材料類專業(yè)物理化學(xué)精品課程建設(shè)的思考*

李靜莎，郭春顯，沈楊彬，楊鴻斌，楊曉剛，李佐習(xí)

(蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009)

精品課程是具有一流的教師隊伍、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材、一流的教學(xué)管理等特點的示范性課程。自2003年3月，教育部啟動了“質(zhì)量工程”，提出開設(shè)精品課程建設(shè)，已經(jīng)走過了17個春夏秋冬，目前精品課程已經(jīng)成為高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分，基本形成了校、省、國家三級精品課程建設(shè)體系。最近教育部推進一流本科和一流課程建設(shè)，對精品課程和金課的重視程度越來越高，因此，教育的任務(wù)和目標(biāo)落在以學(xué)生為中心的教育理念上。特別是面對2020年突如其來的新冠疫情，要求在有限的時間和空間上實現(xiàn)人才的高效培養(yǎng)，更加凸顯了精品課程建設(shè)的重要性，為“停課不停教、停課不停學(xué)”提供了極大的便利[1-2]。

蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科是培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才的重要方向，而專業(yè)基礎(chǔ)知識的講授是專業(yè)科技人才培養(yǎng)的第一步。大學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間需要修讀許多課程，包括通識教育課程、學(xué)科教育課程、專業(yè)教育課程等。課程與教學(xué)內(nèi)容的如何選擇和安排對學(xué)生的培養(yǎng)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。物理化學(xué)課程是我校材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生的一門基礎(chǔ)必修課，對學(xué)生以后的工作和深造起著舉足輕重的作用。蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院成立于2020年7月，基于材料科學(xué)與工程學(xué)科和材料科學(xué)與器件研究院專門建設(shè)的研究教學(xué)型學(xué)院，目前有功能材料專業(yè)和新能源材料與器件專業(yè)，已擁有教授10名，副教授10名，講師22名，專任教師博士學(xué)位率高達(dá)97%。為了更好地培養(yǎng)材料科學(xué)與工程專業(yè)技術(shù)人才，學(xué)院師資團隊將按照材料類專業(yè)的培養(yǎng)方案的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院“科研促進教學(xué)和人才培養(yǎng)”的特色和定位，培養(yǎng)學(xué)生對物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識的理解能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在今后的材料科學(xué)基礎(chǔ)等專業(yè)方面具備扎實的基礎(chǔ)理論知識。物理化學(xué)是我院本科專業(yè)的基礎(chǔ)課，開課學(xué)期為大二學(xué)年下學(xué)期和大三學(xué)年上學(xué)期。學(xué)生前期已經(jīng)學(xué)習(xí)過無機及分析化學(xué)、有機化學(xué)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等課程，后期為材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料制備原理與工藝、現(xiàn)代材料分析方法等課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。本文結(jié)合我校本科專業(yè)培養(yǎng)的要求，介紹了基于材料類專業(yè)物理化學(xué)精品課程的建設(shè)與教學(xué)改革實踐。這有利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力強的材料科學(xué)與工程專業(yè)技術(shù)人才，同時提高教師的教學(xué)水平和物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。

1 物理化學(xué)課程建設(shè)的特點

1.1 物理化學(xué)的重要性

《物理化學(xué)》作為四大基礎(chǔ)化學(xué)之一，是材料科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)必修課，這門課程在學(xué)生以后工業(yè)生產(chǎn)中從事專業(yè)技術(shù)工作或考研深造中起著舉足輕重的作用。物理化學(xué)，又叫“理論化學(xué)”，它是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，來探求化學(xué)變化基本規(guī)律的一門科學(xué)，在實驗方法上也主要是采用物理學(xué)中的方法。作為化學(xué)學(xué)科的一個分支，物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科、生命科學(xué)、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)等其他學(xué)科的理論基礎(chǔ)，它在理論和實驗方法上的成就大大充實了其他學(xué)科的研究內(nèi)容和研究方法，因此，這些學(xué)科的深入發(fā)展已經(jīng)離不開物理化學(xué)。該課程對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)有著極其重要的作用，并能為以后從事化學(xué)和材料研究打下堅實的基礎(chǔ)。另一方面，學(xué)習(xí)物理化學(xué)，能幫助學(xué)生樹立正確自然觀、掌握科學(xué)方法論。

1.2 課程建設(shè)

物理化學(xué)與無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)一起構(gòu)成了四大化學(xué)基礎(chǔ)課程，是材料類專業(yè)的專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，也是材料類和化學(xué)類專業(yè)研究生入學(xué)考試的必考科目之一，同時也是一門難教、難學(xué)的理論基礎(chǔ)課程。作為物理與化學(xué)交叉性的學(xué)科，物理化學(xué)這門課程具有公式繁多與應(yīng)用條件嚴(yán)格、內(nèi)容邏輯推理性強、研究內(nèi)容枯燥且概念抽象等特點[3-4]。另外，與化學(xué)類專業(yè)相比，材料類專業(yè)物理化學(xué)學(xué)時相對較少。因此對于基礎(chǔ)薄弱的材料類專業(yè)學(xué)生理解起來更為困難，要想在有限的學(xué)時內(nèi)全面掌握物理化學(xué)的知識是比較困難的。在這種挑戰(zhàn)下，如何能讓學(xué)生對這門重要而又枯燥難學(xué)的課程產(chǎn)生興趣并努力學(xué)好便成為教師必須思考的重要問題。

