構(gòu)建理論、實踐與科研一體化教學(xué)模式的措施

劉倩 董愛琴 戴潤英 劉長相 黃喜根 黃忠

摘要：在化學(xué)類專業(yè)課程《物理化學(xué)》的教學(xué)過程中，構(gòu)建理論、實踐與科研一體化的教學(xué)模式極其重要，針對如何設(shè)計課堂內(nèi)外才能有效建立該模式，課題組提出以問題式教學(xué)的方法來激發(fā)學(xué)生興趣，以學(xué)生為主體來全程設(shè)計教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考與推導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合，同時將科研知識和任務(wù)融入課堂，輔以多元化的實驗訓(xùn)練，帶領(lǐng)學(xué)生從理論逐步拓展到科研實踐，切實實現(xiàn)從根本上提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué);理論;實踐;科研;綜合素質(zhì)

中圖分類號：G642.3? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）39-0180-02

物理化學(xué)是化學(xué)專業(yè)的必修課之一，對培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識具有十分重要的啟迪作用。但是，在該課程的實際教學(xué)過程中學(xué)生普遍感覺理論性過強，與實踐科研脫離聯(lián)系。不少論文圍繞“教學(xué)結(jié)合實踐、融入科研”的理念，提出了各個專業(yè)課程理論與實踐互促互進的教學(xué)心得[1-3]，但是具體介紹關(guān)于如何實現(xiàn)理論、實踐與科研一體化的物理化學(xué)課程模式的論文不多，作者根據(jù)多年的教學(xué)實踐，提出了在理論課與實驗課教學(xué)過程中，如何規(guī)劃課堂教學(xué)、拓展實驗教學(xué)，從而構(gòu)建理論、實踐與科研一體化的物理化學(xué)培養(yǎng)模式。

一、以“學(xué)生為主體”的理念規(guī)劃課堂教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)方法

1.興趣是學(xué)習(xí)的原動力，在每節(jié)理論課程的講述中都以一個問題為誘導(dǎo)激起學(xué)生的求知欲，進而介紹理論知識，最后啟發(fā)學(xué)生自己思考解決。例如，在界面現(xiàn)象的開爾文公式一節(jié)課中，先結(jié)合生活實際，介紹人工降雨兩種途徑（向空中噴灑干冰以及碘化銀顆粒）的發(fā)展歷史。1946年，美國化學(xué)家兼物理學(xué)家蘭茂爾向裝有人工云的冰箱里加入一塊干冰時，發(fā)現(xiàn)水蒸氣立即變?yōu)榱嗽S多小冰粒，蘭茂爾和射弗進而將干冰灑在云層中，首次實現(xiàn)了人工降雨。后來，美國通用電氣公司的本加特又對此方法進行改良，用碘化銀微粒取代干冰，節(jié)約了成本，使人工降雨變得簡單易行。噴灑干冰是利用干冰氣化吸熱，迅速降低溫度使水汽凝結(jié)的原理實現(xiàn)的，那么噴灑碘化銀的原理是什么呢？拋出該問題后，由老師向同學(xué)們介紹開爾文公式的內(nèi)容，接下來依然以學(xué)生為主體，請同學(xué)們根據(jù)開爾文公式，獨自導(dǎo)出彎曲程度不同的液面的飽和蒸氣壓的大小次序：小液滴的飽和蒸氣壓>大液滴的>平面液體的>大氣泡的>小氣泡的。最后引導(dǎo)學(xué)生思考，向空中噴灑碘化銀，相當(dāng)于為水蒸氣的凝結(jié)提供了成核中心，使得形成的水滴顆粒較大，根據(jù)開爾文公式，其飽和蒸氣壓就較小，而飽和蒸氣壓越小則越容易凝結(jié)水汽，從而達到一定的質(zhì)量而落下，實現(xiàn)人工降雨。顯而易見，這樣的課堂教學(xué)安排，不僅讓學(xué)生津津樂道，更重要的是將理論知識與生活實踐、科研歷史有機地結(jié)合了起來，而且教師只起到組織引導(dǎo)課堂的作用，核心結(jié)論如飽和蒸氣壓次序是由學(xué)生自己推出并應(yīng)用到實際生活中的，真正發(fā)揮了“以學(xué)生為主體”的理念，讓學(xué)生切身體會到物理化學(xué)是滲透到生活的方方面面的。

2.在課堂教學(xué)中，將相關(guān)的科研動態(tài)和成果融入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，形成高理論水平、強實用性、科研特色鮮明的教學(xué)模式。例如在《化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)（一）》中介紹反應(yīng)級數(shù)的求算方法時，全面介紹了積分法、微分法、半衰期法及孤立法后，提出實例：如何設(shè)計實驗，測定丙烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水的反應(yīng)級數(shù)呢？針對此科研實訓(xùn)，筆者曾采用孤立法測定了該丙烷催化燃燒反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)，并已發(fā)表成文[4]。因此，要去引導(dǎo)學(xué)生課后思考，查閱文獻，通過這個環(huán)節(jié)，學(xué)生提前接觸了科研工作，對研究工作有了切身的體會和了解，也達到了學(xué)以致用的教學(xué)目的。

