地方農業院校“高等物理化學”教學質量提升之思考

李麗芳 錢萍 蘭孝征

摘 ? ?要：“高等物理化學”是化學類碩士研究生的學位課或專業必修課，長期以來，就如何提高“高等物理化學”的教學質量與效果，筆者一直進行著探索和改革。文章結合創新人才培養的大背景與農業類院校的學科特點，對“高等物理化學”的教學內容、教學方式及考核方式進行了系列探討與改革，以期能以改促教，以教促學，使在學碩士研究生在邏輯思維、創新意識和科學素養等方面的能力均有較大提高。

關鍵詞：高等物理化學;教學質量;地方農業院校

中圖分類號：G643 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）010-0059-02

“高等物理化學”是運用現代科學理論和方法，研究化學系統微觀行為與宏觀性質之間的關系與規律，為化學研究提供理論基礎的一門課程。“高等物理化學”是山東農業大學化學與材料科學學院應用化學專業碩士研究生的學位課，也是化學一級碩士點研究生的專業選修課。目前國內有多所高校都開設“高等物理化學”，大多數作為研究生的學位課，也有的作為高年級本科生的選修課。“高等物理化學”是對本科物理化學研究內容的廣度拓展和深度強化，具有基礎性、寬廣性、系統性、實踐性、先進性和前沿性的特點[1]。研究生通過對“高等物理化學”的學習，可進一步掌握物理化學的基本原理和研究方法，為后續階段的研究工作做好必要的知識和方法儲備，深刻體會物理化學領域科學研究的思維方式與魅力，進一步激發對化學學科的興趣和深層次思考，更有利于結合學科發展前沿，將物理化學的基本原理和研究方法運用到科學研究中，激發創新意識，培養邏輯思維，提高科技能力。

“高等物理化學”是適應社會需求建立和發展起來的一門課程，但迄今為止，公開發行的、以《高等物理化學》命名的教材只有兩本：一本是劉壽長教授編著、鄭州大學出版社2005年出版，另一本是司云森教授主編、科學出版社2015年出版。兩本教材各有側重，內容各有不同。國內各高校開設的“高等物理化學”，基本上都是根據各學院發展特點和專業需求制定教學大綱，任課教師自主選擇課程內容，所以各高校“高等物理化學”內容機動靈活，授課內容與深度差異很大[2-3]。

山東農業大學于2004年開設“高等物理化學”課程，當時以韓德剛教授編寫的《物理化學》為主要參考教材，選取本科階段物理化學未涵蓋的內容。但因學院剛開始進行碩士研究生招生，招錄的研究生在本科階段所修物理化學教材多樣、學時各異，知識水平差異較大，給“高等物理化學”的教學帶來了極大困難。任課教師要經常調整教學內容、授課進度，甚至授課方式，以滿足多層次生源研究生培養的需求。近年來隨著學院研究生招生規模不斷擴大，生源相對穩定，建立教學內容充實豐富、教學模式生動靈活、考核方式客觀公正的“高等物理化學”教學體系已經迫在眉睫。

一、優化課程內容設置

根據農業類高校的學科背景及“高等物理化學”的宗旨精神，重新設計和規劃教學大綱，構建了相對固定的經典部分和靈活多樣的專題講座相結合的課程內容，實現了基礎厚重扎實，專題新穎有趣的新格局。

量子化學由量子力學基礎、原子結構和分子結構三部分構成，可以定性甚至定量地闡明分子、原子和電子尺度級別上的問題，在量子化學和分子動力學模擬之間架設溝通與聯系的橋梁，并將應用拓展到生物、醫藥、環境和能源等領域。科學家馬丁·卡普拉斯等就因開發和設計多尺度復雜生物分子反應系統模型而斬獲2013年的諾貝爾化學獎。通過量子化學的學習，可加深學生對物質微觀結構的認識，為理論計算進入研究生的科學研究奠定基礎，也為沒有學過結構化學的研究生補充量子化學基礎知識。

非平衡態熱力學又稱不可逆過程熱力學，以普里高津的局域平衡假設和耗散結構為基礎，包括線性非平衡態熱力學和非線性非平衡態熱力學。線性非平衡熱力學是指偏離熱力學平衡不遠的系統，熱力學力如溫度梯度、濃度梯度等仍與熱力學流如熱流、擴散流等近似呈線性關系。遠離平衡區的非平衡熱力學系統，力與流為非線性關系。處于非線性區域的系統不一定總是趨于穩定，有可能會發生從穩定到不穩定的突變。突變是出現有序結構及非平衡相變的條件。分形、混沌、有序結構和自組織現象都屬于非線性非平衡態物理化學問題，對這些問題的研究具有很好的理論和實踐意義[4]。

