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物理化学实验教学改革反思
来源查字典化学网| 2018-11-26 发表| 教学经验分类:化学论文

教学经验

在地方院校向应用技术型本科转型的背景下,物理化学实验教学对于提升学生创新创业能力和科研应用思维的培养具有重要作用。从物理化学实验课程现状入手,对教学内容、教学模式和课外教学等方面做了探索,以适应应用型人才的培养。

关键词:应用型人才;物理化学实验;教学改革

随着高等教育的大众化和多样化趋势的发展和改革,许昌学院作为河南省示范性应用技术类型本科院校,把建设成为培养应用型人才的综合性大学作为自己的定位,并把服务地方经济建设活动和适应社会发展实际需要作为目标。应用型人才是指能把所学知识和技能直接应用于经济建设和社会发展实际需求的、有创新能力和应用能力的、对具体的社会发展实际需求比较熟悉的人才[1]。实验教学是实应用型人才培养目标的重要环节,高校实验教学的主要目标就是培养学生的应用能力和创新能力[2]。物理化学实验作为本科院校化学、应用化学、化学工程与工艺、制药、材料以及食品科学与工程等专业大学期间必修的基础实验课,具备涉及设备多和探索性强等特点,对于提升学生创新创业能力和科研思维的培养具有重要作用[3]。现行的物理化学实验教学,大多数都是验证型实验,实验是在教材和教师的指导下操作的。传统观念中,过分强调理论教学,只是把实验教学视为辅助手段,认为实验课就是对所学知识的验证,学生在规定的课时内,根据现成的步骤对理论教学知识进行验证,经过数据处理最终写出实验报告。这是一种讲深、讲透、讲全、讲细的传统的保姆式的教学方法[4]。在这个过程中,学生不需要思考,只需要按方抓药,不能提高学生学习的主动性,不能培养学生动手能力和创新能力。为了增强学生解决实际化学问题的能力,培养实事求是的科学态度,为社会经济建设培养应用型人才,我们对物理化学实验教学进行了下列几方面的改革:

1物理化学实验课堂教学内容改革

以前物理化学实验课程内容以经典的验证性实验为主,与生活生产没有联系,不能满足应用型人才的培养目标。我们着重解决以下几个方面的问题:

1.1测量对象生活化

例如测量米饭、馒头、干果以及平时爱吃的零食等食品以及汽油的燃烧热;检测白醋、陈醋、米醋和保健醋等食用醋的导电性能;测定市售品牌洗衣粉、肥皂、洗洁精以及洗衣液等多种洗涤剂的表面张力。测量对象由学生自己准备,都是自己吃的用的,测量对象不再是一个个的化学名称,而是来源于生活,从而引起学生的实验兴趣。而且能够使学生将所学到的理论知识,去解决生活中的问题,能更贴近生活,学以致用,锻炼学生的动手动脑能力。

1.2实际生产实验化

在以往的物理化学实验教学中,教学内容只是为了让学生掌握一种仪器使用方法或一种测试方法,几乎不与生产实际联系,学生不能感受所学知识的应用性和重要性,因此对物理化学实验没有兴趣,只是为了拿到课程学分,因此需要改革实验内容。例如许昌已成为全球最大的发制品生产基地和出口基地,为了使假发的外观和手感更加接近人发并增加佩戴效果,假发后处理工艺中需要使用专业的滑爽剂和柔软剂进行打理和保养。现用的假发滑爽剂和柔软剂是一种有机硅油乳液,大多以十六烷基三甲基溴化铵作为抗静电剂,以氨基硅油和二甲基硅油作为调理剂,以司盘、吐温或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO等作为乳化剂。我们可以选用氨基硅油和二甲基硅油中的的乳化作为实验,乳化方法可以选择转向乳化法、均质法或机械搅拌,这样就能使物理化学实验内容与许昌本地的生产技术相联系,初步实现产教融合。

1.3增加综合性实验项目

传统的物理化学实验,只要求学生掌握一种基本的实验技能,一次实验只使用一种仪器反复测量,学生会感到厌烦,教学效果不好。减少验证性基础实验,增开综合性实验项目,可以培养学生勇于探索和善于发现问题和解决问题的能力。综合性实验是指实验内容涉及到本课程多个知识点、多种仪器使用的实验,目的是达到基本技能的融会贯通,培养学生技能的综合应用[5]。综合性实验也可以指打破原来专门化的实验,在化学一级学科层面上建立的内容交叉、技术综合的实验。这些实验项目跨两个以上二级学科或跨两个以上一级学科,将比较多的基本理论、基本实验技能融合在一个实验中,使实验内容综合联系化学、化工、材料、环境等学科[6]。综合性实验选题的原则要求贴近教师的科研方向或者许昌本地的特色,符合各个不同专业学生的特点。例如可以开设《表面活性剂临界胶束浓度的测定》实验。我们采用最大气泡压力法测表面张力、接触角法及电导率法对不同浓度的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液进行测量。分别用接触角法、电导率法、表面张力法测量值与浓度的关系求得CTAB的临界胶束浓度(CMC),且对三种方法测得的结果进行对比,三种方法的结果基本相同,与文献值一致。表明同时用电导率法、表面张力法和接触角法测定CTAB的CMC,并且可以相互验证。比如对于食品科学与工程和食品质量与安全专业,我们可以开设《地沟油的鉴定》综合实验。近年来地沟油事件的频频发生,一些不法分子为了牟取暴利,将地沟油进行回收,经过粗略的加工再次流入人民的餐桌,危害群众健康,让大家对自己天天都在吃的食用油产生了怀疑与担忧。我们对合格食用油与地沟油进行电导率、分光光度、折射率、凝固点以及电容等五个方面进行检测,可以鉴别合格食用油与地沟油。实验的完成需要学生综合运用步冷曲线法测凝固点、电导率仪、分光光度计、阿贝折光仪以及小电容测试仪的使用,涉及热力学、电化学和结构化学等方面知识和技能。其中,电导率法和电容法的鉴别效果最好。再如《固体酒精的制备及其燃烧热的测定》,首先制备固体酒精,再测定其燃烧热,这一过程可使学生将固体酒精的制备和它的物理化学性质结合起来,提高了学生综合运用知识的能力和动手能力。

