立足應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的物理化學(xué)課程教學(xué)探索*

舒洪波, 梁倩倩, 楊漢坤, 李 威

應(yīng)用型創(chuàng)新人才是擅長(zhǎng)理論研究的學(xué)術(shù)型人才和精通實(shí)際操作的技能型人才的有效結(jié)合, 既有足夠的理論基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng), 又能夠?qū)⒅R(shí)應(yīng)用于實(shí)際[1]。 《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020 年)》提出“服務(wù)發(fā)展、 人才優(yōu)先、 以用為本、創(chuàng)新機(jī)制、 高端引領(lǐng)、 整體開(kāi)發(fā)” 的人才發(fā)展及培養(yǎng)指導(dǎo)方針。 對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng), 不僅直接影響到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展, 而且是關(guān)系者國(guó)家安全命脈的重大問(wèn)題。 培養(yǎng)具備高素質(zhì)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才便已經(jīng)成為未來(lái)我們高校教育改革的根本目標(biāo), 是高校人才培養(yǎng)的核心任務(wù)[2]。 物理化學(xué)課作為高等院校化學(xué)、 化工、 輕工、 材料、 冶金、 醫(yī)藥、 生物等學(xué)科教育的專(zhuān)業(yè)必修基礎(chǔ)課程, 是用數(shù)學(xué)和物理學(xué)等的知識(shí)研究化學(xué)變化的規(guī)律及這些規(guī)律與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 是通往現(xiàn)代科學(xué)的橋梁。 本課程要求學(xué)生運(yùn)用已經(jīng)掌握的物理化學(xué)理論知識(shí), 并將其應(yīng)用到實(shí)際生活和生產(chǎn)中所遇到的問(wèn)題。 所以, 物理化學(xué)的教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和解決實(shí)際問(wèn)題的能力起到極其重要的意義。 本文基于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng), 針對(duì)目前物理化學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題, 結(jié)合本校的實(shí)際情況, 初步探索物理化學(xué)課程教學(xué)改革。

1 行業(yè)發(fā)展給應(yīng)用型創(chuàng)新人才帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

物理化學(xué)是一門(mén)多學(xué)科交叉的課程, 涉及物理、 數(shù)學(xué)、 化學(xué)等學(xué)科知識(shí), 研究化學(xué)變化的規(guī)律, 以及這些規(guī)律與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 涵蓋化學(xué)熱力學(xué)、 化學(xué)動(dòng)力學(xué)、 量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)等內(nèi)容。 它起著承前啟后的作用, 是一門(mén)無(wú)處不在的學(xué)科, 是通往現(xiàn)代科學(xué)的橋梁[3], 對(duì)國(guó)內(nèi)外人才培養(yǎng)具有舉足輕重的作用。 有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示, 自進(jìn)入20 世紀(jì)以來(lái), 獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家中, 約有60%直接或間接的進(jìn)行著物理化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究。 值得指出的是, 僅在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)系的院士中就有近三分之一的成員研究與物理化學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域。 物理化學(xué)作為一門(mén)重要的基礎(chǔ)學(xué)科, 因其化學(xué)領(lǐng)域獨(dú)有的普適性具有旺盛的生命力, 同時(shí)它也是形成和發(fā)展新型交叉學(xué)科的重要基礎(chǔ), 已深入影響到我們生產(chǎn)和生活的方方面面。

然而, 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的發(fā)展, 目前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)正在進(jìn)入全球化的軌道, 教育不但要順應(yīng)國(guó)家的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)建設(shè), 還必須適應(yīng)全球化知識(shí)經(jīng)濟(jì)的需要, 這就對(duì)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。 所以學(xué)生既需要有一定扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和交叉學(xué)科知識(shí), 又要能夠進(jìn)行實(shí)踐和應(yīng)用能力, 同時(shí)還需具備一定的創(chuàng)新思維和能力。 在高等教育中, 教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新和解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)尤為重要。 物理化學(xué)作為最具交叉性與創(chuàng)新風(fēng)格特點(diǎn)的學(xué)科, 需要與時(shí)俱進(jìn)的為行業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

2 物理化學(xué)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1 單調(diào)的教學(xué)方法和手段不利于應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)

