物理化學(xué)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

王兵

摘 要：根據(jù)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求，研制并實(shí)施科學(xué)、先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容和豐富多彩的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源;建立適應(yīng)學(xué)科、課程特點(diǎn)的教學(xué)手段;實(shí)施培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的教學(xué)方法;探討適合素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)的考核內(nèi)容和方法是“物理化學(xué)”課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐的主要內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué);教學(xué)方法

一、教學(xué)內(nèi)容的改革與更新

建設(shè)先進(jìn)、重基礎(chǔ)、體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展的理論課教學(xué)內(nèi)容，是我們進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué)改革的核心工作。討論明確了物理化學(xué)在我校有關(guān)各專業(yè)中的學(xué)科地位。確定了“物理化學(xué)”教學(xué)框架—教學(xué)基本規(guī)格、專業(yè)側(cè)重點(diǎn)和追隨學(xué)科前沿等內(nèi)容。突出物理化學(xué)的“理論性”“應(yīng)用性”和“前沿性”。結(jié)合各不同專業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和整合。各專業(yè)均加強(qiáng)化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)作用，注重它們?cè)谙嚓P(guān)章節(jié)中的應(yīng)用，促進(jìn)相關(guān)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容起點(diǎn)的提升。我們?cè)谖锢砘瘜W(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革與更新方面主要做了以下幾方面的工作：

（一）提升電化學(xué)系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的起點(diǎn)

當(dāng)電化學(xué)系統(tǒng)中沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)系統(tǒng)的性質(zhì)是有關(guān)電化學(xué)反應(yīng)的平衡規(guī)律—電化學(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)，其核心內(nèi)容是Nernst方程。所以有關(guān)Nernst方程的推導(dǎo)、電池電動(dòng)勢(shì)的定義，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的確定，應(yīng)用電動(dòng)勢(shì)測(cè)定求取K ，△rGm，△rHm，△rSm，Ksp 等等均屬熱力學(xué)范疇，但以往僅把求取△rGm，△rHm，△rSm，等作為電化學(xué)熱力學(xué)，則是片面的。當(dāng)電化學(xué)系統(tǒng)中有電流通過(guò)時(shí)，發(fā)生的是不可逆過(guò)程，主要涉及電化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律—屬于電化學(xué)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。其核心內(nèi)容是電極的極化和超電勢(shì)。有關(guān)電化學(xué)反應(yīng)速率、極化現(xiàn)象，電化學(xué)反應(yīng)步驟，超電勢(shì)（擴(kuò)散超電勢(shì)、相超電勢(shì)，電化學(xué)超電勢(shì)），塔弗爾方程等均屬化學(xué)動(dòng)力學(xué)范疇。但以往的教材該部分內(nèi)容通常以“電極過(guò)程”這個(gè)大標(biāo)題來(lái)包容，內(nèi)容凌亂，不系統(tǒng)，沒(méi)有從動(dòng)力學(xué)的理論高度加以討論?，F(xiàn)在則有必要提升到動(dòng)力學(xué)理論高度予以系統(tǒng)討論。

（二）提升界面層教學(xué)內(nèi)容的起點(diǎn)

界面層一章，實(shí)質(zhì)上也分屬于熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)范疇。如彎曲液面的附加壓力，飽和蒸氣壓（開(kāi)爾文方程），潤(rùn)濕現(xiàn)象，毛細(xì)管現(xiàn)象等均屬于熱力學(xué)范疇，其中一些公式可用熱力學(xué)推導(dǎo);再如，溶液界面層的吸附，吉布斯模型，吉布斯方程等亦屬于熱力學(xué)范疇。吸附作用，多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)則屬界面層的動(dòng)力學(xué)范疇。新相生成既涉及到熱力學(xué)也涉及到動(dòng)力學(xué)。因此把界面層一章的內(nèi)容提升到熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)理論高度來(lái)處理，既體現(xiàn)了熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)作用，也提升了界面層教學(xué)內(nèi)容的起點(diǎn)。

（三）對(duì)不同專業(yè)進(jìn)行“因材施教”

