材料物理化學課程改革探討

王小艷

物理化學是化學學科的一個重要分支，是剖析化學反應過程中發生的復雜物理現象的一門學科。材料物理化學從物理化學的角度研究材料領域的基礎理論問題，用物理化學的原理及方法來探究材料的組成與結構、制備與合成、性能與應用等過程中涉及的化學問題。該門課程的教學目的在于通過該課程的學習，學生能夠掌握基本的基礎理論知識，能夠運用科學的思維方式和獨立的創新能力來解決實際工程問題。

1 材料物理化學教學現狀

1.1 學科交叉，難度大、知識廣度

物理化學是運用物理的理論和實驗方法來研究化學運動普遍規律的一門科學，屬于化學學科中的一個重要分支。該課程也是材料研究、制備、加工、使用過程中分析相關化學過程的重要知識儲備，因此也是材料專業的一門專業基礎課。該課程中涉及到高等數學、大學化學、大學物理等理論基礎課程知識，需要扎實的相關課程基礎。高等數學是物理化學理論推導的重要手段和工具，通過數學語言的表達才將物理化學真正發展成為一門科學。另外，熱力學在大學物理中已經有所涉及，意識到其與物理化學中熱力學內容的銜接，并在大學物理基礎上梳理熱力學的起源與發展，對知識的深度進行相應延伸，避免重復，突出重點，講清難點，是材料物理化學教學中應該注意的問題。

在學生的未來發展方面，首先材料物理化學作為一門重要的專業基礎課，是許多高等院校研究生入學考試的專業課考試科目，因此，該課程的教學對學生的升學有重要影響。

1.2 記憶性知識點多，學生易感覺枯燥

物理化學是一門系統、復雜的學科，其中涉及的方面較多，但學時壓縮嚴重，課時少，因此，面向材料專業學生講授的物理化學在教學內容方面進行了調整，強調熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡、化學動力學基礎方面的學習，與具體現象相關的內容則由學生以案例分析的方式進行沉浸式學習[1]。此外，物理化學概念多、公式多，將原先照搬課本目錄改為整理成知識單元的形式，并提出各知識單元的學習重點、難點和預期學習成效，更有利于學生對學習內容整體把握，抓住學習重點[2]。要求學習后能熟練地應用熱力學第一定律計算理想氣體在等溫、等壓、絕熱過程中的Q、W、ΔU、ΔH 等。

2 課程改革探索

（1）引入課程思政教育理念，幫助學生樹立正確的科學觀，倡導家國情懷，形成正確的人生觀。引導教育學生形成正確的科學觀，包括創新意識的培養，學術誠信的宣教與實踐，批判性思維的引導[3]。以實驗課為例，在教學中突出創新意識與批判性思維的教育；課程中設置小論文的寫作，提高學生對學術誠信的認知。適當進行的小組討論則有利于開闊視野，加強交流合作，這些對于將來學生走向工作崗位大有裨益。倡導家國情懷，突出思想教育，不能僅限于枯燥的說教，而是引入大量實例以及材料學相關的人物事跡，讓這一教育生根發芽。要實現這一目標，需要在教學計劃中建立健全課程思政的引導與評價體系。從專業課程中發掘素材，挖掘知識點，群策群力。在教學過程中引導學生形成正確的認識論、方法論以及辯證法。

（2）改變枯燥的灌輸型課堂教育，運用多種教學手段改變課堂氛圍，調動學生積極性。例如運用新媒體形象演示，部分課堂設置學生小組討論，穿插相關學科人物、事件的介紹等等。物理化學作為專業基礎課，理論內容相對比較穩定，就容易導致課程內容十年不變的情況出現。但理論是服務于實踐的，科技發展日新月異，也給物理化學課堂教學提供了豐富的素材，從熱點話題出發，通過對問題的剖析揭示物理化學的知識可以讓課堂變得生動、有趣起來。

新媒體的運用與演示，例如動態演示、翻轉課堂，使得教學更加生動，提高學生的課堂積極性[4]。隨著現代信息技術在現代教學中的不斷深入，教學已經不僅限于教師奮筆疾書的滿堂灌，把多媒體引入課堂，將教學內容形象化，能大大提高學生的學習效率，激發學習興趣。比如在講相平衡時，利用水的氣液平衡動態效果來演示相變過程，能使晦澀的理論知識變得直觀、形象。啟發式教學的運用將課堂變得更高效。

（3）幫助學生明確課程重難點，了解學科意義，引導學生明確課程與相關工程聯系，明確創新實踐。同時加強完善學術交叉匯總整理，構件完善學科體系，減少不必要的重復，突出教學重點。根據新版人才培養方案的培養目標和畢業要求，對大綱中的課程目標進行了修改，在掌握基礎知識的前提下，強調學生分析和解決本領域復雜工程問題這一應用目標。如提出通過本課程的學習，學生能將熱力學原理應用于材料熱力學反應系統，研究一定條件下給定反應所能進行的方向和限度；掌握影響化學反應速率的動力學因素，給出控制化學反應的合理方案等。將課程目標細化到具體的知識點，密切貼合對本專業學生的畢業要求，有力支撐人才培養目標。

（4）注重訓練學科習題設置，強化實驗課程，增強動手實踐能力。對于理論性很強的課程，通過理論聯系實際，能讓學生切實地體會到所學的東西有實際意義，繁瑣的理論推導和公式不單是枯燥的符號，其中的理論知識不僅與生產生活相關，還可以解決實際問題。通過實例將理論與實際結合起來，解釋實際現象和問題，不僅能提高學生的學習興趣，同時也能引導學生運用所學知識解決實際問題[5]。例如在講自發過程和非自發過程時可以用水總是自發地從高處往低處流，氣體總是自發地從壓力高的地方向壓力低的地方流動等，相反的過程雖然可以發生，但都需要外力做功才能完成。并啟發學生利用所學知識解釋生活中的自發過程，最終歸納出自發過程的不可逆特性。

材料物理化學內容抽象，概念、公式多，理論性強，教學過程易產生枯燥乏味的情緒，因此建立以問題為核心的教學，設置習題課，圍繞典型問題，引動課程學習。重視實驗課，訓練加強學生動手能力，有效地將理論與實踐結合起來。明確實驗課程的重要性，在此過程中嘗試調動學生的積極性，并將之與相應工程應用結合起來，增強其趣味性。課程教學中穿插小論文的訓練，即可以教授學生相關科研寫作要求，又可以讓學生在此過程中對知識點有更加深刻的理解。

（5）更新評價體系，改變唯考試論的觀點，加強多維評測，提高實驗課比重，突出訓練創新、實踐能力。以考試成績為導向的教學，必然導致學生側重點在考前突擊，死記硬背，實際考試過后可能并沒有掌握課程知識點，這與教學目的是相違背的。在課程教學中更新完善評價體系，將課程參與程度，課堂表現，作業完成情況，小組任務，實驗動手能力，課程考試綜合起來，多方面結合，綜合評價，加強課程的教學實踐。現行考核內容偏重于知識記憶，課堂考核內容局限于教材、課堂筆記、老師劃定的范圍和指定的重點，對于學生將所學理論應用于實際的考核普遍不足，導致出現考前突擊、考完全忘的現象。

3 結束語

面對物理化學學科交叉多，教學難度大，課時存在壓縮的情況下，教師主動進行教學改革，采取多種手段，豐富課堂內容，提高學生的課堂積極性。同時嚴格秉承，教書育人的觀點，積極探索課程思政教學，在教學中突出對學生科學觀，人生觀，價值觀的教育，引導學生的全面成才。在教學過程中還需要不斷進行探索，提高教學質量。