構建理論、實踐與科研一體化教學模式的措施

劉倩 董愛琴 戴潤英 劉長相 黃喜根 黃忠

摘要：在化學類專業課程《物理化學》的教學過程中，構建理論、實踐與科研一體化的教學模式極其重要，針對如何設計課堂內外才能有效建立該模式，課題組提出以問題式教學的方法來激發學生興趣，以學生為主體來全程設計教學過程，引導學生獨立思考與推導，啟發學生將理論與實踐相結合，同時將科研知識和任務融入課堂，輔以多元化的實驗訓練，帶領學生從理論逐步拓展到科研實踐，切實實現從根本上提高學生綜合素質的目的。

關鍵詞：物理化學;理論;實踐;科研;綜合素質

中圖分類號：G642.3? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）39-0180-02

物理化學是化學專業的必修課之一，對培養學生的探索精神和創新意識具有十分重要的啟迪作用。但是，在該課程的實際教學過程中學生普遍感覺理論性過強，與實踐科研脫離聯系。不少論文圍繞“教學結合實踐、融入科研”的理念，提出了各個專業課程理論與實踐互促互進的教學心得[1-3]，但是具體介紹關于如何實現理論、實踐與科研一體化的物理化學課程模式的論文不多，作者根據多年的教學實踐，提出了在理論課與實驗課教學過程中，如何規劃課堂教學、拓展實驗教學，從而構建理論、實踐與科研一體化的物理化學培養模式。

一、以“學生為主體”的理念規劃課堂教學，優化教學方法

1.興趣是學習的原動力，在每節理論課程的講述中都以一個問題為誘導激起學生的求知欲，進而介紹理論知識，最后啟發學生自己思考解決。例如，在界面現象的開爾文公式一節課中，先結合生活實際，介紹人工降雨兩種途徑（向空中噴灑干冰以及碘化銀顆粒）的發展歷史。1946年，美國化學家兼物理學家蘭茂爾向裝有人工云的冰箱里加入一塊干冰時，發現水蒸氣立即變為了許多小冰粒，蘭茂爾和射弗進而將干冰灑在云層中，首次實現了人工降雨。后來，美國通用電氣公司的本加特又對此方法進行改良，用碘化銀微粒取代干冰，節約了成本，使人工降雨變得簡單易行。噴灑干冰是利用干冰氣化吸熱，迅速降低溫度使水汽凝結的原理實現的，那么噴灑碘化銀的原理是什么呢？拋出該問題后，由老師向同學們介紹開爾文公式的內容，接下來依然以學生為主體，請同學們根據開爾文公式，獨自導出彎曲程度不同的液面的飽和蒸氣壓的大小次序：小液滴的飽和蒸氣壓>大液滴的>平面液體的>大氣泡的>小氣泡的。最后引導學生思考，向空中噴灑碘化銀，相當于為水蒸氣的凝結提供了成核中心，使得形成的水滴顆粒較大，根據開爾文公式，其飽和蒸氣壓就較小，而飽和蒸氣壓越小則越容易凝結水汽，從而達到一定的質量而落下，實現人工降雨。顯而易見，這樣的課堂教學安排，不僅讓學生津津樂道，更重要的是將理論知識與生活實踐、科研歷史有機地結合了起來，而且教師只起到組織引導課堂的作用，核心結論如飽和蒸氣壓次序是由學生自己推出并應用到實際生活中的，真正發揮了“以學生為主體”的理念，讓學生切身體會到物理化學是滲透到生活的方方面面的。

2.在課堂教學中，將相關的科研動態和成果融入課堂，培養學生的創新思維能力，形成高理論水平、強實用性、科研特色鮮明的教學模式。例如在《化學動力學基礎（一）》中介紹反應級數的求算方法時，全面介紹了積分法、微分法、半衰期法及孤立法后，提出實例：如何設計實驗，測定丙烷和氧氣反應生成二氧化碳和水的反應級數呢？針對此科研實訓，筆者曾采用孤立法測定了該丙烷催化燃燒反應的反應級數，并已發表成文[4]。因此，要去引導學生課后思考，查閱文獻，通過這個環節，學生提前接觸了科研工作，對研究工作有了切身的體會和了解，也達到了學以致用的教學目的。

