对标“双一流”建设目标的物理化学教学改革探索*

时间：2024-07-28

姜晓乐，阳耀月，刘东

(西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川成都 610225)

1 物理化学课程教学难点及相关现状

物理化学是基于物理与化学两大学科发展起来的，其从物理现象和化学现象的联系入手，借助与采纳了大量物理学的理论成就及实验方法，探究了化学变化的本质与规律，物理化学的发展水平也体现了当今化学学科的发展深度[1]。然而在物理化学实际学习中，由于其所涉及公式较多、概念多且术语繁琐，如果缺乏足够的高等数学、深入的理解记忆，学生将对所学知识无法梳理其脉络，缺乏整体的知识框架，从而对相似概念产生混淆，学而不懂，不能完全理解更妄谈其应用，从而彻底失去了学习的兴趣。另外由于我们民族院校的特殊性，部分少数民族学生或偏远地区学生的基础相对比较薄弱，因此，需要有针对性地对基础较薄弱的学生进行学习的强化[2]。

2 物理化学课程教改的初步设想

2.1 哲学性思维的应用

基于物理化学学习过程中的难点与相关现状，哲学性思维应该被应用到物理化学的实际教学中。首先绪论教学显得尤为重要，我们应该在教学伊始时向学生传授整体性的思维方式。物理化学的学习主要内容主要包含四大块：化学热力学、化学动力学、电化学及表面化学。在化学平衡、相平衡两章学习过程中，由于其属于化学热力学的具体应用，应与热力学定律、多组分系统等章节具体联系共同理解，从而避免一叶障目不见森林。其次，很多老师在教学过程中，并未在讲授课程特点的同时提倡新型的学习方法，从而达到具体问题具体分析的效果。物理化学课程特点在于：一方面所涉公式较多，并且每一条公式都具有特定的应用条件。这就要求学生在具有足够高等数学功底从而能够进行熟练公式推导的同时对每条公式的应用范围进行深入性记忆，从而达到学而致用。另一方面所设概念多且术语繁琐。例如在热力学教学的过程中，所涉及的状态函数就包括了热力学能、焓、亥姆霍兹能、吉布斯自由能等相关概念，在热力学第二定律的学习过程中更是有Maxwell的实验设计，这些概念理解过程抽象，如果单纯靠课堂讲解必然无法使学生获得其精髓。这就需要在整体把握的同时，时时勤复习咀嚼相关概念，从而由量变达到质变的效果。

2.2 多样化教学方法的应用

在我们日常的教学活动中，主要是利用PPT讲授的模式，依旧停留在传统的填鸭式教育模式。基于本课程概念抽象，公式繁杂且需要记忆的特质，这样的教学方法显然远远无法达到我们理想的教学效果。吸取国内外的先进教学经验及现有条件，我认为主要可以采取以下模式对教学方法进行改革：

(1)充分利用信息网络的便捷，提高学生的学习兴趣。传统的教学模式往往在授课前要求学生预习课件，但是大多数学生在上课时仍然一头雾水。造成学生对课程失去兴趣，敷衍了事。因此利用信息网络的便捷，通过在课程上引用科研中最新应用和目前取到的重要成果等热点话题来激起学生强烈的求知欲和好奇心，从而引导学生的主动性[3]。

(2)在充分预习的基础上，适度更改课程平时成绩考核方式。将学生划定范围的课堂陈述纳入平时成绩考核范围，例如我们在学习热力学第一、二定律过程中，可以以“永动机的思考与设计”为提纲，让学生自主设计或介绍已有的永动机设计模型，并将其作为平时成绩计入到课程考核。通过理解并表达的方式，使得学生加深对所学知识概念的理解与记忆，将课堂主体转变为学生。这种采用“翻转课堂”的方式将使学生明确自己的学习主体地位，更好的融入到课程学习的过程中，避免其因为课程学习过程抽象而丧失兴趣。

(3)建立小组合作竞争学习模式。由于我们民族院校的特殊性，学生中有一部分为少数民族和偏远地区，这就造成学生的基础薄弱的情况。采取这种模式一方面将学习能动性较差和基础薄弱的学生分到不同组，通过组间内的相互辅导与帮助，提高整个班级的学习氛围和效率。另一面采取适当的小组与小组之间的竞争奖励机制。这样的学习模式使得既有组内间成员的互帮互助又有不同小组间的竞争，有利于提高学生的学习主动性。

(4)设立多形式的考试模式，考试是评价教学效果的重要环节。传统的考试都是闭卷考试，为避免学生应付考试，死记硬背，可以把考试模式转变为闭卷与开卷相结合的方式。闭卷考试主要考核学生的基础理论，开卷考试则考核学生各方面的知识综合应用能力。这种考试模式不仅激发学生的主动性还能提高学生发现问题，分析问题，解决问题的能力[4]。

2.3 实践与理论相结合，培养学生的动手能力

化学是一门实验学科，物理化学虽然包含了复杂的公式概念，依然是由众多事实与实验过程所支持的学科。因此使学生为了更好地理解与掌握这门学科，我们在学习过程要讲理论与实践相结合[5]。例如我们在进行热力学第一、二定律的学习过程中，我们将两种不同类型永动机的研究引入课堂讨论，这将帮助学生更好的界定理解热力学一、二的定律的概念，同时激发学生对于科学装置设计创造的热情。又如我们在化学动力学学习的过程中，涉及到蔗糖反应速率常数的测定。我们通过对于实验过程中反应体系旋光度的测定，最终测得了抽象的反应速率常数。这不但加深学生对于课程概念的理解，又培养了学生的动手能力，这无疑达到了我们培养出具有高科学素质人才的教学目标。

2.4 教师自身素质提高

俗话说“工欲善其事，必先利其器”。想要教授好一门抽象的实验学科，必然要先提高教师自身的教学水平及素养，一味的照本宣科自然会招致学生的厌烦。作为具有良好科研素养的授课教师，我们要有将日常的教学工作与前沿的科研工作相结合的能力[6-7]。例如当我们讲授表面化学的过程中，会涉及到材料科学的前沿内容。如何能够使得农药充分发挥作用？现今开发的超疏水材料，能否使得极端天气环境下衣物仍然保持干爽的原理是什么？亦或者海湾战争中能否在雷达侦测下保持隐身的飞机是什么原理都应该信手拈来，如此的旁征博引自然会获得学生们极大的学习热情并激发其学习兴趣。在提高自身知识覆盖面的同时，我们应该掌握熟练地教学技巧，形成课堂上的良好互动循环，避免单方面的填鸭式教育。