新能源材料與器件專業(yè)物理化學(xué)課程改革初探

鄒忠利 馬金福 陳占林

（北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川750021)

物理化學(xué)是新能源材料與器件專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程是從化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象的聯(lián)系中，尋找和探索化學(xué)反應(yīng)過程中普遍性變化規(guī)律的一門科學(xué)[1]，研究?jī)?nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)及表面化學(xué)等，其研究目的是探究物質(zhì)變化過程的基本規(guī)律，用于解決科學(xué)研究和實(shí)際生活中的問題。“新能源材料與器件專業(yè)”是今年教育部2010年公布的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)之一，全國共有十余所高校獲準(zhǔn)設(shè)立該新專業(yè)。物理化學(xué)課程可為新能源材料與器件專業(yè)后續(xù)課程、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)提供重要理論支撐。通過新能源專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐，筆者從以下幾方面談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì)，供大家探討。

1 存在的問題

物理化學(xué)課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，公式多，概念多，需要教授的知識(shí)點(diǎn)多，而課時(shí)卻非常有限。正由于這些特點(diǎn)使得該課程成為高等院校中有名難學(xué)難懂的專業(yè)課，考試通過率普遍很低。通過本校新能源專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生也普遍反映該課程理論概念抽象、相關(guān)公式和使用的限定條件眾多，十分難學(xué)，在學(xué)習(xí)過程極易產(chǎn)生厭倦和抵觸的情緒。

此外，物理化學(xué)存在的另一問題是學(xué)習(xí)起點(diǎn)高。前修課程包括高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，無機(jī)化學(xué)。由于各課程自成體系，互相封閉，各自為教造成基礎(chǔ)課，基礎(chǔ)課與專業(yè)課存在重復(fù)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重。使得教與學(xué)都十分困難，教師要耗費(fèi)大量時(shí)間解釋相關(guān)課程的基礎(chǔ)知識(shí)，而學(xué)生也難以理解和接受。比如在微積分和微分方程都沒有學(xué)到情況下，讓學(xué)生理解化學(xué)動(dòng)力學(xué)中n級(jí)反應(yīng)，顯然是不恰當(dāng)?shù)模偃缍嘟M分系統(tǒng)熱力學(xué)中偏摩爾量的概念，沒有高數(shù)知識(shí)也是無法理解的，這樣的教學(xué)脫離了學(xué)生的基礎(chǔ)，也違背了循序漸進(jìn)的教學(xué)原則[2]。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

針對(duì)目前物理化學(xué)的現(xiàn)狀，筆者首先從教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行了重新梳理，具體包括以下三方面。

2.1 修訂教學(xué)大綱，力求內(nèi)容少而精

目前全國大多數(shù)高校中開設(shè)的物理化學(xué)課程學(xué)時(shí)至少在80學(xué)時(shí)以上，而本校物理化學(xué)課程的學(xué)時(shí)只有48學(xué)時(shí)。這造成了在選取教材方面存在極大的困難，物理化學(xué)的經(jīng)典教材有很多，然而即使在簡(jiǎn)明教材中也難有一種符合本校專業(yè)的培養(yǎng)要求。本課程曾經(jīng)選用的教材在實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，雖然是面向材料專業(yè)編寫的，并且在課程內(nèi)容方面對(duì)材料專業(yè)也有所側(cè)重，但書籍閱讀理論基礎(chǔ)較高，學(xué)生普遍反映看不懂。綜合考慮采用清華大學(xué)朱文濤教授主編的《物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程》，該書對(duì)傳統(tǒng)物理化學(xué)的內(nèi)容去繁就簡(jiǎn)，內(nèi)容也深入淺出。在此基礎(chǔ)上要求教師在授課過程中也不唯書，不照本宣科，對(duì)原有教學(xué)大綱進(jìn)行修訂，比如去掉物質(zhì)的狀態(tài)與表征一章，合并表面和膠體兩章，使其更具有科學(xué)性和概括性。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣

興趣是最好的老師，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣一直是物理化學(xué)教學(xué)中關(guān)注的問題[3]。物理化學(xué)是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的課程，在講授過程中注重科學(xué)發(fā)展史的介紹。例如熱力學(xué)第二定律的講授過程中增加熱力學(xué)定律研究和產(chǎn)生的歷史過程，引入永動(dòng)機(jī)的起源和爭(zhēng)論，既可以引發(fā)學(xué)生的聽課興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的科學(xué)思維。再如冰箱制冷與卡諾循環(huán)、中暑與熵病、土壤保墑與開爾文公式、鹵水點(diǎn)豆腐與膠體聚沉等，將生活中常見的現(xiàn)象與本課程有機(jī)地聯(lián)系起來。此外結(jié)合專業(yè)以課程內(nèi)容為主線，介紹一些與新能源專業(yè)聯(lián)系緊密的科技進(jìn)展，如在電化學(xué)章節(jié)可增加與新能源專業(yè)聯(lián)系緊密的鋰離子電池、燃料電池等的發(fā)展，經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐收到了很好的教學(xué)效果。

