基于创新能力培养的国际班物理化学实验教学改革探索

    周湘竹 徐振

    摘 要 国际化办学是我国高等教育发展的重要趋势和方向，随全球化进程的发展，社会对于学生创新能力培养的要求更高。齐鲁工业大学依托优势学科和科研平台深入开展物理化学实验教学的改革，创新教学内容，培养高素质、具有创新能力的国际化人才。

    关键词 国际班 物理化学实验教学改革 创新

    中图分类号：G642 文献标识码：A

    0前言

    人才培养国际化是高等教育国际化的重要课题，也是全国各高校建设的要求。行业特色大学作为历史的产物，为我国行业发展和经济建设做出过重大贡献。齐鲁工业大学（前身山东轻工业学院）为新中国的轻工业发展培养了许多卓越的人才。新时期，高等教育国际化发展背景下，行业特色大学人才培养模式也在发生变化。高等教育国际化是在经济全球化大背景下，高等教育领域做出的战略选择。国内外高等教育的对比研究表明，国外高校在教学理念与方法，如课堂教学的内容与方式、习题批改方式及考核方式等诸多方面，与国内高校均存在较大差异。而国外高等教育培养的学生独立性、思维创新性和解决问题等方面均具有较大的优势。因此国内越来越多的高校开始推行国际班的教学模式。国际班的培养模式趋于国际化，即师资力量的国际化、培养方案设计的国际化、课程设置的国际化，最终目标是培养出国际化的人才。

    齐鲁工业大学自2013年起开设应用化学工科国际班。国际班学生的培养方案按照与国际接轨的一级学科制定，除个别公共课程外，国际班的所有课程均采用全英语教学模式，教师由从国外高校聘请的教授和本校具有丰富国际化背景的知名教授担当。国际班所有课程采用英文教程，用英语或双语授课和讨论，作业及考试用英文完成。国际班总体课程设置和每门课程的教学内容都将应用化学领域的最新发展与应用化学的基础理论、基本知识和基本技能的有机结合起来。

    物理化学是工科专业课中理论性很强的基础课程，而物理化学实验是理论教学的延伸，作为培养学生实践能力的重要教学环节，是促进知识转化、知识拓展和全面提高学生素质的重要教学手段，其教学内容和教学模式的改革，是提高教学质量和培养具有创新意识、创新能力和科学思维方法的国际化人才的需要。因此在齐鲁工业大学国际班物理化学实验课程设置上，除了传统的实验课程外，还加大了综合性、设计性、研究性实验的比例，以及增加了与教师科研相结合的创新性实验。此课程的设置拓宽了国际班学生的专业面、增强学生的适应性、提高学生的综合能力。

    1国际班物理化学实验教学改革内容探索

    1.1筛选基础实验，渗入创新意识

    传统的物理化学实验以验证性实验为主，研究性和创新性实验偏少；教学方法上教师讲解实验内容过多过细，使学生失去了主体地位；实验教材上实验步骤要求过于详细，限制了学生的思维空间，因而达不到实验培养目标，创新能力培養更无法实现。

    要培养国际化创新型人才，首先就要对实验内容进行创新。本着与理论紧密衔接、可操作性强的原则，适当选择一些基础实验。这些实验既要考虑理论基础知识的要求，也要考虑实验技能的训练，并且在实验内容和仪器的使用上要基本符合教育部理科化学教学指导委员会所提出的要求。在基础实验中，重点培养学生对实验仪器设备的了解和操作，也渗透着学生创新思维意识的培养。

    现以传统的燃烧热实验为例，说明如何在实验教学中开展创新。我们将启发式教学以及讨论式教学方式引入课堂。燃烧热实验测定固体样品萘的燃烧热，我们保留该基础实验，但对教学提出了更高要求，在学生实验预习中我们提出几个问题作为讨论题：影响本实验结果的主要因素及其控制措施；苯甲酸的取样量控制在什么范围；实验成功的关键是什么；如何才能确保实验成功和结果准确等。这些问题教材中没有现成答案，学生必须重新查找资料，设计实验内容，带着这些问题进行实验。在课堂上，教师也会从实验的目的出发， 联系实验方法和原理， 抓住燃烧要完全和热量不能损失两个重点要求， 启发学生仔细分析，深入思考。

