淺談物理化學課程教師教學能力的提升方式與途徑

宋大雷 李茹民 王艷力 王君

[摘 要]物理化學是化學學科的一個重要分支，也是化學學科的理論基礎，學好該門課程的關鍵不僅在于學生，教師教學能力和教學技能的提升也起著決定性的作用。文章論述了作為教師如何通過自身教學能力的提升，豐富課堂內容。介紹了國內外教師對課堂組織形式和教師教學方式的區別。深入研究了教師在物理化學相關教材的解讀、課堂組織形式的改革、教師的溝通與互動以及實驗等方面提高教學能力的具體方式。為物理化學課程的教學和高校教學質量的提升，為學生創新能力的提高和高素質人才的培養奠定了基礎。

[關鍵詞]物理化學;教學能力;教學方式;提升

[基金項目]2017年哈爾濱工程大學教學改革研究項目“物理化學課程教師教學能力的提升方式與途徑研究”（JG2017B49）

[作者簡介]宋大雷（1984—），男，河南南陽人，博士，哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院講師，碩士生導師，主要從事無機功能材料研究;李茹民（1973—），男，黑龍江綏化人，博士，哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院教授，碩士生導師，主要從事無機功能材料及電化學研究;王艷力（1974—），女，吉林榆樹人，博士，哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院副教授，碩士生導師，主要從事材料表面改性及涂層研究;王 君（1970—），男，山東萊陽人，博士，哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院教授，博士生導師，主要從事無機功能材料及海洋防污涂料研究。

[中圖分類號] O6[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）47-00-04[收稿日期] 2020-06-22

一、引言

在我國大力普及高等教育的高速發展時期，高校教師的教學能力與教學質量、學生培養緊密相關。提升教師教學能力和實踐能力是高等教育從“數量”到“質量”轉變新階段的迫切要求，是提高人才培養質量、推動高等教育教學改革的關鍵所在[1-2]。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中指出“以中青年教師和創新團隊為重點，建設高素質的高校教師隊伍，大力提高高校教師教學水平……”，加強教師隊伍建設，構建高水平的師資隊伍是提高教育質量和人才培養水平的關鍵[3-6]。因此，提高教師教學能力與實踐能力就成為當前高校的迫切任務，以不斷提升教學和人才培養的質量。

現代科學技術的發展，各類邊緣學科和綜合學科的興起，要求高校教師必須具有豐厚的知識基礎，才能夠融會貫通，有所把控，有所創造。為適應這一要求，目前，國內高校教師十分活躍，教師教學能力的提升也越來越引人注目。教師的教學能力和授課方式要做到“與時俱進”，在原有教學方式上對教學能力進行提升和改進。教學能力的提升不僅要參考國內外高校化學教師的教學方式、教學內容、借鑒國內外優秀教師的先進理念和做法，還要引入先進的科技前沿課題，注重趣味性和理論聯系實際，強調理論在實際應用中的價值，從而轉變教學理念，創新教學模式，貼近社會，貼近生活，在提供豐厚基礎知識的同時進一步激發學生學習的興趣。充分發揮物理化學在基礎扎實、視野開闊、適應時代發展的新世紀創造性人才培養過程中的作用。提升高校教師的教學能力與教學質量，能夠促進新形勢下課程改革與教學內容建設，有力推動我國高校教師隊伍的建設。

二、國內外研究現狀分析

20世紀90年代后期，隨著我國高等教育大眾化的進展，高校需要大量教師以滿足大眾化階段的需要[7]。教師教學能力在教學中表現出的問題也成為教育學界研究的熱點課題，我國也由此開始了對高校教學能力進行研究，而國外對高校教師教學能力提升途徑的研究由來已久，期間經歷若干階段，逐漸趨于成熟，并取得了顯著的成果，旨在提升教師教學能力的項目陸續得以開展[8]。20世紀80年代，美國高校開始關注教師專業化發展的研究，高校教師逐漸進行本科生教育的教學方法革新和實驗。1990年代，美國高校教師從“講臺上的智者”轉變成為“邊上的指導者”。有關高校教師教學能力的研究成為高等教育研究的重要內容。對青年教師的培養采取了許多積極有效的措施。在高等教育發達的德國，通過高等院校教學法指導中心來加強對青年教師的培訓[9-11]。英國采取了設立“高校教師發展培訓聯合會”的方式，來提高高校教師的教學能力。在我國隨著社會的發展和對高等教育的重視，高校教師的教學能力也在逐步提高，課堂組織形式、教師教學能力及自身知識的構成也由單一走向多元化。

