物理化学实验教学留白策略

摘要：针对物理化学实验教学中存在的问题，根据学生的认知规律，在实验教学中每个环节，采用留白教学策略，通过教学设计，把发现的权利还给学生，在充分体现教师主导作用的同时实现学生主体地位的回归。

关键词：实验教学；物理化学；留白策略

化学是一门实验性学科，实验教学是培养学生动手能力、科学素养的重要环节［１］。物理化学实验除了巩固理论知识外，着重培养学生创新思维、数据处理、分析问题和解决问题的能力［２，３］。在实验教学中采用留白教学法，可以促使学生以探索的心对待实验，从实验中发现、分析、归纳和总结，实现在“做中学”。

１物理化学实验当前遇到的问题

１.１照方抓药

物理化学实验教学中，常常存在理论和实验脱节的现象。或者是由于物理化学实验装置台套购置原因，采用学生分组循环实验；或者是由于实验项目在课程中分布不均衡，造成与理论教学不同步。学生对原理不了解，实验中就会按照讲义照方抓药，潦草完成。

１.２猜测结果

当前物理化学实验内容多为验证性实验，实验有确定的结果。教学中学生按照操作流程完成，并采用各种方法猜测“正确”答案，使自己的测定数据“看起来正确”。这样的实验教学仅仅训练了学生的实验操作技能，背离了实验的初衷，学生的观察能力和发现问题的能力都得不到训练。

１.３工具落后

物理化学实验中涉及数据的处理和数学模型的建立，传统的计算器不能满足现代数据统计和处理的需要，现代的计算机软件丰富多样，这些软件在数据处理方面各有利弊。新编实验教材建议使用计算机软件进行数据处理，由于教材的更新速度落后于软件的更新速度，计算工具落后的情况会持续存在。

２物理化学实验中的留白策略

２.１实验原理留白

实验原理是实验要验证的基本规律，只有自己发现的，才会印象更深刻。在设计实验时，结合学生特点，把学生能力所及的规律，借由实验的设计，让学生自己去发现。以双液系气液平衡相图绘制的实验为例，其中用到沸点仪（如图１所示），实验中液相受热蒸发，冷凝后汇聚在冷凝管下端，其组分为气相组成。但实验中收集的气相组分是开始加热到沸腾过程的气相组分，不是沸点时的气相组分，这样就影响了实验结果的准确性。为此，教师们采用各种方法来改进实验，或者改进实验装置，或者修改实验操作。本着让学生自己发现的目的，微调实验内容，让学生收集两次气相和液相组成。学生发现两次收集的气相和液相组成不相同，进而开始思考为什么不相同？哪一次的实验数据更贴近实际情况？如何改实验装置可以使实验更便捷？双液系沸腾过程特点就可以经由学生实验自己发现。

２.２实验操作留白

实验操作是实验成功的保证，选择的试剂和取用的量都经过反复优化，这反而剥夺了学生思考的过程。因此，我们在一定范围内，鼓励学生尝试，允许学生试错。以萘的环己烷溶液凝固点降低实验为例，萘的加入量有一个建议范围，当学生对超出加入量范围感兴趣时，鼓励其尝试，提醒注意观察实验现象，比对实验结果。同一个实验中，不同学生关注的焦点不同，试错的方法也不同，在后续的实验讨论课，每组将分享自己进行的尝试和发现的规律，全班在此基础上进行改进和总结。

２.３实验结果留白

传统实验多为验证性实验，通常在实验原理讲解的过程中，学生就能猜到实验结果，学生会养成一种去印证而不是去发现的习惯。唯有不设答案才会有多种答案，不论教师知道实验的结果是什么，一定要把发现的权力留给学生。以恒温槽的使用实验为例，传统的实验目的是了解恒温槽和贝克曼温度计的使用方法，测定恒温槽的灵敏度曲线。物理化学实验有培养学生数据处理能力的任务，恒温槽实验考验了学生对数据的敏感程度和忠实于原数据的科学精神。对实验内容进行如下处理：测定两个温度下恒温槽的灵敏度，其中一个温度略高于室温，另一个在此基础上高２０°Ｃ。学生需要对实验数据周期性，最大最小值进行判断，并对两组数据进行比较。低温组的数据由于温度变化较小，规律性的判断会带来很大干扰，这样的情况在科学实验中经常会遇到，如何面对困难并在困难中寻找方法，是对学生实验心理素养的培养，也是对学生忠实于原数据的科学精神训练。

