物理化學一體化教學任務開發探索

謝威 潘桂生 陳鑫 李俊 袁愛群

【摘要】探討在物理化學課程中實施“教、學、做一體化”教學模式，開發相關任務，采用任務驅動，突出物理化學的特色，培養學生的職業能力。

【關鍵詞】物理化學一體化任務開發

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）05C-0143-02

物理化學一體化課程以無機、有機化學等課程為基礎，這些前期課程為學生提供化學相關方面的基礎知識和基本操作技能，同時本門課程為后續的化學工藝學、化工原理、高分子材料、分離工程、金屬材料等眾多專業課程提供化學知識和技能的儲備，為學生日后進入工農商行業、企業實習和工作打下了基礎。

物理化學一體化課程實施之后，學生成績明顯改善，綜合能力提高，但是課程任務選擇面小，此矛盾十分突出。當前，高職院校普遍存在實訓項目老化的問題。教師應主動關注本專業發展的動向，及時更新知識，掌握新工藝、新技術并將其及時充實到教學中，這樣才能使學生的能力滿足社會需要，跟上時代發展步伐。本課題組根據全國高職工業院校物理化學教學大綱，探索性地開發一些一體化教學任務，以供參考。

一、課程改革的思路

第一，教學內容。教學內容選擇上本著理論知識以“必需、夠用”為度，加強應用能力和創新意識培養，構建為專業服務、為崗位服務的合理教學體系。

第二，項目化教學。根據每個任務的教學內容，結合企業生產中的實際項目和學生個性特點，合理開發設計訓練項目，以項目為主線展開教學，充分體現職業性、實踐性、趣味性和開放性。

第三，一體化教學。以項目為載體，項目力求與專業、企業對接，體現廣西教育特色，實現教學師資一體化、教學場地一體化、教學計劃一體化、教學內容一體化、教學過程一體化、考核方式一體化。

第四，突破常規教學模式，采用任務驅動，項目導向新型教學模式。項目教學資源的構建是實施項目驅動法一體化教學的基礎。教學內容圍繞項目組織，理論知識作為能力培養的補充；采用分組教學、角色扮演、小組討論、專題研究、多媒體展示、現代教育信息技術、虛擬現實技術、開發實訓項目等靈活多樣的教學形式，進行真實的職業模擬訓練，形成教、學、做一體化。

第五，突出物理化學特色的教學過程。物理化學的知識體系龐大，需要精選教學內容。即把物質的物理和化學性質及研究方法作為貫穿課程教學的主線，圍繞主線精講生產實踐。

第六，物理化學以職業能力培養為重點，與行業企業合作進行基于工作過程的課程開發與設計，充分體現職業性、實踐性和開放性的要求。在教學過程中盡量把物理化學基礎知識“融合”到工農業科學中去，將本學科新的學術思想、內容、應用方法及時納入教學中去，通過本課程的學習，使學生掌握物理化學的基本理論、基本知識，提高學生分析問題和解決問題的能力，為學習有關專業課，以及將來從事科研、教學、生產和開發工作打下必要的基礎。

二、設計思路

（一）操作思路。根據全國高職工業院校物理化學教學大綱，本課題組精選課程內容，編寫了能反映廣西教育特點，滿足高職高專化學工藝類專業教學需要的“一體化”教學模式的課程標準。

在一體化教材內容的選擇上既保持物理化學的系統性、科學性和先進性，能反映物理化學學科的新進展，適應工業科學發展的要求，也融入了自主開發的內容，使教學更直觀。

（二）操作方法。典型工作任務設計見表1。

表1

原來任務 新任務

項目一：

相平衡操作 1.物質的狀態 1.具有代表性新型物質的三態臨界溫度

2.物質臨界溫度與壓力、分子量的關系

3.工業上熱處理的方式

2. CCl4沸點的測定；

尿素、桂皮酸熔點的測定 2.發電機冷卻液沸點的測定（沸點儀的使用）；熔點的測定（顯微熔點儀的使用）

3. 測定乙醇和水的飽和蒸汽壓 3.不同型號汽油和柴油飽和蒸汽壓的測定

項目二：

相圖的工業應用 1. 相圖 1.酒精-水相圖

2.環己烷-丙酮相圖

3.金屬相圖

4.相圖的工業應用

2.酒精的蒸餾 2. 環己烷-乙醇雙液系氣液平衡相圖的繪制

3.酒精的精餾 3.酒精的蒸餾和精餾

項目三：化學動力學基礎 1.電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數 1.上網搜索后課堂展示：工業傳質傳熱（企業合作開發項目）

2.測定萘完全燃燒時恒容燃燒熱 2.旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數

3.新恒容燃燒熱測定（企業合作開發項目）

4.功、熱、焓、熵的相互關聯

項目四：結晶操作 1. 乙酰苯胺的重結晶 1.粗蔗糖的重結晶（企業合作開發項目）

2. 阿司匹林的制備 新合作開發項目

項目五：萃取 1.從茶葉提取咖啡因（索氏法） 1.從茶葉提取咖啡因和茶多酚（微波法）

2.從肉桂皮中提取肉桂油及其主要成分的鑒定 2.植物多成分的提取及鑒定

項目六：電化學 1. 原電池原理

2.電解

3.化學鍍銅 1. 原電池原理

2. 廢干電池的綜合應用

3. 陰極保護（企業合作開發項目）

三、有關說明

與原來的任務相比，新任務不僅緊貼物理化學基礎理論，并且涉及的新技術、設備更多，立足服務廣西北部灣千億型龍頭產業，依托石油、食品、化工、冶金、汽車和材料等學科區內重點科研攻關項目，操作性強，可以極大提高儀器設備的利用率，同時還讓學生通過新興企業和著名高校學習了先進的方法，還保證學生知識的延續性。

以茶葉提取為例。之前只提取咖啡因，且檢驗方法單一。隨著茶葉多種利用的深化，從茶葉中提取的各種生化成分制品日漸增多，而制品純度的檢測工作也隨之復雜化，例如，對茶多酚制品純度測定的準確度問題，特別是采用國標法測定成品中茶多酚的含量時，就出現過含量測定值超過百分之百的情況。茶多酚在醫藥、食品、化妝品、飼料等行業有廣泛的用途，日本在此項研究及應用方面處于領先地位。茶葉多成分提取及檢驗過程涉及的熱力學和相平衡原理以及實驗操作技能覆蓋了物理化學許多知識點，充分展現了這門課的精髓，同時可以接觸到許多基本和高級的儀器設備。

又如微波提取法。與索氏提取法比較，微波提取法提取黃酮和皂苷，提取時間大大縮短，且提取效率顯著提高。而與超臨界二氧化碳萃取相比，它成本低，投資少，提取效率高。

過程分析儀在優化生產控制、穩定產品質量、降低勞動成本、提高經濟效益等方面起到越來越重要的作用，其中在線近紅外光譜分析技術是目前發展最快和最具有前景的過程分析技術之一。有關近紅外光譜的研究及應用文獻幾乎呈指數增長。

諸如此類的項目載體有石油、蔗糖、木薯、玉米、羅漢果、金銀花、金屬材料等，原來的教材沒有涉及這些內容，實施新項目后更符合綠色化學理念，是企、校、生三方均感興趣的內容。

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【基金項目】廣西工職院教學研究項目（桂工業院［2012］94號；桂工業院教研2012Y002）

【作者簡介】謝 威（1967-），男，廣西南寧人，廣西工業職業技術學院副教授，研究方向：應用化學工藝，教學管理。