《物理化學》課程內(nèi)容重組以培養(yǎng)創(chuàng)新人才

徐文媛

摘要：北大清華提倡的培養(yǎng)創(chuàng)新人才都強調(diào)“厚基礎，重創(chuàng)新”，在此前提下，《物理化學》課程也需按此思想，加強重點理論部分的教學，同時拓展實際應用和科學前沿的內(nèi)容，以增加學生興趣并學以致用。

關鍵詞：物理化學；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；課程內(nèi)容；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0211-02

一、前言

調(diào)研各高校的課程設置都凸顯了前沿性知識不足的問題，這嚴重阻礙了創(chuàng)新性應用人才的培養(yǎng)。而北京大學的“元培計劃”[1]，清華大學的“清華學堂”[2]等，都在培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才[3-7]方面不遺余力，雖辦學理念各有特色，但都強調(diào)“厚基礎，重創(chuàng)新”。厚基礎就應該加強基礎理論課的教學，重創(chuàng)新就應該加強理論課與實際應用之間的聯(lián)系。

而物理化學是物理和化學的交叉課，也是有機、無機、分析等學科基礎課的基礎，亦是高分子材料類、化學化工類、環(huán)境工程類、生物制藥類等專業(yè)的基礎，其地位為重中之重。其課程教學內(nèi)容龐雜、概念多而抽象、邏輯理論性強、公式多而繁雜。因此物理化學對教師而言難于教，對學生而言難于學，屬于枯燥乏悶的純理論課。

為了調(diào)動學生學習基礎理論課程的興趣，同時滿足培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需求，就必須解決理論課程枯燥乏悶的問題，就必須優(yōu)化、重新組合教學內(nèi)容、弱化數(shù)學推導、增加學科前沿等知識應用，做到“重點精講、難點講透、了解的知識點到即止”，將理論知識與前沿應用有機結合，學生通過一門課程的學習既可以收獲理論知識，又可以收獲相應的學科前沿，既培養(yǎng)了學習興趣，又可以學以致用。

二、《物理化學》課程內(nèi)容重組改革方案

為培養(yǎng)創(chuàng)新應用人才，同時滿足教學規(guī)范，結合學科前沿，調(diào)整教學內(nèi)容，重新制作PPT，讓學生對物理化學的重點內(nèi)容熟悉掌握，對難點內(nèi)容能夠吃透，對一般知識能了解并自學，提高學習興趣，為后續(xù)課程的學習打下良好的基礎。

（一）重組教學內(nèi)容

很多高校化學、高分子材料與工程、環(huán)境工程、給排水等專業(yè)大二開設物理化學課程之前已在大一先修了普通化學、現(xiàn)代化學基礎、大學物理等課程。而物理化學中熱力學、卡諾循環(huán)、化學平衡等內(nèi)容與前期課程課程有部分重復，再根據(jù)專業(yè)教指委的文件，我們對教學重點內(nèi)容進行精講，對難點內(nèi)容講透，對重復部分直接略過，對于了解的知識點以學生自學、略講或老師提供課件等方式學習。注重理論和概念的講解，講清概念，通過概念引出重點和公式，通過簡單推導，給出公式的應用條件。既保持了物理化學的系統(tǒng)性和邏輯性強的特點，突出重點和難點，又讓學生在掌握重要知識點的同時，能理解物化課程的思維方式。因此，《物理化學》的教學內(nèi)容應做如下調(diào)整：

