物理化學合作性實驗教學研究

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摘要：物理化學實驗是理論性和綜合性較強的一門基礎實驗課程。論文針對教學中存在的問題，從學生分組、問題設計、開放實驗室、實驗考核四個教學環節中提出物理化學實驗課開展合作性學習的方法，闡明了引入合作性學習在物理化學實驗教學中的意義。合作性學習在提高教學質量和學習效率、增強實驗技能、培養人際交往能力等方面具有積極作用。

關鍵詞：物理化學實驗；合作性學習；實驗考核

實驗課程是對理論內容的深化，高等院校開設實驗課程有利于培養理論聯系實際的創新型人才。《物理化學實驗》是化工相關專業本科生必須掌握的綜合性基礎實驗課，它不僅在化學專業的課程體系中具有承前啟后的地位和作用，而且實驗中涉及到許多基本理論和儀器工作原理，更能體現實驗與理論的緊密聯系，也是學生進行畢業設計與后續學習科研工作的必要鋪墊和基礎訓練[1]。然而，在長期的教學實踐中，物理化學實驗課程沿襲的傳統教學模式缺少靈活性，僵硬固化，造成諸多問題，導致學生出現學習熱情低、綜合能力弱、動手能力差等現象，說明傳統教學模式已經無法適應新世紀高等教育的發展要求，必須對既有教學模式進行改革和創新。合作性學習是上世紀70年代在美國興起的一種新的富有創意和實效的教學理論與策略體系，由羅伯特•斯萊文首先提出[2]。合作性學習是一種以學習小組為基本單位，以小組成員之間的良性互動為基礎，共同完成學習任務，以小組總體表現為評價依據的學習過程。目的是讓學生在學習中通過互相幫助、資源共享、分工合作來體驗學習樂趣，并對其情感、態度和價值觀等產生積極影響。合作性學習有利于學生“多元智能[3]”的充分和諧發展，學生間相互取長補短，發揮自身優勢，從而形成整體優勢，獲得最好的學習效果。

一、物理化學實驗教學中存在的問題

1.實驗內容與理論教學不同步。理論是實驗的基礎，實驗是對理論的驗證，特別對于物理化學實驗，要求學生必須具備一定的相關理論知識，才能保證實驗的順利進行。但物理化學教學中普遍存在理論教學落后于實驗內容的情況[4]，導致指導教師在實驗教學中需耗費更多的時間和精力講授實驗原理和數據處理方法。在有限的實驗教學時間內，這種“填鴨式”的方法很難讓學生完全理解相關理論內容，結果就是學生一頭霧水，無法達到實驗教學的目的。

2.學生參與實驗的積極性不高。雖然反復強調實驗課程的重要性，但仍有學生思想不重視，認為實驗教學只是理論教學的輔助部分，單純為了完成實驗而忽視實驗操作，參與實驗的積極性不高，主要表現在四個方面：（1）學生應付預習報告，要么寥寥幾句，要么囫圇吞棗的抄襲教材；（2）指導教師在進行原理和實驗內容講授時，部分學生走神，處于游離狀態；（3）學生在進行實驗時只能機械模仿教材去做，遇到實際問題，無法自行分析解決，任由錯誤發生；（4）實驗過程中，一些小組的個別學生甚至根本沒有親自動手操作過，完全靠他人完成實驗。這樣很難激發學生的學習熱情，教學效果很差。

3.綜合性實驗項目少。目前很多高校的物理化學實驗課以基礎性實驗為主，綜合設計型實驗項目相對較少。基礎性實驗的任務是幫助學生掌握基礎知識、基本實驗技能和基本測量方法，這對學生動手能力的鍛煉和綜合素質的提高顯然是不利的。根據物理化學實驗課程的教學要求和目標，在完成基礎性實驗的前提下必須開設一定的綜合性實驗。然而，綜合性實驗需要學生具備較高的分析問題和解決問題的能力，在現有的實驗教學模式下難以取得良好的效果。

二、合作性學習在物理化學實驗教學中的意義

大學生處于成年階段，具有更好的獨立思考能力、社會交往與協調能力以及自主學習能力，具備開展合作性學習的優勢。

1.合作性學習有利于提高學生的積極性，并協調實驗與理論教學的不同步。為了共同的實驗任務，學生的個人潛能得到充分的發展，學生的集體意識得到強化，學生在實驗中互動、資源共享、分工合作。一方面理論能力強的學生能夠自學實驗理論并幫助其他同學理解，克服了實驗內容與教學理論不同步造成的問題；另一方面在相互交流的過程中，每個學生既能獲取知識又能幫助影響他人[5]，既滿足了歸屬感，又提升了自信心，提高了對物理化學實驗的興趣。可以說，合作性學習法賦予學生更多的學習自主性，使他們把每一個物理化學實驗當作自己的課題來完成，這就顯著提升了學生參與實驗的積極性，有效地提高教學效果。

2.合作性學習有利于開展綜合性實驗。物理化學綜合性實驗要求高、難度大，在傳統教學模式下，指導老師需耗費大量時間講解理論基礎和數據處理方法，導致教學過程控制困難，效果不好。引入合作性學習法，各學習小組可在課下查閱資料、討論實驗方案，不僅綜合運用了所學知識，增強了獨立思考和創造性思維的能力，而且減小了教師的工作量，僅在學生需要時予以指導，充分發揮學生的主動性和教師的指導性[6]。互相協作的學習方式也使每個學生都能充分理解和掌握綜合性實驗課程，同時培養學生合作學習的習慣，這對于學生今后開展科學研究具有重要意義。

