以電化學實驗為例談物理化學實驗分層次教學

1、以電化學實驗為例談物理化學實驗分層次教學以電化學實驗為例談物理化學實驗分層次教學我國高等教育的規(guī)模自上世紀90年代末高校大擴招以來迅猛擴張，在短短不到十年的時間里完成了量的積累，步入了高等教育群眾化階段。但是，隨著高等學校學生數(shù)量的不斷增長，教學資源缺乏的情況也逐漸顯露，成為了拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。針對這一情況，培養(yǎng)學生理論才能的根底實驗教學環(huán)節(jié)在不斷地進展教學改革。合理利用現(xiàn)有的教學資源，有效地引入先進的實驗教學方法，尤其是對不同專業(yè)和類型的學生，開展了分層次的實驗教學理論，這對進步高等學校教學質量具有重大意義。筆者就所指導的理工科專業(yè)根底課物理化學的分層次實驗教學形式作一些討論。一、

2、分層次實驗教學形式的建立和內容我國古代教育家、思想家孔子在幾千年前就有因材施教的教育思想，并一直在教學理論中身體力行。西方教育家也提出了教育應具有針對性的理論。上述這些思想都是分層次教育的理論基矗所謂高等教育階段的分層次教育，有兩方面的含義：同一門課，不同的專業(yè)使用不同的教材;同一門課，同一專業(yè)的不同學生，可選擇不同的授課層次和授課內容1。分層次實驗教學改革的關鍵，是要打破所有學生同一培養(yǎng)形式的僵局，利用鮮活的、為不同學生量身打造的不同的教學內容，調動起每個學生參與實驗的積極性。在新的實驗教學環(huán)境下，學生自我追求的目的越來越高，所選擇的實驗課層次逐漸進步;學生創(chuàng)新才能、動手才能、實際應用才能也

3、隨之不斷進步2。二、物理化學實驗分層次教學形式的施行廣西大學化學化工學院物理化學課程組承擔著全校理、工、生、農等專業(yè)物理化學課程的理論教學和實驗指導工作，根據(jù)專業(yè)教學大綱的不同，化學和應用化學這兩門理科專業(yè)的物理化學實驗獨立設課，計108學時;而工、生、農專業(yè)的物理化學實驗與根底理論課相結合，實驗部分計33學時。課程組根據(jù)教學班級編制實驗班并開展工作：實驗教學分層次培養(yǎng)，分為根底層次、進步性層次和科研性層次三類，它是在進步實驗課教學效率的同時，把大綱要求的教學與開放性實驗教學結合起來，在規(guī)定的實驗時間內，既完成教學大綱要求，又能使才能強、興趣濃的學生在創(chuàng)新精神、動手才能方面得到進一步加強3。從

4、表1中可以看出，實驗教學改革不僅注重縱向分層次，使實驗教學循序漸進，在夯實根底的同時構筑高地;也注重了橫向的分層次，將實驗等級不斷進步，根據(jù)學生的專業(yè)及他們的意愿和才能，選擇不同層次的實驗，給予學生更大的積極性和創(chuàng)造性的開展空間。一根底層次根底層次主要包括工、生、農等相關專業(yè)的學生，占開展物理化學實驗學生的80%以上，該層次強調實驗與理論教學統(tǒng)籌協(xié)調，旨在讓學生更深化地理解和掌握物理化學的一些根本原理、根底技術與實驗方法。目前開設實驗8個，涵蓋了化學熱力學、相平衡、化學動力學、電化學和外表化學的內容。其中電化學部分開設實驗1個：波根多夫對消法測定原電池電動勢。該實驗為驗證性實驗，可使學生對銅、

