地方工科院校物理化學一流課程的建設(shè)與實踐*
——以湖南工學院為例

李愛陽，孫愛明， 劉 寧，王 慶，王 霞，伍素云

(湖南工學院化學與環(huán)境工程學院，湖南 衡陽 421002)

教育部關(guān)于“一流本科課程建設(shè)的實施意見”中明確指出，“課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量”[1]。由此可見，課程建設(shè)在高校的教學中占有何等重要的地位。湖南工學院是一所二本工科院校，學校的定位是培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)，能識別、解決和分析工程實踐問題，具有一定的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

物理化學是化學工程與工藝、應(yīng)用化學、環(huán)境工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個專業(yè)學習中占有非常重要的地位，起到承前啟后的作用。物理化學課程的特點是公式多、內(nèi)容抽象、邏輯性強等，被公認是化學學科中最難學的課程之一。傳統(tǒng)的課程教學以教師講課為主，這種教學方式，形式單一、呆板，教師不能及時得到學生的反饋，師生互動性差，從而導致學生學習興趣不高，畏難情緒嚴重，后期教學效果越來越差。這樣培養(yǎng)出來的學生知識面窄、思維能力欠缺，缺乏分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力[2-3]。為此，湖南工學院物理化學教學團隊依托省一流課程建設(shè)項目，對《物理化學》一流課程開展了一系列的探討與實踐。

1 教學理念轉(zhuǎn)變

湖南工學院現(xiàn)有化學工程與工藝、應(yīng)用化學、高分子材料、復合材料、無機非金屬材料與工程專業(yè)、材料物理和環(huán)境工程7個專業(yè)，共1500多名學生學習物理化學。作為這些專業(yè)的專業(yè)核心課或基礎(chǔ)課，物理化學在整個專業(yè)學習中占有舉足輕重的地位。因此，為了培養(yǎng)具有較強的實際應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識，能理論結(jié)合實際解決工程問題的新工科人才，教師的教學理念急需轉(zhuǎn)變。

1.1 以“學生為中心”

傳統(tǒng)的滿堂灌教學以教師為中心，導致學生的學習積極性及學習效率不高，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不夠強，而現(xiàn)在強調(diào)以“學生為中心”，教師要從過去的主角，轉(zhuǎn)變?yōu)榕浣牵詫W生為主角，教師是學生學習中的組織者、合作者，教師要給學生充分的信任和尊重，要使學生真正成為主體者，積極參與到教學活動中，提高學生的學習興趣和學習積極性[4]。通?？梢圆捎梅D(zhuǎn)式教學，學生講課，教師組織、協(xié)作、點評，在實施過程中，教師多加鼓勵，提高學生的學習積極性和綜合素質(zhì)。在翻轉(zhuǎn)式教學中，教師不要太在乎學生對知識的講解是否到位，而是要激發(fā)學生的學習動機，喚起學生的求知欲，培養(yǎng)學生的探索知識的能力。也可通過開展小討論、教師可以提前布置討論題目，就某個知識點、某個學科發(fā)展史、或某個當今熱門課題布置給學生，學生通過文獻檢索、信息搜索，在平臺發(fā)布看法，或在課堂上共同進行討論，闡述自己的觀點和想法，鼓勵學生就討論課題多提問題，提高學生的創(chuàng)新能力和思維活躍度，使學生具有一定的挑戰(zhàn)性。

1.2 注重能力培養(yǎng)

為了培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才，需注重學生能力的培養(yǎng)。能力培養(yǎng)主要是學生自學和自主學習能力的培養(yǎng)，解決實踐工程問題能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們采用多種教學方法，如點撥式教學法、激勵式教學法、對比法、引導啟發(fā)法、理論實踐一體化教學法、項目教學法等，充分利用信息化手段、計算機技術(shù)和信息檢索工具，翻轉(zhuǎn)課堂等，力求全面提高學生綜合能力。