三、合作性學習在物理化學實驗教學中的應用

1.合理分組。合作性學習是以小組為基礎的學習，科學地組織學習小組是成功開展合作性學習的前提。建議采取自主原則進行分組，小組成員為4~6人，由學生自由組合形成穩定的學習小組并民主推選一名組長，這有助于培養學生間信任、責任和互助等心理特征。同時，教師對分組也要進行適當的干預，在綜合考慮學生的物理化學基礎、學習能力、學習態度、學習興趣以及性別、性格、技能等不同情況的前提下，對小組成員進行微調，使組員間能夠相互影響，相互幫助，取長補短。需要注意的是，單純組成學習小組并非真正意義上的合作性學習，只有發展成為合作性的關系，才能形成有效學習。具體表現為組員對解決實驗問題提出自己的有益建議，協調處理不同的意見沖突，并對各種解決問題的途徑進行分析和選擇，最終實現問題的有效解決。

2.實驗的問題設計。設計實驗問題就是設計物理化學實驗中小組的學習任務，這對于開展合作性學習是至關重要的。首先要保證問題具有適當的難度，這樣既能激發學生的學習興趣，又不會挫傷他們的自信心；其次要設計一些需要學生進行發散性思維并能夠提供自己觀點的問題，這有利于小組討論等合作性學習方式的展開。例如，在反應熱測定實驗中，我們鼓勵學生采用多種方法，包括量熱法、電動勢法和平衡濃度法進行測定，討論并分析各種方法的優缺點，不但激發了學生對物理化學實驗的興趣，更使學生熟練掌握了相關的物理化學知識。

3.開放實驗室。在無實驗課時，實驗室要向學生開放。指導教師需設計一些難度較大、完成時間較長、綜合能力要求更高的實驗問題，以供學有余力、愛好鉆研的合作學習小組利用開放時間選做。鼓勵引導這些學習小組自己查閱資料、尋找試驗方法、設計實驗方案、討論實驗結果、分析實驗誤差。這不但有利于學生對物理化學知識的綜合應用，更有利于培養學生的創新思維和全面的科研能力。

4.建立合理的實驗考核辦法。學習評價對學生的學習進步具有反饋作用和激勵作用[7]。評價考核是合作性學習中的重要環節，是檢查教學效果、評價學生成績的手段。傳統的物理化學實驗教學都是通過實驗報告來評價學生的實驗成績，造成很多學生只注重實驗結果而忽視實驗能力的訓練，未能充分發揮實驗教學的優勢。因此，需要建立適用于合作性學習的實驗考核辦法。考核可分為實驗過程考核和實驗報告考核，其中過程考核占60%，報告考核占40%，這種分配比例能夠引導學生注重平時的實驗過程，更客觀地反映實驗中合作性學習的實際情況。過程考核從實驗預習（20%）、實驗小組的分工合作表現（40%）和實驗操作技能（40%）三方面考核，這就要求指導教師對整個實驗過程全程跟蹤，綜合考慮學生小組在整個實驗過程中的表現并予以評定；實驗報告考核要求學生以小組為單位撰寫和提交實驗報告，由指導教師結合基本理論與分析能力、實驗方案設計、實驗結果討論、實驗報告質量等對學生的報告成績進行綜合評分，對學生的不足和優秀之處要給出明確的批改意見。新的考核辦法把傳統的結果質量控制轉變為過程質量控制，加大平時實驗過程中合作性學習和操作部分所占的比重；同時對實驗報告的要求也未放松，確保學生建立合作性關系，形成有效學習，以及對基礎理論知識和基本操作技能的掌握。

四、結語

物理化學實驗是化工和材料類相關專業重要的基礎實驗課程。針對其理論性、綜合性強的特點，在教學中引入“合作性學習”，能克服現有物理化學實驗教學中存在的問題，充分體現以學生為本的教學理念，調動學生的積極性，提高學生的觀察能力、設計能力和動手能力，同時培養他們與人合作、與人溝通的人際交往能力，這不僅有效地提高了實驗教學效果，而且符合21世紀素質教育的根本要求。

參考文獻：

[1]鄭傳明，呂桂琴，王良玉.在物理化學實驗教學中注重培養學生的能力[J].實驗技術與管理，2008，25（1）：132-134.

[2]王坦.合作學習：原理與策略[M].北京：學苑出版社，2001.

[3]龐國斌，王冬凌.合作學習的理論與實踐[M].北京：開明出版社，2003.

[4]張秋霞，王香.改革物理化學實驗教學提高實驗教學質量[J].實驗室科學，2007，（5）：45-47.

[5]王坦.合作學習簡論[J].中國教育學刊，2002，1（2）：32-35.

[6]潘懋元.新編高等教育學[M].北京師范大學出版社，1996.

[7]張奇.高等教育心理學[M].大連：遼寧師范大學出版社，2007.

作者：后振中 單位：西安科技大學材料學院