物理化学实验信息化课程设计

摘要：物理化学实验是一门较难的基础实验课程，本论文分析了传统物理化学实验教学中的难点。从教学目标，教学策略和教学过程三个角度，整体介绍了物理化学实验信息化建设总体设计思路。提出了基于“TNT”模型的教学过程设计方案。从重点难点解决、学习兴趣增强、学习习惯养成三个角度评价了教学效果。

关键词：TNT模型；物理化学实验；信息化课程改革

一、物理化学实验教学难点

（一）仪器操作复杂，指导困难

物理化学实验与物理化学课程联系紧密，同时又是一门独立的、实践性课程[1]。物理化学实验仪器较多，操作繁琐，学生对于操作的掌握需一对一指导，自学效果非常差，导致课堂效率低，教师讲解多，学生练习少。统一讲解几乎没有效果，单独讲解费时费力又影响学生练习，传统教学模式下，第一次实验的讲解时间都要占到30%。

（二）学生预习效果差

课前预习是实验教学的重要部分，目前学生大多是照着课本内容写预习报告，教材内容更新缓慢，实验室仪器与教材上不能一一对应，学生预习效果较差。另外对于学生预习的督导也停留在纸面，导致学生进入实验室后不熟悉实验仪器，不理解实验原理，达不到预期效果，有些学生做完实验甚至连实验名称都不知道，更谈不上能力培养。另一方面，也加重了老师的教学负担，需反复讲解[2]。

（三）实验安排复杂

物理化学实验由于仪器昂贵占地较大等原因，同时开设几个实验，按照实验个数分组进行循环，直到这几个实验循环完再做新的实验。每次循环时，学生要在不同实验室和不同实验台做实验，容易糊涂，尤其是第一次实验。可以说缺乏指导的情况下，正确接受实验任务都有难度，更不用说完成了。

（四）实验评价不全面

存在实验报告批改、反馈不及时传达的弊端。实验成绩评定缺乏详细、客观、公开、公正的评价标准。这是由于在传统评价体系中根本无法做到全部评价，指导教师严重不足，无法当堂给出实时评价结果，靠感觉给分的现象必然存在。

二、物理化学实验信息化建设总体设计

（一）教学目标

物理化学实验理论教学目的是第一层次加深对物理化学理论课所学知识的理解。第二层次掌握物理化学实验的基本技能，掌握有关仪器的使用。第三层次是掌握科学研究的正确方法。物理化学实验的素质目标是，熟练掌握诸如折光率、旋光度、沸点、凝固点等一系列系统性质的正确测定操作，能够掌握突发安全事故的“SOP”。物理化学实验的情感目标是：有良好的团队精神、协作意识、以及正确的环保意识。

（二）教学策略

1.教学既要投其所好，又要正确引导现在教与学新常态正在出现，教学活动形式的单一性与教学内容的多样性，学生并不买账。学生获取知识渠道的多样性与获取知识内容的单一性，正在自我建构的路上越行越远，比如自媒体的流行，大数据分析下的针对个人喜好而做的信息推送。现在是教与学，学与自学的竞争。2.认清学情，任务驱动，成绩驱动，自主选择驱动由强迫学习向帮助学习转变。学情新常态正在体现，自主选择性强，不学无用之课；追求学习成果，学习唯分数论，学习唯实用论；追求自我表达，反对权威，拒绝灌输。

（三）教学过程

将教育现代化新技术与教学全过程融合起来，在如下四个方面对教学过程进行优化：1.制作富媒体教学资源，追求效率，不做重复的事，反复做重要的事。2.利用云教学平台，重视效果，记录教与学过程，反馈教与学效果，诊断分析得出改进之匙[3]。3.利用更加优秀的智能校园网络环境，多媒体智慧教室，追求教学公平。让课堂教学变成全员参与，针对辅导的学习环境。4.利用云平台的大数据分析，追求个性化，允许学生自主选择学习内容，知识点菜单化，提倡分级教学。

三、基于“炸药”教学模型的过程设计

经过多轮的教学改革与实践，我们建立了一种与“TNT”分子结构式类似的物理化学实验教学模型。采用独特的“炸药”教学模型，设计教学过程，突出的特色是，六环节，四互动，两自主。在学生主体性方面，互动反馈诊改方面，资源推送与活动设计方面，评价考核方面有创新性设计。

（一）课前接受任务

老师的角色是任务者，学习唤醒者。学生是任务的接收者。通过信息化技术，教师了解学生对学习任务的关注程度，与学生进行互动。课前学习的主动性和执行力是评价的主要方面。简单的修改云班课名字和头像，就可以初步了解学生学情，并有针对性提供学习指导。

