基于“卓越中學化學教師”培養(yǎng)的物理化學課程教學內(nèi)容改革探索

李紅英，姚成立

(合肥師范學院 化學與化學工程學院,安徽 合肥 230601)

1 前言

化學(師范)專業(yè)是我校最早建設的專業(yè)之一。為應對基礎教育課程改革的需要，提高未來中學化學教師的培養(yǎng)質(zhì)量，近年來，在專業(yè)的建設與發(fā)展規(guī)劃上，我們始終堅持學?！皫煼缎?、應用型”的辦學定位，在師范生培養(yǎng)上，堅持自己的特色和優(yōu)勢。2013年省級卓越人才教育培養(yǎng)計劃項目——卓越中學化學教師培養(yǎng)計劃開始實施，項目以培養(yǎng)“卓越中學化學教師”為目標，制定了由本科通識教育課程、專業(yè)教育課程和教師教育課程構(gòu)成的“三板塊”新型師資培養(yǎng)方案和課程體系?；瘜W(師范)專業(yè)的各門課程也以培養(yǎng)“卓越中學化學教師”為導向，積極進行著教學改革。

物理化學是化學(師范)專業(yè)學生的四大專業(yè)基礎課之一，是一門概念性、邏輯性和理論性很強的學科，課程教學內(nèi)容比較抽象，公式繁多，課程中還涉及大量的數(shù)理、邏輯推理，因此，不少學生在學習上產(chǎn)生了嚴重的畏難情緒。學生中還有一種不正確的觀點：認為自己畢業(yè)后反正是教中學，不需要高深的理論，因此覺得物理化學的學習對將來從事中學化學教學用途不是太大，結(jié)果不少學生沒有像無機化學、有機化學等基礎課那樣學得扎實。中學化學的知識層次雖然比較低淺，但卻涉及化學領域的各個方面，因此，為了把握知識的科學性和準確性，必須掌握化學基礎理論并具有深厚的專業(yè)功底。無機化學、有機化學、分析化學等領域的內(nèi)容講的是化學里面的“是什么”，而物理化學講的是化學里面的“為什么”。比如：為什么化學反應存在平衡?為什么有些反應的反應速率很快，瞬間即可完成，可是有的反應的速率非常慢，甚至幾年都觀察不到變化？為什么H2在點燃之前要先驗純？為什么明礬可以用做凈水劑?為什么晴朗的天空呈現(xiàn)藍色？為什么液滴呈球形？等等。要想對上述問題有較深入、全面的理解就必須很好地學習和掌握物理化學的相關內(nèi)容?？梢哉f，物理化學是整個化學課的理論基礎，是連接化學與應用學科的橋梁，對學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)有至關重要的作用[1]。只有學好物理化學，才能把握化學的本質(zhì)，回答化學中的“為什么”，確保知識的科學性和準確性。

2 物理化學課程教學內(nèi)容改革

物理化學涉及領域廣泛，與化學各分支學科領域相互交叉、滲透發(fā)展。但化學各專業(yè)對物理化學知識本身的需求卻大相徑庭，因而教學內(nèi)容必須根據(jù)專業(yè)的需求進行取舍和側(cè)重，根據(jù)多年的教學實踐，以培養(yǎng)“卓越中學化學教師”為導向，我們對化學(師范)專業(yè)的物理化學課程教學內(nèi)容進行了如下改革嘗試：

