大數據時代的大學化學基礎課程建設
——以“物理化學”課程教學為例

于開源，遲曉星，錢麗麗

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶　163319）

大數據時代的大學化學基礎課程建設
——以“物理化學”課程教學為例

于開源，遲曉星，錢麗麗

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319）

在大數據時代背景下大學基礎課程——“大學化學”的課程建設過程中，結合農業院校“物理化學”的特點，通過搭建基于計算機、互聯網的教學平臺，進一步改進教學方式，以適應大數據時代下對大學化學基礎課程教學的影響與改變，同時還搭建了學生的網絡學習平臺，通過手機等移動終端加強了學生課余時間的學習，產生互動，充分利用學生的空閑時間解決好教師教學與學生學習的關系，從而適應現代教育體制改革的發展和需要。

大數據；大學化學；物理化學

0　引言

在當代的時代背景下，大數據及云計算廣泛應用于生活和生產的各個方面［1-2］，如何培養學生的計算思維與相關的理科（物理、數學及化學）運算思維相結合，是當前各個相關課程體系探尋的教育方法和手段改革的重點內容，更重要的是如何培養學生運用好大數據環境下資源重組、計算及思維能力的培養。計算思維是人們運用計算機科學的思想與方法進行問題求解、系統設計，以理解和掌握相關理論計算過程中的一系列思維活動［3］。“物理化學”是從研究物理和化學現象入手，用物理的方法和手段解決實際過程中化學反應現象的一門邊緣學科，也是工程類學生，如化學工程與工藝、食品工程、生物工程及制藥工程等專業的基礎課程。課程的性質決定了“物理化學”理論性比較強，要求學生掌握的理論內容抽象、繁瑣、難理解。該門課程很多的理論需要推導過程，故需要學生有較強的理科邏輯思維和解決問題的能力，但學生對于抽象的理論無感性認識是會給學生學習過程帶來較多不便，故在本研究中通過“大數據時代”云技術等手段，加強學生對一些理論問題的理解。在大數據時代下，學生不必只依靠傳統的數學思維、物理思維來思考問題、解決問題，計算思維也將成為人類最基本的思維方式之一［4］。“物理化學”的基礎理論和數據都是從實際過程和經驗歸納總結轉變而來，通過猜測假定、定性或定量的總結出相應的靜態或動態的方程，伴隨著思維模式的轉變，人們的認知過程也由猜測假定的設計轉變為基于事實和經驗的歸納總結。同時，科學發展的方式也將從過去幾十年間的計算模擬型轉變成數據探索型。各種理論、實驗、模擬都統一在信息處理這種數據探索框架之下［5］。

化學是食品、化工類學生所必修的專業基礎課程，也是學好后續專業課的必要準備［6］。由于其具有與數學、物理等科目聯系性強，數理推導多、公式繁雜等特點，學生在學習“物理化學”時感到知識跨度較大、理論性強，對該門課程的學習都有不同程度的畏難情緒，在一定程度上影響教學質量的提高［7］。隨著近年來教學改革的不斷深入，“物理化學”學時數不斷壓縮。在這種形勢下，如何教好“物理化學”這門重要的專業基礎課絕非易事。本研究重點是讓學生們用手機、電腦等多種大數據平臺、云計算等手段，查閱和推導“物理化學”中相關理論與計算，達到加深對學習內容的理解，從而加深對抽象理論公式的理解和記憶提高教學的效果；在教學改革過程中及時發現和解決學生們遇到的問題，采取不同的應對辦法，以調整教學方法。

1　突出教材和課程建設提高教學質量

編寫出版了結合食品科學與工程、食品質量與安全及營養、生物技術專業適用的一套教材《應用物理化學》及《應用物理化學實驗》，此門課程組結合食品相關的實例編寫該教材，充實基礎理論的內容，闡述簡明清晰，便于化學基礎不夠強的學生自學。

進一步深入各專業化學基礎課程建設。針對不同專業分別開設了“工程化學基礎”“大學基礎化學”“物理化學”“食工原理”等系列課程，從而構建了多元化化學相關課程體系，有重點突出了各專業學生的化學基礎學科特點。