2.3 梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)與其他學(xué)科的關(guān)系

在教學(xué)過程中教師需要經(jīng)過思維加工，設(shè)計(jì)出課程知識(shí)體系，以便于學(xué)生理解掌握。物理化學(xué)的概念多，對(duì)于每一個(gè)概念教師在上課過程中確切說明：?jiǎn)栴}是怎么提出來的？它的定義是如何表述的，其物理意義是什么？適用范圍是什么？等等。通過舉例的方式詳細(xì)講解各個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，將知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來，融會(huì)貫通[4]。針對(duì)無機(jī)化學(xué)與本課程在內(nèi)容上有一定重復(fù)，避免低層次的重復(fù)，充分利用學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)介紹以前未學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，使得兩門課程可以很好地銜接起來。針對(duì)物理化學(xué)中大量定義、結(jié)論、推導(dǎo)過程都使用了大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，在實(shí)際教學(xué)過程，教師有意識(shí)地提前安排學(xué)生進(jìn)行課外復(fù)習(xí)，對(duì)于一些重要的數(shù)學(xué)知識(shí)，可以在課堂上進(jìn)行簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)[2]。

3 多種教學(xué)方法和教學(xué)手段

3.1 改進(jìn)教學(xué)方法

教學(xué)方法的改革包括在課堂教學(xué)過程中擺脫滿堂灌的模式，要想調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，設(shè)疑啟發(fā)是一個(gè)有效途徑[5]，在教學(xué)過程中多提示、多啟發(fā)，將理論和例題講解相結(jié)合的方式，講述理論時(shí)可以選用學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象來設(shè)置疑問，進(jìn)而引出理論解釋；講解精選例題時(shí)多啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)正確的思維方式，實(shí)現(xiàn)教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的雙向互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與意識(shí)、主動(dòng)性和積極性，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

3.2 多種教學(xué)手段相結(jié)合

多媒體相對(duì)于傳統(tǒng)板書教學(xué)有著不可比擬的功能，可以形象使用圖表動(dòng)畫形式演示抽象的物理化學(xué)理論，提高課堂效率，還可以通過視頻形式向?qū)W生展示一些重要的科技前沿成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維[6]。此外，在采用多媒體輔助教學(xué)的基礎(chǔ)上，課下可依托學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立該課程的學(xué)習(xí)平臺(tái)，使得課堂教學(xué)得以延續(xù)和補(bǔ)充。將課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教案、參考書目等相關(guān)內(nèi)容上傳，讓學(xué)生根據(jù)自己實(shí)際情況在課下自由選擇時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，解決自身存在的不同問題，同時(shí)可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生的自學(xué)能力。

4 總結(jié)

物理化學(xué)教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)，需要廣大高校教師不斷探索，完善和改進(jìn)，筆者以上幾點(diǎn)體會(huì)希望能起到拋磚引玉的作用。通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，結(jié)合新能源材料與器件專業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性明顯增加，綜合素質(zhì)得到了提高。同時(shí)教師也體會(huì)到了“教學(xué)相長(zhǎng)”的道理，豐富了自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提高了教學(xué)效果。

［1］蘇靜,葛利,文衍宣,等.淺談 STS教育在物理化學(xué)課程教學(xué)改革中的滲透[J].廣州化工,2012,40(12):213-214.

［2］劉維橋,朱雯,陳旭紅,等.物理化學(xué)教學(xué)改革中幾個(gè)問題的探討[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2008,13(6):77-80.

［3］馬傳國,王亞珍,陳國華.對(duì)物理化學(xué)課程教學(xué)方法改革的初步探索[J].高教論壇,2010(5):31-33.

［4］肖琦,黃珊.物理化學(xué)教學(xué)改革探索[J].大學(xué)教育,2012(5):81-81.

［5］王新葵,石川,靳長(zhǎng)德,等.物理化學(xué)教學(xué)方法的探討[J].化工高等教育,2006,3(23).

［6］肖士民,謝家聲,謝逢春.在物理化學(xué)教學(xué)中突出科學(xué)方法的講授[J].化工高等教育,2003(3):68-69.