3.精心設計課后問題，培養學生查閱資料、搜集信息、解決問題的科研素質。在學習《多組分體系熱力學》一章中，在學完拉烏爾定律、稀溶液等基礎知識后，以浙江大學的考研題之一為例，二組分非理想溶液中，若某組分對拉烏爾定律產生正偏差，則另一組分會對拉烏爾定律產生什么偏差呢？此問題書本上并未有明確答案，但考題中往往有所涉獵，因此，作為課后思考，引導學生自己上圖書館、進入中國知網等期刊數據庫，以“拉烏爾定律”、“偏差”等為關鍵詞查閱資料，搜集信息，進而解決問題。這些課后訓練，不僅可以充分發揮學生的自主能動性，也促進了學生探索性學習的能力，而且培養了學生查閱文獻的科研素養。[5-6]

二、以“教研一體”的理念拓展實驗教學，促進科研訓練

實驗教學過程中，在固定的實驗種類中，以“教研一體”的理念，開展變化的實驗內容。例如經典的燃燒熱測定實驗，負責該實驗的黃喜根老師帶領學生發掘拓展，鼓勵學生開展有關各類油脂燃燒熱測定的科研小課題。又例如用溶液吸附法測定活性炭比表面的實驗，筆者就指導學生自己收集各種農林廢棄物（柚子皮、竹子、樟木等）制備出各種生物質炭進行拓展研究。這些實驗教學的拓展工作，促進了學生的科研素質訓練。筆者所在教研室指導應化專業本學生獲得了多項國家級大學生創新創業訓練計劃項目。

總之，要想做到理論、實踐與科研一體化教學模式，教師要根據以學生為主體的理念精心設計課堂內、外的教學工作，要將自身的科研成果和經歷，以及相關的學科發展實例靈活地融入理論課堂教學過程中，形成內容豐富、重實踐環節、含科研特色的三位一體化的教學模式，切實達到培養學生綜合素質的目的。

參考文獻：

[1]梅菲，周遠明，徐進霞，等.《量子化學》理論教學與科研實踐相結合的教學模式的思考[J].教育教學論壇，2016，（24）：229-230.

[2]郭婷，孟濤，方伊，等.“理論、實踐與科研三位一體”物理化學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2015，34（5）：138-140+162.

[3]楊寧，崔鐵兵.物理化學教學“三結合”研究[J].化工高等教育，2016，（6）：65-67+96.

[4]Qian Liu，Lucun Wang，Miao Chen，et al.Dry citrate-precursor synthesized nanocrystalline cobalt oxide as highly active catalyst for total oxidation of propane[J].Journal of Catalysis，2009，263：104-113.

[5]賈世忠.關于二組分非理想溶液對拉烏爾定律發生偏差方向一致的問題[J].黃石師范學報：自然科學版，1982，（1）：30-35.

[6]王平一.兩組分雙液系組分偏離拉烏爾定律偏差符號未必相同[J].江蘇廣播電視大學學報，1995，（4）：92-95.

The Measures of How to Build the Teaching Model of Integrating Theory，Practice and Research

LIU Qian，DONG Ai-qin，DAI Run-Ying，LIU Chang-xiang，HUANG Xi-Gen，HUANG Zhong

（College of Science，Jiangxi Agricultural Univeristy，Nanchang，Jiangxi 330045，China）

Abstract：Physical chemistry is one of the specialized courses for chemistry majors.The teaching model of integration theory，practice and research in the teaching process of physical chemistry is extremely important.Concerning how to design the teaching activities inside and outside the classroom in order to build the teaching model，the research group proposed to stimulate students' interest through question-based teaching，design the teaching process with students as the main body，guide students to think and deduce independently，and inspire students to combine theory with practice.At the same time，some scientific research knowledge and tasks should be integrated into the classroom and some diversified experimental training should be performed，so as to cultivate the students' scientific research and practice quality.

Key words：Physical Chemistry;theory;practice;research;comprehensive quality