《物理化學》課程內容重組以培養創新人才

徐文媛

摘要：北大清華提倡的培養創新人才都強調“厚基礎，重創新”，在此前提下，《物理化學》課程也需按此思想，加強重點理論部分的教學，同時拓展實際應用和科學前沿的內容，以增加學生興趣并學以致用。

關鍵詞：物理化學；創新人才培養；課程內容；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0211-02

一、前言

調研各高校的課程設置都凸顯了前沿性知識不足的問題，這嚴重阻礙了創新性應用人才的培養。而北京大學的“元培計劃”[1]，清華大學的“清華學堂”[2]等，都在培養創新型應用人才[3-7]方面不遺余力，雖辦學理念各有特色，但都強調“厚基礎，重創新”。厚基礎就應該加強基礎理論課的教學，重創新就應該加強理論課與實際應用之間的聯系。

而物理化學是物理和化學的交叉課，也是有機、無機、分析等學科基礎課的基礎，亦是高分子材料類、化學化工類、環境工程類、生物制藥類等專業的基礎，其地位為重中之重。其課程教學內容龐雜、概念多而抽象、邏輯理論性強、公式多而繁雜。因此物理化學對教師而言難于教，對學生而言難于學，屬于枯燥乏悶的純理論課。

為了調動學生學習基礎理論課程的興趣，同時滿足培養創新人才的需求，就必須解決理論課程枯燥乏悶的問題，就必須優化、重新組合教學內容、弱化數學推導、增加學科前沿等知識應用，做到“重點精講、難點講透、了解的知識點到即止”，將理論知識與前沿應用有機結合，學生通過一門課程的學習既可以收獲理論知識，又可以收獲相應的學科前沿，既培養了學習興趣，又可以學以致用。

二、《物理化學》課程內容重組改革方案

為培養創新應用人才，同時滿足教學規范，結合學科前沿，調整教學內容，重新制作PPT，讓學生對物理化學的重點內容熟悉掌握，對難點內容能夠吃透，對一般知識能了解并自學，提高學習興趣，為后續課程的學習打下良好的基礎。

（一）重組教學內容

很多高?；瘜W、高分子材料與工程、環境工程、給排水等專業大二開設物理化學課程之前已在大一先修了普通化學、現代化學基礎、大學物理等課程。而物理化學中熱力學、卡諾循環、化學平衡等內容與前期課程課程有部分重復，再根據專業教指委的文件，我們對教學重點內容進行精講，對難點內容講透，對重復部分直接略過，對于了解的知識點以學生自學、略講或老師提供課件等方式學習。注重理論和概念的講解，講清概念，通過概念引出重點和公式，通過簡單推導，給出公式的應用條件。既保持了物理化學的系統性和邏輯性強的特點，突出重點和難點，又讓學生在掌握重要知識點的同時，能理解物化課程的思維方式。因此，《物理化學》的教學內容應做如下調整：

第一章氣體：對氣體的經驗定律可以略過，初高中應該學過，直接介紹理想氣體的定義和狀態方程即可；對于氣體定律方面，分壓定律和分體積定律可以讓學生自學，只介紹擴散定律即可；實際流體部分是難點，可以重點介紹實際流體的狀態方程；超臨界流體部分可以挪到后面講相圖時一起介紹。第二章熱力學第一定律：基本概念包括可逆過程、狀態和狀態函數等要仔細講；熱、功和內能的定義部分仔細講；體積功的計算部分要仔細講，特別要講一些例題。而第一定律的表達式部分則可以略講，因為大學物理已經學過。第三章熱力學第二定律：卡諾循環可以略去，因為大學物理已經學過；熵函數、克勞修斯不等式熵增加原理、亥姆霍茲和吉布斯函數重點講，熱力學基本關系式略講，熱力學第三定律自學。熱力學的統計意義可以放在統計熱力學中講。第四章多組分系統熱力學與相平衡：重點講偏摩爾量、化學勢的概念、依數性，而化學勢的公式部分可以重點介紹氣體、理想溶液的化學勢計算，其他的公式可以讓學生自學；相平衡的基本概念、相律、單組分系統和二組分系統相圖重點講。第五章化學平衡：重點介紹平衡常數的計算、與吉布斯函數的關系、反應方向和限度的判斷；而化學平衡的移動可以自學，因為勒夏特列原理高中已經學過；而弱酸弱堿及鹽等的電離、水解平衡等可以略去，因為普化已經學過。第六章電化學：法拉第定律、離子遷移數、電導率和摩爾電導率等要重點講，而德拜-休克爾極限公式可以自學；可逆電池及其熱力學、電池設計、電極電勢、分解電壓等要重點講，而可逆電極的類型、金屬的腐蝕和化學電源可以自學。第七章動力學：濃度、溫度、基元反應、質量作用定律、碰撞理論、過渡態理論、單分子反應理論要詳細講；快速反應測試、光催化、催化作用等可以讓學生自學為主；擬定反應歷程的方法以例題來講。第八章：表面和膠體：表面張力、彎曲液面的一些現象、溶液的吸附、鋪展、潤濕、固液界面的吸附、表面活性劑的概念、膠體的概念、膠體的動力學、光學和電學性質等要詳細講；表面熱力學、不溶性表面膜、納米科學、表面張力的測定等可以自學。

