浅论地方工科院校物理化学实验教学改革与探索

物理化学是工科院校化工、材料、环境、生物及地质等工程类专业学生的一门重要的必修课。但是，由于物理化学的理论性强、知识面覆盖广及抽象难懂的特点，使其成为一门较难掌握的理论课。而物理化学实验可以加深学生对物理化学概念的理解和掌握，是学生学习和掌握物理化学知识的重要手段和途径。因此，开设物理化学实验课，是完成好物理化学教学的重要环节。同时，通过物理化学实验还可以使学生掌握物理化学的基本实验技术和技能，开阔学生的视野，了解学科前沿，有助于培养学生的创新精神及科研实践能力，从而有助于培养学生的科研创新能力。然而，与中央部委直属高校相比，地方工科院校在优质生源选拔、科研经费、学科建设经费等方面存在明显的劣势。这些劣势导致地方工科院校的物理化学实验教学在实验内容设置、教学方式与方法的设计与选择存在许多不足与缺陷，因此，必须针对地方工科院校物理化学实验的教学现状，进行教学改革，充分发挥相关方面的潜能，探索新的教学模式与方法。

1改革物理化学实验教学的教学方法探索

由于地方工科院校的物理化学实验教学存在上述问题，必须有针对性进行改革并探索新的教学模式。结合地方院校物理化学实验教学现状的共性及我校物理化学实验的教学现状，我们对物理化学实验教学采取一些改革措施，并探索新的教学方法。

1.1增加、更新物理化学实验教学内容

地方工科院校的物理化学实验教学内容设置受资金投入不足、实验仪器配置数量不足、设备落后、实验教学学时少等因素制约，因此，根据实际情况设置物理化学实验教学内容非常重要。而大多数工科院校一般根据物理化学理论课的教学内容开设相应的物理化学实验，导致有部分实验与先行的无机化学实验相同或者相似，因此，我们在新的物理化学实验教学内容设置上，必须统筹考虑无机化学实验和物理化学实验的教学内容，避免在物理化学实验教学中重复无机化学实验，浪费不必要的实验学时。更新物理化学实验教学内容，剔除一些内容过于陈旧的物理化学实验，补充一些先进的、有代表性的实验，如，原有的一级反应实验-过氧化氢分解实验，是利用气体体积随时间的变化关系来确定速率常数，但体积变化是通过手工移动水准瓶来测定的，难以准确测定，影响实验结果，因此，将该实验改为蔗糖溶液水解反应，通过旋光度测定反应体系溶液浓度随时间的变化关系，较精确地测定一级反应速率常数。在实验用时少的经典实验中增加一些与物理化学研究热点相关的物理化学实验，如，电极制备及电池电动势的测定，该实验用时较少，我们在实验教学中增加有关锂离子电池电压及充放电测试的实验内容。原¿有的物理化学实验内容为:燃烧热的测定、静态法测定液体饱和蒸气压、合金相图、电极制备及电池电动势的测定、电导法测定弱电解质的电离常数、一级反应―过氧化氢分解、氢氧化铁溶胶的电泳、溶液吸附法测定固体物质的比表面，改革后的物理化学实验教学内容调整为:燃烧热的测定、静态法测定液体饱和蒸气压、合金相图、电极制备及电池电动势的测定、Li/LiMn2O4锂离子电池的组装及电化学性能测试、二级反应-乙酸乙酯皂化、一级反应―蔗糖溶液水解反应、氢氧化铁溶胶制备及电泳、溶液吸附法测定活性炭的比表面、活性炭作为超级电容器电极的比电容测定、纳米TiO2对甲基橙的光降解。

减少内容固定、陈旧的验证性实验的实验数量，增加具有设计性、创新性的综合实验的实验数量。增加综合性物理化学实验数量，物理化学实验教材中不提供综合性实验具体的操作步骤，只提供实验原料和相应的仪器，要求学生预先查阅相关文献，自己设计实验方案，允许在实验过程不断修正实验方案，实验结束后，学生在教师的帮助下分析实验成败的原因。综合性物理化学实验的引入，可以较好地引导学生学会查阅文献、比较周全地考虑问题并设计实验方案，有助于培养学生的逻辑推理能力和实验操作能力，为今后的相关专业学习以及科研创新能力打下基础。