（二）通过求助弥补不足

老师的角色是提出学习方法指导，学生了解任务后，掌握学习方法。主要目的是让学生知道学习遇到困难时应如何寻求帮助。在此环节进行充分地互动：导学与答疑的师生互动；讨论与被点赞的同学间共同学习互动。对学生的积极性和参与度评价，对积极帮助解答问题的学霸点赞加分。可以将这个环节理解为理论课程学习的补习和实验知识技能的预习。对于物化实验来说，学生几乎要完成全部的知识技能的学习，进入实验室后90%以上时间用来进行实验操作的练习。

（三）抓住课前“黄金十分钟”，完成课前学习准备

提前10分钟进入实验室，所有的课前学习测试进入倒计时。此环节体现了学生为主体，针对已有资源自主查漏补缺，完成对应测试活动，实现学习效果的自我评价，基本上是客观题选择题的评价，教师在课上进行综合点评。在实验室中进行面对面的交流互动，讨论答疑进入倒计时。所有作业都进入倒计时，督促学生及时完成上一次的教学任务，进行综合点评。也是对于本次实验所需知道的安全、环保、任务、作业、操作的一个总的回忆与复习，同时完成达标性考试，实验室的准入条件就是100%通过随堂测试。

（四）课上学习实践，教师点评指导

首先学生要完成实验操作内容，录制操作录像，拍摄实验现象照片，并按照关键的时间节点，完成老师提前设计好的课上作业活动。其次学生课上完成相关选择题测试，主要包含重要的数据认知，重要的实验室安全事项，重要的污染物处理与排放，数据后处理方法等。教师分析成绩，及时发现学生的进步，客观指出学生学习的不足。最后，学生完成课堂问题回答，教师根据其表现进行点赞评价。教师根据每个子教学任务的效果反馈调节教学节奏，如果80%学生掌握了，可进入下一个子任务的教学环节。如果教学效果不好还会引导学生观看操作演示微课视频。

（五）实验报告与分析总结

突出学生为主体，独立完成实验报告，每次课后要及时书写实验报告，学会对学习的自我总结评价及成果发掘。教师设计相关的思考题，学生手写作业后拍照上传，教师在网上进行评判，将实验报告批改结果实时反馈给学生。特别是数据处理方法的指导，除了制作讲解微课视频，仍然需要采用手写人工批改的方法，针对每位同学都给出指导意见和评价。

（六）知识拓展应用

学生接受后续学习工作中的新任务，教师为完成新的学习任务提供帮助。教师引导学生学习成果迁移与转化，培养学生终身学习意识。此环节为拓展环节不进行考核与评价。在此环节教师采用开放实验室项目作为抓手，将实验废液的处理、实验参数的改进，实验对象的变化、实验方法的改进作为切入点，利用课余时间教师进行指导，进一步对优秀学生的科学素养进行针对性的指导提高，以实现知识的迁移和拓展。

四、教学效果

（一）重点、难点处理

利用新技术突破重点难点，利用微课制作技术，制作虚拟实验，模拟实验过程，增强学习直观感受，加强练习效果。透过测试发现，超过80%以上学生可以通过课前线上学习，课中综合讲解，一次掌握基本的实验技能。

（二）学习兴趣的增强

利用讨论答疑活动，调动学霸帮助回答问题，共同学习的氛围，提高成就感、参与感。利用参与即得分的体验式学习评价过程，有效地提高了学生学习积极性。

（三）新技术背景下学习习惯的养成

通过整个教学过程，不断地引导学生适应新技术背景下的信息化学习环境，培养其学习习惯，提高其自主学习能力。

五、结语

物化实验信息化课程的建设，对提高实验教学质量、提升实验教学管理和培养具有科研素养的人才具有较大帮助，今后物化实验改革还要在虚拟仿真、人工智能等方面进行教学改革，力争使物化实验教学达到现代化、科学化。

【参考文献】

[1]王亚珍,许江扬,林雨露等.物理化学实验课程体系和课程内容改革与实践[J].化工高等教育,2009,26(6):32-35.

[2]周晶,李健,胡锡奎,等.浅谈教育信息化在实验教学改革中的重要性[J].科教文汇,2016(3):28-29．

[3]郭小群.信息技术在物理化学实验教学中的应用研究[J].广东化工,2012,39(9):219．

作者：刘云鹤 单位：承德石油高等专科学校