（二）跟蹤課程學科前沿和現實應用，拓展學生視野

為了激發理論課程學生的興趣，拓展視野，本課題將及時引入最新學科研究成果，同時引入相應知識點的生產和生活應用，及時更新教學內容，滿足學生的求知欲，同時緊跟時代發展的步伐。因此，《物理化學》可增加如下學科前沿：

第一章氣體：可以在擴散部分增加鈾同位素的擴散分離、污水處理中氧的擴散傳質速率等。第二章熱力學第一定律：可以介紹太陽能的利用，并以地球為系統，太陽能的利用則為地球吸收的熱量轉化為地球內能的利用；還可以介紹快速焓探針、等焓加濕器等；可以介紹恒壓熱容在換熱器設計中的應用，納米鋁的低溫熱容等；可以介紹絕熱新型材料，絕熱法研究反應動力學等。第三章熱力學第二定律：可以介紹熵與感冒、發燒的關系以及熵在其他領域的應用等，吉布斯自由能的生物學意義等。第四章多組分系統熱力學與相平衡：可以介紹半透膜采樣技術、半透膜作用下仿生材料的制備、萃取的工藝、海水淡化的膜技術、鹽湖中金屬含量等。第五章化學平衡：在反應的耦合部分可以介紹低壓人造金剛石的例子。第六章電化學：可以介紹鉛碳蓄電池、燃料電池汽車、電解鑄造技術、離子遷移譜儀、電導電極測定血清尿酸尿素、紗線含水率的電導測定等。第七章動力學：因為催化部分以自學為主，這里可以介紹一些著名的催化劑、催化反應和諾貝爾獎獲得者在催化研究方面的例子。第八章表面和膠體：可以介紹防雨布、活性炭吸附、生活中表面活性劑的應用及其在土壤改良方面的科研進展。

三、改革的效果

根據專業教指委的要求，在授課過程中應有目的地教學，精講課程的重點內容，對難點內容需講透，對了解的內容點到即止，同時增加學科前沿知識，突出理論知識點的應用，提高學生對理論課程的學習興趣，完成教學任務?！段锢砘瘜W》課程內容重組的改革效果如下：

（1）以素質教育為核心，培養創新型的應用人才；

（2）強化《物理化學》課程的基礎地位，同時增強純理論課的應用性，培養學生的學習興趣；

（3）增加知識點應用和學科前沿的知識內容，適應科技進步。

四、結語

讓枯燥的純理論課綻放科學的魅力，讓學生在學習理論知識的同時掌握相應的科技應用和前沿，豐富了課堂內容，拓寬了學生的視野。高校大多數專業的學科基礎課和專業課都有不少數量屬于純理論課程。其課程內容乏味、知識點陳舊，無法體現時代的特點，無法滿足現代學生個性化和時代化的要求。因此將學科前沿的內容結合到現有的理論知識點，無疑給純理論的課程注入了時代活力，亦可滿足多元化教學的要求。其推廣價值可見一斑。

參考文獻：

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