5、鋅等電極有初步的感性認識，學習電極制備與處理的根本技能以及電化學測量體系的組建、電解池與電解質溶液的選擇等根本操作;通過原電池電動勢的測定實驗，訓練根本物理量電勢的測定以及電位差計的測量原理和正確使用方法。在教學上，由教師嚴格把關，把實驗要求、原理、步驟等較完好地提供給學生，使學生通過實驗，到達感性認識的訓練目的。二進步層次進步層次實驗開放的對象為本學院化學和應用化學這兩門理科專業(yè)的學生，每年向約80名學生開放。旨在使學生在教師的啟發(fā)和指導下，通過認真考慮和研究完成實驗，到達更高層次上對電化學的全面掌握，除了根底層次的實驗內容，引入一些實驗技能要求較高，知識點覆蓋更廣泛的實驗，同時開設設計性實

6、驗。該層次開放必修實驗13個，此外還有35個設計性實驗。目前的電化學設計性實驗?金屬-空氣電極的制備及性能檢測?是物理化學教學改革過程中將原有實驗?鉛蓄電池及其充放電曲線的測定?改進后開設的，抑制了原有使用成品密封鉛蓄電池，學生無法觀察電池的正負極、電解液和隔膜等構造，只能簡單操作測試儀器，實驗內容單一的缺點。并且金屬-空氣電池是目前化學電源的研究熱點之一，改進后的實驗內容不僅涵蓋了原實驗內容的設計要點，更是結合了實驗設備等硬件設施建立情況，貼近社會需求和科學技術開展程度。在教學上，結合理科專業(yè)的培養(yǎng)目的，要求進步層次的學生能在預習過程中就可以結合所學的物理化學知識根本掌握實驗內容。實驗過程中

7、是由學生進展實驗目的、原理和實驗步驟的講解，實驗指導教師做補充并指出實驗要點和本卷須知，同時引入討論課或小論文等環(huán)節(jié)。進步層次學生的教學目的是：掌握實驗原理，實驗操作標準，實驗報告正確，實驗討論合理。上述措施旨在端正理科專業(yè)學生的科研態(tài)度和進步學以致用的才能，為將來的科研理論工作打基矗三科研層次科研層次的教學是結合我校大學生實驗技能和科技創(chuàng)新才能訓練基金工程進展的，該工程于2022年7月開始啟動，旨在鼓勵和支持本科生早進課題、早進實驗室、早進團隊，在導師指導下強化實驗技能，參與科學研究或工程設計，增強本科生創(chuàng)新、理論、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)等四種才能，進步人才培養(yǎng)質量。因此，參與工程的本科生需要開展的是某

8、一科研課題的研究，以有關物理化學實驗技能為根底，充分利用物理化學根底實驗室的現(xiàn)有條件，在教師的指導下開展科研活動。工程開展兩年多來，第一批工程已經(jīng)結題，學生均反映根底層次和進步層次學到的一些實驗技能，如電池測試、粘度測定，比外表測定等測試技術都能用在科研理論中，相關理論知識也得到了進一步穩(wěn)固。三、分層次實驗教學形式對實驗室建立的作用實現(xiàn)分層次實驗教學后，實驗室的建立也可以分層次進展。2022年，課程組出版了新的?物理化學實驗?教材，使大學物理化學實驗適應新的開展形勢：針對更新后的設備，對根底層次的實驗內容進展了調整，如?乙酸乙酯皂化反響速率常數(shù)的測定?。同時，結合本次課程組教師的科研成果增加了

9、一些進步層次的綜合性、設計性實驗，如?藥物有效期的測定?、?Ti2納米材料的制備與表征?等。對科研層次主要是引進先進的精細儀器，進步測定準確率，目前物理化學根底實驗室已更換了比外表測試儀，不僅能在實驗教學中起作用，更能為學生開展科研工程提供分析測試平臺，利用測試數(shù)據(jù)本文由論文聯(lián)盟搜集整理發(fā)表的科研成果也可以鼓勵教師和學生及時地改進實驗方法，不斷更新實驗題目，充分鍛煉教師和學生的理論才能和創(chuàng)新精神，促進實驗室的建立。四、完畢語實行物理化學實驗的分層次教學，既優(yōu)化了實驗技術手段，又進步了實驗教學設備的利用率，促進了實驗內容的改進和更新，并循序漸進地培養(yǎng)了學生的思維和創(chuàng)造才能，縮短了教與學、教學與科