物理化学教学改革中的探索
摘要:物理化学在工科专业教育中具有重要的地位，目前物理化学教学改革已是大势所趋，全面提高学生综合素质是进行教学改革的指导思想。为了进一步搞好物理化学的教学研究，不断提高课程教学水平，结合河南科技大学物理化学课程教学的现状，从改进教学方法、实验教学及考核体系三个方面提出了改革的设想。强调提高课时利用率，合理利用多媒体教学，并重视对学生实践和创新能力的培养。
关键词:物理化学;教学改革;实验教学
物理化学是化工、制药、轻工、材料、纺织等专业学生的基础课，是一门应用广泛，极具创新性和发展前途的学科［1］。然而，物理化学作为一门交叉学科，涉及化学、物理学、高等数学等多门学科的内容［2］，理论性强，历来被学生们认为公式多、概念多，是一门较难掌握的基础课［3－5］。针对河南科技大学(以下简称“我校”)相关专业的特色及物理化学课程自身的特点，笔者在物理化学课程的教学过程中不断探索和积累经验，在对工科学生的授课过程中取得了良好的教学效果。本文将从如何提高教学质量、培养学生的实践创新能力以及课程考核改革等方面谈一下近几年来对物理化学教学的心得和体会，希望能够对该课程的教学改革工作有所推进。
1教学方法的改革
1.1以点带面，提高课堂教学效率
随着高校教学改革，一些非化学化工专业工科对基础课程的课时数进行压缩，如在我校给环境工程专业《物理化学》课由原来68学时缩减到48学时。那么如何在有限的课时内教好这门基础课呢?笔者认为在实际教学工作中要着眼于提高课堂教学效率。首先，教师要“吃透”教材，认真研究教学内容，掌握教材编排体系各部分的内在联系。其次，要明确教学目的，在教学过程中分清主次，区别轻重，突出重点，解决难点，做到以点带面。比如学习化学平衡一章中理想气体反应的标准平衡常数，首先讲述标准平衡常数的定义，这就是“点”，进而将本章节的其它内容紧紧围绕这个“点”展开，探讨标准平衡常数与反应标准摩尔吉布斯自由能变的关系，以及复相化学反应的平衡常数。同时紧扣课后思考题和习题，采用课堂提问或小测验的方式，加深学生对本章基本概念的理解，增进学生对计算题的解题能力。
1.2理论联系实际，采用启发式教学
在教学中，注重理论与实际相结合，从学生感兴趣的生活化内容入手，培养学生感知与理解，分析及解决问题的能力。例如，在讲授表面物理化学一章时，举出实际生活中的界面现象作为实例，与课本上的理论知识紧密相连，提出“为什么玻璃毛细管内水面上升，汞面下降”、“硅胶吸水，塑料防水”、“水过冷而不结冰，液体过热而不沸腾”等问题。引导学生积极思考并做出回答，这样既培养了学生的发散性思维能力，又使学生体会到学以致用的乐趣和成就感。再如，在讲授化学动力学部分势能面与过渡态理论时，在课堂上展示势能面的三维立体模型，使学生能形象、清晰地理解“过渡态”、“活化能”、“活化络合物”等概念。运用启发式教学，着重培养学生的学习兴趣，使学生在教学过程由被动接受转为主动参与、思考，把传统教学中的以教师为中心的单向传播模式，转变为以“以教师为主导，以学生为主体”的双向感应模式。
1.3新旧结合，融会贯通
由于扩招及高考考试改革方案的改革，使得我校工科学生的化学基础参差不齐，部分学生在高中阶段没有主修化学，化学底子薄弱，进入大学后遇到公式多、逻辑性强的物理化学，普遍感觉学习比较困难。此时要从学生实际出发，摸清学生的底子，不要急于求成，而是保证学生学一点，掌握一点。根据物理化学的课程特点，循序渐进，查漏补缺，不断巩固。教师可利用每节课开头的数分钟时间回顾上一次课的重点内容，这样既注重新旧知识的衔接，又在巩固旧知识基础上增进新知识。如在讲述化学动力学一章反应速率常数与反应温度关系的阿伦尼乌斯方程时，可向学生提及已经学过的化学平衡一章的范特荷夫等压方程及相平衡一章的克劳修斯－克拉佩龙方程，由于这三个方程数学形式上的相近，既加深了学生对所学公式及其应用的理解，又能起到新旧结合、举一反三的教学效果。
1.4利用多媒体教学，制作富有个性化的课件
目前多媒体教学在全国高校已被普遍使用，通过幻灯片播放的教学形式，能在一定程度上提高课时利用率，改变了传统教学中“黑板+粉笔”的单一模式。根据物理化学课程内容特点，笔者在近几年的教学过程中也制作了物理化学多媒体课件。教学方式“画面动起来，老师站起来”，这些措施不仅活跃了课堂气氛，促进了教师和学生的双边互动，也有利于提高学生的学习积极性［6］。例如课堂讲授中通过图文、视频展现一些著名化学家，如焦耳、迈耶尔的生平事迹和简介，创设教学情境，激发学生的学习兴趣，达到寓教于乐的教学效果。再如将化学动力学气体反应的碰撞理论一节采用动画的形式进行教学，使学生能更直观、清晰地理解“活化碰撞”、“碰撞截面”、“概率因子”等理论和概念。我们在发挥多媒体优势同时，不提倡大家采用同一个课件，而是鼓励各位教师根据学生所学专业的不同，有针对性地制作具有个性化的课件。课下各位教师还要跟学生积极交流，根据授课情况和学生的反映不断修改、完善和补充课件。只有不断提高课件的质量，才能充分发挥多媒体教学的优势，才有助于物理化学课程教学质量的提高。
