物理化學實驗信息化課程設計

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摘要：物理化學實驗是一門較難的基礎實驗課程，本論文分析了傳統(tǒng)物理化學實驗教學中的難點。從教學目標，教學策略和教學過程三個角度，整體介紹了物理化學實驗信息化建設總體設計思路。提出了基于“TNT”模型的教學過程設計方案。從重點難點解決、學習興趣增強、學習習慣養(yǎng)成三個角度評價了教學效果。

關鍵詞：TNT模型；物理化學實驗；信息化課程改革

一、物理化學實驗教學難點

（一）儀器操作復雜，指導困難

物理化學實驗與物理化學課程聯(lián)系緊密，同時又是一門獨立的、實踐性課程[1]。物理化學實驗儀器較多，操作繁瑣，學生對于操作的掌握需一對一指導，自學效果非常差，導致課堂效率低，教師講解多，學生練習少。統(tǒng)一講解幾乎沒有效果，單獨講解費時費力又影響學生練習，傳統(tǒng)教學模式下，第一次實驗的講解時間都要占到30%。

（二）學生預習效果差

課前預習是實驗教學的重要部分，目前學生大多是照著課本內容寫預習報告，教材內容更新緩慢，實驗室儀器與教材上不能一一對應，學生預習效果較差。另外對于學生預習的督導也停留在紙面，導致學生進入實驗室后不熟悉實驗儀器，不理解實驗原理，達不到預期效果，有些學生做完實驗甚至連實驗名稱都不知道，更談不上能力培養(yǎng)。另一方面，也加重了老師的教學負擔，需反復講解[2]。

（三）實驗安排復雜

物理化學實驗由于儀器昂貴占地較大等原因，同時開設幾個實驗，按照實驗個數(shù)分組進行循環(huán)，直到這幾個實驗循環(huán)完再做新的實驗。每次循環(huán)時，學生要在不同實驗室和不同實驗臺做實驗，容易糊涂，尤其是第一次實驗?？梢哉f缺乏指導的情況下，正確接受實驗任務都有難度，更不用說完成了。

（四）實驗評價不全面

存在實驗報告批改、反饋不及時傳達的弊端。實驗成績評定缺乏詳細、客觀、公開、公正的評價標準。這是由于在傳統(tǒng)評價體系中根本無法做到全部評價，指導教師嚴重不足，無法當堂給出實時評價結果，靠感覺給分的現(xiàn)象必然存在。

二、物理化學實驗信息化建設總體設計

（一）教學目標

物理化學實驗理論教學目的是第一層次加深對物理化學理論課所學知識的理解。第二層次掌握物理化學實驗的基本技能，掌握有關儀器的使用。第三層次是掌握科學研究的正確方法。物理化學實驗的素質目標是，熟練掌握諸如折光率、旋光度、沸點、凝固點等一系列系統(tǒng)性質的正確測定操作，能夠掌握突發(fā)安全事故的“SOP”。物理化學實驗的情感目標是：有良好的團隊精神、協(xié)作意識、以及正確的環(huán)保意識。

（二）教學策略

1.教學既要投其所好，又要正確引導現(xiàn)在教與學新常態(tài)正在出現(xiàn)，教學活動形式的單一性與教學內容的多樣性，學生并不買賬。學生獲取知識渠道的多樣性與獲取知識內容的單一性，正在自我建構的路上越行越遠，比如自媒體的流行，大數(shù)據分析下的針對個人喜好而做的信息推送?，F(xiàn)在是教與學，學與自學的競爭。2.認清學情，任務驅動，成績驅動，自主選擇驅動由強迫學習向幫助學習轉變。學情新常態(tài)正在體現(xiàn)，自主選擇性強，不學無用之課；追求學習成果，學習唯分數(shù)論，學習唯實用論；追求自我表達，反對權威，拒絕灌輸。

（三）教學過程

將教育現(xiàn)代化新技術與教學全過程融合起來，在如下四個方面對教學過程進行優(yōu)化：1.制作富媒體教學資源，追求效率，不做重復的事，反復做重要的事。2.利用云教學平臺，重視效果，記錄教與學過程，反饋教與學效果，診斷分析得出改進之匙[3]。3.利用更加優(yōu)秀的智能校園網絡環(huán)境，多媒體智慧教室，追求教學公平。讓課堂教學變成全員參與，針對輔導的學習環(huán)境。4.利用云平臺的大數(shù)據分析，追求個性化，允許學生自主選擇學習內容，知識點菜單化，提倡分級教學。

三、基于“炸藥”教學模型的過程設計

經過多輪的教學改革與實踐，我們建立了一種與“TNT”分子結構式類似的物理化學實驗教學模型。采用獨特的“炸藥”教學模型，設計教學過程，突出的特色是，六環(huán)節(jié)，四互動，兩自主。在學生主體性方面，互動反饋診改方面，資源推送與活動設計方面，評價考核方面有創(chuàng)新性設計。

（一）課前接受任務

老師的角色是任務者，學習喚醒者。學生是任務的接收者。通過信息化技術，教師了解學生對學習任務的關注程度，與學生進行互動。課前學習的主動性和執(zhí)行力是評價的主要方面。簡單的修改云班課名字和頭像，就可以初步了解學生學情，并有針對性提供學習指導。

