以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的物理化學(xué)教學(xué)改革
——以銅仁學(xué)院制藥工程專業(yè)為例

王 霞 楊凱旭 舒亞非 楊曉紅 舒 華

（銅仁學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

物理化學(xué)位列四大經(jīng)典化學(xué)，一方面因其知識內(nèi)容的基礎(chǔ)性而成為化學(xué)的支柱課程之一，另一方面又因其研究領(lǐng)域、研究方法的特殊性而成為融合各科知識、跟蹤學(xué)科前沿的一大基石。物理化學(xué)課程目前是我校制藥工程、材料物理、化學(xué)、食品科學(xué)與工程等專業(yè)的必修課，是一門重要的理論基礎(chǔ)課。然而，該課程理論性極強(qiáng)，內(nèi)容抽象，概念多、公式多、條件多[1-3]，需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)。同時，由于工科專業(yè)物理化學(xué)課時較少，使側(cè)重于工程能力培養(yǎng)的工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)起來頗有難度，以致學(xué)習(xí)興趣不高。

銅仁學(xué)院作為地方性本科院校，依托武陵、服務(wù)社會，以培養(yǎng)滿足地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需求的應(yīng)用型人才為辦學(xué)目標(biāo)。結(jié)合物理化學(xué)課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、評價方式等方面進(jìn)行教學(xué)改革，探討以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的物理化學(xué)教學(xué)改革的具體做法。以制藥工程專業(yè)為試點(diǎn)，根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)定位，在物理化學(xué)課程教學(xué)中樹立課程教學(xué)服務(wù)于授課專業(yè)的意識，讓學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)課堂教學(xué)的實(shí)效性。

一、以基礎(chǔ)知識夠用為前提，精簡優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

（一）教學(xué)內(nèi)容的選取及學(xué)時分配

本校制藥工程專業(yè)主要培養(yǎng)能夠在生產(chǎn)一線從事產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)管理、質(zhì)量監(jiān)控、設(shè)備設(shè)計(jì)、產(chǎn)品銷售等方面工作的應(yīng)用型人才，因此，教學(xué)內(nèi)容的選取應(yīng)充分體現(xiàn)課程“基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、服務(wù)性”的特點(diǎn)，遵循“基礎(chǔ)夠用、應(yīng)用為本、培養(yǎng)能力”的原則，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的教學(xué)。同時，物理化學(xué)課程作為制藥工程專業(yè)的基礎(chǔ)課、橋梁課，是學(xué)習(xí)專業(yè)課的鋪墊，具有銜接性[4-5]，教學(xué)內(nèi)容的取舍需參照后續(xù)專業(yè)課，如《藥劑學(xué)》的內(nèi)容進(jìn)行選取。本專業(yè)本課程所選教材為南京大學(xué)沈文霞教授編寫的《物理化學(xué)核心教程（第二版）》，設(shè)定課程學(xué)時為48，教學(xué)課時少。如何在保證教學(xué)體系基本完整的前提下，充分體現(xiàn)課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和實(shí)用性成為改革的難點(diǎn)。本改革結(jié)合專業(yè)需求及后續(xù)課程體系特點(diǎn)，對各部分內(nèi)容學(xué)時進(jìn)行精簡、優(yōu)化，見表1。

表1 制藥工程專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配

其中，熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)時分配較多，占總學(xué)時的25．0%；化學(xué)熱力學(xué)在多組分系統(tǒng)、化學(xué)平衡和相平衡中的應(yīng)用幾章內(nèi)容不多，三章共占總學(xué)時的22．9%；化學(xué)動力學(xué)和膠體與表面現(xiàn)象在制藥工程中應(yīng)用廣泛，在實(shí)際教學(xué)過程中要結(jié)合專業(yè)需求進(jìn)行教學(xué)，且該部分內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課《藥劑學(xué)》聯(lián)系緊密，需加大學(xué)時，為學(xué)生將來學(xué)習(xí)《藥劑學(xué)》及參加工作打好基礎(chǔ)，分別占總學(xué)時的16．7%和31．2%；電化學(xué)知識在制藥工程專業(yè)中應(yīng)用不多，了解即可，因此所占學(xué)時不多，僅4．2%。

（二）結(jié)合生產(chǎn)生活中的實(shí)例，將抽象知識形象化

在教學(xué)內(nèi)容改革方面，遵循以基礎(chǔ)知識為抓手、著力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的原則，實(shí)際授課中充分做到理論聯(lián)系實(shí)際，同時注重科技前沿[6]。

例如在講稀溶液的依數(shù)性時，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，討論為什么眼藥水和馬拉松運(yùn)動員喝的飲料必須是等滲溶液、為什么生理鹽水的濃度必須是0．9%，并對其進(jìn)行詳細(xì)解釋；在講各因素對化學(xué)平衡的影響時，讓學(xué)生思考討論在原料制成藥品的過程中溫度、pH值、溶液濃度、反應(yīng)時間等因素對反應(yīng)的影響及產(chǎn)生該影響的原因，從而有效利用物理化學(xué)的規(guī)律和原理來指導(dǎo)生產(chǎn)，并將其與同時進(jìn)行的企業(yè)見習(xí)和實(shí)習(xí)相結(jié)合，探究企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率及藥物藥效等的具體方法；在講水的相圖時給學(xué)生介紹冷凍干燥法，通過分析水的相圖來解釋冷凍干燥法的工作原理，讓學(xué)生理解冷凍干燥法在制藥工程方面的應(yīng)用；講授具有簡單級數(shù)反應(yīng)的特點(diǎn)時結(jié)合藥物的保質(zhì)期及定點(diǎn)吃藥等日常知識；講表面活性劑時介紹安瓿瓶、針劑等進(jìn)行疏水處理的原理；講聚沉值與聚沉能力時可介紹“鹵水點(diǎn)豆腐”等等。

