物理化學教學內(nèi)容與教學方法的改革實踐

劉勇平 呂慧丹 劉長久

（桂林理工大學 化學與生物工程學院，廣西 桂林541004）

物理化學是化工、材料、分析、環(huán)境工程、地質(zhì)等專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。 物理化學的目的是在已學過的先行課程基礎(chǔ)上，運用物理和數(shù)學的有關(guān)理論與方法，進一步研究物質(zhì)化學運動的普遍規(guī)律，對化學運動的一般規(guī)律，從理論上給予更深刻、更本質(zhì)的說明，又稱理論化學。 是化學各專業(yè)研究生入學的必考課程，在人才培養(yǎng)中有極其重要的地位與作用。學好物理化學，才能從本質(zhì)上理解化學運動，從理論上解釋化學現(xiàn)象，才能更系統(tǒng)、更深刻地掌握化學知識。因此物理化學對于提高學生化學水平有極其重要的作用，并能為以后從事化學教育和化學研究打下堅實的基礎(chǔ)。

物理化學課程具有以下特點[1]：（1）理論知識較深，課程內(nèi)容比較枯燥，對于理論基礎(chǔ)薄弱的本科生來說，不易理解，課堂教學的趣味性不夠， 學生的學習積極性依然不夠高；（2） 課程內(nèi)容與無機化學有重疊，且主要內(nèi)容多為19 世紀的知識和定律，缺乏新知識新理論，不利于學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；（3）教學手段上，多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代教育技術(shù)利用不夠充分，需借助目前學校建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)教學平臺完善和充實教學內(nèi)容。 我校的物理化學課程從2008 獲得廣西區(qū)精品課程以來，物理化學課程在教學方法與教學研究、教材建設(shè)、多媒體課件開發(fā)、實踐教學等方面進行了一些改革，有一定的教學改革基礎(chǔ)。 結(jié)合本人多年物理化學教學過程中所積累的經(jīng)驗，通過對物理化學課程教學的不斷認真思考、嘗試和總結(jié)，談?wù)剬ξ锢砘瘜W教學改革的一些思路和體會。

1 教學內(nèi)容改革方面

多年來，大學本科教學在教學內(nèi)容改革方面始終未見突破性的進展，基礎(chǔ)課的教學更是在“基礎(chǔ)課教學內(nèi)容是基礎(chǔ)的、基本的，沒有必要不斷更新”的思維定式下，課堂教學內(nèi)容數(shù)年來一成不變或變化甚小[2]。 物理化學基礎(chǔ)課來說，熱力學第一、第二定律建立于1850 年左右，距今已有150 多年。經(jīng)典熱力學固然重要，但應(yīng)該增加最新的前沿的教學內(nèi)容。所以教學中大膽地對熱力學三大定律內(nèi)容的講授動大手術(shù)。 講授時要更加簡明，牢牢抓住如何使用熱力學三大定律判別化學變化的方向和限度，以及能量轉(zhuǎn)換的問題。 對先行課程中學生已學習過的知識簡單的復習，在其基礎(chǔ)上再講授物理化學課程內(nèi)容，不要反復炒冷飯; 將節(jié)省出來的學時用于講授新的內(nèi)容。

我們在講授物理化學的各章節(jié)時，可從基本原理出發(fā)，適當介紹學科前沿領(lǐng)域的新知識，融匯基礎(chǔ)與前沿。 使學生不僅具有扎實的基礎(chǔ)知識，而且能了解學科前沿的基本點，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)起到入門作用。如，在講授緒論的時候，從空間單位（納米）和時間單位（飛秒）引發(fā)出納米科學與飛秒化學，介紹物理學的發(fā)展和研究前沿。 介紹電化學章節(jié)的時候，可以介紹最新的電化學在化學電源、表面處理與防護、電解工程、電分析化學、生物電化學等方面的應(yīng)用，擴寬學生的知識，同時也提高了學習的興趣。

2 教學方法、教學模式的探索

傳統(tǒng)的教學方法，主要是教師“一言堂”，以教師講授，學生聽講為主.這種傳統(tǒng)的教學方法單調(diào)呆板，枯燥無味，課堂上教師講得沒勁，學生聽得昏昏欲睡，提不起精神[3]。所以嘗試對傳統(tǒng)教學方法和教學模式進行改革。

2.1 轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生為主體的教學觀念

轉(zhuǎn)變以教師傳授知識為中心的傳統(tǒng)教學觀念，樹立以學生為主體的教學觀念。首先，要改變學生對這門課程的認識態(tài)度，就讓學生明白物理化學課程的重要性，讓學生感覺到學習物理化學是他們自身的需求，學生將來要考研究生或者將來從事相關(guān)的專業(yè)技術(shù)工作，以及大家參加大學生課外科技活動、挑戰(zhàn)杯等科研中也需要有扎實的物理化學理論基礎(chǔ)，而不是僅僅為了期末考試。 其次，以學生為主體，首先要改變自上而下填鴨式的教學模式。 教師不僅要完成知識的傳授，而且要教會學生學習，討論問題能深入而淺出，能舉一反三，能溫故知新;即從“教”達到“不教”而使學生能自覺主動地學習。 再次，教學既有統(tǒng)一要求又要實行多樣化。 以統(tǒng)一要求滿足絕大多數(shù)學生的學習需求，以實現(xiàn)多樣化滿足不同學生的個性化學習需求。