3.精心設(shè)計課后問題，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、搜集信息、解決問題的科研素質(zhì)。在學(xué)習(xí)《多組分體系熱力學(xué)》一章中，在學(xué)完拉烏爾定律、稀溶液等基礎(chǔ)知識后，以浙江大學(xué)的考研題之一為例，二組分非理想溶液中，若某組分對拉烏爾定律產(chǎn)生正偏差，則另一組分會對拉烏爾定律產(chǎn)生什么偏差呢？此問題書本上并未有明確答案，但考題中往往有所涉獵，因此，作為課后思考，引導(dǎo)學(xué)生自己上圖書館、進入中國知網(wǎng)等期刊數(shù)據(jù)庫，以“拉烏爾定律”、“偏差”等為關(guān)鍵詞查閱資料，搜集信息，進而解決問題。這些課后訓(xùn)練，不僅可以充分發(fā)揮學(xué)生的自主能動性，也促進了學(xué)生探索性學(xué)習(xí)的能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻的科研素養(yǎng)。[5-6]

二、以“教研一體”的理念拓展實驗教學(xué)，促進科研訓(xùn)練

實驗教學(xué)過程中，在固定的實驗種類中，以“教研一體”的理念，開展變化的實驗內(nèi)容。例如經(jīng)典的燃燒熱測定實驗，負(fù)責(zé)該實驗的黃喜根老師帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)掘拓展，鼓勵學(xué)生開展有關(guān)各類油脂燃燒熱測定的科研小課題。又例如用溶液吸附法測定活性炭比表面的實驗，筆者就指導(dǎo)學(xué)生自己收集各種農(nóng)林廢棄物（柚子皮、竹子、樟木等）制備出各種生物質(zhì)炭進行拓展研究。這些實驗教學(xué)的拓展工作，促進了學(xué)生的科研素質(zhì)訓(xùn)練。筆者所在教研室指導(dǎo)應(yīng)化專業(yè)本學(xué)生獲得了多項國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目。

總之，要想做到理論、實踐與科研一體化教學(xué)模式，教師要根據(jù)以學(xué)生為主體的理念精心設(shè)計課堂內(nèi)、外的教學(xué)工作，要將自身的科研成果和經(jīng)歷，以及相關(guān)的學(xué)科發(fā)展實例靈活地融入理論課堂教學(xué)過程中，形成內(nèi)容豐富、重實踐環(huán)節(jié)、含科研特色的三位一體化的教學(xué)模式，切實達到培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

參考文獻：

[1]梅菲，周遠明，徐進霞，等.《量子化學(xué)》理論教學(xué)與科研實踐相結(jié)合的教學(xué)模式的思考[J].教育教學(xué)論壇，2016，（24）：229-230.

[2]郭婷，孟濤，方伊，等.“理論、實踐與科研三位一體”物理化學(xué)實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2015，34（5）：138-140+162.

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[4]Qian Liu，Lucun Wang，Miao Chen，et al.Dry citrate-precursor synthesized nanocrystalline cobalt oxide as highly active catalyst for total oxidation of propane[J].Journal of Catalysis，2009，263：104-113.

[5]賈世忠.關(guān)于二組分非理想溶液對拉烏爾定律發(fā)生偏差方向一致的問題[J].黃石師范學(xué)報：自然科學(xué)版，1982，（1）：30-35.

[6]王平一.兩組分雙液系組分偏離拉烏爾定律偏差符號未必相同[J].江蘇廣播電視大學(xué)學(xué)報，1995，（4）：92-95.

The Measures of How to Build the Teaching Model of Integrating Theory，Practice and Research

LIU Qian，DONG Ai-qin，DAI Run-Ying，LIU Chang-xiang，HUANG Xi-Gen，HUANG Zhong

（College of Science，Jiangxi Agricultural Univeristy，Nanchang，Jiangxi 330045，China）

Abstract：Physical chemistry is one of the specialized courses for chemistry majors.The teaching model of integration theory，practice and research in the teaching process of physical chemistry is extremely important.Concerning how to design the teaching activities inside and outside the classroom in order to build the teaching model，the research group proposed to stimulate students' interest through question-based teaching，design the teaching process with students as the main body，guide students to think and deduce independently，and inspire students to combine theory with practice.At the same time，some scientific research knowledge and tasks should be integrated into the classroom and some diversified experimental training should be performed，so as to cultivate the students' scientific research and practice quality.

Key words：Physical Chemistry;theory;practice;research;comprehensive quality