2 目前物理化學(xué)精品課程建設(shè)的現(xiàn)狀

材料類專業(yè)學(xué)習(xí)物理化學(xué)這門課程的目的主要是使學(xué)生了解和掌握化學(xué)變化過程中的一些基本規(guī)律和原理，同時培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和獨立解決問題的能力，為今后材料科學(xué)與工程專業(yè)更高級課程的學(xué)習(xí)，為將來在材料領(lǐng)域的進一步研究工作奠定良好的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)擁有物理化學(xué)國家精品課程的高校有清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、天津大學(xué)、南京大學(xué)、武漢大學(xué)、中南大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京化工大學(xué)等。雖然這些具有一流教學(xué)水平的精品課程在強化學(xué)生的基礎(chǔ)知識和培養(yǎng)學(xué)生的獨立解題能力方面具有重要的作用，然而隨著高等教育改革的不斷深入，材料類專業(yè)物理化學(xué)課程學(xué)時數(shù)的相對減少與材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求的日益提高的矛盾明顯加劇，打造材料類專業(yè)物理化學(xué)精品課程迫在眉睫。本文以我校材料科學(xué)與工程學(xué)院關(guān)于物理化學(xué)精品課程建設(shè)為例，介紹了打造材料科學(xué)與工程專業(yè)的精品課程的教學(xué)改革實踐，這有利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量的材料科學(xué)與工程專業(yè)技術(shù)人才。

3 建設(shè)五個“一流”，打造材料類物理化學(xué)精品課程

精品課程的打造需要有一流的教師隊伍、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材及一流的教學(xué)管理[5-8]。

3.1 一流的教師隊伍

教師是課程的實施者，想要打造精品課程，教師隊伍的建設(shè)是必不可少的。近年來我們從南洋理工大學(xué)、中國科學(xué)院、中國科技大學(xué)、中南大學(xué)等高層次科研院校引進了6位博士組成教學(xué)團隊。自材料科學(xué)與工程學(xué)院組建以來，物理化學(xué)教學(xué)隊伍現(xiàn)有教授4名，具有博士學(xué)位6人，形成了一支以教授、博士為主體，職稱、學(xué)位結(jié)構(gòu)層次高，努力進取，有強大發(fā)展后勁的師資團隊。教學(xué)上以老帶新、取長補短，充分發(fā)揮各層次老師的優(yōu)點，將教學(xué)和科研融為一體。

3.2 一流的教學(xué)內(nèi)容

為了突出材料學(xué)院的特色和新工科建設(shè)特點，從整體上考慮化學(xué)教學(xué)的系統(tǒng)性，我們打破課程壁壘，對基礎(chǔ)化學(xué)理論和實驗教學(xué)內(nèi)容進行重組、整合、優(yōu)化，重新建立了材料特色突出、工科特點鮮明的教學(xué)新體系，做到少而精、博而通。整個課程教學(xué)注重教學(xué)內(nèi)容與學(xué)院教師科研成果、前沿學(xué)科、國內(nèi)外先進技術(shù)等相結(jié)合，解決了教學(xué)內(nèi)容重復(fù)和臃腫等問題。在教學(xué)內(nèi)容上，較好地處理了經(jīng)典與現(xiàn)代、理論與實踐、體系與特色的關(guān)系，重視和加強了實踐教學(xué)中對學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。功能材料和新能源材料與器件兩個專業(yè)均屬于材料類特色專業(yè)，然而在理論方面?zhèn)戎夭煌?，因此對于不同的專業(yè)，也要根據(jù)專業(yè)需要，選擇不同的重點內(nèi)容，并將各專業(yè)前沿領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新方法、新成果及時嵌入到課堂教學(xué)中，從而做到因材施教。

3.3 一流的教學(xué)方法

“一支粉筆、一張嘴、一塊黑板”是對傳統(tǒng)板書教學(xué)的形象概括，教師通過板書可以將授課內(nèi)容條理化、直觀化，有利于啟發(fā)學(xué)生的思考，幫助學(xué)生記憶、消化、鞏固所學(xué)知識。然而，傳統(tǒng)板書教學(xué)也存在不夠直觀、不利于抓住學(xué)生注意力等缺點。因此，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式逐漸被多媒體教學(xué)所替代。當(dāng)前多媒體教學(xué)已經(jīng)成為高校最常見的教學(xué)方式之一，不僅能夠直觀且生動形象地反映教學(xué)內(nèi)容，還可以增加課堂教學(xué)的信息量，從而一定程度上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。但多媒體教學(xué)也有不利的一面，如課堂信息容量大、教學(xué)進度較快等會造成學(xué)生沒有時間思考，跟不上課堂進度。因此，針對傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)各自的優(yōu)缺點，學(xué)院物理化學(xué)教學(xué)團隊認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)，有目的建設(shè)線上線下混合課程，以線下為主線上為輔，將傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)結(jié)合起來，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，提高教學(xué)效果。如熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、化學(xué)動力學(xué)等章節(jié)理論性較強、公式較多，重要公式定理的推導(dǎo)過程及典型例題的思路講解應(yīng)以板書教學(xué)為主，這樣能夠較好地引導(dǎo)學(xué)生思考，教師也可以根據(jù)學(xué)生的反映及時調(diào)整課堂節(jié)奏。但對于緒論、相平衡、電化學(xué)、表面物理化學(xué)等章節(jié)介紹性部分較多，可以采用多媒體教學(xué)的方式生動形象地給同學(xué)們介紹一些生活中的現(xiàn)象或?qū)嵗?、化學(xué)家的小故事、科學(xué)前言等，這樣可以吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣。

