物理化学合作性实验教学研究

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摘要：物理化学实验是理论性和综合性较强的一门基础实验课程。论文针对教学中存在的问题，从学生分组、问题设计、开放实验室、实验考核四个教学环节中提出物理化学实验课开展合作性学习的方法，阐明了引入合作性学习在物理化学实验教学中的意义。合作性学习在提高教学质量和学习效率、增强实验技能、培养人际交往能力等方面具有积极作用。

关键词：物理化学实验；合作性学习；实验考核

实验课程是对理论内容的深化，高等院校开设实验课程有利于培养理论联系实际的创新型人才。《物理化学实验》是化工相关专业本科生必须掌握的综合性基础实验课，它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，而且实验中涉及到许多基本理论和仪器工作原理，更能体现实验与理论的紧密联系，也是学生进行毕业设计与后续学习科研工作的必要铺垫和基础训练[1]。然而，在长期的教学实践中，物理化学实验课程沿袭的传统教学模式缺少灵活性，僵硬固化，造成诸多问题，导致学生出现学习热情低、综合能力弱、动手能力差等现象，说明传统教学模式已经无法适应新世纪高等教育的发展要求，必须对既有教学模式进行改革和创新。合作性学习是上世纪70年代在美国兴起的一种新的富有创意和实效的教学理论与策略体系，由罗伯特•斯莱文首先提出[2]。合作性学习是一种以学习小组为基本单位，以小组成员之间的良性互动为基础，共同完成学习任务，以小组总体表现为评价依据的学习过程。目的是让学生在学习中通过互相帮助、资源共享、分工合作来体验学习乐趣，并对其情感、态度和价值观等产生积极影响。合作性学习有利于学生“多元智能[3]”的充分和谐发展，学生间相互取长补短，发挥自身优势，从而形成整体优势，获得最好的学习效果。

一、物理化学实验教学中存在的问题

1.实验内容与理论教学不同步。理论是实验的基础，实验是对理论的验证，特别对于物理化学实验，要求学生必须具备一定的相关理论知识，才能保证实验的顺利进行。但物理化学教学中普遍存在理论教学落后于实验内容的情况[4]，导致指导教师在实验教学中需耗费更多的时间和精力讲授实验原理和数据处理方法。在有限的实验教学时间内，这种“填鸭式”的方法很难让学生完全理解相关理论内容，结果就是学生一头雾水，无法达到实验教学的目的。

2.学生参与实验的积极性不高。虽然反复强调实验课程的重要性，但仍有学生思想不重视，认为实验教学只是理论教学的辅助部分，单纯为了完成实验而忽视实验操作，参与实验的积极性不高，主要表现在四个方面：（1）学生应付预习报告，要么寥寥几句，要么囫囵吞枣的抄袭教材；（2）指导教师在进行原理和实验内容讲授时，部分学生走神，处于游离状态；（3）学生在进行实验时只能机械模仿教材去做，遇到实际问题，无法自行分析解决，任由错误发生；（4）实验过程中，一些小组的个别学生甚至根本没有亲自动手操作过，完全靠他人完成实验。这样很难激发学生的学习热情，教学效果很差。

3.综合性实验项目少。目前很多高校的物理化学实验课以基础性实验为主，综合设计型实验项目相对较少。基础性实验的任务是帮助学生掌握基础知识、基本实验技能和基本测量方法，这对学生动手能力的锻炼和综合素质的提高显然是不利的。根据物理化学实验课程的教学要求和目标，在完成基础性实验的前提下必须开设一定的综合性实验。然而，综合性实验需要学生具备较高的分析问题和解决问题的能力，在现有的实验教学模式下难以取得良好的效果。

二、合作性学习在物理化学实验教学中的意义

大学生处于成年阶段，具有更好的独立思考能力、社会交往与协调能力以及自主学习能力，具备开展合作性学习的优势。

1.合作性学习有利于提高学生的积极性，并协调实验与理论教学的不同步。为了共同的实验任务，学生的个人潜能得到充分的发展，学生的集体意识得到强化，学生在实验中互动、资源共享、分工合作。一方面理论能力强的学生能够自学实验理论并帮助其他同学理解，克服了实验内容与教学理论不同步造成的问题；另一方面在相互交流的过程中，每个学生既能获取知识又能帮助影响他人[5]，既满足了归属感，又提升了自信心，提高了对物理化学实验的兴趣。可以说，合作性学习法赋予学生更多的学习自主性，使他们把每一个物理化学实验当作自己的课题来完成，这就显著提升了学生参与实验的积极性，有效地提高教学效果。