教師在上課過程中，對知識的講解不能太滿，在課堂上要控制自己的表現(xiàn)欲，通過點撥式教學，給學生更多的表現(xiàn)機會和思考的時間。一個原理講完，通過恰當?shù)牧曨}，在教師點撥下，讓學生思考，請同學來回答，讓學生暢所欲言，傾聽學生的各種想法，不以對錯評價學生，鼓勵個性化發(fā)展，以此提高學生的學習興趣和學習能力。為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，教師要常采用激勵式教學法，上課要經(jīng)常鼓勵學生提問題，多提問題。學生提問題，重要的不是學生提問的正確性、邏輯性，而是學生提問的獨特性和創(chuàng)新性，教師和學生通過共同探討，來提高學生的學習積極性和學習興趣。教師在教學過程中應(yīng)用引導啟發(fā)法、理論實踐一體化教學、項目教學法等，將物理化學的理論知識和實驗、工業(yè)生產(chǎn)、教師的科研密切結(jié)合在一起。

1.3 持續(xù)性改進

以往《物理化學》課程教學，一般采用的是傳統(tǒng)的板書式教學，教師在講臺黑板上講解并輔以黑板板書，學生在座位上聽講和練習。板書教學的優(yōu)點是能直觀地顯現(xiàn)教學內(nèi)容的脈絡(luò)，清晰地表達知識點之間的聯(lián)系，能將教學內(nèi)容系統(tǒng)化、條理化，有助于學生對重點知識的注意，對重、難點一目了然；另在板書書寫的過程中，時間相對較長，使學生有充分的時間進行思考和體會，更容易對知識的把控。傳統(tǒng)式板書教學的缺點是學法單一，信息量不大，創(chuàng)新能力不夠等。后逐漸將傳統(tǒng)式板書教學改為多媒體教學，其優(yōu)點是信息量大，擴展了課時容量，提高教學效率。多媒體教學的缺點是內(nèi)容華而不實，重、難點不突出。目前采用的是線上線下混合式教學+傳統(tǒng)的板書式教學，將信息化教學引入課程教學中，并融入課程思政教學。

在近兩年的混合式教學過程中，一開始對不同專業(yè)、不同人數(shù)、不同學時，采用的線上線下教學比例相同，線上教學學時占總學時的40%，線下教學占60%，在實施時發(fā)現(xiàn)學習效果是不同的。對上課人數(shù)較多(大約100人左右)，學時較多(大約60學時以上)的專業(yè)，如化學工程與工藝專業(yè)、高分子工程與工藝專業(yè)，在進行混合式教學時，學習效果不理想。對人數(shù)較少(50人左右)的專業(yè)，如應(yīng)用化學專業(yè)等，學習效果較好。無論是線上學習、線下學習、翻轉(zhuǎn)課堂、課堂討論、提問、搶答等，應(yīng)用化學專業(yè)的學生自主、自學學習的能力更強，參與度更高，思想更活躍，對知識的應(yīng)用和解決實際問題的能力更好，學習效果較好。大班課學生學習效果不理想的原因，一是忽略了學生的從眾心里和自控能力不夠；另一個是管理、評價機制不全面。一開始在線上學習中，只是在平臺布置學習任務(wù)，討論區(qū)發(fā)布相關(guān)專題或前沿性等話題，布置相應(yīng)作業(yè)，發(fā)布相應(yīng)測試題，學生完成度不高。經(jīng)過不斷反思、總結(jié)，建立小組學習及管理，每個小組3～4人，選好組長，組長進行全面關(guān)注，管理、了解組員線上學習完成情況、討論區(qū)發(fā)言情況、測試、作業(yè)完成情況等，及時督促、及時反饋、及時匯報。翻轉(zhuǎn)課、專題討論課等，對授課的學生由原來的學生自愿報名到小組長參與再到上課隨機點名進行持續(xù)改進，使學生的參與度得到提高，自主、自學學習能力得到提高，學習興趣得到提升。另對大班課減少線上教學比例、翻轉(zhuǎn)課和專題討論課次數(shù)，增加板書式教學，目的保證整體學生的教學效果。

對線下教學多采用息化手段教學，提高學生的參與度、學習興趣。對小班課可增加翻轉(zhuǎn)課程和專題討論課次數(shù)，提高學生個性化發(fā)展和探究知識的能力。再就是建立物理化學討論、答疑群等，以完善評價機制。