由于物理化學(xué)涉及的公式多、 數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁雜、 應(yīng)用條件嚴(yán)格、 基本概念多、 理論比較抽象, 對(duì)初學(xué)者往往難以理解, 被戲稱(chēng)為天書(shū)。 而教師在上課過(guò)程時(shí)按照自身理解, 常常先入為主的介紹課程知識(shí), 容易忽略學(xué)生的感受和體驗(yàn), 導(dǎo)致課堂教學(xué)未能達(dá)到預(yù)期的效果。 此外, 課堂通常采用單一的多媒體PPT 教案的教學(xué)方法和手段來(lái)完成既定課時(shí)的教學(xué)工作[4]。 這種教學(xué)是一種快速拉動(dòng)的“填鴨式” 教學(xué), 使學(xué)生還未對(duì)課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容理解消化, 很快又進(jìn)入下一個(gè)教學(xué)內(nèi)容, 對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)很容易出現(xiàn)上課猶如“仙境云游”, “迷惑” 和“暈頭轉(zhuǎn)向”, 導(dǎo)致學(xué)生很快失去學(xué)習(xí)興趣和激情, 造成教師難教, 學(xué)生怕學(xué), 教學(xué)脫節(jié)的尷尬局面。 顯然這種單調(diào)的教學(xué)方式和手段不利于新時(shí)代下高等教育階段的應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2.2 單一的考核方式限制了應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)

物理化學(xué)課程考核方式通常是采用閉卷考試的, 這種方式能有效地促使學(xué)生記住物理化學(xué)課程中的重要知識(shí), 但是任課老師在制卷的時(shí)候, 受到考試時(shí)間和試題體量的限制。 片面的考試內(nèi)容會(huì)致使學(xué)生不能全面地掌握本課程知識(shí)體系, 更加不利于學(xué)生應(yīng)用能力、 創(chuàng)新能力、 主觀學(xué)習(xí)能力和思考能力的培養(yǎng), 以及閉卷考試答案的客觀化、 標(biāo)準(zhǔn)化也抑制了應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[5]。 此外, 這也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生片面的以追求分?jǐn)?shù)為目的, 不會(huì)注重考試點(diǎn)知識(shí)的記憶和思考, 更不用講再創(chuàng)新。

3 以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為導(dǎo)向的教學(xué)改革

3.1 多樣化教學(xué)方法

多樣化的采用“問(wèn)題式” 和“研究式” 等教學(xué)方法, 以啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和學(xué)習(xí), 實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng), 提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性[6]。 其中, “問(wèn)題式” 教學(xué)是針對(duì)講授知識(shí), 預(yù)先設(shè)計(jì)問(wèn)題, 讓學(xué)生在課堂上思考和研究問(wèn)題, 培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和主動(dòng)解決問(wèn)題的能力。 例如, 講熱力學(xué)第一定律的時(shí)候, 先引出“小明宿舍采用冰箱制冷, 靠不靠譜?” 的故事, 進(jìn)一步通過(guò)課程內(nèi)容講解, 分析小明方法是錯(cuò)誤的; 引出“農(nóng)民鋤地保墑的原理是什么?” 的問(wèn)題, 讓學(xué)生逐漸掌握彎曲液面的附加壓力知識(shí)點(diǎn), 會(huì)應(yīng)用拉普拉斯方程分析保墑原理, 進(jìn)一步分析鋼筆芯和酒精燈芯的現(xiàn)象。 “討論式” 教學(xué)是設(shè)計(jì)開(kāi)放式的問(wèn)題, 給學(xué)生足夠的思考空間, 引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)的知識(shí)來(lái)驗(yàn)證觀點(diǎn)和分析解決問(wèn)題的途徑, 而非側(cè)重分析學(xué)生的觀點(diǎn)是否正確。 例如, 講解電化學(xué)部分知識(shí)時(shí), 引出目前時(shí)下研究火熱的鋰離子電池, 為什么鋰離子電池稱(chēng)為“搖椅式電池”, 如果看待鋰離子電池安全問(wèn)題等。