2.合作性学习有利于开展综合性实验。物理化学综合性实验要求高、难度大，在传统教学模式下，指导老师需耗费大量时间讲解理论基础和数据处理方法，导致教学过程控制困难，效果不好。引入合作性学习法，各学习小组可在课下查阅资料、讨论实验方案，不仅综合运用了所学知识，增强了独立思考和创造性思维的能力，而且减小了教师的工作量，仅在学生需要时予以指导，充分发挥学生的主动性和教师的指导性[6]。互相协作的学习方式也使每个学生都能充分理解和掌握综合性实验课程，同时培养学生合作学习的习惯，这对于学生今后开展科学研究具有重要意义。

三、合作性学习在物理化学实验教学中的应用

1.合理分组。合作性学习是以小组为基础的学习，科学地组织学习小组是成功开展合作性学习的前提。建议采取自主原则进行分组，小组成员为4~6人，由学生自由组合形成稳定的学习小组并民主推选一名组长，这有助于培养学生间信任、责任和互助等心理特征。同时，教师对分组也要进行适当的干预，在综合考虑学生的物理化学基础、学习能力、学习态度、学习兴趣以及性别、性格、技能等不同情况的前提下，对小组成员进行微调，使组员间能够相互影响，相互帮助，取长补短。需要注意的是，单纯组成学习小组并非真正意义上的合作性学习，只有发展成为合作性的关系，才能形成有效学习。具体表现为组员对解决实验问题提出自己的有益建议，协调处理不同的意见冲突，并对各种解决问题的途径进行分析和选择，最终实现问题的有效解决。

2.实验的问题设计。设计实验问题就是设计物理化学实验中小组的学习任务，这对于开展合作性学习是至关重要的。首先要保证问题具有适当的难度，这样既能激发学生的学习兴趣，又不会挫伤他们的自信心；其次要设计一些需要学生进行发散性思维并能够提供自己观点的问题，这有利于小组讨论等合作性学习方式的展开。例如，在反应热测定实验中，我们鼓励学生采用多种方法，包括量热法、电动势法和平衡浓度法进行测定，讨论并分析各种方法的优缺点，不但激发了学生对物理化学实验的兴趣，更使学生熟练掌握了相关的物理化学知识。

3.开放实验室。在无实验课时，实验室要向学生开放。指导教师需设计一些难度较大、完成时间较长、综合能力要求更高的实验问题，以供学有余力、爱好钻研的合作学习小组利用开放时间选做。鼓励引导这些学习小组自己查阅资料、寻找试验方法、设计实验方案、讨论实验结果、分析实验误差。这不但有利于学生对物理化学知识的综合应用，更有利于培养学生的创新思维和全面的科研能力。

4.建立合理的实验考核办法。学习评价对学生的学习进步具有反馈作用和激励作用[7]。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。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，造成很多学生只注重实验结果而忽视实验能力的训练，未能充分发挥实验教学的优势。因此，需要建立适用于合作性学习的实验考核办法。考核可分为实验过程考核和实验报告考核，其中过程考核占60%，报告考核占40%，这种分配比例能够引导学生注重平时的实验过程，更客观地反映实验中合作性学习的实际情况。过程考核从实验预习（20%）、实验小组的分工合作表现（40%）和实验操作技能（40%）三方面考核，这就要求指导教师对整个实验过程全程跟踪，综合考虑学生小组在整个实验过程中的表现并予以评定；实验报告考核要求学生以小组为单位撰写和提交实验报告，由指导教师结合基本理论与分析能力、实验方案设计、实验结果讨论、实验报告质量等对学生的报告成绩进行综合评分，对学生的不足和优秀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合作性学习和操作部分所占的比重；同时对实验报告的要求也未放松，确保学生建立合作性关系，形成有效学习，以及对基础理论知识和基本操作技能的掌握。

四、结语

物理化学实验是化工和材料类相关专业重要的基础实验课程。针对其理论性、综合性强的特点，在教学中引入“合作性学习”，能克服现有物理化学实验教学中存在的问题，充分体现以学生为本的教学理念，调动学生的积极性，提高学生的观察能力、设计能力和动手能力，同时培养他们与人合作、与人沟通的人际交往能力，这不仅有效地提高了实验教学效果，而且符合21世纪素质教育的根本要求。

参考文献：

[1]郑传明，吕桂琴，王良玉.在物理化学实验教学中注重培养学生的能力[J].实验技术与管理，2008，25（1）：132-134.

[2]王坦.合作学习：原理与策略[M].北京：学苑出版社，2001.

[3]庞国斌，王冬凌.合作学习的理论与实践[M].北京：开明出版社，2003.

[4]张秋霞，王香.改革物理化学实验教学提高实验教学质量[J].实验室科学，2007，（5）：45-47.

[5]王坦.合作学习简论[J].中国教育学刊，2002，1（2）：32-35.

[6]潘懋元.新编高等教育学[M].北京师范大学出版社，1996.

[7]张奇.高等教育心理学[M].大连：辽宁师范大学出版社，2007.

作者：后振中 单位：西安科技大学材料学院