物理化學(xué)教學(xué)改革中的探索

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摘要:物理化學(xué)在工科專業(yè)教育中具有重要的地位，目前物理化學(xué)教學(xué)改革已是大勢(shì)所趨，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)是進(jìn)行教學(xué)改革的指導(dǎo)思想。為了進(jìn)一步搞好物理化學(xué)的教學(xué)研究，不斷提高課程教學(xué)水平，結(jié)合河南科技大學(xué)物理化學(xué)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，從改進(jìn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核體系三個(gè)方面提出了改革的設(shè)想。強(qiáng)調(diào)提高課時(shí)利用率，合理利用多媒體教學(xué)，并重視對(duì)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:物理化學(xué);教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理化學(xué)是化工、制藥、輕工、材料、紡織等專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課，是一門(mén)應(yīng)用廣泛，極具創(chuàng)新性和發(fā)展前途的學(xué)科［1］。然而，物理化學(xué)作為一門(mén)交叉學(xué)科，涉及化學(xué)、物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多門(mén)學(xué)科的內(nèi)容［2］，理論性強(qiáng)，歷來(lái)被學(xué)生們認(rèn)為公式多、概念多，是一門(mén)較難掌握的基礎(chǔ)課［3－5］。針對(duì)河南科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?！?相關(guān)專業(yè)的特色及物理化學(xué)課程自身的特點(diǎn)，筆者在物理化學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中不斷探索和積累經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)工科學(xué)生的授課過(guò)程中取得了良好的教學(xué)效果。本文將從如何提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力以及課程考核改革等方面談一下近幾年來(lái)對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的心得和體會(huì)，希望能夠?qū)υ撜n程的教學(xué)改革工作有所推進(jìn)。

1教學(xué)方法的改革

1.1以點(diǎn)帶面，提高課堂教學(xué)效率

隨著高校教學(xué)改革，一些非化學(xué)化工專業(yè)工科對(duì)基礎(chǔ)課程的課時(shí)數(shù)進(jìn)行壓縮，如在我校給環(huán)境工程專業(yè)《物理化學(xué)》課由原來(lái)68學(xué)時(shí)縮減到48學(xué)時(shí)。那么如何在有限的課時(shí)內(nèi)教好這門(mén)基礎(chǔ)課呢?筆者認(rèn)為在實(shí)際教學(xué)工作中要著眼于提高課堂教學(xué)效率。首先，教師要“吃透”教材，認(rèn)真研究教學(xué)內(nèi)容，掌握教材編排體系各部分的內(nèi)在聯(lián)系。其次，要明確教學(xué)目的，在教學(xué)過(guò)程中分清主次，區(qū)別輕重，突出重點(diǎn)，解決難點(diǎn)，做到以點(diǎn)帶面。比如學(xué)習(xí)化學(xué)平衡一章中理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，首先講述標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義，這就是“點(diǎn)”，進(jìn)而將本章節(jié)的其它內(nèi)容緊緊圍繞這個(gè)“點(diǎn)”展開(kāi)，探討標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變的關(guān)系，以及復(fù)相化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)。同時(shí)緊扣課后思考題和習(xí)題，采用課堂提問(wèn)或小測(cè)驗(yàn)的方式，加深學(xué)生對(duì)本章基本概念的理解，增進(jìn)學(xué)生對(duì)計(jì)算題的解題能力。

1.2理論聯(lián)系實(shí)際，采用啟發(fā)式教學(xué)

在教學(xué)中，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，從學(xué)生感興趣的生活化內(nèi)容入手，培養(yǎng)學(xué)生感知與理解，分析及解決問(wèn)題的能力。例如，在講授表面物理化學(xué)一章時(shí)，舉出實(shí)際生活中的界面現(xiàn)象作為實(shí)例，與課本上的理論知識(shí)緊密相連，提出“為什么玻璃毛細(xì)管內(nèi)水面上升，汞面下降”、“硅膠吸水，塑料防水”、“水過(guò)冷而不結(jié)冰，液體過(guò)熱而不沸騰”等問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生積極思考并做出回答，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散性思維能力，又使學(xué)生體會(huì)到學(xué)以致用的樂(lè)趣和成就感。再如，在講授化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分勢(shì)能面與過(guò)渡態(tài)理論時(shí)，在課堂上展示勢(shì)能面的三維立體模型，使學(xué)生能形象、清晰地理解“過(guò)渡態(tài)”、“活化能”、“活化絡(luò)合物”等概念。運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在教學(xué)過(guò)程由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)參與、思考，把傳統(tǒng)教學(xué)中的以教師為中心的單向傳播模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴耙越處煘橹鲗?dǎo)，以學(xué)生為主體”的雙向感應(yīng)模式。