3.2 優(yōu)化教學(xué)資源

現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展給教育提供了更廣闊的舞臺(tái), 打破了教育受時(shí)間和地域等限制, 更加符合當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 立體化的教學(xué)資源可以使多樣化的多媒體、 學(xué)習(xí)和教學(xué)方法、 教學(xué)軟件和板書(shū)等成為一個(gè)有機(jī)組合的整體教學(xué)系統(tǒng)。 將所有課程簡(jiǎn)介、 課程大綱、 電子教案、 多媒體課件、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)、 習(xí)題、 實(shí)踐教學(xué)視頻等相關(guān)內(nèi)容均在物理化學(xué)教學(xué)網(wǎng)上展示并不斷更新。 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為課堂教學(xué)的重要延伸, 不僅能有效加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握及部分疑點(diǎn)、 難點(diǎn)的理解和分析, 而且改善學(xué)生的主觀自主學(xué)習(xí)能力。 打造和靈活運(yùn)用各種在線(xiàn)開(kāi)放課程、 MOOC 平臺(tái)、 精品資源共享課, 實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源精品化, 使學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)和討論。 這些優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源能拓展學(xué)生獲取知識(shí)的途徑, 為學(xué)生課前或課后自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練提供了良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

3.3 靈活運(yùn)用各種考核方式

建立一套適合于物理化學(xué)課程教學(xué)的新型考試模式和考試評(píng)價(jià)體系, 對(duì)于加強(qiáng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的能力培養(yǎng)具有十分重要的意義。 ①采用“閉卷考試和開(kāi)卷考試”、 “隨堂測(cè)驗(yàn)” 等方式測(cè)評(píng)學(xué)生是否已掌握第一梯次物理化學(xué)課程知識(shí)。 “閉卷考試和開(kāi)卷考試” 能全面考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶、 理解、 分析、綜合運(yùn)用等, “隨堂測(cè)驗(yàn)” 借助“雨課堂” 等軟件課堂上對(duì)學(xué)生隨時(shí)進(jìn)行考察; ②采用“小論文或小設(shè)計(jì)考試”、 “開(kāi)卷考試” 等方式, 對(duì)學(xué)生掌握的第二梯次知識(shí)進(jìn)行評(píng)估; ③采用“實(shí)驗(yàn)基本操作” 和“完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)” 相結(jié)合的評(píng)估方法,實(shí)踐教學(xué)考核的重點(diǎn)是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、 基礎(chǔ)理論與技能去解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 摒棄以往的單一的考核方式, 采取多樣化的考試方式, 有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性以加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的積極性, 從而有利于有效改善學(xué)生解決和分析實(shí)際問(wèn)題和創(chuàng)新能力。

3.4 加強(qiáng)教學(xué)與科研的相互滲透

在物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中, 教師應(yīng)積極結(jié)合自身教學(xué)和科研工作, 努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力, 以及分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力, 從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)表面現(xiàn)象, 分析本質(zhì)的科學(xué)問(wèn)題, 并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源、 學(xué)校圖書(shū)信息資源等查詢(xún)上述問(wèn)題, 同時(shí)給予指導(dǎo)和建議, 開(kāi)展可行和有意義的課題研究。 此外, 結(jié)合老師各自的研究方向特點(diǎn),提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和條件, 有利于大大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科研創(chuàng)新能力。 例如, 將一位教師的科研課題或其他科研成果運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 作為一種綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn); 鼓勵(lì)廣大學(xué)生積極參與到教師的科研活動(dòng)課題中; 鼓勵(lì)廣大學(xué)生從自身的興趣愛(ài)好出發(fā), 并結(jié)合所學(xué)課程的知識(shí)點(diǎn), 申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)快速發(fā)展, 加快物理化學(xué)方向應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是適應(yīng)行業(yè)發(fā)展和地方高校教育的迫切需求。 通過(guò)改革教學(xué)方式和手段、 轉(zhuǎn)變考核方式及加強(qiáng)教學(xué)科研相互滲透, 為培養(yǎng)物理化學(xué)方向應(yīng)用型創(chuàng)新人才探索一條可借鑒的道路, 以利于地方高校與行業(yè)發(fā)展, 及人才培養(yǎng)發(fā)展有效融合。