高校物理化学加强实验课程的现代化改革探究
摘要
关键词
实验课程;现代化教学改革;线上辅助教学
正文
高校物理化学作为化学学科的一个重要分支,是一门理论性和实验性兼备的学科,主要通过理论分析和实验研究来探讨化学反应机理、分子结构、物理性质等方面的问题。高校物理化学在现代科学领域中具有重要的地位和作用在材料科学、能源科学、环境科学、生命科学等领域,物理化学的理论和技术都发挥着至关重要的作用,同时也是理工科类学生在大学学习阶段的必修课程之一1-3。高校物理化学的课程学习不仅需要理论分析,还需要实验验证。因此,高校物理化学实验是非常重要的一环,其研究和教学不仅能够培养学生的科学思维和实验能力,还能够为材料科学、能源科学、环境科学等领域的科技创新提供理论支持。通过实验,学生可以更好地理解理论内容,并掌握实验技能和科学研究方法。
然而,在当今科学技术日新月异的时代背景下,高校物理化学实验教学却显得有些滞后。在教学过程中无论重理论、轻实验还是重实验、轻教学都是不合理的4-6。实现理论教学与实验教学的平衡,培养学生的实践能力和创新能力,是提高实验教学质量的关键和探讨教学改革的重心。尽管实验教学在培养学生的实践能力和创新能力方面具有不可替代的作用,但目前我国高校物理化学实验教学的重视程度仍不够,现代化教学手段尚未得到广泛应用。
一、加强物理化学实验课程的现代化改革的对策及建议
1. 改进传统的实验教学方式
在实验教学过程中,存在一些问题约束和制约了教学效果的提升。首先传统的物理化学实验教学主要依赖于书本知识和实验室设备,实验内容和方法较为单一,难以满足现代社会对人才培养的需求。此外,传统实验教学中,教师往往扮演着知识传授者的角色,课堂教学依旧是讲授式以教师为主导,学生在实验过程中较为被动,处于被“灌输”的地位,缺乏独立思考和分析问题的能力,只是按步骤照搬教师的流程,这使得实验教学的效果大打折扣,学生在实验过程中可能难以真正掌握实验技能和科学研究方法。
为了激发学生的学习兴趣和提高学生的自主学习能力,教师应引入探究式教学方法, 在实验过程中,教师仅仅充当“领路人”的作用,充分调动学生的学习热情及自觉性,引领学生思维从机械性变为发散性,从聆听转变成独立思考。课程设计一些与日常生活更贴近的小实验,让学生自由选题,并根据实验内容自主查阅文献资料,设计实验流程,然后课堂上进行讨论,由其他学生针对他们的实验提出疑问和建议,不仅锻炼学生的自主学习同时强化了理论知识的理解,激发了学习的热情和兴趣,更让全体学生参与到了其中,有助于培养学生的独立思考能力和创新意识,从而提高学生的自主学习的积极性。在传统的实验操作展示环节,可以适当设计一些错误操作,鼓励学生思考及纠错,自发地积极地指出实验过程中哪些环节出现问题,以及由学生展示正确的操作或解决方案。这样增加教学互动的同时更激发学生的学习热情。
2. 改进传统的实验教学内容及加强理论验证
好多高校的实验课程十年如一,实验课程设置与理论课程的衔接不够紧密,关联不大,导致学生在实验过程中可能出现对理论知识的困惑,觉得两者是完全独立的课程体系,只要顺从教师把实验做完即完成了实验课程。一旦实验出现与预期不符的结果,学生往往处于迷茫状态,对实验中选用的试剂,配比及反应条件等一无所知,只是按照教师的操作进行无思考的重复。平衡实验与理论知识点之间的鸿沟,由于一般实验课程的课时时间有限,常规实验时间相对紧张,为了提升实验教学效果,在理论教学中逐渐渗透,同时鼓励学生预习实验课程而不是单单写实验预习报告,找出理论知识点在实验中的应用,在课堂上安排讨论小组类比学生们之间的讨论结果。在有限的课程时间和实验设备下,鼓励学生查阅文献,在相同的知识点可应用的实验的有哪些如何操作等,增加学生的学习自主性之外,更加深对理论知识的巩固及拓展。
3. 丰富在线课程资源
学校本身的平台资源有限,实验课程资源相对匮乏,对教学没有起到有效的作用。由于高校实操的实验有个体差异,即便同一个原理和同款实验仪器,但由于试剂药品或研究主体的不同,很多实验所对应的相关视频往往与本校的实验实际内容不符或是不完整,没有较强的针对性,学生可以利用的资源库自身不够丰富。相对于理论课上的各种精品课和慕课等多种在线学习课程,学生基本不会查询实验所涉及的课程,大大降低了学生的主动性和积极性。
为了丰富在线物理化学实验课程资源,应建立一个多元化的实验教学资源库。首先资源库符合本校授课的实验教学视频、实验操作教程、实验案例、实验数据等内容,细致划分每个实验对应的理论知识点,清晰简明地满足学生在不同学习阶段的需求。此外,还可以与其他高校和实验机构合作,共享实验教学资源,提高资源库的丰富度和质量。例如虚拟仿真实验技术可以模拟真实的实验环境,让学生在线上进行实验操作,提高课程的体验感。教师应积极利用虚拟仿真实验技术,开发具有针对性的实验项目,让学生在线上体验到与实际实验类似的操作过程,从而提高学生的学习兴趣和实践能力。
