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物理化學(xué)合作性實(shí)驗教學(xué)研究論文
實(shí)驗課程是對理論內容的深化，高等院校開(kāi)設實(shí)驗課程有利于培養理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng )新型人才�！段锢砘瘜W(xué)實(shí)驗》是化工相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生必須掌握的綜合性基礎實(shí)驗課，它不僅在化學(xué)專(zhuān)業(yè)的課程體系中具有承前啟后的地位和作用，而且實(shí)驗中涉及到許多基本理論和儀器工作原理，更能體現實(shí)驗與理論的緊密聯(lián)系，也是學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設計與后續學(xué)習科研工作的必要鋪墊和基礎訓練[1]。然而，在長(cháng)期的教學(xué)實(shí)踐中，物理化學(xué)實(shí)驗課程沿襲的傳統教學(xué)模式缺少靈活性，僵硬固化，造成諸多問(wèn)題，導致學(xué)生出現學(xué)習熱情低、綜合能力弱、動(dòng)手能力差等現象，說(shuō)明傳統教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法適應新世紀高等教育的發(fā)展要求，必須對既有教學(xué)模式進(jìn)行改革和創(chuàng )新。合作性學(xué)習是上世紀70年代在美國興起的一種新的富有創(chuàng )意和實(shí)效的教學(xué)理論與策略體系，由羅伯特斯萊文首先提出[2]。合作性學(xué)習是一種以學(xué)習小組為基本單位，以小組成員之間的良性互動(dòng)為基礎，共同完成學(xué)習任務(wù)，以小組總體表現為評價(jià)依據的學(xué)習過(guò)程。目的是讓學(xué)生在學(xué)習中通過(guò)互相幫助、資源共享、分工合作來(lái)體驗學(xué)習樂(lè )趣，并對其情感、態(tài)度和價(jià)值觀(guān)等產(chǎn)生積極影響。合作性學(xué)習有利于學(xué)生“多元智能[3]”的充分和諧發(fā)展，學(xué)生間相互取長(cháng)補短，發(fā)揮自身優(yōu)勢，從而形成整體優(yōu)勢，獲得最好的學(xué)習效果。
一、物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題
1.實(shí)驗內容與理論教學(xué)不同步。理論是實(shí)驗的基礎，實(shí)驗是對理論的驗證，特別對于物理化學(xué)實(shí)驗，要求學(xué)生必須具備一定的相關(guān)理論知識，才能保證實(shí)驗的順利進(jìn)行。但物理化學(xué)教學(xué)中普遍存在理論教學(xué)落后于實(shí)驗內容的情況[4]，導致指導教師在實(shí)驗教學(xué)中需耗費更多的時(shí)間和精力講授實(shí)驗原理和數據處理方法。在有限的實(shí)驗教學(xué)時(shí)間內，這種“填鴨式”的方法很難讓學(xué)生完全理解相關(guān)理論內容，結果就是學(xué)生一頭霧水，無(wú)法達到實(shí)驗教學(xué)的目的。
2.學(xué)生參與實(shí)驗的積極性不高。雖然反復強調實(shí)驗課程的重要性，但仍有學(xué)生思想不重視，認為實(shí)驗教學(xué)只是理論教學(xué)的輔助部分，單純?yōu)榱送瓿蓪?shí)驗而忽視實(shí)驗操作，參與實(shí)驗的積極性不高，主要表現在四個(gè)方面：
�。�1）學(xué)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(jìn)行原理和實(shí)驗內容講授時(shí)，部分學(xué)生走神，處于游離狀態(tài)；
�。�3）學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗時(shí)只能機械模仿教材去做，遇到實(shí)際問(wèn)題，無(wú)法自行分析解決，任由錯誤發(fā)生；
�。�4）實(shí)驗過(guò)程中，一些小組的個(gè)別學(xué)生甚至根本沒(méi)有親自動(dòng)手操作過(guò)，完全靠他人完成實(shí)驗。這樣很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，教學(xué)效果很差。
