理科試驗班背景下物理化學教學模式探索

張一衛　周鈺明　劉松琴　張進　婁亞琴

[摘 要]如何在“理科試驗班”大類招生模式下有效提高學生學習物理化學的積極性這一問題亟待探索。文章結合理科試驗班學生學習基礎和培養方案，從優化課程結構、改革教學模式及完善課程考核三個方面，闡述了物理化學教學改革的可行性和必要性，旨在提升課堂的教學質量和教學效果，從而提高理科試驗班學生學習物理化學的興趣。

[關鍵詞]理科試驗班;物理化學;教學改革;學習興趣

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）05-0120-03

2019年開始，東南大學化學化工學院（以下簡稱“我院”）本科生實行理科試驗班、工科試驗班模式的大類招生。其中大一的理科試驗班涵蓋數學、物理、化學等專業的學生，待學習結束后，學生可自主選擇專業，完成專業分流，這一舉措對學生更合理地選擇專業具有較好的指引作用。理科試驗班模式招生培養方案具有重基礎、通識化等優點，以培養全方位的綜合性人才為目標。此外，理科實驗班開設了高等數學、線性代數、大學英語、大學物理等課程，夯實學生的數學、物理、英語基礎，為后續的學習打下良好基礎。理科試驗班招生模式和普通大類招生有些許差別。理科試驗班學生更側重數理知識，而化學類相關課程較少，后續選擇化學專業的學生可能會在之后的課程學習中遇到一些困難。再者，學生普遍反映物理化學課程公式繁多，理論性及邏輯性太強，因此對其存在抵觸心理[1]。鑒于此，我們對理科試驗班基于分流后選擇化學專業的學生進行調查統計，發現學生普遍反映物理化學教學模式僵化，忽略實踐能力與創新精神的培養，且以考試為主、知識為輔。這無疑會影響課堂的教學質量和教學效果。因此，根據理科試驗班學生的具體課程學習情況來改革傳統教學模式變得尤為重要和迫切。筆者基于我院理科試驗班學生的實際學習情況，針對目前物理化學課程教學中的不足，結合物理化學課程的綜合性、邏輯性與理論性強等特點[2]，從三個方面探索改革物理化學課程教學模式，以期適應理科試驗班學生的學習特點，培養學生的應用能力和創新思維。

一、進一步優化課程結構

針對我院理科試驗班學生的招生培養特點，結合理科試驗班學生分流后不同專業的培養方案，通過改革物理化學課程結構，設定不同層次的教學目標，以此更好地引導學生全面理解、掌握物理化學知識體系，全面提高學習質量。物理化學課程存在內容繁多、公式推導復雜[3]、短時壓力大的特點，導致很多重難點不能完全細化講解。課程結構優化改革可以考慮從教學大綱著手，以物理化學課程在教學計劃中的要求、作用為依據[4]，進一步優化教學內容，簡化理論知識與基礎原理，明確重難點。

在制訂教學大綱的基礎上，首先，可以精簡細化教學內容。例如對于量子力學、統計熱力學等內容難度較大、實踐性較低的部分，可以考慮刪除或者簡要概述，教師也可提供課件給感興趣的學生自行學習。其次，可根據理科試驗班學生課程內容需要調整授課重難點以及相關內容的授課順序。任課教師要充分了解學生對已修課程的掌握情況，例如物理化學課程中化學動力學、熱力學的基本關系式等章節涉及高等數學中的微積分及偏微分知識，而理科試驗班學生數學基礎較好，因此涉及公式推導等數理知識時，以提點為主，引導學生自行推導，著重培養其邏輯思維能力及應用能力。再次，可通過不斷調整教學內容設置，以提高理科試驗班學生的學習積極性為主，把基礎知識的驗證與生活中的相關實例相結合，利用隨處可見的生活現象激發學生的學習興趣。例如講解亨利定律時可以引入啤酒起泡的實例，由于對瓶蓋和啤酒加高壓，瓶蓋一打開，壓強降低，二氧化碳就形成了很多氣泡。用物理化學知識解釋生活中的現象，引導學生掌握知識的應用性，可以增加物理化學課堂的趣味性。也可以物理化學家的事跡為切入點，例如吉布斯、普朗克等，通過講述他們在科研工作中的艱辛，讓學生體會到做任何事情都需要堅持不懈地努力，以此來激發學生獻身科研的熱情。