物理化學課程是我校化工、材料學和核專業學生的必修課程。該課程集數學、物理、化學知識于一體，具有概念多、公式多、公式使用條件嚴格、涉及其他學科如高等數學和大學物理等特點，這些特點使得很多學生感到這門課程起點高、難度大，也使得該課程是公認的難教、難學和難考的課程之一[12]。在本科教學過程中，我校面向化工、無機功能材料及核化工專業開設的物理化學課程為80學時，面向高分子專業開設的物理化學課程為48學時。在規定的學時中，教師要使學生在課堂上完全掌握熱力學三大定律、相圖的分析和應用、電化學相關知識、界面及表面化學、化學反應動力學、膠體化學等內容，難度相對較高。在美國的內布拉斯加大學林肯分校，物理化學根據專業不同分成多門課程，共計有18門與之相關的課程供學生選課。美國田納西大學的物理化學課程也是其化學、化工、環境、材料、生物專業本科生的骨干基礎課程，物理化學課程的教學受到學校的高度重視，在改進教學方法、提高教學效果方面取得的成就令人矚目[13]。而我國高校化學及化學相關專業對物理化學課程也都有所講授，東華大學針對不同的學院分別開設了物理化學課程，材料學院和環境學院的物理化學為64學時，化工生物學院為80學時，該校在開學前已經把課程的所有信息全部貼到網上，包括課程內容、安排等等類似教學日歷的內容，每次上課前，教師會更新課件，供學生下載，也會提前告訴學生本次課程涉及書本的頁碼范圍，讓學生們做好預習工作。華南理工大學的物理化學課程分別設為84學時、64學時和48學時三類，該校的課堂教學以教師講授為主，學生有問題一般在課下向教師提問，教師進行解答。近年來我國大力倡導師生互動教學，力圖改革傳統的教學模式。

三、教師教學能力提升的途徑與方式

（一）教師向國外課堂教學的學習

探究國外優秀教學內容，通過購買優秀的英文原版教學資料，對英文原版教學資料進行閱讀和評價，了解國外著名大學的物理化學課程體系建設、課堂教學方式和教師教學能力的提升途徑。利用網絡、圖書館等資源搜集國外著名大學的研究性教學經驗，討論物理化學的課堂組織形式，教師的教學方式和對課堂的把控能力。

教師要對國外的一些先進教學模式進行分析、總結，并能夠完美的應用的物理化學的教學過程中，從而提高自己的教學能力，國外的一些教學理念比如美國塔巴“三步九階段”教學模式：塔巴反對教師把現成的結論直接傳授給學生，提倡學生通過自己處理信息來形成自己的結論，認為思維技能是通過教學來進行傳授的，但它必須通過特定的教學策略來進行，并且這些策略要按一定的順序來使用，因為一種思維技巧的建立和獲得往往要以另外一些思維技能的建立和獲得為前提。這種教學的策略和理念如何能夠和物理化學課程契合，對于教師課堂的安排能起到什么作用，都是需要教師不斷學習和研究的。此外，贊可夫的“發展性”教學體系、威廉斯創造性教學模式等，都是我們在講授物理化學課程時可以借鑒和學習的教學模式。

（二）教師對教材內容的深入研究

教師的課堂教學內容應力求語言生動，把培養興趣的主旨貫徹到整本書中。明確概念的嚴密性，圖表的科學性，教材中的數據與名稱要及時更新，單位符號要統一。教師教學過程中，對于書中相關知識點的基本概念、問題分析的基本方法、切題思路和實驗操作中的注意事項，尤其是有關公式的推導過程及使用條件要清晰化。教師要學習多種教材，不能局限于大綱規定的一本教材，通過對各種教材的研讀與分析，吸取各家之長，用淺顯的語言讓學生理解并掌握煩瑣、冗長的物理化學理論及公式。

物理化學課程的教師不能僅局限于該課程的教材，還要購買其他相關課程的教材，比如無機化學、大學化學、大學物理、化工原理、微積分等。這樣在授課過程中就能夠把相關知識點延伸開來，讓學生知道公式的由來。比如原電池電動勢和吉布斯自由能關系的推導，需要涉及大學化學熱力學和微積分中偏微分的內容，而電動勢準確數值的獲取則是通過大學物理中波根多夫對消法的測定，電化學中電導的測定，則需要涉及大學物理中惠斯通電橋的分析與理解。所以高校教師提高教學能力最基本的途徑就是全面學習各種相關課程的資料，深入研究每本書中的相關內容。