２.４实验课后讨论留白

实验目标达成，仅仅通过实验过程是不够的，实验课后的讨论可以把学生对实验的理解深化，然后抽象为可供借鉴的方法。恒温槽实验，引导学生体会数据收集、整理、分析、对比的方法，以及如何进行数据挖掘，数据与实验的结合观察；双液系相图实验，可以引导学生关注实验中的现象观察、正误判断、仪器改进、方法修正；旋光法测定蔗糖转化反应速率常数实验，可以引导学生解构实验的设计方法和后续的数学处理方法。讨论课的顺利开展，离不开上述过程留白策略产生的疑问、思考、再实验和总结，由实验中产生的疑问开始，进行针对性的补充实验进行验证，最后总结讨论。讨论课的开展也要留白，针对大家讨论的方法，指出这只是解决这类问题的其中一个方法，可以给学生课后思考留下空间，勾起学生课下拓展学习的兴趣。

２.５数据处理工具留白

物理化学实验要培养学生数据处理的能力。现在计算机普及，软件丰富适用，软件的更新速度之快，让人应接不暇。原则是传授数据处理的方法，不统一数据处理的工具。在教学要求上，明确可接受的作图方法有：坐标纸作图、ｅｘｃｅｌ作图、ｏｒｉｇｉｎ作图；在教学方法上，以引导为主，在实验报告提交后，对每一种数据处理方法进行点评，使学生认识到ｏｒｉｇｉｎ软件的优势；在教学安排上，数据处理的难度先易后难，当学生用传统方法处理数据感到繁琐时，就开始根据网络教程自主学习ｏｒｉｇｉｎ作图方法。虽然每一个同学开始使用ｏｒｉｇｉｎ软件的时间点不同，期末大部分同学都能掌握ｏｒ⁃ｉｇｉｎ作图方法。这样的留白设计，一方面尊重学生差异，遵循学生自身发展规律，符合启发式教学的原则；另一方面培养了学生的自学能力和自学信心，实现“为不教而教”［４］的教学目的。

２.６教师评价留白

教师评价在实验教学中有导向作用，传统实验的评价多以实验认真程度和实验结果与理论结果的吻合程度作为标准。我们则鼓励学生自主的思考和创新的想法，在教学中对学生的活跃的思维进行呼应，共同分析讨论其想法的可行性。在物理化学实验教学调查问卷中，多位学生表示，对物理化学实验的兴趣始于教师对其突发想法的肯定和鼓励。不以统一结果评价学生，因材施教是实验教学的方向。

３结语

实验教学中运用留白策略，在教学目的实现上，更有利于学生发现规律而不是验证规律；在教学设计方面，更有利于呈现问题而不是消弭问题；在实验操作上，允许学生合理试错并从错误中发现规律；在实验讨论上，提倡分享发现而不是统一答案；在实验期望上，以解决问题替代呈现结果。实验的留白策略回归实验的初衷，让学生在实验中体验发现的乐趣和探索的喜悦，同时提高解决问题的能力，形成严谨的科学精神。不是所有项目都留白，把任务交给学生自己完成，而是根据具体实验特点，有选择地，通过更高阶的设计，把要传递的信息通过实验结果呈现出来。通过留白促进学生思考，再辅以教师有技巧的引导，让学生对模糊的认识明晰化。因此，实验的设计很关键，需要教师谨慎把握，教师需要了解各种情况的实验结果，熟悉可以与实验关联的理论信息点，在实验教学中才能心中有数，引导学生指向目标而又不谈结论。

参考文献：

［１］张树永，张剑荣，陈六平．化学类专业实验教学改革的进展、趋势与重点［Ｊ］．大学化学，２０１６，３１（９）：１－６．

［２］许新华，王晓刚，王国平．中美物理化学实验教材内容的比较研究［Ｊ］．中国大学教学，２０１６（６）：８１－８６．

［３］李馨，王海星，张胜红．科学思维导向的物理化学实验模式［Ｊ］．化学教育（中英文），２０２０，４１（１４）：３７－４１．

［４］洪志忠，别敦荣．学习素养视域下的大学教学改革［Ｊ］．高等教育研究，２０２０，４１（６）：６４－７１．

作者：孙雪萍 王芳 尹国杰 赵丽虹 程绍娟 马逍 单位：洛阳理工学院环境工程与化学学院