物理化学实验教学中的团队合作模式论文

物理化学实验教学中的团队合作模式论文 摘要:物理化学实验课程是化学化工类专业一门重要的基础实验课，是“新工科教育”导向下培养化学化工类人才综合素质和创新能力的关键课程之一。本文结合物理化学实验教学的具体情况，针对物理化学实验教学中存在的一些问题，提出建立学生团队合作模式进行实验教学，并从实验平台、实验项目及考核形式三个方面提出以学生团队合作模式探讨物理化学实验教学改革，以此调动学生的学习积极性，在整体上优化物理化学实验教学的结构和效果。关键词:物理化学实验;教学改革;团队合作;改进措施物理化学实验是化学化工类专业本科生必修的一门综合性基础实验课，它以高等学校物理化学课程教学基本要求为依据，在实验内容的选题上除了以培养训练高校学生的基本实验技能，及加强基本理论的理解为目的的经典实验外，还引入了一些近代科学研究基本的物理化学测试方法。因此，本课程不仅在化学专业的课程体系中具有承前启后的地位和作用，而且更能具体地体现实验与理论的紧密联系，也是学生进行后续科研学习或生产实践的专业技能之基石。然而，在长期的教学实践中发现，物理化学实验课程传统教学手段明显模式化，没有跟上时代的发展，导致学生出现正向反馈低靡、学习目标不明、动手能力没有得到实质性的锻炼等现象，表明传统的物理化学实验教学模式与“新工科教育”的发展要求相悖，因此必须对本课程现有教学模式进行与时俱进的改革和创新。1团队合作实验教学模式随着工业生产的社会化进程加深，合作意识和团队精神在提高产品竞争力，掌握市场需求方面显得日益重要，任何项目的开发，以及公司单位的管理，都需要一个和谐而默契的团队，才能够有条不紊地进行下去。个体学习的教育模式对大学生融入社会造成了一定障碍，团队合作精神是现代教育及学生逐渐面对的一项迟来的意识内容。不少企业为了保证组织的高效运转，已明确将“合作精神”或“团队意识”作为用人选聘的一项基本要求，要求大学生将团队精神融入自身整体素质，这对现代高等教育提出了更高更全方位的要求。另一方面，高校在追求高质量学习的过程中，恰恰又忽略了团队合作模式发挥的重要意义。高质量学习的发生绝不是孤立的，传统课堂教学忽视了通过团队合作使学生的学习成果最大化有效教育途径，且成果受益学生个体终身甚至全社会的积极发展。现代高校实验课程教学环境恰好给教学过程提供了适应团队合作学习的良好土壤，遗憾的是大量教学工作者们没有将团队合作学习这颗优良的教学种子进行精心的培育，以至教学效果远不及教学目标制定的高度，这在物理化学实验教学中尤其明显。将团队合作精神融入物理化学实验教学中，给实验教学带来与时俱进的活力，使实验教学由单维度活动变成多维度活动，可以有效调动学生对化学化工学科的学习积极性，从而能在整体上优化课堂教学的结构和效果。2物理化学实验教学现状为了适应新时期国家经济建设和社会发展的需要，物理化学实验教学进行了多次重大改革。但长期以来，其教学目标仍然主要以三方面为主，其一是加深和巩固物理化学基本理论知识;其二是掌握物理化学实验的基本方法;其三是掌握一些基础仪器的结构原理和操作方法，培养和提高学生的动手能力12。但随着我国工业的迅猛发展，传统的物理化学实验很难跟上“新工科”人才培养的需求，物理化学实验教学还存在很多亟需改进的地方。2.1教学维度单一，学生兴致低迷现阶段的物理化学实验大多是验证性实验项目，采取的教学方式是先由教师讲解实验基本原理，熟悉实验仪器结构和操作规程，学生按照教师要求逐步进行实验，得出数据并处理得到实验结论3。此外，物理化学实验都是借助相应的仪器设备完成实验过程的，由于经费的限制，学生分组共用一台仪器，形式上表现出34人合作完成一个实验项目，但由于操作流程的程序简化，实际可能并非全部学生得到了仪器操作体验，一方面由于学生的惰性和依赖性使然，另一方面不能人手一台实验仪器，容易造成学生眼高手低的现象。在此过程中，学生多表现被动、缺乏创新，很难起到高效的学生能力培养作用，长此下去，势必陷入恶性循环，降低高校物理化学教学质量。2.2实验教学项目陈旧，缺乏学科发展新趋势物理化学学科正以日新月异的步伐向前发展，其趋势和特点可以概括为:“宏观研究与微观研究相结合，但更多地向微观层次深入;体相研究与表面相研究相结合，但更多地向表面延伸;在微观研究的领域中，表现出静态观测与动态观测相结合，更多地向动态研究转移;理论与实践结合更为紧密，并进入更高的层次4。”与物理化学学科密切相关的生命、材料、能源、环境及电子科学等的迅猛发展，都给物理化学实验教学提出了更广阔的理论与实际课题，迫切需要现代教学工作者们能够密切关注学科的发展特征5，能适当顺应时代潮流，开设一些具有学科发展代表性的综合性实验项目，提升学生探究事物现象背后科学规律的好奇心。