（三）教師對教學內容安排的連續性研究

教師在課堂內容的設計上，要體現各章節之間的相對完整性，并盡可能地系統化，全面考慮各個章節之間的聯系和前后一致性。每一章、每一節內容的引入都要建立在上一章或是上一節的內容基礎之上。使整個物理化學課程的授課過程具有高度的連續性。比如關于熱力學基本公式的講解，首先是在封閉體系中進行研究，則可以推導出相應的公式為dG=-SdT+Vdp，隨著學習的擴展，封閉體系延伸到了敞開體系，由于系統和環境間不僅具有能量交換，而且還具有物質交換，那么此時的熱力學基本公式可推導出dG=-SdT+Vdp+ΣμBdnB，也由此進入了多組分系統熱力學這一部分的學習，當變化過程的物質顆粒比較小，比表面積特別大時，就需要考慮界面能的大小，熱力學基本公式又擴展為dG=-SdT+Vdp+ΣμBdnB+

γdAs，由此進入界面化學的學習。因此，在課堂內容的安排上，教師要熟悉整本書的內容，掌握各個知識點之間的相互聯系，清楚各個理論和公式的應用范圍和應用條件，使教學內容條理化、清晰化、關聯化，這樣才能穩步提升教師教學能力。

除此之外，教師要對教學內容做好充足的準備，授課內容的選擇和課堂的設計是教學準備活動中的兩個非常重要的組成部分，也是教師在教學過程中需要重點準備的內容，對于物理化學授課內容的確定，在滿足培養目標的前提下，可以根據維果茨基最近發展區理論進行選擇。該理論認為學科知識可以劃分為太難的知識、可教的知識和已學的知識。太難的知識位于遠離學生知識已組網區，可教的知識位于最近發展區，已學的知識位于學生知識已組網區。維果茨基的看法及給出的教學建議是：太難的知識由于學生沒有準備或還沒有準備好，因此不教;對已學的知識，知識已組網，因此不教。實際教授的內容僅僅是可教的知識這一部分。但是對于物理化學這門理論課很強的課程，僅僅講授可教的知識還是不夠的，需要讓學生知道相關知識點及公式的來龍去脈，前面承接哪一個知識點，后續可以為哪些知識點做鋪墊，都是需要教師幫助學生去梳理的。不過課堂連續性和維果茨基最近發展區理論并不矛盾，可教區需要重點去講解，確保學生能聽懂，知道推導過程，后續會應用相關理論去解決問題。而太難的知識和已學的知識則是起到穿針引線的作用，讓學生體會物理化學這門課程是一個整體的體系。這種教學內容安排連續性的研究也是教師教學能力提升的基礎。

（四）教師與學生之間的互動與溝通

教師教學能力的提升最直觀地體現在學生，學生是否對這門課感興趣，是否能夠接受教師的講解方法，是否能掌握該課程的基本理論和基礎知識，能否用該課程的知識去分析問題、解決問題，是教師教學能力提升的出發點和關鍵點。物理化學課程理論性較強，學生學習起來會感覺到枯燥乏味，這就要求教師在課堂教學時不能照本宣科，教師要能夠走近學生，從學生的角度了解他們對課堂知識的掌握程度，每講完一個知識點兒，就列舉與之相關的現象或者化工生產過程，讓學生自己對該現象或者化工生產過程進行分析、解釋，從而提高學生的學習興趣，加深對知識點的理解。通過與學生的溝通，教師的教學能力也能夠逐步提高。

（五）教師與教師之間的互動與溝通

教師教學能力的提升離不開同事之間的相互學習、研討。不同的教師對于相同的知識點，授課方式也不同。因此，要廣泛聽取其他教師對該門課程的講授，了解其他教師對知識點的講解、教學內容的安排以及和學生之間的互動，然后結合自己的具體情況，摸索出適合自己的講解方式，并在不斷的聽課中提高自己的教學能力。此外，可以邀請有經驗的教師來課堂聽取自己的講課內容，這樣能更快、更好的發現在講課中存在的問題，比如板書的規范性、課堂的把控性、學生的互動性等，物理化學課程比較注重公式的推導和公式應用，而理論公式的推導又往往會占據大量的黑板空間和課堂時間，如果板書處理不好，則容易給學生一種條理不清晰的感覺，理解起來較為困難。而課堂節奏把控不好的話，一節課下來可能一個公式都沒推導出來，學生聽得也比較迷糊。比如說界面現象這一章中涉及的開爾文公式RTln（pr/p）=2γM/ρr，描述了小液滴半徑和飽和蒸氣壓的關系，應用該公式可以解釋很多常見的現象，而該公式的推導則應用到化學勢、熱力學能、吉布斯自由能、偏微分、物質的量的計算、球的體積及表面積計算等大量物理知識、數學知識和化學知識，過程也相對煩瑣，如何設計板書、如何能讓學生理解，對教師具有不小的挑戰。課堂講解中存在的這一系列問題都可以通過聽課教師的聽課提出寶貴的意見和建議，從而促使教師從細微處發現自己不易覺察的問題，不斷調整自己的授課方式，逐步提高自己的教學能力。