2　用大數據不斷完善和提高教學質量

2.1建立學生自學的新型教學模式

在課堂上教師引發學生，學生為主體對主要問題進行研討，形成“教師引導，學生自學”的研究型教學，學校在每個教室都設有多媒體教學平臺，同時還設有網絡，教師可以邊授課，邊教授學生查閱相關理論數據計算實例，進行現場演示，充分發揮教師的主導性和學生的主體性，從而促進學生對知識體系的理解和掌握，形象生動的教學，從而將所學的知識深入的理解。

2.2重組教學內容，適應網絡教學模式

通過優化和壓縮物理化學原理，以及相關現象與規律，在教學內容的更新上，可以適當增加了學科的新進展和新發現，邊教學邊實踐，讓學生對物理化學的抽象的原理，有了更形象化、具體化的理解。例如，對食品工程專業的學生，在相平衡及膠體等章節，結合乳化、濃縮、均質等工藝特點，可以在網絡上查閱相關工藝流程的創造工藝視頻，同時還可以結合現在物理化學微觀化的發展，可以用現在的掃描電鏡及透射電鏡圖，更形象化的、有針對性的加深學生對這些內容的理解，取得了良好的教學效果。

2.3利用課程外的課余時間

（1）教學內容的設計注重“大數據”。隨著課程體系的壓縮，大學生有大量的課余時間，如果充分利用好學生的課余時間，指導和調動學生對課程體系的興趣，使他們變被動學習為主動學習，是課題組現在主要的努力方向。在大數據背景下，手機終端、APP等占據了大量的學生業余時間，如何提出問題，讓學生能夠結合相關設備查閱相關資料，是主要研究的內容，也是主要教學方法改革的目的。例如，成績評定系統中加大了課堂平時成績的比例，通過對學生“課后布置討論問題—課上提問相關問題—對難解問題課后討論”，加深了學生對物理化學難解知識點的理解。“放輕理論的講解，重視技能的培養，增進理論的應用”為主線設計教學內容［1］。

筆者設計了相關內容的專題討論，如對熱力學、動力學中的基本概念及經典理論設定專題，分別設計專業討論組，可以選出或指派的方式，設定專人管理（主要是協助教師對任務的布置，收集相關材料、匯總、發言等），給學生設定相關課題，可以通過查閱數據庫完成課程論文，通過學生的報告和論文的成績，及時發現和整改教學的重點，同時也調動學生學生的積極性，從而提高學生熟練應用物理化學原理和方法，解決實際問題的能力。

大數據時代下的學生們并沒有像教師一樣會運用大數據，課余期間，學生們除用大量的時間玩手機、聊天、微信等以外，沒有用手機或電腦數據終端與學習建立起相關性，如何教授學生用數據庫，讓學生建立起對學習問題的思考、提出問題、建立模型并上升為理論，是“物理化學”分析問題的主要方法。經常聽人們說：“理工科的學生要在大學里學習的不是基本定理的公式、如何背公式，而是讓學生充分理解前人是如何從大量的試驗數據中找出相關規律，得出歸納的模型、定理和定律”。

2.4教學手段與方法的多樣化，豐富了教學的內容

采用生動活潑、形象的多媒體輔助教學，增加了教學過程中的形象性和生動性，提高了學生的積極性和聽課效果。在理論教學過程中，要以培養學生應用計算機和計算思維解決實際問題的基本能力為核心，注重基礎知識的教學，強調對問題的求解、設計與實現模型的學習與訓練，改變以往技能講解學習為基礎的培養方式。例如，在課堂教學過程中，加入網絡資料及數據收集、試驗數據處理等計算機運動的講解，可以現場操作和演示課程中“物理化學”數據計算與公式推導，有助于學習從各種現象和大數據中總結相關規律，把握“物理化學”的內在本質。

