《物理化學》課程教學創(chuàng)新改革與實踐

王愛榮

北部灣大學石油與化工學院，廣西 欽州 535011

《物理化學》是四大基礎化學之一，化學的理論基礎是化學、化工、材料、制藥、食品等諸多專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課，是全國各大高校大多數化學化工類專業(yè)研究生招生考試的必考科目，課程地位非常重要［1］。《物理化學》是用物理學的方法和理論研究化學過程的理論和內容［2］，將學生對化學的認識由實驗科學層面上升到理論研究層面，理論性非常強；課程內容中公式、原理多，概念抽象、枯燥難懂，是比較難學的一門課程。傳統(tǒng)《物理化學》教學過程包括學生課前預習、教師課上講解、學生完成作業(yè)三個環(huán)節(jié)，最后教師根據平時的作業(yè)及期末測試給予評價。

一、教學“痛點”剖析

《物理化學》課程教學過程中存在影響學生學習效果，制約學生全面發(fā)展的“痛點”，主要體現在以下方面。

（一）傳統(tǒng)教學模式未能充分體現“學生中心”

在傳統(tǒng)教學模式下，部分課堂經常是課上滿堂灌，課堂效率低，無法實現對學生的創(chuàng)新思維能力、分析問題能力和解決復雜問題能力的培養(yǎng)；要求學生課后預習新課內容，但教師又無法掌握學生預習情況，不利于對學情的分析，難以達到時代對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。

（二）大班上課，課堂互動效率低

《物理化學》課程授課對象涉及學校化工、食品、海洋等多個專業(yè)學生，每學年有上千學生學習這門課程，《物理化學》教學實施過程一般為大班上課，課堂互動活動學生參與率低，互動效率低下，教師更是無法掌握學生課堂參與情況。

（三）課程思政融入難

《物理化學》課程內容理論性強，難以找到有效的課程思政融入策略。如何更巧妙地將課程思政元素有機融入課程教學內容中，讓學生能夠入眼入耳、入腦入心、內化吸收，是需要重點解決的問題。

（四）評價形式單一

《物理化學》采取的是傳統(tǒng)的平時作業(yè)和期末考試相結合的形式，評價形式比較片面化，容易引起學生的投機和作弊行為，也不利于調動學生學習主動性。

二、教學創(chuàng)新舉措

基于教學痛點，以學生為本、成果為導向的理念構建理論聯(lián)系實際的教學體系。結合化學化工專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，將現代信息技術深度融合到課前、課中、課后全過程教學中［3］。創(chuàng)新一體化教學模式、信息化教學方法、教學內容、教學評價，以學生為中心，培養(yǎng)學生《物理化學》學科思維、解決復雜問題的能力、批判性思維，凸顯“立德樹人”“學生中心”“理論聯(lián)系實際”的教學理念。具體實施如下：

（一）創(chuàng)新教學模式

依據加涅組織策略和信息加工過程，結合學生學習障礙和關鍵點，采用線上線下混合式教學［4］，構建課前課中課后一體化教學模式［5］，開展《物理化學》的教學。依托國家級線上精品課程，在中國大學慕課線上平臺建立異步SPOC 課程，并結合學生實際情況，編輯相關的線上學習內容。

課前預習，以線上學習為主。教師利用QQ 群發(fā)布導學案，線上平臺發(fā)布視頻微課資料及課前測驗，學生在線上觀看教學視頻完成預習，并完成測驗，也為教學設計提供相關依據。

課中強化，以線下學習為主，結合“慕課堂”手機端完成課堂教學活動。情境導入，激發(fā)學生學習興趣；展示課堂學習目標，讓學生更好把握學習重點；創(chuàng)設問題情境，培養(yǎng)學生問題意識，并提高學生分析解決復雜問題的能力；案例分析，自然融入課程思政；慕課堂分組討論、答題，并引導學生大膽質疑，批判性思考，從而培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。

課后鞏固，以線上學習為主。學生在線上完成作業(yè)，對教師發(fā)布的討論提出看法，也可以在答疑區(qū)提出問題，實現課后“師生互動”和“生生互動”。

（二）創(chuàng)新教學方法

鑒于《物理化學》理論性非常強的特點，教學方法一般會采取問題啟發(fā)式教學，但是由于大班上課，這種提問由集體回答或者是單獨回答的課堂互動方式，既不能實時反饋學生學習效果，也不能使學生全員參與到課堂互動中。針對這個問題，采用與線上課程相關聯(lián)的“慕課堂”手機端輔助教學［6］。教師提前在線上慕課堂后臺備課，結合課程內容備好提問、討論、問卷等相關內容；課上，學生利用慕課堂完成簽到，并根據課上老師發(fā)布的內容，完成慕課堂的相關任務，學生完成情況的數據都會在線上平臺時時統(tǒng)計下來。“慕課堂”的應用，使學生全員參與到課堂互動活動中，教師也能根據實時反饋的結果，及時調整教學的方案，從而提高課堂教學效率。

