新質生產力背景下高校物理化學課程教學改革探索

中圖分類號：GO64-4；G641 文獻標識碼：A 文章編號：1673-7164（2025）11-0133-04

隨著社會的進步，加快傳統粗放型產業向高科技產業轉型對我國經濟的高質量發展至關重要。習近平總書記提出的新質生產力是以新一代信息技術為代表的高新技術與經濟社會發展深度融合而形成的新的生產力形態，也是推動我國經濟高質量發展的重要動力。[1]它強調科技創新、數字化轉型和綠色發展，對高等教育提出了新的挑戰和要求。在這一背景下，高等教育需要培養具備跨學科知識、創新思維和解決復雜問題能力的高素質人才。[2-3]

物理化學作為理工類專業的核心基礎課程，在培養學生科學素養和創新能力方面具有獨特優勢。它不僅是化學、材料、能源等領域的理論基礎，也是推動新質生產力發展的關鍵學科之一。然而，傳統教學模式下的物理化學課程面臨著以下痛點：一是教學內容晦澀，學生積極性不高、內驅力不足；二是課堂教學偏重理論學習，缺乏實踐應用；三是教學方法單一，難以激發學生創造性思考；四是數字化教學手段落后，未能充分利用現代技術提升教學效果。[4-6]這些問題與新質生產力背景下對人才的新要求形成了明顯矛盾。因此，物理化學課程的教學改革勢在必行，只有改革，才能適應新時代對復合型、創新型人才的迫切需求。本研究將圍繞新質生產力的背景，探討物理化學課程教學改革的具體措施和實踐成效，為相關學科的教學改革提供參考。

一、物理化學課程教學現狀與問題

物理化學作為理工類專業的核心基礎課程，旨在幫助學生掌握化學中的基本原理，并理解其在化學、材料、環境、生物等領域的應用。隨著新質生產力的快速發展，社會對具有跨學科知識、創新能力和實踐能力的高素質人才需求日益增加，這對物理化學教學提出了更高的要求。[7然而，傳統教學模式未能完全適應這些新需求。經過調研與分析，當前物理化學教學主要存在以下問題。

（一）教學內容抽象且滯后，難以激發學生興趣

物理化學的教學內容涉及大量復雜的理論推導和數學公式，如熱力學定律、統計熱力學、化學動力學等。這些抽象內容對于大多數學生來說難以理解，缺乏直觀性，導致他們在學習過程中容易產生畏難情緒。此外，課程內容滯后、脫離前沿科技發展也是一大問題。許多物理化學教學仍然停留在經典理論講授階段，忽略了前沿科技的最新發展。例如，盡管物理化學的基礎理論在半導體芯片等高科技領域已得到創新應用，但目前的課程設計仍停留在經典理論階段，學生難以看到所學知識在現代科技中的實際應用。教學內容的滯后性，進一步加劇了學生對物理化學的學習困惑，難以激發他們對未來職業發展的關注和重視。

（二）理論教學與實踐訓練脫節，難以培養實際問題解決能力

當前的物理化學課程過于側重理論知識的傳授，忽視了實踐能力的培養。雖然課程中包含物理化學實驗，但實驗教學的安排常常受到時間和設備的限制，未能與理論教學緊密結合，導致學生缺乏實際操作的機會。在實驗課程中，許多操作步驟往往預先設定，學生只需按部就班完成即可，缺少自主探索和問題解決的過程，未能有效提升動手能力和創新意識。理論知識與實踐應用的脫節，使得學生難以在實際場景中運用所學。[8-9]例如，在動力學部分，學生能夠掌握簡單化學反應的速率計算，但在處理相關的工業生產問題或材料研究中，常常缺乏有效的思維工具和經驗支持。實踐能力的欠缺不僅影響學生應對真實問題的能力，也限制了他們對學科發展的深入理解和進一步研究的興趣。

（三）教學方法單一，難以激發學生的創新思維

目前的物理化學教學主要依賴傳統的講授模式，課堂互動較少，學生在學習中處于被動狀態。這種教學方法雖然可以系統地傳授理論知識，但缺乏足夠的靈活性，難以激發學生的批判性思維和創造性解決問題的能力。教師在授課時通常采用單一的講解和板書方式，缺乏多樣化的教學策略，如小組討論、案例分析和問題導向學習等。盡管現代教育技術提供了虛擬實驗、多媒體展示、在線互動平臺等工具來增強教學效果，但這些技術在物理化學教學中的應用仍然有限。許多課程仍依賴傳統的幻燈片和黑板，缺乏動態、直觀的知識展示手段。例如，在講解復雜的分子運動或熱力學過程時，若能使用動態模擬軟件，學生則更容易理解相關概念。這些技術手段的使用普及力度不足，阻礙了學生創新思維和解決問題能力的培養，

