物理化學(xué)課程教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

摘 要：物理化學(xué)課程內(nèi)容抽象、繁雜，公式多、概念多，是一門教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程；同時(shí)因課程理論推導(dǎo)多、應(yīng)用實(shí)踐偏少，且教學(xué)評價(jià)重結(jié)果、輕過程等痛點(diǎn)問題，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣不足，造成學(xué)生對課程的參與度及課程目標(biāo)達(dá)成度均不高。針對課程教學(xué)過程中存在的痛點(diǎn)，該教學(xué)革新傳統(tǒng)教學(xué)方法，由知識(shí)傳遞轉(zhuǎn)向基于問題、任務(wù)、案例的探究式教學(xué)，構(gòu)建以問題為導(dǎo)向的創(chuàng)新教學(xué)思維；同時(shí)基于超星平臺(tái)，結(jié)合PBL教學(xué)法，實(shí)行“線上+線下”混合教學(xué)，讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向分析問題、解決問題的自主學(xué)習(xí)，充分感受物理化學(xué)的“有趣、有用”；教學(xué)中實(shí)施多元化評價(jià)，強(qiáng)化過程性考核，最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；教學(xué)創(chuàng)新；混合教學(xué)；多元化評價(jià)；探究式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2024）28-00７５-0４

Abstract： Physical Chemistry is a difficult course for teachers to teach and students to learn because of its abstract and complex content， many formulas and concepts. At the same time， due to the pain points such as the excessive derivation of curriculum theory， little applied practice， and teaching evaluation focusing on results rather than process， students lack of interest in learning this course， which results in low degree of participation in the course and the achievement of the course objectives are not high. In view of the pain points existing in the course teaching process， this teaching innovates the traditional teaching methods， changes from knowledge transfer to inquiry teaching based on problems， tasks and cases， and constructs a problem-oriented innovative teaching thinking. At the same time， based on the Super Star platform， combined with the "PBL method"， the "online and offline" mixed teaching is implemented， so that students can change from passive learning to the independent learning of analyzing and solving problems， and fully feel the "interesting and useful" of Physical Chemistry. Through the implementation of diversified evaluation in teaching and strengthen process assessment， the learning effect of students can be finally improved.

Keywords： Physical Chemistry; teaching innovation; mixed teaching; evaluation of diversification; inquiry teaching

物理化學(xué)是江西理工大學(xué)冶金、礦業(yè)、材料等多個(gè)省級一流學(xué)科專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課，該課程既是該專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，也是后續(xù)專業(yè)課程的重要理論支撐。目前物理化學(xué)教學(xué)存在的“痛點(diǎn)”問題如下。

課程參與度與課程目標(biāo)達(dá)成度不高。由于課程內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)，公式、概念多，學(xué)習(xí)難度大，造成學(xué)生興趣不足。同時(shí)很多公式、概念的相似度高，在使用時(shí)容易混淆，尤其是公式對條件的適用性有著嚴(yán)格的要求，學(xué)生初學(xué)時(shí)，面對諸多公式和條件無從下手，對公式應(yīng)用往往會(huì)生出“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同。不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”的感覺[1]，因此，容易產(chǎn)生畏難情緒，并讓學(xué)生感覺物理化學(xué)“無趣、無用”，最終導(dǎo)致課程參與度與課程目標(biāo)達(dá)成度不高。

重視理論推導(dǎo)、忽視應(yīng)用實(shí)踐。受篇幅限制，教材中理論講解、公式推導(dǎo)詳細(xì)，應(yīng)用案例偏少，如不拓展多講案例，學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力不強(qiáng)，缺乏創(chuàng)新性。

重結(jié)果、輕過程。課程的評價(jià)方式過于單一，僅由期末考試和平時(shí)考勤決定，沒有考查學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程的參與度，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，缺乏挑戰(zhàn)度。