教師還可以與校外相同課程或相關課程的教師一起分析研究授課中遇到的問題。比如開爾文公式的推導，不同學校的不同教師其推導方式也不同，甚至用到的知識也不一樣，但是都能得到相同的結果。通過教師間的相互交流，吸取各種方法的長處，自己授課的時候看學生更習慣于何種方法，這樣就能顯著提高該部分內容的授課效率。另外，教師還可以去其他高校進行訪問和學習，走進其他高校的物理化學課堂，了解不同高校的課堂氛圍、教師的課堂設計、課件制作及講課方式，然后通過總結制定更加合理的講課計劃。

（六）教師對物理化學理論發展史及著名化學家的研究

增加物理化學中某些理論的發展史和國內外著名化學家的研究方法、思路和成果的介紹，教師在物理化學理論發展史及對更多化學家的了解中提升自己的教學能力。圍繞社會和科技熱點的關系在某些章節的后面附加一些專題，作為課外閱讀資料，從而使學生了解物理化學與提高人類生活質量的關系、物理化學在社會可持續發展中的地位和作用，以激發學生從事科學研究的熱情和信心。比如物理化學中膠體化學這一章中雙電層理論的提出與發展，首先是亥姆霍茲提出的平板雙電層，在此基礎上，古依和查普曼提出了更為準確的擴散雙電層理論，之后斯特恩對擴散雙電層理論進一步修正，認為吸附在固體表面的緊密層約有一兩個分子層的厚度，后被稱為Stern層，這樣膠體化學的雙電層理論才較為完善，可見一個理論的提出是經過不斷的發展、多個化學家的共同努力的結果，每個化學家都采用了什么樣的研究方法，研究思路是如何來的，取得了什么樣的成果，都可以作為課外資料讓學生進行了解，從而增加學生對物理化學課程的興趣。

對物理化學講授的內容，要分層次區別對待。基本原理“少而精”，知識、概念“廣而新”。這樣的內容安排不僅保證了對學生基本原理方面的基本要求，而且補進了許多新鮮知識，增加了課程的時代特色和趣味性，這樣能較好地解決知識內容不斷發展更新與有限的課時之間的矛盾。而結合講課教師的科研方向，把自己研究領域中的一些科研成果，以應用講座的形式直接介紹給學生，既開拓了學生的視野，加深了對物理化學的了解和興趣，更啟發了學生的研究思路，培養提高了學生在今后工作中進行創新研究的能力和素質。

（七）教師在物理化學實驗中提升自己的教學能力

物理化學屬于化學學科的一個方向，同樣也是一門實驗性的學科，因此必要的化學實驗在這門課的學習和講授中起著非常重要的作用。與課程有關的化學實驗方法和化學實驗中常見的表征手段等在很大程度上開闊學生的知識面，加深學生對理論知識的理解與掌握。通過走進實驗室，教師能和學生有更近距離的接觸，能夠實際觀察到實驗現象，通過實驗的設計，現象的觀察，教師能和學生一起討論相關的問題，應用相關的理論去解釋實驗現象，教師不僅能在實驗中提升自己的教學能力，學生也能通過實驗增加對物理化學課程的興趣，有利于其創新能力的培養，也為高素質人才培養奠定了基礎。

四、結語

教師教學能力的提升主要是為了能夠更好地服務學生，讓學生能夠扎實地掌握物理化學這門課程的相關知識和主要內容，作為該門課程的教師，應該注重師生的互動和課堂教學的組織形式，并且與時俱進，不斷實施教學改革，要以物理化學為切入點，放眼整個化學學科，持續學習新知識、新技能，在和相關教師的溝通中互相學習，在向國外借鑒中不斷進步，在化學實驗中不斷摸索，通過各種途徑和方式提高自己的教學能力。

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Abstract： Physical Chemistry is not only an important branch of chemistry， but also the theoretical basis of chemistry. The key to learn this course well is not only the students， but also the improvement of teachers' teaching ability and teaching skills. This paper discusses how to enrich the content of the classroom teaching through the improvement of teachers' teaching ability and introduces the differences between domestic and foreign teachers in classroom organization and teaching methods. The specific ways to improve the teaching ability of teachers in the aspects of the interpretation of teaching materials related to Physical Chemistry， the reform of classroom organization， the communication and interaction of teachers and experiments are studied in-depth， which lays a foundation for the teaching of the Physical Chemistry Course， the improvement of teaching quality in colleges and universities， and the cultivation of students' innovation ability and high-quality talents.

Key words： Physical Chemistry; teaching ability; teaching methods; improvement