在教學方法上，可充分利用理科試驗班學生的學習特點，引入模塊化教學方式，將課程分為基本概念、與其他學科的交叉內容、實際應用三大模塊。基于理科試驗班學生已修課程的情況，整合其他相關課程的內容，明確每門課的重難點，刪減重復內容，優化時間利用率，從而提高學習效率。這樣任課教師可以有充足的時間在課堂上深入講解學生不易理解的內容，避免出現因課程內容繁多，而敷衍講解、草草了事的問題。此外，由于理科試驗班學生之前了解化學知識的渠道較少，相關知識儲備不足，因此可安排教材內容之外的學術報告、專題講座供學生自我提升。課程內容的多樣化選擇，使傳統枯燥的物理化學公式推導變得有趣;而多層次的知識點切入，使學生開拓思路、激發靈感。

二、“線上+線下”混合教學模式，優化教學形式

以往的物理化學課程授課主要是以教師為主的知識灌輸模式[5]，教師是傳授學生知識的主體，學生只是被動接受知識并進行機械練習，并沒有深入理解、應用知識。這就使得教學效果大打折扣，并且學生的學習主觀能動性也在一定程度上被扼制，對學習效果不利。因此，筆者根據理科試驗班學生的特色，引入線上教學，通過線上平臺分享化學學習資料，讓化學基礎較差的學生及時“充電”。提供線上平臺可以讓學生互相交流、互相激勵，個別學生由于緊張不敢在線下課堂提的問題都可以在線上提出，任課教師要及時引導、解答困惑。同時，任課教師可通過線上平臺提前發布電子課件、典型例題、重點習題等輔助學習的資料[6]，要求學生在規定時間內自主完成學習和預習。課后，教師可根據理科試驗班學生的課堂掌握情況，發布授課內容概要，及時與學生進行在線交流、答疑解惑，通過師生互動營造一個輕松的教學氛圍，從而提高教學效率。線上無法解決的疑難問題可以在線下課堂深入討論，達到“線上+線下”雙倍教學效果。

線上課堂分課前預習和課后升華兩大板塊：1.課前預習。教師根據理科試驗班學生的學習情況精心設計各章的導學內容，包括各章學習的重點和難點，幫助學生梳理知識框架，讓學生快速理解、掌握相關核心內容。2.課后升華。教師根據實際教學情況總結、提煉教學重難點，精心設計不同類型、不同難度的練習題，檢測學生對相關內容的掌握情況[7]，并根據學生的掌握程度及時調整授課安排，進行針對性的查漏補缺。

線下課堂主要起課內深化作用。任課教師精心設計教學課件，以別具一格的講課方式調動理科試驗班學生的積極性。例如通過對物理化學課程中某個公式的推導與拓展，引導學生提出解題思路，并對其求解過程的正確性與否進行適當討論，總結其關鍵思路，提供一定的課堂時間進行小組討論;或者通過對隨處可見的生活現象進行分析，引導學生用物理化學知識進行交流討論，從而讓學生在探討過程中深刻理解相關原理和應用;也可通過對各章節知識的梳理與比較，明確課程知識體系的系統性，引導學生思考。部分疑難問題可在線下討論，學生在討論過程中解決問題的能力逐步得到提高。這樣的學習過程可以有效避免教師的“滿堂灌”教學，真正實現以學生為中心的教學模式[8]。

“線上+線下”混合教學模式實施過程分為課前自學、課內深化、課后升華，三個階段的核心在于教學內容的完整性。教師不僅要自己精心備課，還需花費更多時間和精力了解理科實驗班學生的學習情況，更要考慮如何調動學生的學習興趣、布置哪些課前學習任務，以及時刻關注學生學習進度。線上課堂對線下課堂起到強化、補充作用，兩者相輔相成，效果倍增。該教學模式將以教師為主體的知識灌輸模式轉變為教師引導、學生主體的學習、交流模式，使學生的課堂參與度顯著提升，滿足了理科試驗班背景下對高素質人才培養的要求。

筆者為更好地把握“線上+線下”混合教學模式的教學效果，對理科試驗班的學生進行了問卷調查（見表1）。

問卷調查結果顯示，理科試驗班有99%的學生對改革后的物理化學教學現狀表示滿意，認同混合教學模式。課堂反饋發現全班學生都能認真聽講，積極參與課堂交流、討論，真正達到以學生為主體。在線上和線下混合教學模式的知識輸入下，理科試驗班學生的化學基礎逐步提高，其語言表達能力、知識應用能力、創新實踐能力、綜合素養等都有了明顯提升。

教研組對采取“線上+線下”混合教學模式授課的班級學生進行了滿意度調查，統計結果如圖1所示。

結果顯示，有97%的學生對該教學模式表示滿意（包括特別滿意），表示不滿意（包括一般）的僅有3%，這表明大多數學生對該教學模式比較認可。另外，有96%學生對引入線上環節特別滿意，有4%學生覺得滿意，他們認為此模式下多方位的知識輸入拓寬了學習渠道，使學習更加便捷高效。學生可以隨時在線上討論區展開交流，任課教師和學生能共同討論、解答困惑，學習氛圍濃厚，總體效果良好。此外，調查結果顯示學生很喜歡任課教師在課堂中講解物理化學在生活、電影中的應用，以及名人故事、前沿化學等知識拓展內容，此模式下課堂氛圍輕松愉快。這一結果表明“線上+線下”混合教學模式與理科試驗班學生的學習特點、培養方案相契合，重新激起了學生對物理化學的學習熱情，使學生深刻理解和掌握了相關原理與應用，提高了對相關知識的應用能力。