一 課程創(chuàng)新教學(xué)改革措施

針對物理化學(xué)的教學(xué)痛點(diǎn)，課程在教學(xué)模式和教學(xué)方法上進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)改革，讓學(xué)生充分感受物理化學(xué)學(xué)習(xí)過程的有趣，以及所學(xué)知識(shí)的有用，在提高課程目標(biāo)達(dá)成度的同時(shí)，體驗(yàn)物理化學(xué)的魅力所在，從而提高學(xué)習(xí)效果。

（一） 構(gòu)建在線教學(xué)資源，創(chuàng)新教學(xué)模式，實(shí)施“線上+線下”混合式教學(xué)

針對本課程的“課程參與度與課程目標(biāo)達(dá)成度不高”“重結(jié)果、輕過程”等現(xiàn)象，本課程著力構(gòu)建了課程在線教學(xué)資源，全面實(shí)施基于超星平臺(tái)的“線上+線下”混合式教學(xué)（如圖1、圖2所示），推動(dòng)教與學(xué)模式的變革。根據(jù)教學(xué)學(xué)時(shí)和教學(xué)內(nèi)容，合理分配“線上、線下”教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)課件，重新設(shè)計(jì)教學(xué)方案，讓學(xué)生課前忙起來，課中活起來，課后用起來。同時(shí)遵循以學(xué)生為中心和深度學(xué)習(xí)的原則，有機(jī)地將線上學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)活動(dòng)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)一系列“線上+線下”相融合的學(xué)習(xí)活動(dòng)，達(dá)到以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)課外結(jié)合的教學(xué)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式，大大提高學(xué)生的參與度和課程目標(biāo)的達(dá)成度[2-5]。

1）課前線上自主學(xué)習(xí)。教師在課前發(fā)布任務(wù)、視頻推送、課前預(yù)測等。學(xué)生帶著問題觀看教師的微課視頻或者網(wǎng)上的視頻自主學(xué)習(xí)，完成課前預(yù)測，并在平臺(tái)上提問交流、討論。

2）課堂線下重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)。教師組織好課堂，在課中集中對知識(shí)點(diǎn)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講解，或組織討論、案例分析，或舉一反三例題講解，同時(shí)對課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)梳理、歸納、總結(jié)與比較[6]，深化學(xué)生對知識(shí)的理解與應(yīng)用；同時(shí)根據(jù)學(xué)習(xí)通的在線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，精準(zhǔn)把握課堂教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。另外，教學(xué)中融入課程思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，傳承科學(xué)家精神。

3）課后線上線下練習(xí)鞏固。教師通過“超星平臺(tái)”向?qū)W生布置后期學(xué)習(xí)任務(wù)，推送線上線下作業(yè)、測試題，學(xué)生復(fù)習(xí)并完成作業(yè)，教師答疑及學(xué)生討論。教師進(jìn)行課后跟蹤評價(jià)，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題所在，對個(gè)別需要輔導(dǎo)的學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，并總結(jié)線上線下教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)。

通過物理化學(xué)豐富的線上課程資源及“課前測試”“課中投票”“課后討論”“線上答題”等教學(xué)活動(dòng)的應(yīng)用，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還提高了其學(xué)習(xí)干勁。同時(shí)學(xué)習(xí)通積分的設(shè)置大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二） 密切結(jié)合生活和工程實(shí)際，基于PBL案例教學(xué)法實(shí)施教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

PBL案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的問題導(dǎo)入教學(xué)法，是在教學(xué)過程中，教師根據(jù)教學(xué)規(guī)律，通過案例分析引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，積極思維并調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問題能力的一種方法[7]，是一種能很好的解決本課程“忽視應(yīng)用實(shí)踐”及“課程參與度不高”的方法。