3.綜合性實(shí)驗項目少。目前很多高校的物理化學(xué)實(shí)驗課以基礎性實(shí)驗為主，綜合設計型實(shí)驗項目相對較少�；A性實(shí)驗的任務(wù)是幫助學(xué)生掌握基礎知識、基本實(shí)驗技能和基本測量方法，這對學(xué)生動(dòng)手能力的鍛煉和綜合素質(zhì)的提高顯然是不利的。根據物理化學(xué)實(shí)驗課程的教學(xué)要求和目標，在完成基礎性實(shí)驗的前提下必須開(kāi)設一定的綜合性實(shí)驗。然而，綜合性實(shí)驗需要學(xué)生具備較高的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在現有的實(shí)驗教學(xué)模式下難以取得良好的效果。
二、合作性學(xué)習在物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的意義
大學(xué)生處于成年階段，具有更好的獨立思考能力、社會(huì )交往與協(xié)調能力以及自主學(xué)習能力，具備開(kāi)展合作性學(xué)習的優(yōu)勢。
1.合作性學(xué)習有利于提高學(xué)生的積極性，并協(xié)調實(shí)驗與理論教學(xué)的不同步。為了共同的實(shí)驗任務(wù)，學(xué)生的個(gè)人潛能得到充分的發(fā)展，學(xué)生的集體意識得到強化，學(xué)生在實(shí)驗中互動(dòng)、資源共享、分工合作。一方面理論能力強的學(xué)生能夠自學(xué)實(shí)驗理論并幫助其他同學(xué)理解，克服了實(shí)驗內容與教學(xué)理論不同步造成的問(wèn)題；另一方面在相互交流的過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生既能獲取知識又能幫助影響他人[5]，既滿(mǎn)足了歸屬感，又提升了自信心，提高了對物理化學(xué)實(shí)驗的興趣�？梢哉f(shuō)，合作性學(xué)習法賦予學(xué)生更多的學(xué)習自主性，使他們把每一個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗當作自己的課題來(lái)完成，這就顯著(zhù)提升了學(xué)生參與實(shí)驗的積極性，有效地提高教學(xué)效果。
2.合作性學(xué)習有利于開(kāi)展綜合性實(shí)驗。物理化學(xué)綜合性實(shí)驗要求高、難度大，在傳統教學(xué)模式下，指導老師需耗費大量時(shí)間講解理論基礎和數據處理方法，導致教學(xué)過(guò)程控制困難，效果不好。引入合作性學(xué)習法，各學(xué)習小組可在課下查閱資料、討論實(shí)驗方案，不僅綜合運用了所學(xué)知識，增強了獨立思考和創(chuàng )造性思維的能力，而且減小了教師的工作量，僅在學(xué)生需要時(shí)予以指導，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和教師的指導性[6]�；ハ鄥f(xié)作的學(xué)習方式也使每個(gè)學(xué)生都能充分理解和掌握綜合性實(shí)驗課程，同時(shí)培養學(xué)生合作學(xué)習的習慣，這對于學(xué)生今后開(kāi)展科學(xué)研究具有重要意義。
三、合作性學(xué)習在物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的應用
1.合理分組。合作性學(xué)習是以小組為基礎的學(xué)習，科學(xué)地組織學(xué)習小組是成功開(kāi)展合作性學(xué)習的前提。建議采取自主原則進(jìn)行分組，小組成員為4~6人，由學(xué)生自由組合形成穩定的學(xué)習小組并民主推選一名組長(cháng)，這有助于培養學(xué)生間信任、責任和互助等心理特征。同時(shí)，教師對分組也要進(jìn)行適當的干預，在綜合考慮學(xué)生的物理化學(xué)基礎、學(xué)習能力、學(xué)習態(tài)度、學(xué)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(jìn)行微調，使組員間能夠相互影響，相互幫助，取長(cháng)補短。需要注意的是，單純組成學(xué)習小組并非真正意義上的合作性學(xué)習，只有發(fā)展成為合作性的關(guān)系，才能形成有效學(xué)習。具體表現為組員對解決實(shí)驗問(wèn)題提出自己的有益建議，協(xié)調處理不同的意見(jiàn)沖突，并對各種解決問(wèn)題的途徑進(jìn)行分析和選擇，最終實(shí)現問(wèn)題的有效解決。
