材料专业物理化学实验改革研究

材料专业物理化学实验改革研究基于“新工科”和“双一流”建立的背景及要求，针对材料专业物理化学试验教学中的问题，通过教学内容、教学模式、课程思政及英文教学等方面对于试验课程进展改革探究，兼具“科学”与“工程”特色，不断革新试验内容、改革教学模式、融入课程思政及探究留学生培育模式，对于工科专业根底试验课程改革供应参考，并为“卓越工程师”的培育奠定根底。

关键词:材料专业;物理化学试验;教学改革

自2022年2月以来，训练部乐观推动新工科建立，先后形成了“复旦共识”，“天大行动”和“北京指南”。随着2022年以来“双一流”建立的如火如荼开展，对于新工科建立提出了进一步的挑战，特殊是高校的试验教学，这种实践性要求比拟高的课程［1－2］。物理化学试验作为化学、化工、材料、药学等专业的必修根底试验课程，是一门兼具理论学问和实践应用的课程，特殊突出强调实践性，是培育学生一丝不苟的科学态度、严谨仔细的试验作风以及敏捷创新的分析和解决问题力量的重要教学环节。然而，现在的物理化学试验内容多为较传统试验，以验证性试验为主，且与实际生活关联性较小，不利于激发学生的学习动力;教学模式较单一，多为“填鸭式教学”，课堂上教师讲解和演示操作，学生只是把握了根本的试验操作技能，不利于思维创新力量的培育;课堂讲解多为枯燥的试验相关的单一理论学问点，很难保证学生时刻集中留意力，不利于学问的学习及综合运用学问力量的培育;此外，目前多为中文教学或者中英双语授课，不利于留学生的培育及外乡学生全球视野的培育［3－4］。因此，针对目前物理化学试验课程的现状，基于“新工科”与“双一流”建立的背景及要求，通过对物理化学试验课程教学过程中的阅历积存及学生反应状况，对于材料专业的物理化学试验课程进展改革已是当务之急，刻不容缓。本文主要通过试验教学内容、教学模式、课程思政及英文教学等方面进展改革探究，旨在推动材料专业物理化学试验课程的不断革新，为新时代德才兼备的“卓越工程师”的培育助力。

1创新试验内容，兼具“科学”与“工程”特色

传统的物理化学试验主要包括热力学、动力学、电化学、外表化学(胶体化学)和物质构造五个局部的内容，从五个方面选取局部试验让学生进展操作及学习。试验内容多为验证性试验，上课时学生只需依据试验方案，并根据教师讲解及演示进展操作，学生能够把握试验操作技能，但缺乏对于试验的认知与思索，不能激发学生的思索与创新思维。由于试验内容偏理论，且试验试剂多为日常生活中并不常见物质，不利于激发学生学习兴趣，从而导致学生学习缺乏乐观性和主动性。因此，我们通过“燃烧热的测定试验”对于物理化学试验内容改革进展初探。传统且经典的“燃烧热的测定试验”测定的物质为苯甲酸和萘，通过测定一种物质的恒容燃烧热，计算出量热计的比热容，然后再通过测试和计算得到另一种物质的燃烧热。本试验可以培育化学专业学生的一系列根本试验技能，是理科的经典试验，但是作为材料专业的工科学生，既要把握根本的“科学”技能，又要具备“工程”实践力量，因此，本试验将苯甲酸和萘换成了木头、煤炭和木炭，以日程生活最常见的“烧烤”引入，提出问题:为什么我们烧烤采纳木炭作为燃料，而不使用煤炭和木头呢?学生会从多方面进展答复，如木头简单将食物外表烧糊，煤炭烟尘比拟大等，进一步引导学生哪种燃料的热值比拟大呢，学生会猜想可能是木炭，那么我们通过试验进展验证，所谓的“热值”就是试验中我们要测定的“燃烧热”，通过试验测定三种可燃物质的燃烧热，并从科学角度答复日常生活中的问题。为了充分熬炼学生的动手力量，试验预备了木棒、煤块和木炭块，并预备了刀锯和锤子，学生需要自己将样品制作成1克左右的小块，因此，学生纷纷动手使用刀锯将木棒锯成1克的短棒，用锤子将煤块和木炭块分割成1克左右的小块。学生在制备样品过程中体会到了“劳动”的乐趣，也为以后的工业实习奠定了实践根底。试验中通过称量、充氧、使用量热计测定温度变化，将“科学”根底理论与“工程”实践相结合，通过实际动手操作并计算试验结果答复了日常生活中的实际问题，提高了学生分析问题和解决问题的力量，激发了学生学习的乐观性和主动性，并且有利于提升学生的思维和创新力量。

