在物理化學教學中培養創新型大學生

王又容　方華　周曉榮

摘要：創新型人才培養是高等教育的責任和義務，更是教師們的重任。本文結合本人十多年的物理化學教學經驗以及物理化學課程的特點，從創新意識的激發、創新思維的培養和創新能力的訓練三個方面出發，初步對物理化學教學過程中如何引導學生提出問題、如何提高自主學習能力和如何系統訓練學生創新技能進行了探討，旨在促進創新型大學生的快速成長。

關鍵詞：物理化學；創新人才；課堂教學

中圖分類號：G645 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）33-0041-02

教育家斯金納曾經說過：“如果我們將學過的東西忘得一干二凈時，最后剩下來的東西就是教育的本質了。”這句話表明教育最重要的不是獲得知識，而是培養創新能力，不是否定知識的重要性，而是強調知識轉化成能力的重要性。大學生是祖國的未來，民族的希望，肩負著中華騰飛的重任。創新能力關系到中華民族的前途和命運。因此，在新時代，創新型大學生的培養具有極為重要的意義。在當前的教育模式下，很多老師已經忘記了教育的本質，還僅僅局限于傳道授業解惑中，忘記了在傳播知識的過程中，注重學生創新意識、創新思維和創新能力的培養才是教育的最終目標。也許有人認為創新能力的培養，是研究生階段的工作，是“985”、“211”等一流大學的任務。哈弗大學校長陸登廷認為是否具有創造力是一流人才和三流人才的分水嶺，創新能力是人的先天自然屬性，隨著大腦的進化而進化，所有人都具有創新潛能。創新的潛能可以通過激發、教育和訓練轉化為創新能力。普通工科院校的本科生也需要培養創新能力，也可以轉化成一流人才。物理化學是用物理的理論和實驗的方法研究化學問題，它從實踐到理論再回到實踐的認知過程非常有利于培養創新型大學生。創新型大學生必須具備創新意識、創新思維和創新能力。因此，物理化學教學過程中必須努力從三方面進行引導和激發。

一、創新意識的激發

創新意識，即創新的意圖、愿望和動機。創新教育需要激發人的好奇心和求知欲。傳統的教育模式以傳授知識為主，導致現在很多大學生被動接收知識，被動完成老師安排的任務，缺少質疑精神和批判能力。這種教學模式束縛了學生創新意識。雖然也有部分學生有好奇心和求知欲，但是很多學生是獨生子女，生活條件優越，一旦遇到困難和挫折，就放棄追求和選擇退縮，丟失剛剛萌發的創新意識。物理化學教學過程可以啟迪學生，激發學生的好奇心和創新意識。比如：人類實踐的經驗結果表明，熱功轉化具有不可逆性，在不引起其他變化的條件下，功可以百分之百轉化成熱，而熱不能百分之百轉化成功。沒有好奇心的同學們學到這里，可能就簡單接收了這個事實。但是，法國青年工程師卡諾一直好奇熱機的效率有沒有極限，熱機的效率和工作物質是否有關等問題。最后他設計了卡諾循環和卡諾熱機，解決了這一問題，成為熱力學創始人。我們在物理化學教學過程中，鼓勵學生獨立思考，敢于質疑。對所學知識的來龍去脈進行追蹤，敢于提出新觀點和新的解決方法。雖然我們不能讓每一位同學都成為非凡的創造者，但我們可以將他們培養成愛問、敢問、會問的新式大學生，為培養創新人才打下堅實的基礎。