2.實(shí)驗的問(wèn)題設計。設計實(shí)驗問(wèn)題就是設計物理化學(xué)實(shí)驗中小組的學(xué)習任務(wù)，這對于開(kāi)展合作性學(xué)習是至關(guān)重要的。首先要保證問(wèn)題具有適當的難度，這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，又不會(huì )挫傷他們的自信心；其次要設計一些需要學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思維并能夠提供自己觀(guān)點(diǎn)的問(wèn)題，這有利于小組討論等合作性學(xué)習方式的展開(kāi)。例如，在反應熱測定實(shí)驗中，我們鼓勵學(xué)生采用多種方法，包括量熱法、電動(dòng)勢法和平衡濃度法進(jìn)行測定，討論并分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，不但激發(fā)了學(xué)生對物理化學(xué)實(shí)驗的興趣，更使學(xué)生熟練掌握了相關(guān)的物理化學(xué)知識。
3.開(kāi)放實(shí)驗室。在無(wú)實(shí)驗課時(shí)，實(shí)驗室要向學(xué)生開(kāi)放。指導教師需設計一些難度較大、完成時(shí)間較長(cháng)、綜合能力要求更高的實(shí)驗問(wèn)題，以供學(xué)有余力、愛(ài)好鉆研的合作學(xué)習小組利用開(kāi)放時(shí)間選做。鼓勵引導這些學(xué)習小組自己查閱資料、尋找試驗方法、設計實(shí)驗方案、討論實(shí)驗結果、分析實(shí)驗誤差。這不但有利于學(xué)生對物理化學(xué)知識的綜合應用，更有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新思維和全面的科研能力。
4.建立合理的實(shí)驗考核辦法。學(xué)習評價(jià)對學(xué)生的學(xué)習進(jìn)步具有反饋作用和激勵作用[7]。評價(jià)考核是合作性學(xué)習中的重要環(huán)節，是檢查教學(xué)效果、評價(jià)學(xué)生成績(jì)的手段。傳統的物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)都是通過(guò)實(shí)驗報告來(lái)評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗成績(jì)，造成很多學(xué)生只注重實(shí)驗結果而忽視實(shí)驗能力的訓練，未能充分發(fā)揮實(shí)驗教學(xué)的優(yōu)勢。因此，需要建立適用于合作性學(xué)習的實(shí)驗考核辦法�？己丝煞譃閷�(shí)驗過(guò)程考核和實(shí)驗報告考核，其中過(guò)程考核占60%，報告考核占40%，這種分配比例能夠引導學(xué)生注重平時(shí)的實(shí)驗過(guò)程，更客觀(guān)地反映實(shí)驗中合作性學(xué)習的實(shí)際情況。過(guò)程考核從實(shí)驗預習（20%）、實(shí)驗小組的分工合作表現（40%）和實(shí)驗操作技能（40%）三方面考核，這就要求指導教師對整個(gè)實(shí)驗過(guò)程全程跟蹤，綜合考慮學(xué)生小組在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中的表現并予以評定；實(shí)驗報告考核要求學(xué)生以小組為單位撰寫(xiě)和提交實(shí)驗報告，由指導教師結合基本理論與分析能力、實(shí)驗方案設計、實(shí)驗結果討論、實(shí)驗報告質(zhì)量等對學(xué)生的報告成績(jì)進(jìn)行綜合評分，對學(xué)生的不足和優(yōu)秀之處要給出明確的批改意見(jiàn)。新的考核辦法把傳統的結果質(zhì)量控制轉變?yōu)檫^(guò)程質(zhì)量控制，加大平時(shí)實(shí)驗過(guò)程中合作性學(xué)習和操作部分所占的比重；同時(shí)對實(shí)驗報告的要求也未放松，確保學(xué)生建立合作性關(guān)系，形成有效學(xué)習，以及對基礎理論知識和基本操作技能的掌握。
四、結語(yǔ)
物理化學(xué)實(shí)驗是化工和材料類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)重要的基礎實(shí)驗課程。針對其理論性、綜合性強的特點(diǎn)，在教學(xué)中引入“合作性學(xué)習”，能克服現有物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題，充分體現以學(xué)生為本的教學(xué)理念，調動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的觀(guān)察能力、設計能力和動(dòng)手能力，同時(shí)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(shí)驗教學(xué)效果，而且符合21世紀素質(zhì)教育的根本要求。
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