統計熱力學主要研究粒子的力學性質和相互作用，以大量粒子運動的統計平均結果，求取平衡系統的各宏觀性質。統計熱力學以粒子所遵循的力學定律為理論基礎，結合實驗測得的結構數據（如核間距、鍵角、振動頻率等）來計算分子配分函數，然后求取物質的熱力學性質。通過對統計熱力學的學習，可使學生掌握微觀狀態和宏觀性質之間的關系，培養邏輯思維能力，加深對“高等物理化學”的認識。

在經典內容之外，可根據“高等物理化學”基礎理論在科學研究中的新發展和新突破，附加一定課時的專題講座，如為結合山東農業大學特色，在分子層次上設計高效、高選擇性的生物分子，促進生物酶、生物模擬和生物制藥等涉農領域研究的深入和為相關研究提供理論指導，開設了量子化學應用專題講座。講述Gaussian程序使用入門、量子化學在藥物設計中的應用。其他的專題講座可包含（但不止）如下內容或方面：計算化學在催化劑選擇、反應動力學中的應用;催化劑的制備及在定向合成中的應用;離子液體的功能及應用;表面活性劑的新發展;農藥懸浮劑與乳狀液中的穩定機制等。

二、綜合運用多種授課方式

“高等物理化學”具有較強的理論性和抽象性，為加強授課效果，本課程采取靈活多樣的授課形式。理論性強的章節仍按照教師講解、多媒體輔助的授課方式，以圖片加動畫的方式增強學生的視覺效果，加深對抽象構型及理論的理解。講課中注重邏輯推理，注重“高等物理化學”理論的系統性及應用性，注重基礎理論與其他學科的聯系與結合。大多數章節講授時可結合啟發式教學，部分與實踐聯系緊密的內容可采用討論式教學，教學過程中注重學生開放性思維的啟迪與培養。專題講座可采取教師主講式和學生匯報式兩種形式，通過學生匯報課使學生參與教學，提高學生學習的積極性和學習效果[5]。多年的教學結果表明，多種形式相結合的授課方式受到了研究生的歡迎，收效顯著。通過學習，培養與增強了研究生的邏輯思維和科學思維能力，增強了分析問題時的全局意識，改善了思維方式與習慣。通過文獻查閱，與教師討論和匯報拓寬了研究生的知識面，增強了基礎理論的實際運用能力，提高了創新意識和探索能力，后續階段亦具有較好的獨立科研精神與分析解決問題的能力。

三、變革課程考核方式

傳統的理論課考核基本上采用期末統考“一張卷”的方式。這種考核方法具有較大的弊端，無法考量學生對知識的理解能力，也無法判別運用所學知識解決實際問題的能力[6]。改革“高等物理化學”的考核方式，減小期末考試成績比例，將結果評價改為過程評價和結果評價相結合，加大平時成績的考核力度及比例，可使考核標準更加公平公正。平時成績形式多樣，包括出勤、課堂回答問題、討論表現、小命題論文及專題匯報等五部分。前三部分主要考查學生的課堂表現與參與度，小命題論文是任課教師根據講授內容布置的課后作業，是對章節知識的認識、系統與全面掌握。學生的專題匯報題目自選，可根據學生的碩士研究課題，也可根據興趣愛好，通過查閱最新文獻、組織及梳理內容，在課堂上匯報展示、交流和討論。此種考核方式，既鍛煉了學生的自主學習能力，體驗自主學習的快樂，又能使學生及時掌握學科前沿，增強文獻閱讀能力和文字整理能力，增強語言表達、邏輯思維及應變能力。據此得到的最終成績，既能體現學生對課程知識的掌握程度，又能展現學生的綜合實力，所以這一改革措施得到了眾多導師和學生的好評。

“高等物理化學”是化學類碩士研究生培養過程中的一門重要課程，通過系列改革，有利于學生對“高等物理化學”知識的掌握，也有利于學生邏輯思維能力和創新探索精神的培養。“具有物理化學素養的大學畢業生，適應能力強，后勁足”。“高等物理化學”同樣在研究生培養中具有重要作用，因為它更能使研究生從理論高度思考問題，也就更容易站在國際科技發展的前沿。

參考文獻：

[1]孫少瑞，李釩，張麗娟，等.高等物理化學教學內容初探[J].? ? 高教學刊，2017，（19）.

[2]劉元隆.高等物理化學課程教學內容與教學方法探討[J].? ? 廣東化工，2012，（10）.

[3]王齊.環境專業高等物理化學教學改革思考[J].課程教育? ? 研究：新教師教學，2013，（27）.

[4]吳越，楊向光.在非平衡態熱力學的基礎上探索建立催化? ? 理論的新途徑[J].化學進展，2003，（2）.

[5]胡新根，李新華，胡茂林，等.高等物理化學課程前沿導向? ? 的模擬探究教學法[J].廣州化工，2012，（13）.

[6]高麗娟，方志剛，顧婷婷，等.化學化工專業研究生高等? ? 物理化學課程建設[J].教育教學論壇，2015，（51）.