二、創新思維的培養

創新能力來源于創新思維，而創新思維必須建立在良好的知識結構之上。因此，培養創新思維，我們必須讓學生掌握扎實的基礎知識。知識越扎實，經驗越豐富，我們的思路就越廣闊，在實踐中就更善于發現問題和解決問題。因此我們要培養學生自主學習能力，快速獲取新知識的能力。物理化學是一門理論性強、公式繁多、應用條件復雜的課程，在學生中一直被列為最難學的課程。這樣的課程，也正好訓練學生們的自主學習能力，讓他們學會提煉章節重點和主要線索，以不變應對多變的復雜情景。以熱力學第一定律為例，初學熱力學的學生們總是感覺聽起來很容易，動手做題時很棘手。因為，課本中講解了三種變化情況，很多不同公式，不同公式需在不同條件下應用。為了解決這一問題，老師應該首先幫助學生樹立自信心，相信自己能學好物理化學，再引導學生將知識點進行歸納總結。先解決第一定律中的狀態函數改變量的問題。狀態函數改變量的求解，不需要看復雜的過程，只需區分變化的類別。總結起來也就是首先看清楚是什么變化，然后找到相應變化的公式，告訴學生變化確定了，狀態函數變化計算公式就唯一了。思路理順了，難度就大幅降低了，學生的自信心也就上升了。在此基礎上，再引導學生解決熱和功的計算，雖然熱和功的計算相對復雜一點，我們也可以找到不變的公式，所有功的計算都可以用定義式計算，這是不變的，只是公式中的外壓，需要根據題目中的條件進行替代。功和熱的計算中，只需要會計算其中之一即可，另外一個利用能量守恒定律進行計算。對初學者，這種方法有利于降低難度，增強學習興趣。

在物理化學學習過程中，多次提到德國物理學家和數學家、熱力學的主要奠基人克勞修斯。我們也可以借科學家的奮斗史，激勵大學生積極奮進。很多學生受實用主義思想影響，學習過程中功利主義比較強。比較注重實用技能的課程，忽視重要的基礎課程，忽視了完善的知識體系對創新思維和創新能力的重要性。科學家克勞修斯在年輕的時候就決定研究熱力學理論，他希望通過熱力學理論的突破來解決熱機效率問題，為此，他學習異常勤奮，花費十年時間在學校埋頭苦讀，他在學生時期打下的堅實的數理基礎，為他后來的成功做好了準備。這些事例告訴我們的學生，基礎知識和理論性較強的知識對學生的發展非常重要。我們需要的不是簡單的技能和背下書本知識，而是扎實知識背景下的創新思維能力。

三、創新能力的訓練

創新能力是將自己的創新思維轉化成實用產品的實踐能力。在培養了學生扎實的基本功和創新思維能力的同時，我們還需要訓練學生的創新技能。缺少創新技能將嚴重限制學生們創新能力的實現。好的靈感和好的思維都會因為缺少技能而曇花一現。物理化學實驗提供了大量的儀器設備，包括熱量的測量、相圖的繪制、動力學常數及各種物理常規物理量的測量。這些實驗包含了化學領域中常用實驗方法以及實驗工具，有利于學生操作技能的系統訓練。例如，相圖的繪制實驗，需要學生掌握沸點儀的使用，要求學生在實驗過程中明白溶液粗配和精配的原理，同時需要學生利用折光儀繪制工作曲線及利用工作曲線求解未知溶液的組成。在實驗中，男生通常忽略了實驗細節，實驗結果不理想，女生沒有留意一些影響較小的環節而導致實驗非常耗時。這一實驗能訓練學生配置溶液、常用玻璃儀器及折光儀的操作等基本技能，也能讓學生明白實驗操作中也需要詳略得當。相圖繪制也強化了理論課知識的學習和理解。數據處理進一步訓練學生數據整理和處理能力。創新型學生需要有較強的數據分析和歸納能力，這些能力可以通過實驗報告的書寫過程進行強化。邏輯思維清晰、條理清楚的實驗報告是學生實踐環節的完美句號。在物理化學教學過程中，我們需要引導學生積極主動，將實驗當成探索，在實驗過程中需要多想、多問，爭取每一次實驗都有所收獲。

總之，在物理化學教學過程中，我們應該貫徹“處處是創造之地，天天是創造之時，人人是創造之人”的教育理念。喚醒和鼓舞我們學生的創新意識和研究熱情，培養他們探究新問題、找出新規律的創新能力，為建設創新型國家做貢獻。

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