1.3新舊結(jié)合，融會(huì)貫通

由于擴(kuò)招及高考考試改革方案的改革，使得我校工科學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，部分學(xué)生在高中階段沒(méi)有主修化學(xué)，化學(xué)底子薄弱，進(jìn)入大學(xué)后遇到公式多、邏輯性強(qiáng)的物理化學(xué)，普遍感覺(jué)學(xué)習(xí)比較困難。此時(shí)要從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，摸清學(xué)生的底子，不要急于求成，而是保證學(xué)生學(xué)一點(diǎn)，掌握一點(diǎn)。根據(jù)物理化學(xué)的課程特點(diǎn)，循序漸進(jìn)，查漏補(bǔ)缺，不斷鞏固。教師可利用每節(jié)課開(kāi)頭的數(shù)分鐘時(shí)間回顧上一次課的重點(diǎn)內(nèi)容，這樣既注重新舊知識(shí)的銜接，又在鞏固舊知識(shí)基礎(chǔ)上增進(jìn)新知識(shí)。如在講述化學(xué)動(dòng)力學(xué)一章反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)溫度關(guān)系的阿倫尼烏斯方程時(shí)，可向?qū)W生提及已經(jīng)學(xué)過(guò)的化學(xué)平衡一章的范特荷夫等壓方程及相平衡一章的克勞修斯－克拉佩龍方程，由于這三個(gè)方程數(shù)學(xué)形式上的相近，既加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)公式及其應(yīng)用的理解，又能起到新舊結(jié)合、舉一反三的教學(xué)效果。

1.4利用多媒體教學(xué)，制作富有個(gè)性化的課件

目前多媒體教學(xué)在全國(guó)高校已被普遍使用，通過(guò)幻燈片播放的教學(xué)形式，能在一定程度上提高課時(shí)利用率，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中“黑板+粉筆”的單一模式。根據(jù)物理化學(xué)課程內(nèi)容特點(diǎn)，筆者在近幾年的教學(xué)過(guò)程中也制作了物理化學(xué)多媒體課件。教學(xué)方式“畫(huà)面動(dòng)起來(lái)，老師站起來(lái)”，這些措施不僅活躍了課堂氣氛，促進(jìn)了教師和學(xué)生的雙邊互動(dòng)，也有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性［6］。例如課堂講授中通過(guò)圖文、視頻展現(xiàn)一些著名化學(xué)家，如焦耳、邁耶爾的生平事跡和簡(jiǎn)介，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到寓教于樂(lè)的教學(xué)效果。再如將化學(xué)動(dòng)力學(xué)氣體反應(yīng)的碰撞理論一節(jié)采用動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生能更直觀、清晰地理解“活化碰撞”、“碰撞截面”、“概率因子”等理論和概念。我們?cè)诎l(fā)揮多媒體優(yōu)勢(shì)同時(shí)，不提倡大家采用同一個(gè)課件，而是鼓勵(lì)各位教師根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同，有針對(duì)性地制作具有個(gè)性化的課件。課下各位教師還要跟學(xué)生積極交流，根據(jù)授課情況和學(xué)生的反映不斷修改、完善和補(bǔ)充課件。只有不斷提高課件的質(zhì)量，才能充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，才有助于物理化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