2.5大數據建設改變教學手段和內涵

采用生動活潑、形象逼真的教學課件，增加了教學的形象性，信息量大使抽象的概念生動化，提高了學生的學習積極性，結合教學改革將改革方法思路以框圖說明。

教學手段改革見圖1。

圖1　教學手段改革

3　搭建學生自主學習平臺

結合學校共享的網絡電子圖書館等多媒體教育資源，建設了網絡數字化教學及輔助教學，實現了理論課程與實驗課程的網絡互動平臺，學生可以利用網絡教學平臺進行自主學習、查閱資料、與教師互動交流，使教學過程豐富生動、教學效果突出。根據不同形式的課后作業，學生可以利用網絡平臺獨立解決實際過程中的問題，提高了學生的主動性和直觀性，增加了學生的創新思維，以達到了較好的教學效果。

4　結語

教育是自主，即自組織行為。對于新時代下的大學生來講，他們不應該把思維只停留在書本、課堂，而是應該放眼未來；而新環境下的教師，也不應該把學生限定在眼前的學習，應該注重學生能力的培養。

大數據時代的到來為大學教育帶來了巨大的機遇與挑戰，“大學化學”是理工類大學生必修的基礎課程，大學化學中“物理化學”又稱“理論化學”，學生學習感覺枯燥乏味，教育者們如何應對機遇，把握好時代背景下的挑戰是打好這場勝仗的關鍵。教師要從海量的學習與輔助教學資源中，培養學生以計算思維、創新能力、工程實踐，改變傳統的教學理念，讓學生學會分析與預測大數據，以適應時代的要求。黑龍江八一農墾大學食品學院以食品科學與工程專業為一級學科建立起以工科為主的食品專業體系，課程建設中“大學化學”是學生學習的重要專業基礎課程，“物理化學”課程建設中以大數據為契機，深化了計算機、化學及食品科學與工程綜合型人才培養，并應用到其他專業課程中，對全院人才培養模式改革發揮出積極的指導作用。

［1］卞昭玲，張艷欣.大數據時代檔案信息服務課程建設初探——以河北大學檔案學專業教學為例 ［J］.檔案學通訊，2015（1）：78-81.

［2］王移芝，魯凌云，周圍.以計算思維為航標拓展計算機基礎課程改革的新思路 ［J］.中國大學教學，2012（6）：39-41.

［3］茍燕，趙希武.大數據時代下基于云平臺的“大學計算機基礎”課程建設 ［J］.內蒙古師范大學學報（教育科學版），2015（1）：93-95.

［4］王海嘯.大數據時代的大學英語寫作教學改革 ［J］.現代遠程教育研究，2014（3）：66-72，86.

［5］劉中宇，劉海良.大數據時代高校云資源應用 ［J］.現代教育技術，2013（7）：59-62.

［6］田來進，程超，孫學軍，等.高師有機化學課程建設與學生創新能力培養 ［J］.廣州化工，2013（7）：188-189，215.

［7］侯文華，姚天揚.物理化學課程教學探索與實踐 ［J］.中國大學教學，2012（7）：38-40.◇

The Construction of University Chemistry Foundation Course in Big Data Era：Taking Physical Chemistry as an Example

YU Kaiyuan，CHI Xiaoxing，QIAN Lili
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

In the era of big data in the university of basic courses in university chemistry course construction process under the background of the era of big data，combined with the characteristics of agricultural colleges and universities Physical Chemistry.By building a teaching platform based on computer and Internet，to further improve the teaching methods，in order to adapt to the era of big data under the basic courses of university chemistry teaching and the influence of the change.At the same time，also to build a network learning platform for students，through mobile phones and other mobile terminals to strengthen the spare time to learn and interact with each other，make full use of the students'spare time to solve good teachers to teach and students learning the relationship，in order to adapt to the development and needs of the modern education system reform.

big data；university chemistry；Physical Chenmistry

G642.0

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.051

1671-9646（2016）08b-0074-03

2016-06-17

黑龍江八一農墾大學教改項目（NDJY15B26）。

于開源（1978— ），女，碩士，講師，研究方向為食品物理化學、天然產物提純。