2.1 精簡教學內(nèi)容

物理化學這一學科的形成，是以1887年德文的《物理化學雜志》的創(chuàng)辦為標志的[2]。學科發(fā)展至今，已經(jīng)不可能在有限的學時內(nèi)將全部相關知識介紹給學生。特別是新培養(yǎng)方案中為了提高學生的教學技能，增加了教師教育課程的比重，使得專業(yè)課學時不是很多，因此，在有限的學時內(nèi)精簡教學內(nèi)容是很有必要的。在物理化學課程學習之前，學生已經(jīng)學習過大學物理、無機化學等基礎學科，對一些基本理論有了一定的了解。比如：大學物理課程中介紹到了理想氣體狀態(tài)方程、Dalton分壓定律、描述實際氣體的Van der Walls方程等關于氣體的很多相關知識，因此，在物理化學課程中，我們刪除了“氣體”這一章節(jié)的內(nèi)容；無機化學課程中也介紹到了物理化學教材中的部分相關知識，比如：“熱力學第一定律”章節(jié)中的反應進度、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓等幾種熱效應等、“熱力學第二定律”章節(jié)中的關于熵概念的引出，熵的統(tǒng)計意義等；“多組分系統(tǒng)熱力學及其在溶液中的應用”章節(jié)中多組分系統(tǒng)的組成表示方法、描述非理想溶液的活度和活度因子的概念、描述非理想氣體的逸度和逸度因子的概念等；“化學平衡”章節(jié)中的平衡常數(shù)的表示式、各種條件對化學平衡的影響等；“化學動力學基礎”章節(jié)中反應速率的表示方法、各種外界條件對反應速率的影響、活化能的概念、碰撞理論、過渡態(tài)理論等等。因此，在物理化學的教學中，我們將學生之前在其他課程中學過的一些內(nèi)容略去不講或者只做簡單介紹，避免過多重復，從而把節(jié)省下來的時間更多地放在學生之前沒有接觸到的教學內(nèi)容的講解上。

2.2 調(diào)整教學重點

物理化學是一門邏輯性和理論性很強的學科，我們選擇的傅獻彩等編的《物理化學》教材是一套擁有完整理論體系的、知識點講解比較詳細的國家級規(guī)劃教材。書中對一些基本理論都有詳細的介紹，從理論的起源、理論的推導，一直到理論的應用。在之前的教學中，為了使學生較好地掌握抽象的物理化學理論體系，課堂上大量的理論推導與講解占用了較多的學時，造成理論聯(lián)系實際方面涉及較少，學生學習的積極性不高，教學效果也不如人意?？紤]到化學(師范)專業(yè)的學生以后要走上中學教學崗位，對公式的理論推導用得較少，更需要的是掌握基本概念、公式和理論，并能用物理化學相關知識解決實際問題，并科學、準確地回答學生可能問到的“為什么”。因此，根據(jù)專業(yè)需求，調(diào)整教學重點顯得尤為必要。我們在教學中有選擇地忽略了一部分公式和理論的推導，比如：Carnot定理的推導、相律的推導、Young-Laplace公式的推導、Kelvin公式的推導等，將教學重點放在對概念的理解和公式、理論的應用上，突出本課程的實用性。比如：在講到Kelvin公式時，可以提出一些問題引導學生用此公式進行解釋，例如，為什么向云層中打入AgI顆粒，就可以形成人工降雨？為什么向液體中加入“沸石”就可以防止液體暴沸？通過類似這樣一些問題的講解，不僅可以讓學生意識到物理化學并不是距離自己遙遠的一門理論學科，那些看似無用的計算公式不僅僅是一些數(shù)字和字母，而是可以解決實際問題的工具，激發(fā)學生的學習興趣；而且可以有較多的時間將物理化學的基礎知識融合到實際應用中去，加深學生對基礎理論的理解，達到良好的教學效果，為把學生培養(yǎng)成為未來的“卓越中學化學教師”奠定基礎。

2.3 增加學科發(fā)展前沿知識

中學教育屬于基礎教育范疇，中學教材從編寫、試用、修改、審定、出版經(jīng)歷時間較長，而且教材中大都會沿用一些年份較遠的經(jīng)典案例，因此，中學教材中教學內(nèi)容陳舊及知識老化的現(xiàn)象比較突出，中學化學教材也不例外。普通高中課程方案中要求高中課程內(nèi)容應當選擇具有時代性和選擇性的內(nèi)容[3]?；瘜W新課標也要求加強中學化學課程和教學內(nèi)容的現(xiàn)代化，能夠反映出化學科學技術在生活中的應用，新技術、新產(chǎn)品、新的研究成果對社會的貢獻和作用，從而加強化學與社會生活的聯(lián)系，適應現(xiàn)代社會的需求[4]。

