物理化學課程教學改革研究與實踐

王兵

摘 要：根據培養創新人才的要求，研制并實施科學、先進的教學內容和豐富多彩的網絡教學資源;建立適應學科、課程特點的教學手段;實施培養學生終身學習能力的教學方法;探討適合素質教育、能力培養的考核內容和方法是“物理化學”課程教學改革研究與實踐的主要內涵。

關鍵詞：物理化學;教學方法

一、教學內容的改革與更新

建設先進、重基礎、體現學科發展的理論課教學內容，是我們進行物理化學教學改革的核心工作。討論明確了物理化學在我校有關各專業中的學科地位。確定了“物理化學”教學框架—教學基本規格、專業側重點和追隨學科前沿等內容。突出物理化學的“理論性”“應用性”和“前沿性”。結合各不同專業實際情況進行教學內容的優化和整合。各專業均加強化學熱力學、化學動力學的基礎作用，注重它們在相關章節中的應用，促進相關章節教學內容起點的提升。我們在物理化學教學內容的改革與更新方面主要做了以下幾方面的工作：

（一）提升電化學系統教學內容的起點

當電化學系統中沒有電流通過時系統的性質是有關電化學反應的平衡規律—電化學系統的熱力學，其核心內容是Nernst方程。所以有關Nernst方程的推導、電池電動勢的定義，標準電極電勢的確定，應用電動勢測定求取K ，△rGm，△rHm，△rSm，Ksp 等等均屬熱力學范疇，但以往僅把求取△rGm，△rHm，△rSm，等作為電化學熱力學，則是片面的。當電化學系統中有電流通過時，發生的是不可逆過程，主要涉及電化學反應速率的規律—屬于電化學系統動力學。其核心內容是電極的極化和超電勢。有關電化學反應速率、極化現象，電化學反應步驟，超電勢（擴散超電勢、相超電勢，電化學超電勢），塔弗爾方程等均屬化學動力學范疇。但以往的教材該部分內容通常以“電極過程”這個大標題來包容，內容凌亂，不系統，沒有從動力學的理論高度加以討論。現在則有必要提升到動力學理論高度予以系統討論。

（二）提升界面層教學內容的起點

界面層一章，實質上也分屬于熱力學及動力學范疇。如彎曲液面的附加壓力，飽和蒸氣壓（開爾文方程），潤濕現象，毛細管現象等均屬于熱力學范疇，其中一些公式可用熱力學推導;再如，溶液界面層的吸附，吉布斯模型，吉布斯方程等亦屬于熱力學范疇。吸附作用，多相反應動力學則屬界面層的動力學范疇。新相生成既涉及到熱力學也涉及到動力學。因此把界面層一章的內容提升到熱力學及動力學理論高度來處理，既體現了熱力學及動力學的基礎作用，也提升了界面層教學內容的起點。

（三）對不同專業進行“因材施教”

材料專業加強“化學動力學”和“相平衡熱力學”內容，輕化、化工專業加強“界面層的熱力學及動力學”內容。“電化學系統的熱力學及動力學”一章加強電池設計內容。如：鋰電池、Ni-H電池、太陽能電池、燃料電池等。對教學內容優化和整合的原則是：理論、應用雙重視，做到“少而精”“博而通”。優化后的教學內容結構更加完整。各章配編有思考題、討論題、自測題，便于學生自學。

二、教學方法的改革

在教學內容的每一個知識點都設定問題，采用啟發式和討論式方法教學，實現教師、學生的雙向互動，激發學生學習興趣，促進教學。強調理論與實際相結合，注重培養學生分析、解決各種問題的能力。對應用性較強的課程內容，結合生產、生活實際及自然現象討論基礎知識的運用。對理論性較強的課程內容，引導學生由被動接受轉為主動參與、積極思考，培養學生的發散性和創造性思維。把傳統的以教師為中心單向傳授知識的學習模式轉變為以學生為主體，以教師為主導的教學模式。

三、教學手段的改革

采用多媒體教學，實現教學手段現代化。自行研制出適用于不同專業的高水平物理化學多媒體課件。其中材料學專業物理化學課程已經四年實行全程多媒體教學。課件要適于課堂教學，注重發揮傳統教學和多媒體教學兩種方法的優勢。注重教學創新，大力加強資源建設，將一些抽象的概念和原理精心設計、制作成精美的圖片或以動畫演示，使微觀圖像宏觀化、抽象知識形象化，使教師將難以用語言表述、學生難以理解的內容借助聲像更準確地展現出來。例如，將過渡狀態理論的“勢能面”制作成3D動畫，可以從三維立體圖直接反映勢能面的具體形狀，使學生很容易理解“鞍點”、“能壘”與“反應的最低能量途徑”等概念。

實施新穎的輔助教學手段，充分調動學生的參與意識，激發學生的創造性。我們已連續兩年在部分專業班級嘗試實行學生作業評比和展覽;學生課堂筆記評比和展覽;已連續多年在部分專業班級嘗試實行課堂競賽小測驗。

四、開發綜合性實驗

結合教師科研，開發綜合性實驗，對學生進行科學訓練，培養學生的創新能力，是物理化學實驗教學改革的主要特色。結合教師科研，已經編寫出“綜合性、設計性實驗講義”，其中包括十個實驗。“固相法制備氧化鋅納米材料”，已對部分本科生進行開放，教學效果良好。“化學震蕩實驗”、“低分子量絲素水解蛋白的制備及其分子量分布測定”、“膜材料的制備和膜過程研究”、“異相離子交換動力學”等正在緊鑼密鼓運作之中;在學生開放驗教學中，提供Origin繪圖軟件;ChemOffice化學軟件，鼓勵學生采用計算機處理數據并作圖。5、考試方法的改革物理化學考試主要采用教研室統一命題、流水判卷方式，效果較好。為了探索考試方法的改革，我們在一個班進行了學生自命題考試的嘗試，調動了學生自主學習的積極性，受到了學生的歡迎。逐步建立物理化學試題庫，庫存題目近500個.

五、建設完善的網絡教學資源

認真總結多媒體教學經驗，結合選用教材的改版，進一步修訂完善，做出更高水平的課件，全部實現多媒體教學。建立物理化學教學網站。在教學網站上進行答疑，布置和收、批、改作業。公布教師的電子教案。