（三）創(chuàng)新教學內容

隱性與顯性相結合，有效融入課程思政。結合學院發(fā)展定位、專業(yè)特色和人才培養(yǎng)目標，制定出《物理化學》課程思政實施方案。以“課程承載思政，思政寓于課程［7］”為關鍵點，在《物理化學》教學大綱中增加“課程思政設計”模塊；研究教學實施中針對每個學時內容，從愛國情懷、民族精神、科學精神、科學倫理、大國工匠精神、安全意識、環(huán)保意識等方面充分挖掘教學內容中的思政元素，并明確思想政治教育的拓展重點、融入載體、教學方法等。采取案例式教學，用物理化學知識解釋現象，計算解決實際生產生活中的問題。將中國古代詩歌引入到課堂教學中，用物理化學原理解釋中國古代詩歌中的現象：“秋荷一滴露，清夜墜玄天。將來玉盤上，不定始知圓。”為什么露珠是圓的，為什么可以在荷葉上隨意滾動？課堂中引入詩歌，使學生在學習理工類知識的同時激發(fā)學生的美育情感，使學生建立文化自信，這是顯性融入課程思政。同時，用物理化學知識解釋詩歌中的現象，增強學生理論聯(lián)系實際的能力，通過詩歌表達的思想教育學生，比如廉潔自愛，珍惜糧食等，這是課程思政的隱性融入。深度挖掘教學內容，通過案例式教學方法，顯性與隱性相結合有效融入課程思政，完成專業(yè)課程“立德樹人”的根本任務。比如講用化學平衡常數和等溫方程知識計算游泳池上方吸煙對健康傷害更大，教育學生養(yǎng)成良好生活習慣；用亨利定律計算喝酒駕車的司機血液中酒精的濃度，教育學生“開車不喝酒，喝酒不開車”，增強遵守交通規(guī)則的意識，等等。

教學內容中增加“前沿與挑戰(zhàn)”內容，拓寬學生知識視野。《物理化學》是經典的基礎化學學科，理論性非常強。為了讓學生更好地感受經典理論在現在科學研究及應用領域的應用，每節(jié)課會結合學習的內容，給學生關鍵詞，讓學習有余力的同學課后結合關鍵詞查閱相關的資料，拓寬知識的視野。在課堂上增加課外拓展的內容，主要是結合本節(jié)課內容給學生介紹前沿論文，尤其是本學院教師取得的科研成果。

（四）創(chuàng)新評價方式

將教學活動納入到考核評價中，基于目標達成設計評價內容。采用過程性評價和終結性評價相結合、知識+能力+思維相結合的評價方式（如圖1 所示）。課程評價包括平時考核、實踐作業(yè)和期末卷面考試三大部分。平時考核這個部分，具體包括：個人在課前預習環(huán)節(jié)中自測自評的成績，參與線上討論情況；課堂上使用“慕課堂”簽到考查學生出勤情況；課堂上參與“慕課堂”答題情況，小組討論及發(fā)言情況；課后學生線上提交作業(yè)，完成課外拓展情況。綜合運用多種評價方式，能夠較好地檢測本次課教學目標的達成度，并能促進學生學習積極性的提高。教學評價還兼顧課程思政的考核，尤其在期末考試及課程論文中均融入思政元素。在期末考試中設立綜述性題目，比如讓學生解釋融雪劑應用的原理，并分析應用融雪劑的利與弊，考查學生應用理論知識解決實際問題的能力，同時也考查學生是否具備環(huán)保意識；線上平臺發(fā)布課程論文，比如題為“從《憫農》淺談界面現象”的命題論文，既考查學生的掌握知識和解決問題的情況，又考查學生對基層勞動者的人文關懷情況。

圖1 教學評價框架

三、教學成效

學生由原來上課只聽只看，到現在忙起來，精神面貌大幅提升。通過慕課堂后臺數據顯示學生課堂參與答題及討論活動，參與度都在90%以上，多數都能達到100%；從慕課堂答題的正確率來看，絕大多數都能在70%以上。另一方面學生期末考試卷面成績有了明顯提高。圖2 中同一專業(yè)同一批學生，左側是2020 年秋季學期（傳統(tǒng)教學模式）《物理化學》上冊考試成績分析，右側是2021 年春季學期（創(chuàng)新教學模式）《物理化學》下冊考試成績分析。通過創(chuàng)新教學改革，學時及格率大大提高，從箱線圖統(tǒng)計中可以看出下四分位和中位學生成績提高非常明顯，說明原來成績落后學生學習主動性明顯提高。

圖2 學生成績箱線統(tǒng)計圖

四、結語

團隊以學生為本、以成果為導向，初步探索并構建理論聯(lián)系實際的《物理化學》教學體系。今后將繼續(xù)以“兩性一度”為標準，密切關注物理化學領域的學科發(fā)展動態(tài)，及時將學術研究和科技發(fā)展前沿成果引入課堂；結合學生認知水平及專業(yè)發(fā)展，將重難點知識及習題講解制作成微課等視頻資源；緊抓社會及學科熱點問題，及時更新例題及習題資源；增多課外研討題目，增加實踐設計類型題目，并納入考核評價中。重視教學內容的深度性和邏輯性的挖掘，為提高《物理化學》課程教學效果，提升人才培養(yǎng)質量繼續(xù)努力。