首先，教學(xué)中盡量將理論知識(shí)與日常生活現(xiàn)象聯(lián)系，引發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。比如在學(xué)習(xí)稀溶液依數(shù)性前，通過案例導(dǎo)入問題“菜湯和開水哪個(gè)更燙？”“為何冬天在雪地上撒鹽？”等（如圖3所示），引導(dǎo)學(xué)生積極思考，然后再逐一用依數(shù)性原理去解釋；在學(xué)習(xí)金屬的腐蝕和防腐時(shí)導(dǎo)入問題“銅板上的鐵釘為什么特別容易生銹？”“為何在電熱水器上加鎂棒？”等，通過對身邊日常生活案例的分析，不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

其次，將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)專業(yè)興趣，深化對理論知識(shí)的理解與應(yīng)用：比如，物理化學(xué)是冶金專業(yè)本科生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)的案例中，盡量多列舉與冶金相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)，讓學(xué)生充分體會(huì)物理化學(xué)在冶金專業(yè)知識(shí)體系中的作用，培養(yǎng)學(xué)生對冶金專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。如在學(xué)習(xí)吉布斯自由能圖知識(shí)點(diǎn)前，通過“鋼鐵是怎樣練成的？”進(jìn)入主題；在學(xué)習(xí)電化學(xué)前通過案例“銅是如何精煉的”導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)（如圖4所示）。通過物理化學(xué)和冶金技術(shù)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)冶金技術(shù)是建立在物理化學(xué)基礎(chǔ)之上，如若物理化學(xué)沒學(xué)好，專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)將寸步難行。

通過問題導(dǎo)入案例教學(xué)法的應(yīng)用，同學(xué)們能近距離接觸物理化學(xué)，在感受到物理化學(xué)奇妙的同時(shí)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)物理化學(xué)的“有趣、有用”，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，解決本課程的“課程參與度”及“重視理論推導(dǎo)、忽視應(yīng)用實(shí)踐”問題。

（三） 采用多元化考評模式，強(qiáng)化過程性考核，提高課程的參與度

改變課程的教學(xué)評價(jià)考核方式，采用多元化考評模式，強(qiáng)化過程性考核。考核由兩部分組成，基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度主要以期末試卷形式考核；平時(shí)成績由平時(shí)學(xué)習(xí)通積分、線下課后作業(yè)、線上作業(yè)及線上考試進(jìn)行綜合考核。其計(jì)算方法如圖5所示，學(xué)習(xí)通積分包括課堂互動(dòng)、課前和課后測試、隨堂測驗(yàn)、問卷回答、投票參與和討論區(qū)互動(dòng)等，學(xué)習(xí)通積分全程記錄了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的參與度及對知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，充分體現(xiàn)課程的全過程考核，從而解決課程評價(jià)“重結(jié)果、輕過程”的問題。

二 教學(xué)成效

通過將“線上+線下”相結(jié)合的教學(xué)模式、“PBL案例法”以及“多元化”教學(xué)評價(jià)法運(yùn)用于冶金工程專業(yè)2020級的物理化學(xué)教學(xué)中，教學(xué)取得了一定成效，其教學(xué)效果見表1。通過和2019級的學(xué)生成績對比發(fā)現(xiàn)，無論是學(xué)生的平均分、最高分、大于90分的優(yōu)秀人數(shù)，還是及格率和教學(xué)課程目標(biāo)達(dá)成度，教學(xué)改革后2020級學(xué)生的平均數(shù)值都更高，及格率提高了近20%，兩個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度分別提高了0.09和0.05，這充分說明創(chuàng)新教學(xué)改革取得了良好的教學(xué)效果。

另外，學(xué)生對課程滿意度高，學(xué)生每次對課程教學(xué)的評分均高于98分；同時(shí)，學(xué)生對任課教師的教學(xué)評價(jià)也高。學(xué)生們普遍認(rèn)為：老師能夠?qū)⒖菰餆o趣的物理化學(xué)講得生動(dòng)有趣，讓其感受到物化知識(shí)的應(yīng)用之廣，并充分體驗(yàn)到物理化學(xué)的魅力所在（如圖6所示）。

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