二、教學改革思路與舉措

（一）優化教學內容，增強知識與實際應用的關聯

1.重構課程模塊，強化實際應用

本研究對物理化學課程進行模塊化重構，將課程劃分為熱力學、電化學、動力學等核心模塊，每個模塊應突出其在新質生產力領域（如新能源、先進材料）的實際應用。比如，在熱力學部分，增加與清潔能源技術相關的案例，如太陽能電池的熱力學分析，幫助學生理解熱力學在能源轉換和優化中的實際應用；在動力學模塊中，設計與綠色化學相關的實驗項目，通過對不同催化劑在 CO₂ 還原反應中的效果進行研究，提升學生對催化劑應用的理解。教師可以通過引入實時數據和案例研究，讓學生了解最新科技進展及其對物理化學原理的應用。

2.引入跨學科知識與前沿科技

在課程中融入半導體物理、光電器件等交叉學科內容，設計跨學科項目，培養學生的綜合創新能力。例如，在講解化學動力學時，引入半導體物理中的載流子輸運與復合動力學，通過具體案例展示物理化學與半導體物理的結合，從而幫助學生掌握物理化學知識在現代科技中的應用。這種跨學科的融合不僅能提升課程的現代性，還能激發學生的興趣，使他們在學習中感受到物理化學的實際價值。

3.豐富教學資源與增強實踐操作

建立一個涵蓋前沿科技案例和虛擬仿真實驗的在線資源庫，如虛擬實驗室，讓學生能夠在線進行高成本或高風險的實驗（如核磁共振實驗或高壓反應模擬），提高動手能力和實踐水平。通過虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，模擬復雜的實驗過程，如納米材料的制備，幫助學生直觀地學習知識和掌握實驗技巧。此外，可考慮開發相關的模擬軟件，讓學生通過互動學習的方式，進一步理解和應用所學知識。

（二）改進教學模式，提高學生綜合能力

1.實施混合式教學模式

采用“線上自主學習 + 線下研討 + 實踐應用\"的混合式教學模式，促進學生的自主學習與實踐能力的提升。通過線上微課視頻和互動教材，學生可以按自身進度學習基礎知識，靈活安排學習時間；線下研討課可以通過小組討論和案例分析，深化學生對理論知識的理解與應用；實踐環節則設計與實際問題相關的項目，如新能源電池的設計和性能測試，讓學生全程參與，提升其解決實際問題的能力。混合式教學模式不僅能提升學習的靈活性，還能增強學生的實際操作能力和綜合素質。

2.加強實驗教學，強化實踐與創新能力

增加與新質生產力相關的實驗項目，如智能材料傳感器設計和新能源材料性能測試，提升學生的動手能力和創新意識。在實驗課程中引人開放性實驗，鼓勵學生自主設計實驗方案，如開發新型催化劑或優化反應條件，通過實際操作強化其創新能力和實踐技能。這種開放性的實驗設計能夠激發學生的創造力，培養其科學探索精神。

（三）豐富教學方法，激發學生的學習興趣與創新思維

1.多樣化教學方法與互動方式

采用小組討論、問題導向學習（PBL）等多樣化的教學方法，增強課堂互動，激發學生的主動性和創新思維。例如，在講解復雜的熱力學和動力學概念時，利用小組討論和案例分析，促使學生自主思考和應用知識。通過這些方法，可以提高學生的批判性思維和創造性解決問題的能力。此外，結合實際問題和案例，設計開放性問題，鼓勵學生運用所學知識進行討論和分析，以提升其綜合分析能力和解決實際問題的能力。

2.充分利用現代教學技術

引入多媒體教學、在線互動平臺等現代技術手段，提升教學效果。例如，通過虛擬實驗室和模擬軟件，讓學生在安全可控的環境中進行實驗探索和創新，提升其實驗水平和創新能力。利用現代教學技術，能夠提供動態、直觀的知識展示手段，增強學生的學習體驗，使復雜的物理化學過程更易于理解。

（四）加強師生互動，融入科技前沿，增強學習效果

1.利用智能教學平臺，加強個性化指導

借助智能教學平臺，實現實時互動和個性化指導，根據學生的學習進度和薄弱環節，提供定制化的學習資料和練習題。這種個性化的指導不僅能提高教學效率，而且能幫助學生及時解決學習困難，提升學習效果。

2.融入科技前沿內容，激發學生興趣

定期更新課程內容，將量子化學、納米技術、人工智能等前沿科技與物理化學原理相結合，展示學科的發展前景。通過專家講座和“前沿科技沙龍\"等活動，引人最新科技成果，激發學生的學習興趣和科研熱情。這樣不僅能夠讓學生了解學科的發展方向，還能激勵他們積極參與到前沿科技的研究中。

三、改革創新成效

為了評估物理化學課程教學改革的效果，本部分將從教學效果、學生學習體驗和綜合能力提升三個方面進行分析，展示改革舉措的實際成效。

（一）教學效果的提升

一是知識應用能力的提高。經過課程內容的優化與重構，學生對物理化學知識的實際應用能力顯著增強。引入前沿科技與實際案例，使學生能夠更好地理解和應用理論知識。在實踐中，學生對熱力學在新能源領域、催化劑在綠色化學中的應用表現出更高的興趣和理解力。為了評估教學效果，本研究采用問卷調查和課堂觀察相結合的方法，對參與課程的120名學生進行了調查。調查顯示，約 80% 的學生認為課程內容的實際應用增強了他們對物理化學的學習動力，并能夠將所學知識應用到實際問題中。