2实验教学的改革
根据课程教学大纲的要求，结合物理化学课程特点和各专业特色，笔者所在的教研室将物理化学的实验教学分为课内实验和创新设计性实验两部分，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。如冶金专业物理化学实验共40学时，其中，综合性实验24学时，占60%，设计性实验16学时，占40%。课内实验的开设目的是既能反映物理化学课程的主要教学内容，又体现其在本专业的应用，以培养学生的基本操作能力。如冶金工程专业的课内综合性实验“有简单共晶系统相图的绘制”、“原电池电动势的测定”、“最大气泡法测表面张力”及“丙酮碘化动力学方程的确定”，这些实验涵盖了相平衡、电化学、界面化学及化学动力学的内容，并且和冶金传输原理、钢铁冶金学、金属学及热处理、冶金工艺学等专业课程的相关知识有机结合起来。通过课内实验，使学生掌握物理化学的基本实验技能，正确使用各种测量仪器，掌握物理化学的测定方法和原理，并能对实验数据进行科学、合理、有效的分析和评价。而创新设计性实验是让学生为解决实际问题，自行查找资料并制定实验方案和具体步骤，有助于培养学生综合运用物理化学理论知识的能力和动手能力。如课程组教师指导学生利用“电导滴定法”进行食用醋的鉴别。通过电化学一章的学习，学生了解到电导测定可以应用于电导滴定，利用电导滴定法测醋中的总酸度，以区别酿造醋和勾兑醋。鼓励学生根据自己掌握的理论知识，制定具体的实验步骤，并列出自己所需的仪器和试剂。实验过程中学生独立完成实验，实验结束后学生对实验数据进行处理，绘制电导滴定曲线，计算醋中乙酸的含量。通过开展创新设计性实验，学生的独立分析、实际操作和解决问题的能力都得到了锻炼，为以后的继续学习深造和工作实践打下坚实的基础。
3考核方法的改革
为全面衡量学生对所学知识掌握的程度和学习情况，我们结合物理化学课程教学目标和特点，对课程的考核形式、评价方式、考核权重等方面进行改革，制定课程总成绩评分体系，避免一张试卷定成绩的传统考核方式。课程总成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试三方面构成。平时成绩占总成绩的15%，包括作业评分、出勤情况、课堂表现和随机测试等。作业即老师布置的课后作业，每次作业上交后按百分制给出成绩，平均成绩即为作业测评成绩。课堂表现主要采取提问的形式，保证课程进行过程中每个学生都被提问至少一次。随机测试为及时检查学生的阶段学习情况，也使得学生了解自身的学习情况，每学期采用3～4次平时测验，通常采取闭卷、笔试的方式。实验成绩占总成绩的15%，包括预习报告、实验准备、操作环节和实验报告处理等。最后的期末考试占总成绩的70%，在试卷命题过程中注重试卷考察知识点的涵盖面、广度、深度和命题的多样性，力求能对学生的记忆、理解和应用水平进行全面考察。这种过程化考核和期末性考试的结合，改变了单纯知识化考核的评价模式，降低了成绩的随机性因素，更注重学生的学习过程，能更好地反映学生对知识的掌握程度。
4结语
为了提高高校教学水平，积极推动素质教育的可持续性发展，改革物理化学课的教学方式和教学内容，已经成为目前工科教育工作中的当务之急。物理化学教学改革属于系统工程，需要各个环节齐头并进。除了对教学内容进行全方位的规划，教学方法、教学手段和评价体系的改革也应与时俱进。路漫漫其修远兮，随着社会的发展和时代对人才的需要，物理化学的教学改革将一如既往。
参考文献
［1］任素贞，王旭珍，施维.物理化学.4版［M］．上海科学技术出版社，2013:1－2.
［2］傅献彩，沈文霞，姚天扬，等.物理化学.5版［M］．北京:高教出版社，2005:1－12.
［3］石月丹，刘春光，关晓辉.浅谈“物理化学”教学改革与实践［J］．中国电力教育，2011(9):202－203.
［4］刘庆波.物理化学教学改革的几点认识［J］．化工时刊，2011，25(10):52－54.
［5］朱雯，尚通明.物理化学教学改革初探［J］．江苏理工学院学报，2007，13(6):81－84.
［6］徐世太.谈多媒体教学的“建、管、用”［J］．山东省青年管理干部学院学报，2006(3):132－134.
作者：赵爽 刘军娜 单位：河南科技大学化工与制药学院
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