1.4 融入課程思政

將課程思政元素適時融入課程教學中，是一流課程建設(shè)的根本任務(wù)。旨在提升“學生的愛國熱情、家國情懷，培養(yǎng)學生的職業(yè)素質(zhì)、科研興趣，建立正確得人生觀和價值觀”[5]。在課程思政教學過程中，開始采用的是嵌入式教學，將思政元素寫入教案的每一章節(jié)中，上課時著重進行點出，這章的課程思政是什么，要達到什么目的，這種嵌入式教學，教條、死板，教學效果微乎其微，學生產(chǎn)生抵住情緒。經(jīng)過反思、總結(jié)，現(xiàn)在將物理化學的發(fā)展史，科學家的奮斗史，物理化學教學內(nèi)容蘊含的內(nèi)在思政元素，生活、工作中的所見所聞，安全、環(huán)境、衛(wèi)生等中的思政元素建立一個思政元素教學庫。

在物理化學課程教學中，根據(jù)具體情況，適時引入課程思政元素。例如，講課中，學生注意力不集中，學習積極性不高時，可引入一、兩個小故事，來教育學生要有感恩情懷，激勵學生努力、認真的讀書。這種思政元素的引入很真實，可以從內(nèi)心打動學生，更有利于提高學生的學習動力。講到杠桿規(guī)則時，可以不顯山露水的引入生態(tài)平衡、環(huán)境平衡，建立生態(tài)、環(huán)境保護意識，灌輸青山綠水就是金山銀山的理念。講到熱力學第一定律時，強調(diào)能量守恒的同時，引入節(jié)能減排，碳達峰，碳減排，將思政元素潤物細無聲的融入課程教學。諸如此類，在這種潛移默化的教學過程中，學生的思想在發(fā)生變化，學生會愛護花草樹木,會將垃圾分類放入垃圾箱,下課時及時關(guān)閉教室燈，并帶走教室垃圾，同學之間更團結(jié)等等。

2 教學模式重構(gòu)

由傳統(tǒng)的“灌輸”式教學，教師講學生聽，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W生為中心”，進行線上、線下混合式教學，提倡教學模式采用課前、課中、課后的教學思路，培養(yǎng)學生自學和自主學習的能力、解決實踐工程問題的能力，創(chuàng)新能力和探索能力，提高學生的學習興趣。

2.1 課前預習

主要采用線上式教學模式，利用各類優(yōu)質(zhì)平臺，如智慧樹、雨課堂、環(huán)球網(wǎng)校、慕課、學堂在線、學銀在線、超星爾雅網(wǎng)絡(luò)通識課平臺、優(yōu)課聯(lián)盟、好大學在線等等，完成預習學習[6]，對傳統(tǒng)課堂教學起到“補充、強化”的增效作用，挖掘、培養(yǎng)學生在學習過程中的主動性和創(chuàng)造性。教師提前布置需預習的內(nèi)容，上傳預習要求，預習檢測試題，要求學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成，也可要求學生對一些不是重點的知識進行視頻學習，學生根據(jù)學習任務(wù)單自主學習課程資源，記錄學習的疑問以及心得體會，師生在線答疑。教師根據(jù)學生存在的疑惑、對重難點的理解，及時調(diào)整上課的內(nèi)容及重、難點。在課中，教師只進行歸納總結(jié)，或提問式教學，只需花幾分鐘時間將這部分內(nèi)容完成。在課前預習中，教師要學會讓自己去適應(yīng)學生，帶著學生走向知識，而不是帶著知識走向?qū)W生，讓學生適應(yīng)自己，要授人以漁，而不是授人以魚。課前預習主要是提高學生的自學學習和自主學習的能力，提高學生的學習效率。