（二）通過求助彌補不足

老師的角色是提出學習方法指導，學生了解任務后，掌握學習方法。主要目的是讓學生知道學習遇到困難時應如何尋求幫助。在此環(huán)節(jié)進行充分地互動：導學與答疑的師生互動；討論與被點贊的同學間共同學習互動。對學生的積極性和參與度評價，對積極幫助解答問題的學霸點贊加分?？梢詫⑦@個環(huán)節(jié)理解為理論課程學習的補習和實驗知識技能的預習。對于物化實驗來說，學生幾乎要完成全部的知識技能的學習，進入實驗室后90%以上時間用來進行實驗操作的練習。

（三）抓住課前“黃金十分鐘”，完成課前學習準備

提前10分鐘進入實驗室，所有的課前學習測試進入倒計時。此環(huán)節(jié)體現(xiàn)了學生為主體，針對已有資源自主查漏補缺，完成對應測試活動，實現(xiàn)學習效果的自我評價，基本上是客觀題選擇題的評價，教師在課上進行綜合點評。在實驗室中進行面對面的交流互動，討論答疑進入倒計時。所有作業(yè)都進入倒計時，督促學生及時完成上一次的教學任務，進行綜合點評。也是對于本次實驗所需知道的安全、環(huán)保、任務、作業(yè)、操作的一個總的回憶與復習，同時完成達標性考試，實驗室的準入條件就是100%通過隨堂測試。

（四）課上學習實踐，教師點評指導

首先學生要完成實驗操作內容，錄制操作錄像，拍攝實驗現(xiàn)象照片，并按照關鍵的時間節(jié)點，完成老師提前設計好的課上作業(yè)活動。其次學生課上完成相關選擇題測試，主要包含重要的數(shù)據認知，重要的實驗室安全事項，重要的污染物處理與排放，數(shù)據后處理方法等。教師分析成績，及時發(fā)現(xiàn)學生的進步，客觀指出學生學習的不足。最后，學生完成課堂問題回答，教師根據其表現(xiàn)進行點贊評價。教師根據每個子教學任務的效果反饋調節(jié)教學節(jié)奏，如果80%學生掌握了，可進入下一個子任務的教學環(huán)節(jié)。如果教學效果不好還會引導學生觀看操作演示微課視頻。

（五）實驗報告與分析總結

突出學生為主體，獨立完成實驗報告，每次課后要及時書寫實驗報告，學會對學習的自我總結評價及成果發(fā)掘。教師設計相關的思考題，學生手寫作業(yè)后拍照上傳，教師在網上進行評判，將實驗報告批改結果實時反饋給學生。特別是數(shù)據處理方法的指導，除了制作講解微課視頻，仍然需要采用手寫人工批改的方法，針對每位同學都給出指導意見和評價。

（六）知識拓展應用

學生接受后續(xù)學習工作中的新任務，教師為完成新的學習任務提供幫助。教師引導學生學習成果遷移與轉化，培養(yǎng)學生終身學習意識。此環(huán)節(jié)為拓展環(huán)節(jié)不進行考核與評價。在此環(huán)節(jié)教師采用開放實驗室項目作為抓手，將實驗廢液的處理、實驗參數(shù)的改進，實驗對象的變化、實驗方法的改進作為切入點，利用課余時間教師進行指導，進一步對優(yōu)秀學生的科學素養(yǎng)進行針對性的指導提高，以實現(xiàn)知識的遷移和拓展。

四、教學效果

（一）重點、難點處理

利用新技術突破重點難點，利用微課制作技術，制作虛擬實驗，模擬實驗過程，增強學習直觀感受，加強練習效果。透過測試發(fā)現(xiàn)，超過80%以上學生可以通過課前線上學習，課中綜合講解，一次掌握基本的實驗技能。

（二）學習興趣的增強

利用討論答疑活動，調動學霸幫助回答問題，共同學習的氛圍，提高成就感、參與感。利用參與即得分的體驗式學習評價過程，有效地提高了學生學習積極性。

（三）新技術背景下學習習慣的養(yǎng)成

通過整個教學過程，不斷地引導學生適應新技術背景下的信息化學習環(huán)境，培養(yǎng)其學習習慣，提高其自主學習能力。

五、結語

物化實驗信息化課程的建設，對提高實驗教學質量、提升實驗教學管理和培養(yǎng)具有科研素養(yǎng)的人才具有較大幫助，今后物化實驗改革還要在虛擬仿真、人工智能等方面進行教學改革，力爭使物化實驗教學達到現(xiàn)代化、科學化。

【參考文獻】

[1]王亞珍,許江揚,林雨露等.物理化學實驗課程體系和課程內容改革與實踐[J].化工高等教育,2009,26(6):32-35.

[2]周晶,李健,胡錫奎,等.淺談教育信息化在實驗教學改革中的重要性[J].科教文匯,2016(3):28-29．

[3]郭小群.信息技術在物理化學實驗教學中的應用研究[J].廣東化工,2012,39(9):219．

作者：劉云鶴 單位：承德石油高等?？茖W校