而目前物理化学实验教学部分内容较为陈旧6，在实验安排上通常以验证性实验为主，对提升培养学生的学习兴趣和探究事物现象背后科学规律的信心都不够。即综合性实验开设较少，尤其设计性、探究性实验更是少有提及。3团队合作模式在物理化学实验教学中的实施方案3.1提供开放式实验平台基于“因材施教、讲求实效”的原则，根据学生不同学习理解层次和要求，确定开放实验的内容。内容应包括:设计性、综合性和研究性实验以及科技发明、制作、科研论文等课外科技活动实验。提倡学生通过文献阅读及调查研究自拟实验课题，并提出可行性计划，鼓励学生参与教师课题，学习解决生产实践和科学研究问题。在无实验课时，实验室可以部分向学生开放，为学生提供积极发挥创造力的平台和良好的氛围。爱好深度钻研的学生可以组建科研分队，申请利用开放时间选做实验项目。教师应鼓励引导这类学生团队参与文献查阅、设计具体实验方案、分析实验结果、讨论改进计划。这不但有利于学生对物理化学知识的综合理解，更重要的是，契合“新工科教育”对培养学生的创新思维的全面要求。3.2增设具有学科发展代表性的综合性实验项目开设物理化学研究型和开放性实验，让学生在掌握热力学、动力学、及电化学等理论知识和操作技能的同时，增强理论指导实际的应用意识，提高创新能力。教师由传统的知识传授型转为指导型，学生则由被动接受型转为主动参与探索型，进一步提高分析问题、解决问题的主动性及能力。这就要求学生能够主动组建团队，充分发挥每个人的优势，合力分析解决问题。例如，电絮凝技术广泛地应用在废水处理的各种行业，其发展已进入一个强产业化的过程，学生对此技术的了解具有很强的实践意义。而有关电絮凝过程的实验一般会给环境工程专业必修的水污染控制技术课程内作为专业实验项目开设，但非环境工程专业的学生就没有机会了解这一基础实验技术。电絮凝过程涉及物理化学课程中的电化学及胶体化学两章内容，很强地联系到了基础理论知识点;同时，电絮凝过程作为物理化学实验内容开设时，所需设备及药品耗材也不繁琐，过程简易可行，可以作为研究性实验项目，让学生深切体会物理化学理论是如何密切联系实际应用的。这类型的实验若由学生独立完成，有一定难度，但若由学生团队共同努力，一起探讨实验设备的搭建及实验方案的制定，对学生将起到很强的锻炼作用。3.3团队合作实验考核形式评价考核是合作性学习中的重要环节，是检查教学效果、评价学生成绩的手段，合理的实验考核评价体系对学生的学习过程具有反馈作用和激励作用7。传统的物理化学实验教学都是通过实验报告来评价学生的实验成绩，而实验报告无法体现学生实际动手操作的状态，以至多数学生以提交实验结果为目的，忽视了实验能力的培养和训练，未能达到物理化学实验教学课程的开设目的。因此，需要建立适用于学生团队合作实验的考核评价办法。考核可分为实验可行性设计考核，实验过程考核和实验报告考核，分数分配比例分别为20%，50%，30%，这种分数设置能够客观地反映团队合作物理化学实验中的实际情况。这就要求指导教师对整个实验过程定期跟踪，及时获取学生实验进展情况，最终要求团队将整个实验过程以PPT汇报形式表现，综合考虑学生团队在实验过程中的表现并予以评定;实验报告考核要求学生以实验团队为单位撰写并提交，指导教师结合基本理论与实验结果分析能力等对学生的报告成绩进行综合评分，对整个实验过程中的不足和出色之处要给出明确的批改意见。新的考核办法把传统的结果质量控制转变为过程质量控制，加大平时实验过程中团队合作交流和操作部分所占的比重。4结语经过团队合作模式进行的物理化学实验教学，必然能对学生的探索创新能力、动手能力、表达能力起到不同程度的推进和锻炼作用。将团队合作精神引入物理化学实验教学中，给予课程新的形象和内容，使实验教学由单维度活动变成多维度活动，可以有效调动学生的学习积极性，从而能在整体上优化课堂教学的结构和效果，有效地辅助物理化学理论课教学，同时提高物理化学实验技能和科学研究能力，为其今后从事相关专业研究打下坚实的理论和实践基础。参考文献1张姝明，王桂香，陈玉焕.物理化学实验教学改革与学生综合能力的培养J.广州化工，2015(15):252253.2吴慧敏，艾佑宏.物理化学实验教学改革的初步探索J.实验室科学，201619(4):116117.3梁吉雷，吴萌萌，宋娟，等.基于应用型人才培养的物理化学实验教学思考J.山东化工，2017(5):125126.4国家自然科学基金委员会.自然科学学科发展战略研究报告之五:物理化学J.科技导报，1992，10(92081):720.5马洪坤，于海峰，梁鹏举，等.构建新型物理化学实验教学体系的实践与探索J.实验室科学，2014，17(6):6567.6陈占军，文瑾，王书媚，等.地方高校物理化学实验教学中存在的问题与对策J.广东化工，2017(6):190192.7张秀云.物理化学实验教学质量评价体系的构建研究J.化工时刊，2015(9):5758.