材料專業(yè)加強(qiáng)“化學(xué)動(dòng)力學(xué)”和“相平衡熱力學(xué)”內(nèi)容，輕化、化工專業(yè)加強(qiáng)“界面層的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)”內(nèi)容?！半娀瘜W(xué)系統(tǒng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)”一章加強(qiáng)電池設(shè)計(jì)內(nèi)容。如：鋰電池、Ni-H電池、太陽(yáng)能電池、燃料電池等。對(duì)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化和整合的原則是：理論、應(yīng)用雙重視，做到“少而精”“博而通”。優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)更加完整。各章配編有思考題、討論題、自測(cè)題，便于學(xué)生自學(xué)。

二、教學(xué)方法的改革

在教學(xué)內(nèi)容的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都設(shè)定問(wèn)題，采用啟發(fā)式和討論式方法教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生的雙向互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)教學(xué)。強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決各種問(wèn)題的能力。對(duì)應(yīng)用性較強(qiáng)的課程內(nèi)容，結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際及自然現(xiàn)象討論基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用。對(duì)理論性較強(qiáng)的課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)參與、積極思考，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性和創(chuàng)造性思維。把傳統(tǒng)的以教師為中心單向傳授知識(shí)的學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。

三、教學(xué)手段的改革

采用多媒體教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段現(xiàn)代化。自行研制出適用于不同專業(yè)的高水平物理化學(xué)多媒體課件。其中材料學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程已經(jīng)四年實(shí)行全程多媒體教學(xué)。課件要適于課堂教學(xué)，注重發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)兩種方法的優(yōu)勢(shì)。注重教學(xué)創(chuàng)新，大力加強(qiáng)資源建設(shè)，將一些抽象的概念和原理精心設(shè)計(jì)、制作成精美的圖片或以動(dòng)畫(huà)演示，使微觀圖像宏觀化、抽象知識(shí)形象化，使教師將難以用語(yǔ)言表述、學(xué)生難以理解的內(nèi)容借助聲像更準(zhǔn)確地展現(xiàn)出來(lái)。例如，將過(guò)渡狀態(tài)理論的“勢(shì)能面”制作成3D動(dòng)畫(huà)，可以從三維立體圖直接反映勢(shì)能面的具體形狀，使學(xué)生很容易理解“鞍點(diǎn)”、“能壘”與“反應(yīng)的最低能量途徑”等概念。

實(shí)施新穎的輔助教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。我們已連續(xù)兩年在部分專業(yè)班級(jí)嘗試實(shí)行學(xué)生作業(yè)評(píng)比和展覽;學(xué)生課堂筆記評(píng)比和展覽;已連續(xù)多年在部分專業(yè)班級(jí)嘗試實(shí)行課堂競(jìng)賽小測(cè)驗(yàn)。

四、開(kāi)發(fā)綜合性實(shí)驗(yàn)

結(jié)合教師科研，開(kāi)發(fā)綜合性實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要特色。結(jié)合教師科研，已經(jīng)編寫(xiě)出“綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)講義”，其中包括十個(gè)實(shí)驗(yàn)。“固相法制備氧化鋅納米材料”，已對(duì)部分本科生進(jìn)行開(kāi)放，教學(xué)效果良好?！盎瘜W(xué)震蕩實(shí)驗(yàn)”、“低分子量絲素水解蛋白的制備及其分子量分布測(cè)定”、“膜材料的制備和膜過(guò)程研究”、“異相離子交換動(dòng)力學(xué)”等正在緊鑼密鼓運(yùn)作之中;在學(xué)生開(kāi)放驗(yàn)教學(xué)中，提供Origin繪圖軟件;ChemOffice化學(xué)軟件，鼓勵(lì)學(xué)生采用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)并作圖。5、考試方法的改革物理化學(xué)考試主要采用教研室統(tǒng)一命題、流水判卷方式，效果較好。為了探索考試方法的改革，我們?cè)谝粋€(gè)班進(jìn)行了學(xué)生自命題考試的嘗試，調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，受到了學(xué)生的歡迎。逐步建立物理化學(xué)試題庫(kù)，庫(kù)存題目近500個(gè).

五、建設(shè)完善的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

認(rèn)真總結(jié)多媒體教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合選用教材的改版，進(jìn)一步修訂完善，做出更高水平的課件，全部實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。建立物理化學(xué)教學(xué)網(wǎng)站。在教學(xué)網(wǎng)站上進(jìn)行答疑，布置和收、批、改作業(yè)。公布教師的電子教案。