2融入“微课”和“雨课堂”的混合教学模式创新

传统的试验教学模式为课前学生依据教师供应的试验方案进展预习，课堂上教师讲解并演示操作之后，学生动手试验，课后提交试验报告并进展成绩评定。这种教学模式导致学生预习效果不佳，课堂上师生互动较少，课后缺乏总结与思索，且对于学生成绩的评定不够全面。随着“互联网+”及信息技术的进展，探究将“微课”和“雨课堂”融合进展混合式试验教学［5］。课前将试验操作录制成“微课”，通过“雨课堂”公布学习资料(包含微课)，学生依据学习资料进展预习，可利用碎片化时间观看“微课”进展学习;课堂上通过“雨课堂”进展测验，了解学生预习效果，并通过一些设计性题目进展互动沟通，同时也可通过“微课”学习试验操作细节;课后教师公布试卷，学生可以对于试验进展总结与思索。“微课”可以帮助学生试验操作的学习，“雨课堂”可以翔实地记录学生的学习轨迹，教师可以照实把握学生的学习动态。通过“雨课堂”公布调查问卷，约91%的学生认可这种教学模式，认为混合式教学能够很好地帮助试验教学。因此，通过将“微课”和“雨课堂”融合，能够将“课前－课中－课后”进展串联，延长了教学的时间与空间，跟踪了学生的学习轨迹，对于学生的学习评价更加全面，从而促进学生的深度学习，并培育学生终身学习的力量。

3融入课程思政，培育家国情怀

作为一门根底的试验课程，物理化学试验许多经典的理论都是通过反复的试验测试及验证而得到的。科学家们在发觉各种真理过程中，付出了巨大的心血，为科学和社会的进展做出了重大的奉献。在“燃烧热测定”的试验中，讲到量热计的原理及使用时，向学生叙述量热计的创造及进展过程。最初是由法国化学家拉瓦锡和拉普拉斯通过简洁的将小鼠置于冰块做成的中空容器中，通过向装置里通入氧气，小鼠呼吸产生热量将冰溶化成水，测定水的质量来计算小鼠产生的热量，被称为“冰量热装置”。后面通过科学家们的不断探究，才有了我们现在的氧弹式量热计。在我们试验中的小小设备都是经过了多人多年的努力才创造制造出来的，作为新时代的大学生，我们要勇于创新，特殊是在现在百年未有之大变局的国际形势下，学生作为祖国的将来和栋梁之才，更应努力学习，脚踏实地，不断实践探究，为“中国制造”添砖加瓦，为国家进展奉献自己的力气。在每个试验的试验原理、试验设备及装置或者试验操作中引入课程思政，以“润物细无声”的方式将家国情怀融入课堂，融入到学生的思维中，从而实现以德育人，培育高素养“卓越工程师”［6］。

4全英文国际化教学，培育全球视野

南方科技大学自成立以来，始终提倡全英文教学，根底通修课程与专业课程尽量为英文授课，包括学习资料、教师讲义、课堂PPT及学生作业等。本试验课程由于选课学生有2名国际留学生，采纳全英文授课，试验方案、讲义、授课以及学生撰写试验报告均为英文。在教学过程中，课前要求学生查阅相关资料，用英文撰写预习报告;课堂上教师讲课为英文PPT及英文授课，师生互动为英文沟通;课后学生需全英文撰写试验报告，能够娴熟把握专业术语，为阅读科研文献和撰写科研论文奠定根底。通过国际化教学，培育了学生的全球视野，为学生阅读科研英文文献及更好地适应科研生活奠定良好根底，同时也为留学生训练的培育探路［7］。

5结语

通过总结材料专业物理化学试验教学的现有状况，为了解决教学内容单一、教学模式传统、缺乏立德树人理念以及留学生培育等方面的问题，结合多年的教学积存阅历，紧跟“新工科”及“双一流”建立的步伐，改革试验教学内容、结合信息技术引入“微课”和“雨课堂”进展混合式教学、融入课程思政，全面育人并采纳全英文授课，探究留学生培育模式。通过多方面的改革