材料類專業物理化學精品課程建設的思考*

李靜莎，郭春顯，沈楊彬，楊鴻斌，楊曉剛，李佐習

(蘇州科技大學材料科學與工程學院，江蘇 蘇州 215009)

精品課程是具有一流的教師隊伍、一流的教學內容、一流的教學方法、一流的教材、一流的教學管理等特點的示范性課程。自2003年3月，教育部啟動了“質量工程”，提出開設精品課程建設，已經走過了17個春夏秋冬，目前精品課程已經成為高等學校教學質量與教學改革工程的重要組成部分，基本形成了校、省、國家三級精品課程建設體系。最近教育部推進一流本科和一流課程建設，對精品課程和金課的重視程度越來越高，因此，教育的任務和目標落在以學生為中心的教育理念上。特別是面對2020年突如其來的新冠疫情，要求在有限的時間和空間上實現人才的高效培養，更加凸顯了精品課程建設的重要性，為“停課不停教、停課不停學”提供了極大的便利[1-2]。

蘇州科技大學材料科學與工程學科是培養創新型、復合型、應用型人才的重要方向，而專業基礎知識的講授是專業科技人才培養的第一步。大學生在校學習期間需要修讀許多課程，包括通識教育課程、學科教育課程、專業教育課程等。課程與教學內容的如何選擇和安排對學生的培養發展起著至關重要的作用。物理化學課程是我校材料科學與工程學院本科生的一門基礎必修課，對學生以后的工作和深造起著舉足輕重的作用。蘇州科技大學材料科學與工程學院成立于2020年7月，基于材料科學與工程學科和材料科學與器件研究院專門建設的研究教學型學院，目前有功能材料專業和新能源材料與器件專業，已擁有教授10名，副教授10名，講師22名，專任教師博士學位率高達97%。為了更好地培養材料科學與工程專業技術人才，學院師資團隊將按照材料類專業的培養方案的相關標準要求，結合蘇州科技大學材料科學與工程學院“科研促進教學和人才培養”的特色和定位，培養學生對物理化學基礎理論知識的理解能力、應用能力和創新能力，使學生在今后的材料科學基礎等專業方面具備扎實的基礎理論知識。物理化學是我院本科專業的基礎課，開課學期為大二學年下學期和大三學年上學期。學生前期已經學習過無機及分析化學、有機化學、高等數學、大學物理等課程，后期為材料科學基礎、材料制備原理與工藝、現代材料分析方法等課程的學習奠定理論基礎。本文結合我校本科專業培養的要求，介紹了基于材料類專業物理化學精品課程的建設與教學改革實踐。這有利于培養創新能力強的材料科學與工程專業技術人才，同時提高教師的教學水平和物理化學課程的教學質量。

1 物理化學課程建設的特點

1.1 物理化學的重要性

《物理化學》作為四大基礎化學之一，是材料科學與工程專業一門重要的基礎必修課，這門課程在學生以后工業生產中從事專業技術工作或考研深造中起著舉足輕重的作用。物理化學，又叫“理論化學”，它是從物質的物理現象和化學現象的聯系入手，來探求化學變化基本規律的一門科學，在實驗方法上也主要是采用物理學中的方法。作為化學學科的一個分支，物理化學是化學學科、生命科學、材料科學、醫學等其他學科的理論基礎，它在理論和實驗方法上的成就大大充實了其他學科的研究內容和研究方法，因此，這些學科的深入發展已經離不開物理化學。該課程對培養學生創造能力，提高學生綜合素質有著極其重要的作用，并能為以后從事化學和材料研究打下堅實的基礎。另一方面，學習物理化學，能幫助學生樹立正確自然觀、掌握科學方法論。

