物理化學課程教學改革與實踐

程宏英 劉家輝 劉勇健

[摘要] 結合物理化學課程教學實踐,闡述了在該課程教學改革中,加強教學教材建設,教學方法改革和物理化學綜合實驗的開設,為激發學生學習興趣,提高本科教學質量奠定基礎。

[關鍵詞] 物理化學 教學改革 實踐

物理化學是一門理論化學,由于其嚴密的理論性、高度的概括性及廣泛的實用性,使其成為本科化學及其相關專業的重要基礎課程之一。本文結合物理化學課程教學改革的實踐,闡述了在教改過程中,加強教材建設,教學方法和教學手段改革,同時大力加強實驗教學,激發學生學習興趣的各種措施進行探討和實踐。

一、優化課程內容,加強教材建設

物理化學是繼無機化學、有機化學、分析化學等課程后的又一門非常重要的基礎化學課程,它在數學、物理學及前述化學基礎上,進一步系統闡述化學的理論,為后續的專業課程學習、知識應用和科學研究提供更全面、更直接的基礎,是鏈接基礎學科、應用學科和科學研究的橋梁。因此,在物理化學的教學和學習中,選用或編寫適合學生特點的教材,對學生的學習起到極大的輔助作用。近年來,理論教材一直選用南京大學主編的《物理化學》,并配套習題冊。在實際應用中,針對學生的接受能力,靈活做好物理化學與基礎化學理論的銜接。實際教學中,在不影響知識系統性的情況下,學生在基礎化學中已學過的內容。另外,針對物理化學課程主要內容是理論及數學推導的特點,在教學過程中,進一步做好與實際應用的銜接。例如,將有機中常見的蒸餾與二組分體系的相圖結合起來,介紹蒸餾在天然有機產物和中草藥有效成分提取中的應用等。物理化學理論知識,也是后續課程專業課知識的鋪墊,因此,適當做好物理化學與專業課知識和科學研究的連接,將極大地提高學生的學習積極性,激發學生從事科學研究的熱情。例如,電化學的工作原理和方法與T iO₂ 超微粒納米材料的制備、表征及在廢水治理中的應用和陽極熔出微分脈沖極譜法連續測定人發中的銅、鉛、鎘、鋅等相結合,將有效地提高學生的學習興趣,同時也提高了本科教學的教學質量。

在理論課不斷優化課程內容的基礎上,加強配套實驗教材的建設,根據學生接受和掌握知識的程度,編寫學生易接受和感興趣的實驗項目列入教材,既做到了實驗項目的不斷更新,也能很好的融入學科內外知識的聯系中, 加強學科與生活、社會、科學的聯系,引導學生關心社會發展、關心生存環境、關心科技進步。

二、改進教學方法,提高教學質量

在傳統的教學方法中,物理化學課程以教師的講授法為主—講臺+粉筆+黑板,這種教學方法通過學生聽課,可以使學生用較少的時間,吸收積累較多的知識。但是,這種方法以單向地灌輸為主,學生一直處于被動的學習狀態,課堂氣氛較為沉悶,不利于學生學習能力的培養,對于較為枯燥和乏味的概念推導,學生更缺乏學習興趣。因此,如何引導、激發和指導學生由被動的客體轉變為自主學習、自主思維的主體是物理化學教學改革至關重要的問題。

1.注重應用啟發式教學,要讓學生獲得探求知識的主動權。由于《物理化學》課程在教學中有一定難度,既要在較短的教學時間內組織好教學內容,把握適度的教學深度,同時,在講授中更要注意引導學生循序漸進。例如,在主講熱力學第二定律時和過程方向的判據時,教師要引導學生把握整章的思路,使學生一開始就在頭腦中形成總體思路,學生的學習和思維自然就主動了,再利用熱力學第二定律引出狀態函數,通過計算狀態函數的變化值來判斷過程的方向和限度。這樣,整個課堂教學從過去的以“獲取知識”為主,轉變為以“探究知識”為主,使學生始終處于自覺的主動狀態,使學生思在前、想在點,全局在胸,處于主動,達到較佳的學習效果。

2.適當采用多媒體教學,豐富課程內容,提高教學效果。多媒體教學是計算機輔助教學(CAI)的一種。作為一種現代教學技術,與以教材、黑板和粉筆為主的傳統教學技術相比,具有形象、省時、高效等優勢。適當采用多媒體授課增加了每堂課的內容。簡單的動畫效果使教學內容形象生動,這有利于豐富學生的視覺效果,激發學生的學習興趣。因此,在教學中將一些形象化、信息量大和學生易于接受的教學內容制成多媒體,可以讓學生自學和反復翻閱,將一些物理化學習題編成軟件庫,方便學生自由選答,對一些學生不易接受或較難的公式推導過程,則仍可以采用粉筆在黑板上反復推算和演練。因此,將多媒體教學與傳統教學模式靈活相結合,在課堂教學效率、教學效果及調動學生積極性方面有很大的提高。多媒體教學在保持原有教學模式連貫性的基礎上,靈活地改變教學方式,采用多種多樣的教學策略,創造更簡潔的教學環境,提高課堂教學效果,促進課堂教學的發展提供了教學手段的創新。

三、加強實驗教改,培養學生綜合素質

《物理化學實驗》是與《物理化學》課程相配套的一門極為重要的基礎課。《物理化學實驗》課程對于學生理解化學學科的基礎理論,掌握運用化學中基本的物理方法和技能,訓練學生設計科學實驗方法與動手能力,培養學生科學思維和分析解決問題的能力,引導學生自覺地樹立科學世界觀、方法論有著重要的作用。以前的物化實驗教改中,曾采用擴展實驗內容、改進實驗方法或裝置、提高實驗的準確性以及開辟部分新的物理化學實驗等幾個方面的課題。為了培養學生獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力,并與社會發展的需求相適應,僅開設上述課題是遠遠不夠的。在綜合與創新化學實驗新體系中,要求開設的綜合和創新性實驗盡可能反映材料、生命、環境、信息等學科的內容。了解和學習化學研究方法與現代實驗技術在高新科技學科中的應用,成為創新人才培養的新的建設目標。因此,不僅要打破專業的界限,還要打破學科的界限,使綜合和創新性實驗成為跨學科、多技能的綜合訓練。

因此,在所選好實驗,編寫實驗教材的基礎上,開設與材料相關的載體電催化劑的制備、表征與反應性能;T iO₂ 超微粒納米材料的制備、表征及在廢水治理中的應用等,與生命科學相關的天然藥物活性成分的測定與指紋圖譜研究等,與環境相關的有生物質廢棄物熱解特性的熱重分析;反相懸浮法制備明膠/PVA球形吸附樹脂及其性能測試等。使學生通過這些知識型的綜合和創新性化學實驗的學習,逐步培養創新意識,更新陳舊觀念,以適應新時代的需求。

總之,《物理化學》課程,是一門基礎理論性和實踐性都較強的課程,對化學和其他相關學科的基礎理論的作用和影響是巨大的。因此,在深化物理化學教學改革的同時,更注重傳授獲取新知識的方法和思想,培養學生的創新意識和科學品質,使學生成為素質全面的、能適應21世紀的知識經濟時代需求的應用性人才。

參考文獻:

[1]賈麗慧,劉安昌.淺談物理化學教學的幾點體會[J].大眾科技,2006,(4):139-140.

[2]熊建軍.多媒體教學與教學創新思維[J].湖南輕工業高等?？茖W校學報,2002,14(3):38-40.

本文系校級“物理化學精品課程建設”與“物理化學實驗課程體系改革及培養學生創新能力研究探索”項目資助。