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、實驗教學(xué)及考核體系三個方面提出了改革的設(shè)想。強調(diào)提高課時利用率，合理利用多媒體教學(xué)，并重視對學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué);教學(xué)改革;實驗教學(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)作為一門交叉學(xué)科，涉及化學(xué)、物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多門學(xué)科的內(nèi)容［2］，理論性強，歷來被學(xué)生們認(rèn)為公式多、概念多，是一門較難掌握的基礎(chǔ)課［3－5］。針對河南科技大學(xué)(以下簡稱“我校”)相關(guān)專業(yè)的特色及物理化學(xué)課程自身的特點，筆者在物理化學(xué)課程的教學(xué)過程中不斷探索和積累經(jīng)驗，在對工科學(xué)生的授課過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)生的實踐創(chuàng)新能力以及課程考核改革等方面談一下近幾年來對物理化學(xué)教學(xué)的心得和體會，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)工科對基礎(chǔ)課程的課時數(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68學(xué)時縮減到48學(xué)時。那么如何在有限的課時內(nèi)教好這門基礎(chǔ)課呢?筆者認(rèn)為在實際教學(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)過程中分清主次，區(qū)別輕重，突出重點，解決難點，做到以點帶面。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”，進(jìn)而將本章節(jié)的其它內(nèi)容緊緊圍繞這個“點”展開，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)。同時緊扣課后思考題和習(xí)題，采用課堂提問或小測驗的方式，加深學(xué)生對本章基本概念的理解，增進(jìn)學(xué)生對計算題的解題能力。
1.2理論聯(lián)系實際，采用啟發(fā)式教學(xué)
在教學(xué)中，注重理論與實際相結(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，分析及解決問題的能力。例如，在講授表面物理化學(xué)一章時，舉出實際生活中的界面現(xiàn)象作為實例，與課本上的理論知識緊密相連，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”、“水過冷而不結(jié)冰，液體過熱而不沸騰”等問題。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)生體會到學(xué)以致用的樂趣和成就感。再如，在講授化學(xué)動力學(xué)部分勢能面與過渡態(tài)理論時，在課堂上展示勢能面的三維立體模型，使學(xué)生能形象、清晰地理解“過渡態(tài)”、“活化能”、“活化絡(luò)合物”等概念。運用啟發(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)過程由被動接受轉(zhuǎn)為主動參與、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，融會貫通
由于擴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、邏輯性強的物理化學(xué)，普遍感覺學(xué)習(xí)比較困難。此時要從學(xué)生實際出發(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，掌握一點。根據(jù)物理化學(xué)的課程特點，循序漸進(jìn)，查漏補缺，不斷鞏固。教師可利用每節(jié)課開頭的數(shù)分鐘時間回顧上一次課的重點內(nèi)容，這樣既注重新舊知識的銜接，又在鞏固舊知識基礎(chǔ)上增進(jìn)新知識。如在講述化學(xué)動力學(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，可向?qū)W生提及已經(jīng)學(xué)過的化學(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，由于這三個方程數(shù)學(xué)形式上的相近，既加深了學(xué)生對所學(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)，制作富有個性化的課件
目前多媒體教學(xué)在全國高校已被普遍使用，通過幻燈片播放的教學(xué)形式，能在一定程度上提高課時利用率，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，筆者在近幾年的教學(xué)過程中也制作了物理化學(xué)多媒體課件。教學(xué)方式“畫面動起來，老師站起來”，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，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)到寓教于樂的教學(xué)效果。再如將化學(xué)動力學(xué)氣體反應(yīng)的碰撞理論一節(jié)采用動畫的形式進(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。我們在發(fā)揮多媒體優(yōu)勢同時，不提倡大家采用同一個課件，而是鼓勵各位教師根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同，有針對性地制作具有個性化的課件。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，才有助于物理化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高。
2實驗教學(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)課程特點和各專業(yè)特色，筆者所在的教研室將物理化學(xué)的實驗教學(xué)分為課內(nèi)實驗和創(chuàng)新設(shè)計性實驗兩部分，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和創(chuàng)新能力。如冶金專業(yè)物理化學(xué)實驗共40學(xué)時，其中，綜合性實驗24學(xué)時，占60%，設(shè)計性實驗16學(xué)時，占40%。課內(nèi)實驗的開設(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)綜合性實驗“有簡單共晶系統(tǒng)相圖的繪制”、“原電池電動勢的測定”、“最大氣泡法測表面張力”及“丙酮碘化動力學(xué)方程的確定”，這些實驗涵蓋了相平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)及化學(xué)動力學(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)知識有機結(jié)合起來。通過課內(nèi)實驗，使學(xué)生掌握物理化學(xué)的基本實驗技能，正確使用各種測量儀器，掌握物理化學(xué)的測定方法和原理，并能對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)、合理、有效的分析和評價。而創(chuàng)新設(shè)計性實驗是讓學(xué)生為解決實際問題，自行查找資料并制定實驗方案和具體步驟，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用物理化學(xué)理論知識的能力和動手能力。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。通過電化學(xué)一章的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到電導(dǎo)測定可以應(yīng)用于電導(dǎo)滴定，利用電導(dǎo)滴定法測醋中的總酸度，以區(qū)別釀造醋和勾兌醋。鼓勵學(xué)生根據(jù)自己掌握的理論知識，制定具體的實驗步驟，并列出自己所需的儀器和試劑。實驗過程中學(xué)生獨立完成實驗，實驗結(jié)束后學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制電導(dǎo)滴定曲線，計算醋中乙酸的含量。通過開展創(chuàng)新設(shè)計性實驗，學(xué)生的獨立分析、實際操作和解決問題的能力都得到了鍛煉，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)深造和工作實踐打下堅實的基礎(chǔ)。
3考核方法的改革
為全面衡量學(xué)生對所學(xué)知識掌握的程度和學(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，對課程的考核形式、評價方式、考核權(quán)重等方面進(jìn)行改革，制定課程總成績評分體系，避免一張試卷定成績的傳統(tǒng)考核方式。課程總成績由平時成績、實驗成績和期末考試三方面構(gòu)成。平時成績占總成績的15%，包括作業(yè)評分、出勤情況、課堂表現(xiàn)和隨機測試等。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，平均成績即為作業(yè)測評成績。課堂表現(xiàn)主要采取提問的形式，保證課程進(jìn)行過程中每個學(xué)生都被提問至少一次。隨機測試為及時檢查學(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次平時測驗，通常采取閉卷、筆試的方式。實驗成績占總成績的15%，包括預(yù)習(xí)報告、實驗準(zhǔn)備、操作環(huán)節(jié)和實驗報告處理等。最后的期末考試占總成績的70%，在試卷命題過程中注重試卷考察知識點的涵蓋面、廣度、深度和命題的多樣性，力求能對學(xué)生的記憶、理解和應(yīng)用水平進(jìn)行全面考察。這種過程化考核和期末性考試的結(jié)合，改變了單純知識化考核的評價模式，降低了成績的隨機性因素，更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，能更好地反映學(xué)生對知識的掌握程度。
4結(jié)語
為了提高高校教學(xué)水平，積極推動素質(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，需要各個環(huán)節(jié)齊頭并進(jìn)。除了對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全方位的規(guī)劃，教學(xué)方法、教學(xué)手段和評價體系的改革也應(yīng)與時俱進(jìn)。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，隨著社會的發(fā)展和時代對人才的需要，物理化學(xué)的教學(xué)改革將一如既往。
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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