1.2改革物理化学实验教学模式

目前大部分工科院校仍采用教师板书讲解实验原理和演示实验操作细节、学生按要求进行实验的传统物理化学实验的教学模式，导致教师花费较长的时间讲解和纠正学生实验操作，实验效果和效率较差。我们改进传统的物理化学实验教学模式，采用现代教育方法和手段结合传统的实验教学模式，倡导多种教学模式的综合运用的新教学模式。为了节省教师讲解实验原理和演示实验操作的时间，将要讲解的实验原理做成详细的ppt文件，以及将演示实验操作的详细过程制作成视频文件，并将这些文件上传到桂林理工大学的教育在线系统，以供学生网上观看或下载，让学生提前观看和预习实验教材，使学生明确实验目的、了解实验原理和实验操作，教师在物理化学实验授课时不再详细讲解实验原理和演示实验操作，为物理化学实验教学节省了时间。无形之中，压缩单个物理化学实验项目的实验用时，在整个物理化学实验教学32学时不变的前提条件下，物理化学实验的实验项目数由原来的8个增加到11个，解决实验教学课时少导致实验项目少、学生实验操作训练不足的难题，同时，可以进一步提高学生的实验操作技能和增强学生对实验相关的物理化学理论基础知识的理解，从而提高物理化学实验的教学质量。

1.3强化和提高学生实验数据处理和分析能力

提高学生的实验数据处理和分析能力也是物理化学实验教学的一个主要目的，加强学生数据处理和分析能力的培养，对学生实验设计能力、独立思考能力、误差分析能力等综合实验能力的提高具有重要的意义。大部分的物理化学实验数据处理比较复杂，通常需要经过复杂的公式计算、作图、线性拟合、非线性拟合等复杂过程，只有借助数据处理和作图软件才有可能获得精确的实验结果。但传统的物理化学实验教学并不要求学生利用作图软件处理数据，因此，大部分学生只采用手工计算和利用坐标纸手工绘图的粗略方法处理数据，在描点画线和选取坐标比例时易引入较大的误差，导致数据处理结果误差较大，甚至不准确。针对这种现象，我们在新的物理化学实验教学过程中，要求学生要利用常用的Origin作图软件处理比较复杂的实验数据，并在物理化学实验开课前对学生进行Origin软件授课和培训，使学生初步掌握Origin软件的使用方法。学生采用origin软件进行公式计算、数据作图、数据拟合、相关性等分析，不仅简化了数据处理的过程，提高了结果分析的精确度、准确度，而且还能培养对实验现象和数据分析的科学严谨态度，同时，进一步提升学生的计算机应用能力，为学生今后的科研实验打下良好的数据分析基础。

1.4改革实验考核方法

传统的实验考核方法主要是根据实验报告确定学生的物理化学实验成绩，实验报告只体现✄出学生的数据记录及数据处理，难以体现学生的实验态度、实验操作技能以及综合能力，因此，实验报告难以准确判断学生是否掌握实验原理和实验操作。针对传统考核方法的不足，我们对传统考核方法进行了改进，采用实验成绩包括平时成绩和考试成绩的考核方法。平时成绩包括预习、实验操作和实验报告，占实验总成绩的40%。在课程结束后进行闭卷考试和实验操作考试，考察学生实验原理和技能的掌握情况，考试成绩占实验总成绩的60%。采用新的考核方法，促使学生更加重视物理化学实验原理、相关的理论知识以及实验操作，有利于巩固学生的理论基础知识和熟练掌握相关的实验操作，有利于提高学生的实验综合能力，为今后相关课程的学习及科研工作打下坚实的基础。

2物理化学实验教学改革的初步成效

改革后的物理化学实验教学授课的对象为2008、2009、2010、2011级的化学工程与工艺、材料化学、无机非金属材料工程、高分子材料科学与工程等专业的学生，这部分学生的物理化学实✉验项目数量比同年级其他专业的学生多3个，实验操作技能及数据处理和分析能力也明显优于其他专业的学生。根据我们对桂林理工大学2012、2013届的本科毕业论文优秀率以及广西高校化学化工类论文及设计竞赛获奖率的统计数据来看，可以看出，通过改革后的物理化学实验教学培训的学生的实验操作技能、数据处理和分析能力等综合能力明显高于采用原教学模式授课的学生。

3结语

我们通过物理化学实验教学的改革和探索，更新和ศ充实了实验教学内容，采用了多种教学模式相结合的新教学模式，强化和提高了学生的数据处理和分析能力，完善了实验考核的方法。在物理化学实验教学学时不变的前提下增加了学生实验项目数量，进一步强化学生的实验操作训练，加深学生对基础理论课的理解和认识。综合性实验的增加，有利于促进学生对查阅文献、设计方案以及分析问题等能力的ญ认识，有利于培养学生的科研综合能力。物理化学研究领域热点相关的实验引入，提高了学生对物理化学的学习和科研兴趣，并初步了解物理化学研究前沿状况，为学生今后从事生产实践工作以及科研工作提供了相关的选择领域。因此，物理化学实验的成功教学改革，将为相关专业学生构建一个完整的物理化学知识体系，提高学生的专业知识水平和就业竞争力，对创新型人才的培养具有较大的促进作用。