解決實際問題的能力,從而形成科學嚴謹的思維方法,使綜合能力得到提高。物理化學實驗在培養未來化學工作者的教育中,占有特別重要的地位,對培養大學生的創新意識、創新精神和實踐能力起著理論教學無法替代的作用。
2構建實驗課程體系及優化教學內容
俗話說“萬丈高樓平地起”,扎牢基礎,利于提高學生的創新能力。我們構建了循序漸進型的物理化學實踐課程體系“基礎實驗→綜合性→設計性實驗和開放性實驗”,利于提高大學生的自主學習和創新能力。基礎實驗,按照已擬定的實驗方案測得實驗數據,用數學原理和方法科學地處理實驗數據,使學生對理論知識有一個較直觀和深刻的理解;綜合實驗主要培養學生自主學習和獨立思考的能力;設計性實驗、開放性實驗及研究創新實驗以培養學生分析問題、解決問題的能力。學生掌握不同層次的實驗要求及實驗技能,初步建立起研究科學問題的方法和態度。物理化學實驗是南昌航空大學的應用化學專業、應用化學專業春曉班及材料化學專業等的基礎課程。以春曉班為例,物理化學實驗課程學時為64學時,分兩個學期進行,是一門單獨設立的實驗課。實驗內容由熱力學、動力學、界面現象、設計性實驗(表面活性劑的臨界膠束濃度的測定及影響分析)、探索研究創新型實驗(B-Z振蕩反應的影響因素分析、不同體系鈍化曲線的繪制及其鈍化劑的影響、高聚物分子量的測定研究)等組成。其中基礎性、綜合性實驗為40學時,設計性、開放探索性實驗24學時。此外,為提高學生的興趣,南昌航空大學組織學生可以申請“三小項目”即“小發明、小創作、小制作”,這些小項目具有一定的難度,使學生有機會了解本學科發展的前沿,激發學生的求知欲望和探索精神,提高實踐創新能力。例如:結合物理化學光、電、磁及吸附等方面的知識,在2013年,2011級應用化學專業春曉班26名學生中有8名學生作為第一申請人申報第八屆南昌航空大學“三小項目”成功,占30.8。其題目有:“去除水體中汞的選擇性石墨烯—胸腺嘧啶復合物的合成與性能研究”“一種石墨烯復合納米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光電催化處理裝置”等。
3改革實驗教學模式及教學方法
向學生開放物理化學實驗室是培養創新性人才的重要舉措之一。開放物理化學實驗室的教學模式,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力,讓學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生對實驗課的興趣和重視。傳統的灌輸式教學過程中,教師對實驗原理、實驗步驟、數據處理都進行了詳細講解,學生的積極性和創造性得不到充分發揮。為此,我們將實驗的順序調整為:“基礎實驗→綜合性→設計性→開放性實驗”。在第一次實驗時給定設計性和開放性實驗題目,隨后學生先做基礎實驗,在課后根據自己選定的實驗項目積極地查找文獻,尋找合適的方法在實驗室進行,如果在課內沒有完成實驗項目,可以與老師預約時間來進行未完成的實驗。逐步推行開放式實驗教學模式,重在吸引學生主動參與科研實踐活動。還充分發揮現代教育技術在實驗教學中的作用。將一些儀器設備的操作、基礎實驗制成多媒體視頻;鼓勵學生用計算機來完成實驗數據的處理,利用Excel或Origin軟件進行數據處理不但速度快而且準確性高,規范物理化學實驗數據處理過程,為學生將來從事實驗或科學研究奠定基礎。
4完善實驗課程考核體系
為了較為客觀全面地評價學生實驗的真實水平,必須完善實驗課成績評定方式。考核內容包括預習、操作、紀律、實驗報告和實驗結果等;將考核的形式多樣化,主要從操作前的提問、操作是否規范、是否有原始記錄、對自己方案的可行性進行論證及可視化總結等方面進行綜合考核。客觀全面的考核評價體系有利于調動學生的學習積極性,培養其綜合能力,養成良好的實驗習慣和科學態度。
5學生培養成果
近年來我院本科生在國家級科研創新大賽中屢創佳績,例如:在2012年第十二屆全國“挑戰杯”比賽中,聶珊珊等同學《磁性銅離子印跡聚合物的合成與性能研究》獲得三等獎;在2013年第十三屆全國“挑戰杯”比賽中,冷樂輝等同學《新型復合光催化劑的合成及光催化降解有機染料性能研究》獲得一等獎;李蕾等同學《廢棄鋰離子中鈷酸鋰的高效浸出技術研究》獲得三等獎。這些成果大部分都與物理化學的知識息息相關,基礎與創新并重的實驗教學模式對學生科研興趣的激發與創新能力的培養起到了積極的作用。
6結束語
加強物理化學實驗教學的改革,更新教育理念,從物理化學實驗課程體系優化、教學方法的改革及考核體系的完善等方面入手,以創新能力培養為核心,實驗教學內容實行“基礎實驗→綜合性→設計性→開放性實驗”循序漸進教育模式,基礎與創新并重,重視實驗過程,建立科學的全面的考核評價體系,改善教學效果,利于把基礎扎牢,提高學生學習興趣和科研創新能力。
作者:陳萍華 蔣華麟 舒紅英 鄒建平 鐘勁茅 吳美鳳 王芊 單位:南昌航空大學環境與化學工程學院