（三）介紹相關(guān)物理化學(xué)家的成就，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感

課堂教學(xué)過程中適時簡單講述相關(guān)科學(xué)家的故事，能夠有效增強(qiáng)課堂的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過相關(guān)科學(xué)家的故事可以培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。例如，在講授熱力學(xué)第一定律時，簡單介紹焦耳、邁耶、赫姆霍茲的生平及成就，鼓勵學(xué)生向科學(xué)家學(xué)習(xí)，珍惜學(xué)習(xí)機(jī)會。同時可以介紹焦耳與第一類永動機(jī)的故事，讓學(xué)生知道即使焦耳這樣偉大的科學(xué)家在科學(xué)的道路上也犯過錯、走過彎路，但只要及時改正，依然可以取得傲人的成績；講水的三相點(diǎn)時介紹我國著名的物理化學(xué)家和化學(xué)教育家黃子卿先生，學(xué)成歸國后致力于化學(xué)教學(xué)和科研五十多年，一生勤奮好學(xué)，勇于探索，一絲不茍，是師生學(xué)習(xí)的楷模。

二、以能力培養(yǎng)為核心，多種教學(xué)方法相結(jié)合

物理化學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，理論性強(qiáng)，學(xué)生很難有學(xué)習(xí)興趣。為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在課堂教學(xué)過程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際，靈活選擇合適的教學(xué)方法。本項(xiàng)改革將學(xué)習(xí)環(huán)模式貫穿于整個教學(xué)過程。學(xué)習(xí)環(huán)模式是目前公認(rèn)的理工科教學(xué)中最有效的教學(xué)模式，由美國的一項(xiàng)關(guān)于小學(xué)科學(xué)課程的項(xiàng)目——科學(xué)課程改善研究（science curriculum improvement study，簡稱SCIS）項(xiàng)目在20世紀(jì)50年代末60年代初首次提出[7-8]。它是基于問題的解決并“以‘學(xué)生為中心’、以‘活動為中心’的探究式教學(xué)法，是以建構(gòu)主義教學(xué)法為基礎(chǔ)所發(fā)展出的一套三階段的教學(xué)模式”[9]，即：探索階段、概念介紹和概念應(yīng)用。該方法以問題為導(dǎo)向，在探索階段，設(shè)置一個情景，在情景中提出問題，而問題的解決是學(xué)生目前所掌握的知識無法解決的，需要在學(xué)生原有知識體系的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)新知識才能解決，這一問題的提出使得學(xué)生心理失衡，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的興趣，此時需及時進(jìn)入概念介紹階段，將新知識講授給學(xué)生，同時解決之前所提出的問題，最后進(jìn)入概念應(yīng)用階段，加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)新知識的理解。整個學(xué)習(xí)環(huán)過程學(xué)生心理上經(jīng)歷了平衡-失衡-再平衡的過程，知識體系從原有舊知識體系達(dá)到新的更高層的知識體系，呈現(xiàn)螺旋上升趨勢。加強(qiáng)理論與實(shí)踐的融合，推行基于問題、基于項(xiàng)目、基于案例的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法。該方法雖由小學(xué)科學(xué)課程項(xiàng)目提出，但同樣適用于大學(xué)工科專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)。該方法已應(yīng)用于我院2011-2018級制藥工程專業(yè)，效果甚佳。

教學(xué)有法、教無定法，物理化學(xué)教學(xué)方法是多種多樣的，在上述“學(xué)習(xí)環(huán)教學(xué)模式”中，采用不同教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的交流合作能力和語言表達(dá)能力。到企業(yè)參觀學(xué)習(xí)并請企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員講座也是物理化學(xué)教學(xué)方法的一種，通過參觀企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，體會理論知識在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用會使學(xué)生更加直觀地感受到所學(xué)知識是能夠解決實(shí)際問題的，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、取消單一考試制度，多種評價方式并用

對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價方面，從以下兩方面進(jìn)行改革：一是考試試題分布，將原來的客觀題占多數(shù)、主觀題占少數(shù)改為主觀題占多數(shù)、客觀題占少數(shù)，且以應(yīng)用分析題為重點(diǎn)，提高題目的靈活性，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性；二是不再簡單的采取期末試卷考試這一單一的方式，而是將平時的課堂討論、課后作業(yè)、課程論文、線上學(xué)習(xí)等方面一并納入評價中，提高學(xué)生參與度[10]，全面綜合地對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價。

四、結(jié)論

在基礎(chǔ)知識夠用的前提下，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，精簡優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，通過我校2011-2018級8個年級制藥工程專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)改革，證明了該教學(xué)改革成效顯著。