微课在物理化学实验教学中的应用探讨

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　　摘  要 从实验课前预习、实验中时间的分配、课后实验数据处理三个方面分析当前大学物理化学实验教学中所面临的问题，并提出利用微课视频来解决此问题的策略，具体包括：利用微课讲解所做实验的相关实验原理及理论依据，提高学生预习实验的效率和质量;利用微课提高学生的实验技能;利用微课提高学生处理实验数据的能力。
　　关键词 微课;物理化学;实验教学;计算机绘图
　　中图分类号：G642.423    文献标识码：B
　　文章编号：1671-489X（2019）14-0109-03
　　Abstract The problems in physical chemistry experiment teaching in college are analyzed from three aspects： pre-study， time distribution in experiments， and data processing after class experiment. The stra-tegies to solve the problems of physical chemistry experiment tea-ching in universities by using micro-lectures are put forward. The strategie specifically include the use of micro class to explain the relevant experimental principles and theoretical basis of the experi-ment to improve the efficiency and quality of students’ preview， the use of micro classes to improve students’ experimental skills， as well as the use of micro classes to improve students’ ability to process experimental data.
　　Key word micro-lectures; physical chemistry; experimental tea-ching; computer graphics
　　1 引言
　　随着网络技术的飞速发展和移动终端设备的日益普及，信息传播速度越来越快，人们每天需要接收更多的信息。但每个人时间有限，所以需要尽可能清晰、简短和易于使用的信息资源。为了适应时代的发展，取代传统媒体的“微观时代”悄然来临。微博、微信、微电影的出现，对传统互联网应用带来前所未有的冲击，也对教育领域带来巨大影响。
　　微课是指教师在教学过程中围绕一定的知识点、实验步骤或教学环节，以一定的教学理念为主要载体，开展教学活动的全过程。在教学中，微课所讲授的知识点可以是对教科书及教学经验的理解、解题思路的解析、课外知识的拓展以及在實验原理和步骤教学、注意事项、数据处理等方面的知识解释和展示。
　　微观教学不同于传统的课堂教学，它有两个显著的特征：一是以视频形式为呈现方式;二是凸显微课的“微”。“微”是微课的灵魂：教学内容含量小，每个视频只针对一个知识点或一个具体问题;微课视频时间短，一般在5～8分钟;微课视频形式生动活泼，趣味性强，能在短时间内吸引学生的注意力;微课切入内容迅速，讲授思路清晰。它能满足学生的个性化学习需求，不仅有助于学生发现和填补空白，强化和巩固知识点，而且能使学生随时随地学习。可以说，它是传统课堂教学资源的重要补充和拓展。
　　物理化学实验作为一门基础实验课程，涉及面较广，主要借助于当代物理学的基本原理、技术、手段、仪器和设备并运用数学工具，研究和探讨物质系统的物理化学性质与化学反应规律。物理化学实验综合了化学领域中各分支所需要的基本研究工具和方法，加深了学生对物理化学理论的理解，是物理化学教学中的重要环节，在实验过程中逐步培养学生的实践能力、创新思维能力和团队协作能力。这些能力的培养也是学生学习后续专业实验课程的基础。然而，由于传统教学理念和实验教学条件的影响，学生在物理化学实验中的能力培养一直存在许多问题。微观课程教学模式的特点可以有效地解决物理化学实验教学中的各种问题，因此有必要将微观课程教学模式引入物理化学实验教学中。
　　2 物理化学实验教学现状及存在的问题
　　课前预习不够充分  实验课开始前，要求学生必须预习，在充分预习的基础上写出实验预习报告。学生在预习时要做到：了解实验目的和原理，了解本次实验所用到的仪器的构造、原理和使用方法，对实验的过程与步骤做到心中有数，还需特别留意实验教材中的注意事项，了解如何记录、处理实验数据。只有这样，学生在做实验时才能充分发挥主观能动性，提高实验课的教学质量。
　　但实际情况并非如此，教师在课堂上检查和提问时，会发现学生对实验的预习远不够单独完成实验所需的基本标准。究其原因，发现主要有两个。
　　1）学生不够重视。很多学生只是把实验教材上的内容照搬到预习报告册上，而且在照抄过程中不上心。学生普遍认为，书写预习报告的目的就是应付教师的检查，拿到预习报告的成绩。