4. 增设线上辅助教学引领监督课堂学习
疫情期间,一部分学生被迫困在家里学习,对于需要动手并操作能力强的实验课程一时间难以应对,只能停摆,无法实施教学。这时结合钉钉和雨课堂的线上线下新型辅助教学模式便应运而生,教师可以通过直播的方式,利用这种智慧教学工具,使课前预习与课堂教学完美的融合在一起。在直播之后视频课件可以下载并保存,方便学生随时温习功课和巩固知识。这种线上线下新型辅助教学模式即使在疫情之后,仍可继续线上辅助教师教学,方便快捷的掌握学生学习动态,提升教学效果。
物理化学实验的学时相对理论学时较少,在有限时间内完成常规实验和拓展难度系数比较大,为了有效提高效果,学生必须课前做好充分的准备和查阅文献等工作而不是单纯的书写预习报告。通常预习报告千篇一律的抄书,抄原理,没有起到丝毫预习的效果,反而成为教师和学生的负担,学生为了高成绩进行全方面复制—“累手”,教师评分分不出优劣—“累心”。通过这种在线钉钉和雨课堂等软件,教师可提前向学生推送观看视频和预习课件,使学生在实验之前充分了解本节课的仪器使用和注意事项。同时教师可进行设置不可跳看,完成课件中的问题才方可显示已观看完视频等技术手段,在线监督学生学习。针对本节实验,设计预习题来检测学生预习效果,这些辅助教学工具还可以直接提供数据统计功能,如学生的观看时长、观看比例、有疑问的地方、答题难点等,真正有效的督促学生自主学习和掌握了其学习反馈情况。同时在实验课教学过程中教师可以提前设置好在线讨论区,让学生在实验过程中相互交流、分享心得,从而激发学生的学习兴趣。此外,教师还可以通过在线答疑、直播互动等方式,为学生提供及时、有效的实验指导,提高学生的实验效果,紧跟理论教学模式。
5. 完善实验教学评价体系
传统实验教学评价体系通常以预习报告、实验报告和实验结果为主,较少关注学生在实验过程中的表现和实验技能的培养。这种片面的评价体系可能导致实验教学过程中出现重结果、轻过程的现象,从而影响实验教学的全面质量。
完善实验教学考核体系需要从制定多元化实验教学考核标准、采用多种考核方式、规范实验报告撰写、加强实验教学评价体系建设以及提高教师评价能力等方面入手。可加入结合例如钉钉和雨课堂线上线下的辅助教学模式,每个实验增加在线测试与评价系统来检验实时学习效果,达到预期目的,快捷有效的理解掌握实验课程的操作流程等要点。
由于物理化学实验是一门要求操作动手能力比较高的课程,合理设计实验平时成绩,对每一次实验操作部分进行单独考核评估。实验的前期准备,实验记录、实验完成度以及实验后的整理复位仪器药品等都有相应考核点,加强细化实验的细节才能使学生在实验过程中重视自己操作规范,对于积极参与实验教学示范的学生,在期末考核中加入考核体系,从多元化的角度激发学生的学习热情和实验参与度。不一味追求结果,真正做到提高学生的操作动手能力,为今后成为应用型的科研研究人才打好基础。
总之,应对瞬息万变的新时代发展,高校物理化学在重视理论教学的同时加强和重视实验课教学,应从改进传统的实验教学方式、教学内容、丰富现代化在线课程资源增设、线上辅助教学及完善实验教学评价体系等多方面、多元化的改进,对于培养高校学生实践能力、创新能力、团队协作和沟通能力、严谨的科学态度以及提高学生的综合素质具有重要意义,同时更加适应我国经济社会发展对人才培养的需求。
参考文献
1. 印永嘉,奚正楷,李大珍. 物理化学简明教程.3版[M].北京:高等教育出版社,1992.
2. 于颖慧,苏玉,马东升. 课程教学改革研究与实践[J].黑龙江教育,2019( 5) : 33-34.
3. 刘纯友,何丽媛,田玉红等.基于理论与实践一体化教学的物理化学实验教学改革探索与实践[J].广东化工,2018 (05):238-239.
4. 陈睿,等. 改革实验教学,加强学生能力培养[J]. 大学化学, 2001,16(4):22-23.
5. 王勇,周俊,王森,等. 加强本科实验教学工作的若干思考[J].高等理科教育,2010;(4): 120-121.
6. 王志林,姚天扬,等.深化改革、加强建设、提高质量、办出特色-南京大学化学基地建设的实践与体会[J]. 大学化学,2000,15(2):18-22.
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