1.2 課程建設

物理化學與無機化學、分析化學、有機化學一起構成了四大化學基礎課程，是材料類專業的專業必修基礎課程，也是材料類和化學類專業研究生入學考試的必考科目之一，同時也是一門難教、難學的理論基礎課程。作為物理與化學交叉性的學科，物理化學這門課程具有公式繁多與應用條件嚴格、內容邏輯推理性強、研究內容枯燥且概念抽象等特點[3-4]。另外，與化學類專業相比，材料類專業物理化學學時相對較少。因此對于基礎薄弱的材料類專業學生理解起來更為困難，要想在有限的學時內全面掌握物理化學的知識是比較困難的。在這種挑戰下，如何能讓學生對這門重要而又枯燥難學的課程產生興趣并努力學好便成為教師必須思考的重要問題。

2 目前物理化學精品課程建設的現狀

材料類專業學習物理化學這門課程的目的主要是使學生了解和掌握化學變化過程中的一些基本規律和原理，同時培養學生獨立思考和獨立解決問題的能力，為今后材料科學與工程專業更高級課程的學習，為將來在材料領域的進一步研究工作奠定良好的基礎。目前國內擁有物理化學國家精品課程的高校有清華大學、復旦大學、天津大學、南京大學、武漢大學、中南大學、大連理工大學、北京化工大學等。雖然這些具有一流教學水平的精品課程在強化學生的基礎知識和培養學生的獨立解題能力方面具有重要的作用，然而隨著高等教育改革的不斷深入，材料類專業物理化學課程學時數的相對減少與材料科學與工程專業人才培養要求的日益提高的矛盾明顯加劇，打造材料類專業物理化學精品課程迫在眉睫。本文以我校材料科學與工程學院關于物理化學精品課程建設為例，介紹了打造材料科學與工程專業的精品課程的教學改革實踐，這有利于培養創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的材料科學與工程專業技術人才。

3 建設五個“一流”，打造材料類物理化學精品課程

精品課程的打造需要有一流的教師隊伍、一流的教學內容、一流的教學方法、一流的教材及一流的教學管理[5-8]。

3.1 一流的教師隊伍

教師是課程的實施者，想要打造精品課程，教師隊伍的建設是必不可少的。近年來我們從南洋理工大學、中國科學院、中國科技大學、中南大學等高層次科研院校引進了6位博士組成教學團隊。自材料科學與工程學院組建以來，物理化學教學隊伍現有教授4名，具有博士學位6人，形成了一支以教授、博士為主體，職稱、學位結構層次高，努力進取，有強大發展后勁的師資團隊。教學上以老帶新、取長補短，充分發揮各層次老師的優點，將教學和科研融為一體。

3.2 一流的教學內容

為了突出材料學院的特色和新工科建設特點，從整體上考慮化學教學的系統性，我們打破課程壁壘，對基礎化學理論和實驗教學內容進行重組、整合、優化，重新建立了材料特色突出、工科特點鮮明的教學新體系，做到少而精、博而通。整個課程教學注重教學內容與學院教師科研成果、前沿學科、國內外先進技術等相結合，解決了教學內容重復和臃腫等問題。在教學內容上，較好地處理了經典與現代、理論與實踐、體系與特色的關系，重視和加強了實踐教學中對學生的實踐能力和創新能力的培養。功能材料和新能源材料與器件兩個專業均屬于材料類特色專業，然而在理論方面側重不同，因此對于不同的專業，也要根據專業需要，選擇不同的重點內容，并將各專業前沿領域的新知識、新技術、新方法、新成果及時嵌入到課堂教學中，從而做到因材施教。

3.3 一流的教學方法

“一支粉筆、一張嘴、一塊黑板”是對傳統板書教學的形象概括，教師通過板書可以將授課內容條理化、直觀化，有利于啟發學生的思考，幫助學生記憶、消化、鞏固所學知識。然而，傳統板書教學也存在不夠直觀、不利于抓住學生注意力等缺點。因此，隨著多媒體技術的發展，傳統的板書教學方式逐漸被多媒體教學所替代。當前多媒體教學已經成為高校最常見的教學方式之一，不僅能夠直觀且生動形象地反映教學內容，還可以增加課堂教學的信息量，從而一定程度上調動學生的學習積極性。但多媒體教學也有不利的一面，如課堂信息容量大、教學進度較快等會造成學生沒有時間思考，跟不上課堂進度。因此，針對傳統板書與多媒體教學各自的優缺點，學院物理化學教學團隊認為，應當根據教學內容及教學目標，有目的建設線上線下混合課程，以線下為主線上為輔，將傳統板書與多媒體教學結合起來，實現優勢互補，提高教學效果。如熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學動力學等章節理論性較強、公式較多，重要公式定理的推導過程及典型例題的思路講解應以板書教學為主，這樣能夠較好地引導學生思考，教師也可以根據學生的反映及時調整課堂節奏。但對于緒論、相平衡、電化學、表面物理化學等章節介紹性部分較多，可以采用多媒體教學的方式生動形象地給同學們介紹一些生活中的現象或實例、化學家的小故事、科學前言等，這樣可以吸引學生的注意力，提高學生學習物理化學的興趣。