2.2 課堂上多種教學策略組合，提高教學效果

啟發(fā)式+探究式組合教學法：首先提出激發(fā)學生興趣的應(yīng)用實例，引發(fā)學生的思考，再提出問題，講解理論知識，再回歸到解釋應(yīng)用實例，采用這種啟發(fā)——思考——講解——討論的方法能讓學生對理論知識的興趣更大，印象更深刻。如：講解相平衡理論的時候提出了愛斯基摩人根據(jù)季節(jié)的變換從海水中取不含鹽的冰的故事，引出學生對這件事情原理的思考，然后介紹水—氯化鈉二元相圖來解釋通過控制溫度從海水中去淡水的原理，再將此相圖擴展的別的二元相圖上，讓學生進行深入的討論。

任務(wù)驅(qū)動+案例教學組合教學法：如講解界面現(xiàn)象這一章之前，讓同學去閱讀江雷課題組2013 年4 月發(fā)表在Nature communications 上的一篇與界面現(xiàn)象相關(guān)的Structured cone arrays for continuous and effective collection of micron-sized oil droplets from water[4]論文.這篇論文是從基于仙人掌的刺能從空氣中抓住小水滴的能力，研究人員制成了人造尖刺，它們能抓住水中的小油滴，和表面現(xiàn)象的原理關(guān)系密切。 下一次上課時講完理論內(nèi)容后再拿出來討論，評價學生學習的效果。 這種方式既能介紹物理化學學科前沿領(lǐng)域的新知識，也能提高閱讀英文文獻的能力。

歸納總結(jié)+例題練習組合教學法： 尋找物理化學公式中的聯(lián)系和規(guī)律，幫助同學記憶課程中難于記憶的公式。如克拉佩龍方程、范特霍夫方程、阿倫尼烏斯方程，形式上是一樣的，找出它們之間的聯(lián)系和不同，有助于學生記住物理化學中復雜的公式。然后通過具體的例題，通過舉一反三的練習，鞏固所學公式在具體實例中的應(yīng)用。

2.3 恰當?shù)剡\用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，開發(fā)教學資源，提高教學效果

總結(jié)歸納出課程中的重點難點內(nèi)容， 結(jié)合課程內(nèi)容和多媒體技術(shù)，開發(fā)一些物理化學優(yōu)質(zhì)教學資源。①對難理解的概念和知識點，制作一些直觀、形象生動的動畫；如：氣體的可逆膨脹壓縮動畫，原電池的原理動畫，滲透壓動畫等。②運用網(wǎng)絡(luò)編程，將物理化學中常用的一些函數(shù)關(guān)系通過二維和三維的動態(tài)圖表方式表示，并能改變相應(yīng)的參數(shù)自動繪制曲線，形成動態(tài)圖表生動，并能對實驗數(shù)據(jù)處理進行處理簡便、科學。理想氣體狀態(tài)方程的三位動態(tài)圖。③通過動畫制作模擬實驗，具有可操作性，能供學生網(wǎng)上預(yù)習和課后復習實驗的操作步驟，為學生開展自主學習提供方便。④實驗教學改革中采用物理化學電子版實驗報告，電子版的實驗報告提高了學生處理數(shù)據(jù)的精確度，降低數(shù)據(jù)處理中帶來的誤差。

3 結(jié)語

總之，以興趣為導向，教學內(nèi)容新而精，配合恰當?shù)慕虒W方法，才能獲得更好的教學效果。 實踐表明進行物理化學教學方法和教學內(nèi)容的改革，能發(fā)揮教師與學生的協(xié)同作用、激發(fā)學生的學習熱情和興趣、提高學生自主學習和創(chuàng)造性思維能力。 但物理化學教學的改革是一個長期的持續(xù)的過程，需要教師不斷跟蹤物理化學的研究前沿，持續(xù)開發(fā)新的多媒體教學資源，同時也需要教師在日常教學過程中多學習、多積累、多總結(jié)，綜合運用多種教學方法，提高物理化學的教學效果。

［1］李延偉，姚金環(huán)，劉長久，姜吉瓊，鐘勝奎.《物理化學》課程教學改革與探索[J].廣東化工，2009，36.

［2］朱志昂.物理化學課程教學內(nèi)容和教學方法的改革[J].大學化學，2012, 27.

［3］黃玉代，劉瑞泉.“物理化學”教學方法改革探索[J].伊犁師范學院學報，2011.

［4］Li, K.; Ju, J.; Xue, Z.; Ma, J.; Feng, L.; Gao, S.; Jiang, L.Structured cone arrays for continuous and effective collection of micron-sized oil droplets from water[J].Nat Commun 2013，4.