教学与科研相结合的方法在物理化学实验教学中的探索性研究

　　【摘要】化学，是一门以实验为基础的学科。它的发展情况直接制约着理、工、农、医等诸多领域的发展。物理化学作为化学的重要部分，用以揭示自然界的一般规律，地位非常关键。《物理化学实验》是大学物理化学教学中的重要组成部分，其目的是通过实验手段，研究物质的物理化学性质以及这些性质与化学反应之间的关系。因此，物理化学实验教学工作有着更特殊的意义。教学与科研相结合的教育方法，可以使实验教学紧跟当前国内外科学前沿领域，对今后实验教学改革有着指导意义。 　　【关键词】教学改革；物理化学；实验 　　1 物理化学教学现状与存在问题分析 　　目前，物理化学实验课教学中存在大量问题，申请人曾经针对学生做过问卷调查，结果令人吃惊，约有60%的学生认为大多数物理化学实验“没有任何实际价值”、“把简单的实验弄得很复杂”或者“没新意，不感兴趣”。通过相互沟通，申请人发现学生产生这种想法的主要原因是实验内容过于陈旧，且缺乏实际应用价值。以其中电导滴定实验为例，实验内容没有把电导滴定的优势及意义充分体现出来：1）对于简单的酸碱中和滴定，完全可以用指示剂法完成，不仅快速准确，而且能够快速计算出结果，可是电导法则需要统计数据并用电脑绘图后，才能计算出结果，相对繁琐。2）如果被滴定的溶液是有颜色的或有浑浊的，则可以使用电位滴定法完成，相对电导也很简单。因此，学生们普遍认为以“酸碱电导滴定”作为电导滴定实验的主要内容“舍近求远”、“劳而无功”、“大材小用”。作为一名长期在教学第一线工作的教师，作者对于学生的这种看法非常担忧，因为“没有实用性”的课程，不仅不会让学生对实验课产生兴趣，甚至会让学生产生厌学情绪，这些都属于课程建设中的不足之处，对于大学生综合素质的培养非常不利。分析其根本原因，是实验内容与当前的科学前沿“脱节”导致的。因此，对于陈旧的实验内容的改革，是势在必行的。 　　2 教学与科研相结合的教育方法在物理化学实验教学中的探索 　　针对上面提出的问题，我们认为必须将教学与科研相结合的教育方法应用于物理化学实验教学中。这种教育方法，并非是通过政策法规将教学与科研硬性粘连在一起（这只会适得其反），而是必须建立在教育者较高的教学水平与科研水平的基础上、并充分发挥教育者自身综合素质，自主的将教学与科研有机的、良性的融合在一起。只有将实验教学与科研相结合，才可使大学化学的教育紧跟科学发展的步伐，才能提高学生学习的积极性，使学生在学习基础知识的同时，掌握国内外最新最前沿的实验方法，增加他们对科学研究的兴趣。所以，我们拟根据当前比较新颖且实用的技术，设计若干适合本科生操作的实验内容，添加到大学《物理化学实验》中。具体应做到如下几点：1）充分调研国内外物理化学前沿领域的相关研究，结合物理化学理论课中涉及的知识点、尤其是重要知识点，针对性的设计或改进物理化学实验内容，使其具备新颖性和实用性，同时兼顾本校物理化学实验室的实验条件等。2）根据所设计的实验内容，选择合适的试剂、并针对性的设计新颖合理的实验装置。同时充分考量试剂的毒性和仪器的危险性，兼顾实验室、教师、学生以及实验室工作人员的安全等。3）根据实验内容、试剂及实验装置，确定合理的实验流程。同时充分考虑实验流程的合理性和连贯性，兼顾本校学生的综合素质。 　　自1991年Decher重新提出层层组装技术（Layer-by-layer）以来，该技术作为一种通用的、便捷的组装多层膜的方法越来越引起人们的重视，齐伟等人[1]充分利用了自身学院的教学条件，将这种技术引入到化学实验课的教学中，并取得了良好的教学效果。循环伏安法是一种常用的电化学研究方法，胡万群等人[2]用简单有效的方法制作电极，并用于测量一些喜闻乐见的实际样品（包括湖水、雪碧、芬达、可口可乐等），课堂教学效果明显。作者和合作者们在基于学校的教学条件和本科生的基本素质，也做了一些探索性的研究工作：设计了一个“沉淀电导滴定法测定BaCl2・2H2O中钡离子的含量”的实验[3]，并在《应用化学综合实验》课程中面向本科生开放；将便携式投影仪用于本科实验教学[4]；将电子目镜和普通生物显微镜组装，用于观察和研究磁性微粒在外磁场作用下靶向移动的速率[5]。 　　3 改革的理论意义与实践价值 　　教学与科研相结合的教育方法，可以为物理化学实验设计或改进新颖、实用的实验内容，既紧跟当前国内外科学前沿领域、又结合物理化学理论课中涉及的知识要点，具有重要的理论意义和实践价值：首先，对教科书的内容进行充实与完善。因为教科书中的内容原本就是前人当时最新的科研成果和学术总结，科学技术以其为基础不断进步和发展，随之而来的是更新颖、更有效、更精确的成果被展现出来，需要教师能够适时的将其编入教科书中，为学生证明文明的进步、诠释科学的真谛，功在千秋，如傅献彩等将2002年最新的科研成果[6]编入到《物理化学（第五版）》教材中。第二，提升大学生综合素质、优化课堂教学效果。教师在课堂教学中适当展现当今科学发展的最前沿领域，可以有效提高大学生学习的积极性和主动性，刺激学生开动脑筋，自主发现、分析并解决问题，这对培养新世纪创新性人才是极为重要的。第三，实现青年教师的自我培养。当代大学中的青年教师队伍壮大，多为35岁以下的青年教师，一般为理学博士或在读博士，具有较强的独立科研能力和高昂的教学热情，非常适合于将最新的科研成果，尤其是和他们研究相关的成果在课堂中展现出来，有效的提高教学效果，同时增加了青年教师从事教学工作的信心，提升教学水平，快速的实现从单一的科研型人才向教学科研型人才转变的过程[7]。 　　4 结论 　　教学与科研相结合的教育方法，对物理化学实验的内容进行改革或改进，旨在教授学生实验原理和实验技能的同时增进学生对当前国内外科研领域的了解，提高学生学习的积极性，同时也兼顾了学校、实验室和教师的现状，意义重大。 　　【参考文献】 　　[1]齐伟，朱永和.明胶和氢氧化铁胶体在玻璃基底上的层层组装：介绍一个综合性设计实验[J].大学化学，2012，27：65-67. 　　[2]胡万群，张汉昌，邵伟.pH 传感器的制作及应用：介绍一个开放设计实验[J].大学化学，2012，27：62-64. 　　[3]王林，李晓舟.沉淀电导滴定法测定BaCl2・2H2O中钡离子的含量[J].首都教育学报，2012，11，116. 　　[4]李晓舟，王林.“便携式多媒体教学系统”的设计及在化学实验课中的应用[J].首都教育学报，2012，10，102. 　　[5]李晓舟，王林，廖仁梅.光学显微镜表征磁性微粒靶向移动的可视化教学研究[J].科技视界，2012，5：21-22. 　　[6]I. N. Levine.， Physical Chemistry[M]. 5th ed. 2002： 510. 　　[7]李晓舟，王林.浅谈大学青年教师如何提高自身的教学水平[J].科技信息，2011，23：154. 　　[责任编辑：杨扬]