新能源材料與器件專業物理化學課程改革初探

鄒忠利 馬金福 陳占林

（北方民族大學材料科學與工程學院，寧夏 銀川750021)

物理化學是新能源材料與器件專業的一門專業基礎課。該課程是從化學現象和物理現象的聯系中，尋找和探索化學反應過程中普遍性變化規律的一門科學[1]，研究內容包括化學熱力學、化學動力學、電化學及表面化學等，其研究目的是探究物質變化過程的基本規律，用于解決科學研究和實際生活中的問題。“新能源材料與器件專業”是今年教育部2010年公布的戰略性新興產業相關專業之一，全國共有十余所高校獲準設立該新專業。物理化學課程可為新能源材料與器件專業后續課程、創新實驗和畢業設計提供重要理論支撐。通過新能源專業的教學實踐，筆者從以下幾方面談幾點認識和體會，供大家探討。

1 存在的問題

物理化學課程內容理論性強，公式多，概念多，需要教授的知識點多，而課時卻非常有限。正由于這些特點使得該課程成為高等院校中有名難學難懂的專業課，考試通過率普遍很低。通過本校新能源專業的教學實踐，學生也普遍反映該課程理論概念抽象、相關公式和使用的限定條件眾多，十分難學，在學習過程極易產生厭倦和抵觸的情緒。

此外，物理化學存在的另一問題是學習起點高。前修課程包括高等數學，大學物理，無機化學。由于各課程自成體系，互相封閉，各自為教造成基礎課，基礎課與專業課存在重復不協調現象嚴重。使得教與學都十分困難，教師要耗費大量時間解釋相關課程的基礎知識，而學生也難以理解和接受。比如在微積分和微分方程都沒有學到情況下，讓學生理解化學動力學中n級反應，顯然是不恰當的，再如多組分系統熱力學中偏摩爾量的概念，沒有高數知識也是無法理解的，這樣的教學脫離了學生的基礎，也違背了循序漸進的教學原則[2]。

2 教學內容的改革

針對目前物理化學的現狀，筆者首先從教學內容進行改革，對教學內容和教學體系進行了重新梳理，具體包括以下三方面。

2.1 修訂教學大綱，力求內容少而精

目前全國大多數高校中開設的物理化學課程學時至少在80學時以上，而本校物理化學課程的學時只有48學時。這造成了在選取教材方面存在極大的困難，物理化學的經典教材有很多，然而即使在簡明教材中也難有一種符合本校專業的培養要求。本課程曾經選用的教材在實踐教學中發現，雖然是面向材料專業編寫的，并且在課程內容方面對材料專業也有所側重，但書籍閱讀理論基礎較高，學生普遍反映看不懂。綜合考慮采用清華大學朱文濤教授主編的《物理化學簡明教程》，該書對傳統物理化學的內容去繁就簡，內容也深入淺出。在此基礎上要求教師在授課過程中也不唯書，不照本宣科，對原有教學大綱進行修訂，比如去掉物質的狀態與表征一章，合并表面和膠體兩章，使其更具有科學性和概括性。

2.2 教學內容與實踐結合，激發學生興趣

興趣是最好的老師，如何提高學生的學習興趣一直是物理化學教學中關注的問題[3]。物理化學是一門系統性很強的課程，在講授過程中注重科學發展史的介紹。例如熱力學第二定律的講授過程中增加熱力學定律研究和產生的歷史過程，引入永動機的起源和爭論，既可以引發學生的聽課興趣，培養學生嚴密的科學思維。再如冰箱制冷與卡諾循環、中暑與熵病、土壤保墑與開爾文公式、鹵水點豆腐與膠體聚沉等，將生活中常見的現象與本課程有機地聯系起來。此外結合專業以課程內容為主線，介紹一些與新能源專業聯系緊密的科技進展，如在電化學章節可增加與新能源專業聯系緊密的鋰離子電池、燃料電池等的發展，經過教學實踐收到了很好的教學效果。

2.3 梳理知識結構，協調與其他學科的關系

在教學過程中教師需要經過思維加工，設計出課程知識體系，以便于學生理解掌握。物理化學的概念多，對于每一個概念教師在上課過程中確切說明：問題是怎么提出來的？它的定義是如何表述的，其物理意義是什么？適用范圍是什么？等等。通過舉例的方式詳細講解各個章節的重點和難點，將知識點聯系起來，融會貫通[4]。針對無機化學與本課程在內容上有一定重復，避免低層次的重復，充分利用學生已有的知識和經驗，重點介紹以前未學的知識點，使得兩門課程可以很好地銜接起來。針對物理化學中大量定義、結論、推導過程都使用了大量的數學知識，在實際教學過程，教師有意識地提前安排學生進行課外復習，對于一些重要的數學知識，可以在課堂上進行簡要復習[2]。

3 多種教學方法和教學手段

3.1 改進教學方法

教學方法的改革包括在課堂教學過程中擺脫滿堂灌的模式，要想調動學生的學習積極性，設疑啟發是一個有效途徑[5]，在教學過程中多提示、多啟發，將理論和例題講解相結合的方式，講述理論時可以選用學生熟悉的生活現象來設置疑問，進而引出理論解釋；講解精選例題時多啟發學生，引導學生培養正確的思維方式，實現教師為主導、學生為主體的雙向互動，充分調動學生的參與意識、主動性和積極性，促進教學質量的提高。

3.2 多種教學手段相結合

多媒體相對于傳統板書教學有著不可比擬的功能，可以形象使用圖表動畫形式演示抽象的物理化學理論，提高課堂效率，還可以通過視頻形式向學生展示一些重要的科技前沿成果，激發學生的學習興趣，啟發學生的創新思維[6]。此外，在采用多媒體輔助教學的基礎上，課下可依托學校的網絡教學平臺建立該課程的學習平臺，使得課堂教學得以延續和補充。將課程簡介、教學大綱、教學日歷、教案、參考書目等相關內容上傳，讓學生根據自己實際情況在課下自由選擇時間進行學習，解決自身存在的不同問題，同時可以強化學生對知識的理解和掌握，提高學生的自學能力。

4 總結

物理化學教學改革任重道遠，需要廣大高校教師不斷探索，完善和改進，筆者以上幾點體會希望能起到拋磚引玉的作用。通過對教學內容、教學方法和教學手段的改革，結合新能源材料與器件專業的特點進行教學實踐，學生的學習興趣和主動性明顯增加，綜合素質得到了提高。同時教師也體會到了“教學相長”的道理，豐富了自身的教學經驗，提高了教學效果。

［1］蘇靜,葛利,文衍宣,等.淺談 STS教育在物理化學課程教學改革中的滲透[J].廣州化工,2012,40(12):213-214.

［2］劉維橋,朱雯,陳旭紅,等.物理化學教學改革中幾個問題的探討[J].江蘇技術師范學院學報,2008,13(6):77-80.

［3］馬傳國,王亞珍,陳國華.對物理化學課程教學方法改革的初步探索[J].高教論壇,2010(5):31-33.

［4］肖琦,黃珊.物理化學教學改革探索[J].大學教育,2012(5):81-81.

［5］王新葵,石川,靳長德,等.物理化學教學方法的探討[J].化工高等教育,2006,3(23).

［6］肖士民,謝家聲,謝逢春.在物理化學教學中突出科學方法的講授[J].化工高等教育,2003(3):68-69.