1.4增加设计性实验项目

传统实验教学的最大弊病,就是开设大量验证性实验,设计性实验很少,结果只是培养了一群操作工,不能提高学生解决实际问题的能力和创新能力。所以物理化学实验教学必须进行改革,减少传统的验证性的实验,增加设计性实验。设计性实验是指教师给定实验的目的和要求,由学生查阅文献,自行设计实验方案并完成的实验。可以选取食品质量、节能减排、生活用品以及降解工业废水等方面的问题,用物理化学方法和设备来设计实验。首先教师把设计实验的题目给学生,让他们在课后查阅相关资料和文献,选取合适的实验步骤,经过教师的筛选,学生做实验,最终以小论文的形式提交。例如设计实验《牛奶中酪蛋白和乳糖的分离及纯度测定》的实验内容包括:通过调节牛奶酸度和离心法分离酪蛋白,经无水乙醚和无水乙醇脱脂后用双缩脲法测定其纯度。在滤液中加入适量95%乙醇溶液使乳糖结晶析出,测量乳糖溶液的旋光度来测其纯度。结果测得不同牛奶产品中所含酪蛋白和乳糖的量不同,并且纯度有明显差异。实验内容丰富,趣味性强,适用于食品等专业的学生。实验过程中以学生为主导,和指导教师探讨后,可以大胆尝试。此外还可以开设《蜂蜜中有效成分的测定》、《铝的着色》和《氧化锌纳米材料制备》等设计性实验。

2课堂教学任务驱动教学模式的探索

任务驱动法以学生为主体,教师为主导,用特定的任务来培养学生的知识与技能,提升学生的实践能力和创新意识,尤其适用于实践性较强的实验课程。与传统的教学模式相比,以特定的情景任务为主线、以培养学生的知识与技能为暗线、教师为主导、学生为主体的任务驱动教学模式能激发学生学习的兴趣和激情,提高教学质量,培养学生的学习能力和创新能力[7],符合物理化学实验课程对学生的培养目标。任务驱动教学法的教学流程为:设置驱动任务分析任务探索完成任务评价、总结。譬如物理化学实验中的燃烧热的测定,我们可以设计成一个大的任务,下面分成测量原理、需要用到的仪器和实验步骤三个任务,这三个任务可以在分解成多个小的任务,如图2所示。

3物理化学实验课外教学改革

课堂教学的时间是有限的,教师向学生全面开放物理化学实验室和科研室。通过学生自己找课题,或教师拿出企业项目,例如与许昌盛邦生物科技有限公司合作的滑爽剂和柔软剂项目,与许昌恒源发制品有限公司等合作的假发漂白等项目。借助大学生创新创业训练计划项目、魔法城堡项目、化学化工相关比赛以及校园科技创意大赛等平台,支持学生将课堂的兴趣延续到课外,让学生自主化、个性化、多元化发展。通过校企合作培养生产一线的高层次技能人才,逐步实现高校人才培养和就业需求的无缝对接。

4结论

我们以培养应用型人才为目标,针对物理化学实验课程,进行了教学内容、课堂教学模式和课外教学等方面的改革,充分调动了学生的学习兴趣和积极性,培养了学生的动手能力、创新能力、应用能力和团队合作精神。

参考文献

[1]金成树,迟云超,赵大伟,等.应化专业综合化学实验中培养应用型人才的研究[J].广东化工,2011,38(3):185,188.

[2]王聪,徐基贵,张莉,等.加强物理化学实验教学培养应用型创新人才[J].宿州学院学报,2010,25(5):118-120.

[3]蔡丹丹,刘葵,董家新.地方院校创新创业人才培养模式下物理化学实验教学改革的探讨[J].山东化工,2018,47(6):136-137.

[4]户敏,邵晨,田志壮,等.改革物理化学实验教学培养应用型创新人才的探索[J].广州化工,2014,42(5):156-158.

[5]张凯,黄晓敏.浅谈物理化学实验对大学生科学研究能力培养[J].黄冈师范学院学报,2014,34(3):82-83.

[6]王卫东.基于独立学院化学创新人才的培养构建创新型物理化学实验教学模式[J].湖北师范学院学报,2014,34(2):98-101.

[7]朱永杰,冯建成.任务驱动教学法中的任务设计[J].教育与职业,2010(24):35-37.

[8]叶秀芳,胡晓洪,刘弋潞.物理化学实验的任务驱动教学模式探索研究[J].广东化工,2014,41(15):273-274

作者:郭丽丽 武小满 张洪浩 刘春辉 燕小然 杨洋 杨振东 单位:许昌学院

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