第一章氣體：對氣體的經(jīng)驗定律可以略過，初高中應該學過，直接介紹理想氣體的定義和狀態(tài)方程即可；對于氣體定律方面，分壓定律和分體積定律可以讓學生自學，只介紹擴散定律即可；實際流體部分是難點，可以重點介紹實際流體的狀態(tài)方程；超臨界流體部分可以挪到后面講相圖時一起介紹。第二章熱力學第一定律：基本概念包括可逆過程、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)等要仔細講；熱、功和內(nèi)能的定義部分仔細講；體積功的計算部分要仔細講，特別要講一些例題。而第一定律的表達式部分則可以略講，因為大學物理已經(jīng)學過。第三章熱力學第二定律：卡諾循環(huán)可以略去，因為大學物理已經(jīng)學過；熵函數(shù)、克勞修斯不等式熵增加原理、亥姆霍茲和吉布斯函數(shù)重點講，熱力學基本關系式略講，熱力學第三定律自學。熱力學的統(tǒng)計意義可以放在統(tǒng)計熱力學中講。第四章多組分系統(tǒng)熱力學與相平衡：重點講偏摩爾量、化學勢的概念、依數(shù)性，而化學勢的公式部分可以重點介紹氣體、理想溶液的化學勢計算，其他的公式可以讓學生自學；相平衡的基本概念、相律、單組分系統(tǒng)和二組分系統(tǒng)相圖重點講。第五章化學平衡：重點介紹平衡常數(shù)的計算、與吉布斯函數(shù)的關系、反應方向和限度的判斷；而化學平衡的移動可以自學，因為勒夏特列原理高中已經(jīng)學過；而弱酸弱堿及鹽等的電離、水解平衡等可以略去，因為普化已經(jīng)學過。第六章電化學：法拉第定律、離子遷移數(shù)、電導率和摩爾電導率等要重點講，而德拜-休克爾極限公式可以自學；可逆電池及其熱力學、電池設計、電極電勢、分解電壓等要重點講，而可逆電極的類型、金屬的腐蝕和化學電源可以自學。第七章動力學：濃度、溫度、基元反應、質(zhì)量作用定律、碰撞理論、過渡態(tài)理論、單分子反應理論要詳細講；快速反應測試、光催化、催化作用等可以讓學生自學為主；擬定反應歷程的方法以例題來講。第八章：表面和膠體：表面張力、彎曲液面的一些現(xiàn)象、溶液的吸附、鋪展、潤濕、固液界面的吸附、表面活性劑的概念、膠體的概念、膠體的動力學、光學和電學性質(zhì)等要詳細講；表面熱力學、不溶性表面膜、納米科學、表面張力的測定等可以自學。

（二）跟蹤課程學科前沿和現(xiàn)實應用，拓展學生視野

為了激發(fā)理論課程學生的興趣，拓展視野，本課題將及時引入最新學科研究成果，同時引入相應知識點的生產(chǎn)和生活應用，及時更新教學內(nèi)容，滿足學生的求知欲，同時緊跟時代發(fā)展的步伐。因此，《物理化學》可增加如下學科前沿：

第一章氣體：可以在擴散部分增加鈾同位素的擴散分離、污水處理中氧的擴散傳質(zhì)速率等。第二章熱力學第一定律：可以介紹太陽能的利用，并以地球為系統(tǒng)，太陽能的利用則為地球吸收的熱量轉化為地球內(nèi)能的利用；還可以介紹快速焓探針、等焓加濕器等；可以介紹恒壓熱容在換熱器設計中的應用，納米鋁的低溫熱容等；可以介紹絕熱新型材料，絕熱法研究反應動力學等。第三章熱力學第二定律：可以介紹熵與感冒、發(fā)燒的關系以及熵在其他領域的應用等，吉布斯自由能的生物學意義等。第四章多組分系統(tǒng)熱力學與相平衡：可以介紹半透膜采樣技術、半透膜作用下仿生材料的制備、萃取的工藝、海水淡化的膜技術、鹽湖中金屬含量等。第五章化學平衡：在反應的耦合部分可以介紹低壓人造金剛石的例子。第六章電化學：可以介紹鉛碳蓄電池、燃料電池汽車、電解鑄造技術、離子遷移譜儀、電導電極測定血清尿酸尿素、紗線含水率的電導測定等。第七章動力學：因為催化部分以自學為主，這里可以介紹一些著名的催化劑、催化反應和諾貝爾獎獲得者在催化研究方面的例子。第八章表面和膠體：可以介紹防雨布、活性炭吸附、生活中表面活性劑的應用及其在土壤改良方面的科研進展。

三、改革的效果

根據(jù)專業(yè)教指委的要求，在授課過程中應有目的地教學，精講課程的重點內(nèi)容，對難點內(nèi)容需講透，對了解的內(nèi)容點到即止，同時增加學科前沿知識，突出理論知識點的應用，提高學生對理論課程的學習興趣，完成教學任務。《物理化學》課程內(nèi)容重組的改革效果如下：

（1）以素質(zhì)教育為核心，培養(yǎng)創(chuàng)新型的應用人才；

（2）強化《物理化學》課程的基礎地位，同時增強純理論課的應用性，培養(yǎng)學生的學習興趣；

（3）增加知識點應用和學科前沿的知識內(nèi)容，適應科技進步。

四、結語

讓枯燥的純理論課綻放科學的魅力，讓學生在學習理論知識的同時掌握相應的科技應用和前沿，豐富了課堂內(nèi)容，拓寬了學生的視野。高校大多數(shù)專業(yè)的學科基礎課和專業(yè)課都有不少數(shù)量屬于純理論課程。其課程內(nèi)容乏味、知識點陳舊，無法體現(xiàn)時代的特點，無法滿足現(xiàn)代學生個性化和時代化的要求。因此將學科前沿的內(nèi)容結合到現(xiàn)有的理論知識點，無疑給純理論的課程注入了時代活力，亦可滿足多元化教學的要求。其推廣價值可見一斑。

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