總之，我們將傳統板書與多媒體教學相結合、課內和課外相結合、教學和科研相結合、教學和專題相結合，精心設計教學過程，將各種抽象的理論具體化、形象化、深入淺出、通俗易懂，極大地調動了學生的學習積極性，培養了學生的學習興趣，促進學生能力的發展。學生能做到主動參與學習、融會貫通，從而形成了教學相長的良好教學模式。這具體表現在學生的上課出席率平均每班超過95%，考試及格率每班均高于90%，學生參與科研活動的積極性提高，主動參加老師的科研項目等創新活動。

3.4 一流的教材

教材是教學的知識載體，是教師開展教學工作的重要工具。目前，我院功能材料專業本科生采用的是由南京大學化學化工學院傅獻彩等主編，高等教育出版社出版的《物理化學》第五版。該教材分為上、下兩冊，上冊包括熱力學第一、第二定律，多組分系統熱力學及其在溶液中的應用、化學平衡、相平衡等章節，下冊包括電解質溶液，可逆電池電動勢及其應用，電解與極化作用，化學動力學，表面物理化學，膠體分散系統和大分子溶液等章節。此外，還有與本書配套的學習與解題指導書，多媒體網絡課程等，是許多高校物理化學課程選用的教材或者參考書之一。我們在教學過程中，除了選定教材外，也針對性做了相關的教學文檔作為補充，同時根據學院培養方案、培養目標等進行適當地調整。

3.5 一流的教學管理

長期以來，高等學校更多關注教師“教什么、如何教”和學生“學什么、如何學”，但卻常常忽視教學管理的重要性。“三分技術、七分管理”，可見打造一流的本科教育不僅需要一流的教師隊伍和學生，同樣也需要一流的教學管理。而一流的教學管理體現在先進的管理理念、和諧的管理環境、高效的管理機制和優質的管理效能。材料科學與工程學院高度重視課程的教學管理工作，對建立和完善物理化學的教學管理體系提出了具體、明確的要求。學院倡導“以人為本”的教育理念，也即是“以學生為中心”，教研組全體教師參與、多視角多層次地服務學生的全面成長，充分尊重學生的受教育權，滿足學生對學習的選擇，同時學院也保障教師的學術自由，積極推進科研轉化教學，實現寓教于研、教研融合。例如，在教學過程中建立了網上交流平臺，學生可以與自己喜歡的老師充分交流溝通，這既能提高學生的學習積極性，又尊重了教師的授課權。在教學過程中，學校推動輔導員、班主任和本科生導師等通力協作與學生多方位溝通，關心學生的學業和生活，增進師生感情。及時反饋教學效果，有針對性開展難點和重點教學內容的授課，真正實現以學生為中心的三全育人教學模式。

4 結 語

綜上所述，物理化學是蘇州科技大學材料科學與工程學院本科生的一門非常重要的專業基礎必修課，對學生后續專業課程的學習及今后的職業發展都有重要的指導作用。在精品課程的建設中，我們緊緊扣緊專業技術人才的培養目標，從教師隊伍、教學內容、教學方法、精品教材及教學管理等方面入手探索教學模式改革，有利于調動學生的積極性和主動性，同時提高教師自身的教學和科研水平，打造精品金課，為新工科發展培養更多高素質創新型專業人才。