二是實踐能力的顯著提升。改革后的實驗教學引入更多實際項目和開放性實驗，增強了學生的動手能力和創新意識。實驗課程的調整使學生能夠參與設計實驗方案，并進行實際操作。這一變化在實驗課程評價中得到了積極反饋，約 75% 的學生表示，其在動手能力和問題解決能力方面有了明顯進步。特別是在新能源材料性能測試和智能材料傳感器設計等實驗中，學生表現出較強的操作能力和創新思維。

（二）學生學習體驗的改善

一是學習興趣和參與度的提高。通過引人多樣化的教學方法和現代技術手段，學生的學習興趣和課堂參與度得到顯著提升。小組討論、問題導向學習（PBL）等教學方法不僅增加了課堂互動，也促使學生積極參與到學習過程中。調查數據顯示，約 85% 的學生認為，課程中的互動方式和技術應用使學習更加有趣和富有挑戰性。學生對復雜概念的理解和掌握更加深入，學習體驗得到顯著改善。

二是技術應用的增強?，F代教學技術的應用，如虛擬實驗室和動態模擬軟件，使得學生能夠在安全、可控的環境中進行實驗探索。這些技術的引入有效提高了學生對實驗過程的理解和操作能力。約 70% 的學生表示，虛擬實驗和模擬軟件幫助他們更好地掌握復雜的物理化學過程，提高自身實驗技能。

（三）綜合能力的提升

一是創新思維和解決問題能力的增強。課程改革中的開放性實驗和跨學科項目顯著提高了學生的創新思維和問題解決能力。學生在參與設計實驗方案和解決實際問題的過程中，展現出了更強的創新能力和綜合素質。評估結果表明，約 78% 的學生認為，課程中的創新項目和實際應用環節提高了他們的創造力和綜合能力，對未來的科研和職業發展充滿信心。

二是跨學科綜合素質的培養。課程改革通過引入跨學科知識和前沿科技，培養了學生的跨學科綜合素質。學生在學習過程中能夠將物理化學知識與量子計算、人工智能等領域的最新科技相結合，拓寬學科視野。這一培養效果在學生的學科理解和綜合能力評估中得到了體現，約 72% 的學生表示，他們在跨學科知識的掌握和應用方面有了顯著提升。

四、結語

在國家大力發展新質生產力的戰略背景下，物理化學課程的教學改革對于培養高素質創新人才具有重要意義。本次改革通過優化教學內容、改進教學模式、豐富教學方法，以及加強實踐能力培養，提升了學生的學習體驗和綜合素質。課程內容的現代化重構不僅增強了理論知識與實際應用的緊密聯系，還通過引入跨學科和前沿科技知識，拓寬學生的學科視野。在教學實踐中，采用開放性實驗、混合式教學等創新舉措，促進學生自主學習、創新思維和實踐能力的發展。教學效果的評估顯示，改革措施不僅有效提升了學生的知識應用能力、實踐能力和創新思維，亦改善了學生的學習興趣與課堂參與度。

本次改革實踐表明，基于新質生產力需求的課程教學創新，不僅能夠促進學生的全面發展，而且為物理化學等核心基礎課程的教學改革提供了有益的參考。未來，將繼續深化改革，不斷探索新的教學方法和手段，優化課程內容和教學資源，加強產學研合作，以適應不斷變化的科技發展和人才需求。學校應積極推廣成功經驗，同時，也為其他基礎科學課程的教學改革提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1]蒲清平，黃媛媛．習近平總書記關于新質生產力重要論述的生成邏輯、理論創新與時代價值[J].西南大學學報（社會科學版），2023（49）：1-11.

[2]楊清，郝志軍.指向新質生產力發展的課程與教學改革向路[J].人民教育，2024（07）：20-23.

[3」周光禮，汪天逸.高校如何全力以赴推動新質生產力發展[N].中國教育報，2024-04-15（05）.

[4]朱必學，朱純，袁強.現代物理化學課程教學改革與實踐[J].高教學刊，2024（08）：125-128.

[5]周蓮.物理化學課程教學改革方式淺析[J].云南化工，2023（03）：201-204.

[6]祖莉莉，范樓珍，李運超，等.信息化時代物理化學課程的教學改革與實踐[J].化學教育：中英文，2022（16）：2-5.

[7]霍樹營，宋常英.高校物理化學教學改革探討[J].科教導刊：電子版，2023（28）：202-204.

[8」康麗華.新時代高校物理化學課程教學改革探索[J].科教導刊，2023（19）：101-103.

[9]張夢娟，張晴晴，邵國泉．地方本科高校物理化學課程教學改革的探索[J].廣州化工，2023（06）：203-205.

（責任編輯：陳華康）