2.2 課中教學設(shè)計

教師根據(jù)學生的預習情況，進行課中教學實施。在整個教學過程中始終“以學生為中心”。課中教師針對本章節(jié)重、難點，采用Flash動畫仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、知識庫技術(shù)等CAI教學方式培養(yǎng)學生的觀察力和創(chuàng)新能力，提高教師把握課堂效率，提升學生學習能力[7]。課堂教學密切聯(lián)系生產(chǎn)生活實踐，安排討論式學習環(huán)節(jié)，布置應(yīng)用型比較強的主題小論文，專題小討論，翻轉(zhuǎn)課教學，激發(fā)學生學習興趣，提高學生學習和思考問題的能力。

教師在教學過程中，對每個章節(jié)的教學進行教學設(shè)計，針對不同的知識點、在教學設(shè)計中要采用不同的教學方法。在教學設(shè)計中，首先教師要對教材有一個全面的掌握；其次教師對物理化學知識的起源、演變，經(jīng)典論著等也要了解；再次物理化學在專業(yè)中的地位及與后續(xù)課程之間的聯(lián)系也要做到心中有數(shù)。

2.2.1 提問式課程教學設(shè)計

在課中教學中，常采用提問式課程教學設(shè)計，教師提出問題，學生思考問題的解決方法，并能將相應(yīng)的知識應(yīng)用到實際中解決實際問題。例如，講完熵判據(jù)，進入吉布斯函數(shù)和亥姆霍茨函數(shù)的講解時，可以提出熵判據(jù)有何缺點？針對恒溫、恒壓(或恒容)、非體積功為零的變化過程，熵判據(jù)會有如何變化？等等。給學生幾分鐘時間，分組進行課堂小討論。教師隨機抽取學生回答上述問題，了解學生對問題解決的情況；教師總結(jié)歸納，引出吉布斯函數(shù)判據(jù)和亥姆霍茨函數(shù)判據(jù)。這樣學生對這種比較抽象的概念理解會更深刻。再出幾個實際變化過程，讓學生根據(jù)所學知識，選取合適的判據(jù)判斷過程進行的自發(fā)性，學以致用，大大提高學生的學習興趣，有利于培養(yǎng)學生探究科學知識的意識和能力。

2.2.2 情景案例分析課堂教學設(shè)計

在課中教學中，當講到某個知識點時，可以通過引入工業(yè)、生活等所見實際案例進行情景案例教學設(shè)計。如講到熱機、熱機效率時，可引出生活中的熱機有哪些？汽車、飛機、輪船是不是熱機，其工作原理是什么？燃料產(chǎn)生的熱，能否全部轉(zhuǎn)化為功等等。講到二組分合金相圖時，提出保險絲的組成是什么？請用相圖知識來分析保險絲為什么易于熔斷。講到凝固點降低時，提出冰箱拿出的凍肉等，如何盡快解凍，其原理是什么。通過這些情景案例教學設(shè)計，使學生動起來，課堂氣氛活躍起來，從而大大提高學生的學習興趣和學習積極性。培養(yǎng)學生思考問題的能力，分析問題、解決問題的能力，提高學生的創(chuàng)新意識。

2.2.3 理論-實踐一體化課程教學設(shè)計

可以將理論-實踐一體化教學引入課程教學設(shè)計中。講到丹尼爾電池時，可以將原電池電動勢測定的實驗引入課程教學，課后在實驗室展開原電池電動勢測定實驗；講到表面活性劑的應(yīng)用，可以通過Flash動畫，演示潤濕過程、乳化過程等；講到二元液系相圖時，可以引入有機化學實驗的蒸餾、蒸餾原理，工業(yè)中的精餾、精餾原理等，讓學生切實感受到物理化學專業(yè)知識的實用性，激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力，同時使學生了解物理化學在整個專業(yè)中的承前啟后作用，引領(lǐng)學生建立專業(yè)知識體系。

除了采用上述三種教學設(shè)計，還將科研、翻轉(zhuǎn)課、小專題討論、知識拓展匯報、課程思政等引入課程教學設(shè)計，并適時進行課堂測試，了解學生的學習情況。

在教學過程中教師要能激發(fā)學生的學習動機，喚起學生的求知欲，從而使學生能快樂的，興致盎然地參與到學習中。這樣教師在講課時就需多鼓勵學生，要學生多提為什么。學生提問題，不在乎提問題的正確性、邏輯性，而是提問題的獨特性和創(chuàng)新性。