根據(jù)課程教學(xué)大綱的要求，結(jié)合物理化學(xué)課程特點(diǎn)和各專業(yè)特色，筆者所在的教研室將物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)兩部分，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力。如冶金專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)共40學(xué)時(shí)，其中，綜合性實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)，占60%，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)，占40%。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)目的是既能反映物理化學(xué)課程的主要教學(xué)內(nèi)容，又體現(xiàn)其在本專業(yè)的應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力。如冶金工程專業(yè)的課內(nèi)綜合性實(shí)驗(yàn)“有簡(jiǎn)單共晶系統(tǒng)相圖的繪制”、“原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定”、“最大氣泡法測(cè)表面張力”及“丙酮碘化動(dòng)力學(xué)方程的確定”，這些實(shí)驗(yàn)涵蓋了相平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)及化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容，并且和冶金傳輸原理、鋼鐵冶金學(xué)、金屬學(xué)及熱處理、冶金工藝學(xué)等專業(yè)課程的相關(guān)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握物理化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能，正確使用各種測(cè)量?jī)x器，掌握物理化學(xué)的測(cè)定方法和原理，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)、合理、有效的分析和評(píng)價(jià)。而創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生為解決實(shí)際問(wèn)題，自行查找資料并制定實(shí)驗(yàn)方案和具體步驟，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用物理化學(xué)理論知識(shí)的能力和動(dòng)手能力。如課程組教師指導(dǎo)學(xué)生利用“電導(dǎo)滴定法”進(jìn)行食用醋的鑒別。通過(guò)電化學(xué)一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到電導(dǎo)測(cè)定可以應(yīng)用于電導(dǎo)滴定，利用電導(dǎo)滴定法測(cè)醋中的總酸度，以區(qū)別釀造醋和勾兌醋。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己掌握的理論知識(shí)，制定具體的實(shí)驗(yàn)步驟，并列出自己所需的儀器和試劑。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制電導(dǎo)滴定曲線，計(jì)算醋中乙酸的含量。通過(guò)開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的獨(dú)立分析、實(shí)際操作和解決問(wèn)題的能力都得到了鍛煉，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)深造和工作實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3考核方法的改革

為全面衡量學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的程度和學(xué)習(xí)情況，我們結(jié)合物理化學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)和特點(diǎn)，對(duì)課程的考核形式、評(píng)價(jià)方式、考核權(quán)重等方面進(jìn)行改革，制定課程總成績(jī)?cè)u(píng)分體系，避免一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的傳統(tǒng)考核方式。課程總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試三方面構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的15%，包括作業(yè)評(píng)分、出勤情況、課堂表現(xiàn)和隨機(jī)測(cè)試等。作業(yè)即老師布置的課后作業(yè)，每次作業(yè)上交后按百分制給出成績(jī)，平均成績(jī)即為作業(yè)測(cè)評(píng)成績(jī)。課堂表現(xiàn)主要采取提問(wèn)的形式，保證課程進(jìn)行過(guò)程中每個(gè)學(xué)生都被提問(wèn)至少一次。隨機(jī)測(cè)試為及時(shí)檢查學(xué)生的階段學(xué)習(xí)情況，也使得學(xué)生了解自身的學(xué)習(xí)情況，每學(xué)期采用3～4次平時(shí)測(cè)驗(yàn)，通常采取閉卷、筆試的方式。實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的15%，包括預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、操作環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告處理等。最后的期末考試占總成績(jī)的70%，在試卷命題過(guò)程中注重試卷考察知識(shí)點(diǎn)的涵蓋面、廣度、深度和命題的多樣性，力求能對(duì)學(xué)生的記憶、理解和應(yīng)用水平進(jìn)行全面考察。這種過(guò)程化考核和期末性考試的結(jié)合，改變了單純知識(shí)化考核的評(píng)價(jià)模式，降低了成績(jī)的隨機(jī)性因素，更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，能更好地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

4結(jié)語(yǔ)

為了提高高校教學(xué)水平，積極推動(dòng)素質(zhì)教育的可持續(xù)性發(fā)展，改革物理化學(xué)課的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，已經(jīng)成為目前工科教育工作中的當(dāng)務(wù)之急。物理化學(xué)教學(xué)改革屬于系統(tǒng)工程，需要各個(gè)環(huán)節(jié)齊頭并進(jìn)。除了對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全方位的規(guī)劃，教學(xué)方法、教學(xué)手段和評(píng)價(jià)體系的改革也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，隨著社會(huì)的發(fā)展和時(shí)代對(duì)人才的需要，物理化學(xué)的教學(xué)改革將一如既往。

參考文獻(xiàn)

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作者：趙爽 劉軍娜 單位：河南科技大學(xué)化工與制藥學(xué)院