該教學模式對任課教師提出了更高的要求，他們不僅需要結合以往教學經驗改革學生培養模式，精心設計、完善教學方案，還要思考在理科試驗班招生背景下如何激發學生學習物理化學的興趣，以彌補理科試驗班學生化學基礎的不足。任課教師要時刻關注學生的學習進度、掌握學生的學習情況，通過師生互動激發學生的創新靈感。

三、進一步完善課程評價體系

課程考核包括學習過程性評價與終結性評價。針對一些學生抱著完成學分任務的態度學習物理化學課程，只求通過最終考試的現狀，任課教師首先應該讓學生端正學習態度，引導他們以獲取終身學習能力為主，而不是只為了應付考試，對物理化學的知識掌握、了解不應只停留在表面，要重視平時積累，從根本上理解相關知識、原理與應用。教師如果過分依賴以期末考試來檢驗學生的學習成果，會導致學生只進行考前突擊，而不是真正學有所得。考慮到理科試驗班學生化學知識儲備不足，因此在本課程的教學改革中，學生的最終成績不再單純局限于期末卷面測試，而是更加注重考試方式的多樣化，讓理科試驗班學生多層次、多方面進行知識積累。任課教師應側重督促和關注學生的平時學習過程，引導理科試驗班學生夯實基礎、積蓄能量、厚積薄發。因此，項目組將平時成績占比調整為30%，期末考試成績占比為70%。平時成績構成中，通過引入課堂主題交流、討論環節，鼓勵學生積極思考，踴躍發言;同時引入作業和重點章節隨堂小測驗環節，驗證階段性學習效果，并及時對學生的知識掌握理解情況進行查漏補缺，合理調控授課進度。我們要完善課程評價體系，全面客觀地檢驗理科試驗班學生的綜合能力，讓學生真正學有所得。

四、結語

筆者從課程結構、教學模式、課程評價體系三個方面對理科試驗班學生物理化學教學改革進行探索，以提高理科試驗班學生學習物理化學的興趣為目標，在理解、掌握相關基礎知識和原理的基礎上，培養學生的科學素養、實踐創新能力。

實踐結果表明，該教學改革模式已有明顯效果。我們發現，課程結構改革后，理科試驗班學生的化學基礎水平逐步提高，基礎知識更加扎實;無論是線上還是線下課程討論環節，學生都比平時更積極、更活躍地提出各種問題，討論熱情高漲;學生在教師的引導、課堂的交流與探討中碰撞出思維的火花，變被動的聽、記為主動的思考與表達，創新能力和表達能力有了一定程度的提高。完善后的課程評價體系以實踐為中心，從多方面考查學生的綜合實力，讓學生學習體驗感更加強烈，真正學有所得。

從整體來看，教學改革顯著提高了教學質量，但筆者仍不斷總結教學經驗，及時與學生溝通，聽取學生的反饋意見。根據理科試驗班學生的學習特點，調整教學方案，以求真正實現以學生為主體的教學模式。接下來筆者將會思考如何更進一步促進理科試驗班學生的深度學習和完善教學模式。教學改革探索任重而道遠。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 董麗輝，李斌，范閩光，等.物理化學全程互動教學法初探[J].教育教學論壇，2017（29）：169-170.

[2] 葉天旭，張予輝.物理化學課堂教學改革探索[J].廣州化工，2010（1）：231-233.

[3] 尚小紅，趙振波.關于提高物理化學課程教學質量的幾點思考[J].廣州華工，2014（11）：213-214.

[4] 譚瑤. 以能力培養為目標的《物理化學》課程教學改革初探[J].化工管理，2020（10）：18-19.

[5] 楊景帥，王軍，何榮桓.培養創新型人才的物理化學教學改革與實踐[J].廣州化工，2019（6）：134-136.

[6] 王旭珍，王新葵，宋雪旦，等.基于MOOC的物理化學翻轉課堂教學改革與實踐[J].中國大學教學，2019（5）：38-42.

[7] 傅麗，梁紅蓮，趙娣，等. 基于線上線下的混合教學模式在《物理化學》課程教學中的應用[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2020（1）：110-111.

[8] 唐元暉，曹俊雅. 面向化工專業的短課時“物理化學”課程教學改革探索[J].化工時刊，2020（4）：39-41.

[責任編輯：李香蓮]