化學(師范)專業(yè)的學生畢業(yè)后大多走入中學化學教學崗位，因此，他們的新知識儲備對于以后成為一名“卓越中學化學教師”至關重要。目前傳統(tǒng)的《物理化學》教材的內(nèi)容大多分為熱力學、動力學、電化學、表面與膠體化學幾大部分，介紹的均是經(jīng)典的物理化學理論，很少涉及物理化學的最新研究成果和應用，如果只介紹教材中的內(nèi)容，將造成與中學化學教學需求產(chǎn)生脫節(jié)的現(xiàn)象。因此，更新物理化學課程教學內(nèi)容，將一定量的物理化學學科的前沿知識融入到教學中是非常有必要的[5,6]。

我們在教學中，適量地增加了一些學科前沿知識[7]。比如：在“熱力學”這一部分，書中介紹的只是處于平衡態(tài)的熱力學的相關知識，我們在教學中增加了非平衡態(tài)熱力學的相關內(nèi)容，讓學生了解非平衡態(tài)熱力學的方法，和它在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境、生命科學等領域中的應用價值。能源短缺和環(huán)境污染是人類面臨的兩個突出的難題，電化學將在這兩大問題的解決中扮演重要的角色：在能源問題上，電化學是各類儲能電池、燃料電池、太陽能電池等化學電源的科學基礎；在環(huán)境問題上，電化學技術可以使很多重要的化工產(chǎn)品實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，也是污染處理的有效手段，因此，在“電化學”這一部分，我們在教學中增加了關于燃料電池、太陽能電池等新型化學電源的相關知識，讓學生了解它們的技術原理，基本特點，主要類型，組成結(jié)構(gòu)，應用領域，國內(nèi)、外研究現(xiàn)狀及最新的研究進展等；還增加了現(xiàn)在廣泛用于化學、輕工、冶金、造紙等工業(yè)以及在制備純水和保護環(huán)境中處理三廢最受重視的一種技術——電滲析技術，讓學生了解到這種技術的原理、方法特點、實際應用等多方面的知識。在“膠體與界面化學”部分，我們增加了分子自組裝技術的介紹，讓學生了解什么是分子自組裝、分子自組裝的技術原理和在實際生活中的應用等；我們還增加了膠體分散體系在微納米功能材料合成、清潔能源和環(huán)境中的應用等內(nèi)容。

3 總結(jié)與展望

“因材施教，應需培養(yǎng)”是應用型高校人才培養(yǎng)的基本原則。我校自改建為普通本科高校以來，按照“舉行知旗，走應用路，創(chuàng)師范牌”的發(fā)展方略，確立了“三新三會”的人才培養(yǎng)規(guī)格，對教師教育專業(yè)而言，培養(yǎng)的學生應具備“新理念、新知識、新技能”，學生應“會備課、會上課、會當班主任”?！白吭街袑W化學教師”就是具有“三新三會”能力的應用型人才。物理化學課程偏難，涉及內(nèi)容廣，課程教學任務繁重，改革也一直在進行。在應用型人才培養(yǎng)模式要求下，以“卓越中學化學教師培養(yǎng)計劃”項目為依托，我們在化學(師范)專業(yè)的物理化學教學中做了一些改革和探索，但仍然是路漫漫而修遠，教學改革是一項系統(tǒng)的大工程，不僅包括我們這里提到的教學內(nèi)容的改革，還涉及教學方法、教學考核模式等多方面的改革，我們將在以后的教學實踐中，不斷地探索和總結(jié)，從而提高教學質(zhì)量，為培養(yǎng)未來的“卓越中學化學教師”做出應有的貢獻。

[1] 侯文華, 姚天揚. 物理化學課程教學探索與實踐[J]. 中國大學教學, 2012, 11(7): 38-40.

[2] 傅獻彩, 沈文霞, 姚天揚等. 物理化學(第五版)[M]. 北京:高等教育出版社, 2005.

[3] 鐘啟泉, 崔允漷, 吳剛平. 普通高中新課程方案導讀[M]. 上海:華東師范大學出版社, 2003.

[4] 中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準(實驗)[S]. 北京:人民教育出版社, 2003.

[5] 李廣斌. 教學內(nèi)容應具備科學性、先進性和前沿性[J]. 山西廣播電視大學學報, 2007, (5): 38-39.

[6] 曹坤. 介紹化學前沿知識培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)[J]. 中學化學教學參考, 2001, (6): 31-32.

[7] 梁文平, 楊俊林, 陳擁軍等. 新世紀的物理化學—學科前沿與展望[M]. 北京:科學出版社, 2004.