2.3 課后總結(jié)反思

一堂課結(jié)束，并不是真正的結(jié)束，教師通過智慧樹、雨課堂、QQ群等引導學生總結(jié)歸納知識點，構(gòu)建、繪制知識導圖，布置相應(yīng)章節(jié)的作業(yè)，對提交的作業(yè)進行批改。通過對知識導圖的繪制和作業(yè)的完成情況，對學生進行個性化評價和反饋，從而掌握學生的學習情況和存在問題，并進行教學反思，對教學方法進行持續(xù)性改進。

教師可以在討論平臺提出與本章節(jié)內(nèi)容有關(guān)的學科的最新研究進展課題，師生共同參與；教師可以引導學生上網(wǎng)收集相關(guān)文獻，讓學生整理、歸納，提出問題，教師、學生相互討論，闡述各自的觀點，開拓學生的眼界，提高學生學習的積極性和創(chuàng)新能力；教師也可將科研進入教學，提高學生的探究知識的能力和創(chuàng)新意識，還可將理論知識延伸到工程實例中，提高學生理論聯(lián)系實際解決工程問題的能力。

3 課程內(nèi)容與資源整合

熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡這三章的特點是公式多，邏輯思維強，在教學過程中可采用以傳統(tǒng)的板書式教學為主，多媒體教學為輔，并適時引入信息化教學，對一些難理解的內(nèi)容和一些前沿性和時代性的知識，通過智慧樹、雨課堂、QQ群等引入，提高同學們的學習積極性和科學參與性。多組分系統(tǒng)的熱力學這章的概念較抽象、相平衡這章的特點是以相圖為主，這兩章主要采用多媒體教學和混合式教學相結(jié)合的方法，傳統(tǒng)的板書教學為輔的方式進行教學，把一些傳統(tǒng)手段下難以表達的教學內(nèi)容，或無法觀察到的現(xiàn)象，能生動、形象、新穎、直觀地展示出來，使學生可以在寬松、愉悅的環(huán)境中完成學習，從而提高學生的學習興趣。電化學和化學動力學可以采用傳統(tǒng)的板書式教學和多媒體教學相結(jié)合的方式進行。整個教學過程，將物理化學的新理論、新進展、任課教師的科研引入課堂，提高學生的科研興趣和創(chuàng)新能力；將工程實際問題密切與理論知識相結(jié)合，使學生具有較扎實的理論基礎(chǔ)，又有一定解決實際工程問題的能力。

4 多元課程考核評價方式建立

傳統(tǒng)的課程評價方式是通過平時作業(yè)和期末考試成績決定。這種方式形式簡單，使學生不注重平時學習，期末考試時采用死記硬背的突擊式復習，以及格為目的，不利于學生奠定扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，純粹為考而學，不利于提高教學質(zhì)量，不利于應(yīng)用型和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。針對以上問題，我們提出了多元考核的評價方式，側(cè)重過程性考核，線上學習15%(線上學習完成度+在線測試+學習筆記等)+線下學習25%(個人作業(yè)+小組作業(yè)+課堂出勤+課堂表現(xiàn)+課堂測試+課堂展示等)，期末考試60%。通過智慧樹、雨課堂等信息化平臺對學生學習情況的記錄，教師能夠較系統(tǒng)地掌握學生學習動態(tài)的全過程，能更加準確和客觀地評價學生的學習效果，找出學生的問題所在，通過調(diào)整教學方法、教學設(shè)計，進行持續(xù)性教學改進。

5 結(jié)語

當前一流課程建設(shè)已成為高校課程建設(shè)的重中之重，物理化學是化學化工、材料、環(huán)境等專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，起著承前啟后的作用，其重要性不言而喻。在物理化學一流課程建設(shè)與實踐過程中，課程團隊與時俱進，以立德樹人為宗旨，轉(zhuǎn)變教學理念，突出以學生為中心，將信息技術(shù)與課程教學相融合，將科研、工程案例引入課堂，進行線上線下混合式教學，從而有效地激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生自主、自學學習能力，提高學生解決工程實際問題能力和創(chuàng)新能力。