    1.2设计综合实验，培养创新能力

    综合设计实验的选定原则是让学生独立分析问题，解决问题，充分发挥学生的创造能力，要能培养学生融会贯通相关知识的能力。在设计性实验中，我们采用 “学生为主，师生互动”的教学方式，给学生更大的自由空间，培养学生勇于探索的创新精神。学生从自己感兴趣的知识点出发，选择研究项目，制定实验方案；通过自主查阅文献、对资料进行分析、归纳和总结，小组讨论确定完整的实验思路。最后与指导教师进行讨论，提出实验所需的各项条件，对实验中可能出现的问题进行分析和判断，并提出具体的解决方案。在具体实验操作过程中，学生自己完成实验材料的准备、实验仪器的校准和测试，甚至学生自己动手设计实验装置，充分调动学生思维和想象力。实验完成后，学生独立对实验过程进行总结与思考，分析是否达到实验目的，总结实验过程中的关键点。从前期准备到实验完成，整个过程中将实验现象同理论知识以及学生的兴趣点相结合，促进学生积极思考，培养学生的自学能力和综合分析能力。

    综合设计实验分为两类： 一类是拓展性设计实验，即在传统的物理化学实验基础上，对实验进一步加深，使验证性的实验更接近实际的生产生活。这类实验既不超出学生基本操作能力和知识水平，又充分发挥了学生主观能动性。例如，将“完全互溶双液系气-液平衡相图”实验的切入点放在应用化工中如何利用相图指导生产，从而获得某一沸点的纯馏分；在 “燃烧热的测定”实验后，我们鼓励学生自己去发掘，测量日常食用的米饭、馒头、白菜、水果、干果等食物的热量，进而解决“怎样吃才健康”的问题；我们从荷叶上的露水、美丽的肥皂泡等生活现象入手，引导学生关注表面现象，了解表面张力和表面活性剂，然后通过测量日常洗涤用品的表面张力，进而解决“怎样洗东西才干净”的问题；“蔗糖水解反应速率常数”实验中需要测定物质的旋光性，让学生观测一些常见药物的旋光性，进而启发学生思考为什么西药的发展趋势是手性药物，拓展学生的知识面。

    另一类综合设计实验难度比较大，科学研究性比较强。学生要从实验原理入手，进行实验方案的设计，提出解决问题的具体方案。因为是设计性实验，在实验过程中还存在着挫折和失败，需要用积极的态度和科学的思维方式正视事实，从错综复杂的因素中找到失败原因，最后成功完成实验。现以“洗发香波的配制及性能评价”实验为例说明设计研究性实验的过程。首先需要学生查阅资料，了解洗发原料特性，用AES、AESA、BS-12、6501、珠光浆等按配方和配制工艺要求配制洗发香波，并鉴定、评价其应用性能、效果；对使用产品后的头发进行单根头发拉伸性能的测定、头发梳理性能的测试、头发刚性的测定、头发抗弯强度的测定，综合评价洗发香波的性能。

    对于综合设计性实验，我们要求学生按科学论文的格式完成实验报告，全面训练学生的科学思维。论文主体要说清楚3 个问题： 一是为什么要做实验，即实验目的；二是自己怎么做的实验，即实验方案，包括实验数据记录和分析处理；三是得到了什么结论，即实验结论，并指出若想实验结果更完善，还需要做哪些努力。实验报告不仅在内容上与科学论文看齐，在形式上也要与科学论文一致，论文须有摘要、关键词、正文（前言，实验步骤，结果和讨论等），最后还要列出参考文献。

    1.3参与教师科研，提升创新素养

    除了保持传统的实验设置以及增加综合设计性实验，我们还在国际班开展教学与科研相结合的教学方式。这种方式是建立在教师具有较高的教学水平与科研水平的基础上、并充分发挥教师自身综合素质，自主的将教学与科研有机地、良性地融合在一起。只有将实验教学与科研相结合，才能使化学教育紧跟科学发展的步伐，与国际接轨，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。齐鲁工业大学国际班在此教学方式上做出了很多尝试，开设了各类开放实验，参与其中的教师及学生都获益匪浅。

    2总结

    物理化學实验教学是培养国际班学生创新能力的重要课程。在当前国际化人才大量需求的背景下，高校需要与时俱进，对现有的物理化学实验教学进行创新完善，坚持严谨、认真的态度，使学生创新能力得到提高的同时，更具有国际视野，从而更加有竞争力。

    参考文献

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