　　2）学习条件的限制。有的学生对实验感兴趣，喜欢思考，但只能根据实验步骤，面对几张固定的实验仪器图片，自己来想象实验的整个过程。这些因素会使学生在实验课上很难快速地做实验，在操作实验仪器时经常翻阅课堂讲稿，致使实验不能按时、按质、按量完成。
　　课中时间分配难以调和  由于物理化学实验主要是基于学生的动手操作来完成实验任务，教师讲解的时间非常有限。以河南中医药大学物理化学实验课时间为例，共160分钟，教师教学一般为30分钟。在这段时间内，学生应了解实验目的和原理，掌握实验仪器操作，明确实验内容，学会记录实验数据与现象，注意实验事项。内容多，时间十分紧张。教师总是担心学生听不懂实验原理，不会使用仪器，有很多事项需要注意，但不应过多讲解，以免占用学生的做实验时间。 　　物理化学课一般是先上理论课，后上实验课，虽然实验所用的理论知识已经讲过，但是学生对这部分知识的掌握程度也是参差不齐。如果在实验课上讲得多了，理论基础掌握好的学生就会觉得无味，产生厌烦情绪;讲得少了，没掌握好的学生不理解实验原理，于是按照实验步骤机械性地做实验，无法应对出现的异常现象。由于每个人的学习能力不同，对知识点的需求也略有不同，总而言之，教师在实验课上所讲解的内容不能满足每个学生的学习需求。
　　课后实验数据处理  物理化学实验不是由可见的实验现象直接得出的结论，而是先运用仪器在实验过程中测量数据，然后通过对这些数据的处理得到实验规律，因此，实验结束后，处理实验数据尤为重要。物理化学实验通常会记录大量的实验数据，且每节实验课上测出的数据通过处理后都需要上交教师进行批阅。目前，数据处理的主要方法有人工处理法和计算机辅助法。人工处理绘图时，若横轴与纵轴上的分度选择不当，将会使曲线的某些相当于极大、极小或折点的特殊部分不能显示清楚，而且耗去学生过多的时间在数据处理上。随着计算机的普及，采用数据处理软件进行大量的数据处理，可以帮助学生省去很多人工处理数据的麻烦，同时使物理化学实验数据的处理更加科学和规范。
　　以河南中医药大学为例，近年来一直要求物理化学实验数据处理必须使用计算机绘图。但大部分学生之前并没有使用过计算机绘图软件，每次上实验课前，教师都会给学生详细讲解如何使用计算机绘图。有些学生计算机能力比较强，讲解完后数据处理很规范;而有些学生掌握得相对差些，课后还是不会使用计算机绘图。
　　3 微课在大学物理化学实验教学中的应用
　　有效提高学生预习实验的效率和质量  物理化学实验概念和知识点不好理解，如溶解热测定实验中有关溶解热的概念;或者某些仪器操作容易出错，比如液体饱和蒸气压的测定实验中三个阀门的操作，停止抽真空时应采取的正确操作等。因此，教师在预习阶段应仔细梳理，总结并制作实验所涉及的理论知识、实验原理和仪器操作的微课。学生根据自身情况，可以在实验课前的任何时间、任何地点多次重复学习，充分掌握实验原理和仪器操作。如在蔗糖水解反应速率常数的测定实验中，学生在进入实验室之前，可以通过微课预习旋光仪的构造原理及使用方法，进入实验室后有目的地听教师讲解，这样很快就可以进入实验状态。
　　所做的微课，一方面可供许多实验教师使用，有效地节约教师资源，减少教师的重复讲解;另一方面，学生可以对即将进行的实验有详尽的了解和认识，预知哪些步骤容易出错，哪些现象需要认真观察，哪些仪器需要细心操作，通过这种有针对性的预习，从而提高实验的效率和保障实验的质量。
　　有效提高学生的实验技能  由于物理化学实验比较复杂，每个实验的操作部分均可以制作成微课，通过微课的学习，学生能够清楚地掌握每个步骤的操作过程。另外，教师还可以将各种仪器操作的演示做成微课，因为有些仪器会在多个实验中用到，一来减少资源浪费，减轻学生的负担，再者对于仪器掌握不扎实的学生可以将精力投入仪器部分的学习。比如可以把“溶液表面张力的测定”实验中如何使用阿贝折射仪制作成微课，在后期实验项目“双液系沸点的测定及T-x相图的绘制”中涉及阿贝折射仪测折射率的时候，对阿贝折射仪调节掌握不熟练的学生，可以通过复习该微课来提高本次实验的效率。
　　教师也可以在微课教学中展示所出现的实验现象，使学生在观看过程中有一种身临其境的感觉。另外，教师可以根据经验，提前预测实验过程中可能出现的各种问题，将解决方法制成微课;学生在实验中可通过观看微课，解决遇到的此类问题，从而保证实验的顺利进行。
　　有效提高学生处理实验数据的能力  实验课后引入微课，是因为物理化学实验数据处理将运用大量高等数学知识，所以课后制作一个关于数据处理的微课教学视频。学生通过学习微课，对数据做出正确处理分析，从而得出真实的结论和规律。大多數刚进入大二的学生不会使用计算机绘图软件，导致花费较多时间来学习使用Excel或Origin软件，而且处理的数据也不是很科学和规范。教师可以将计算机辅助处理实验数据制作成微课，让学生通过观看微课，学习实验数据处理的方法，从而提高使用绘图软件处理数据的效率和能力。
　　4 结语
　　微课用于物理化学实验教学，可以让实验前的预习起到真正的作用，同时提高学生的动手能力和处理数据能力。相信随着网络技术和信息技术的飞速发展，微课将作为一种新型的教学和学习方式，在今后的物理化学实验教学中发挥更加重要的作用。
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