總之，我們將傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合、課內(nèi)和課外相結(jié)合、教學(xué)和科研相結(jié)合、教學(xué)和專題相結(jié)合，精心設(shè)計教學(xué)過程，將各種抽象的理論具體化、形象化、深入淺出、通俗易懂，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生能力的發(fā)展。學(xué)生能做到主動參與學(xué)習(xí)、融會貫通，從而形成了教學(xué)相長的良好教學(xué)模式。這具體表現(xiàn)在學(xué)生的上課出席率平均每班超過95%，考試及格率每班均高于90%，學(xué)生參與科研活動的積極性提高，主動參加老師的科研項目等創(chuàng)新活動。

3.4 一流的教材

教材是教學(xué)的知識載體，是教師開展教學(xué)工作的重要工具。目前，我院功能材料專業(yè)本科生采用的是由南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院傅獻(xiàn)彩等主編，高等教育出版社出版的《物理化學(xué)》第五版。該教材分為上、下兩冊，上冊包括熱力學(xué)第一、第二定律，多組分系統(tǒng)熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用、化學(xué)平衡、相平衡等章節(jié)，下冊包括電解質(zhì)溶液，可逆電池電動勢及其應(yīng)用，電解與極化作用，化學(xué)動力學(xué)，表面物理化學(xué)，膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液等章節(jié)。此外，還有與本書配套的學(xué)習(xí)與解題指導(dǎo)書，多媒體網(wǎng)絡(luò)課程等，是許多高校物理化學(xué)課程選用的教材或者參考書之一。我們在教學(xué)過程中，除了選定教材外，也針對性做了相關(guān)的教學(xué)文檔作為補充，同時根據(jù)學(xué)院培養(yǎng)方案、培養(yǎng)目標(biāo)等進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。

3.5 一流的教學(xué)管理

長期以來，高等學(xué)校更多關(guān)注教師“教什么、如何教”和學(xué)生“學(xué)什么、如何學(xué)”，但卻常常忽視教學(xué)管理的重要性?！叭旨夹g(shù)、七分管理”，可見打造一流的本科教育不僅需要一流的教師隊伍和學(xué)生，同樣也需要一流的教學(xué)管理。而一流的教學(xué)管理體現(xiàn)在先進的管理理念、和諧的管理環(huán)境、高效的管理機制和優(yōu)質(zhì)的管理效能。材料科學(xué)與工程學(xué)院高度重視課程的教學(xué)管理工作，對建立和完善物理化學(xué)的教學(xué)管理體系提出了具體、明確的要求。學(xué)院倡導(dǎo)“以人為本”的教育理念，也即是“以學(xué)生為中心”，教研組全體教師參與、多視角多層次地服務(wù)學(xué)生的全面成長，充分尊重學(xué)生的受教育權(quán)，滿足學(xué)生對學(xué)習(xí)的選擇，同時學(xué)院也保障教師的學(xué)術(shù)自由，積極推進科研轉(zhuǎn)化教學(xué)，實現(xiàn)寓教于研、教研融合。例如，在教學(xué)過程中建立了網(wǎng)上交流平臺，學(xué)生可以與自己喜歡的老師充分交流溝通，這既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又尊重了教師的授課權(quán)。在教學(xué)過程中，學(xué)校推動輔導(dǎo)員、班主任和本科生導(dǎo)師等通力協(xié)作與學(xué)生多方位溝通，關(guān)心學(xué)生的學(xué)業(yè)和生活，增進師生感情。及時反饋教學(xué)效果，有針對性開展難點和重點教學(xué)內(nèi)容的授課，真正實現(xiàn)以學(xué)生為中心的三全育人教學(xué)模式。

4 結(jié) 語

綜上所述，物理化學(xué)是蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及今后的職業(yè)發(fā)展都有重要的指導(dǎo)作用。在精品課程的建設(shè)中，我們緊緊扣緊專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，從教師隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、精品教材及教學(xué)管理等方面入手探索教學(xué)模式改革，有利于調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，同時提高教師自身的教學(xué)和科研水平，打造精品金課，為新工科發(fā)展培養(yǎng)更多高素質(zhì)創(chuàng)新型專業(yè)人才。