淺談生物技術(shù)專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)改革的探索

汪衛(wèi)東 陽澤平 陳朝暉

（1.西南大學(xué)榮昌校區(qū)，重慶 榮昌 402460，2.西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 北碚 400715）

化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及變化規(guī)律的科學(xué)，具有較大的普適性與較高的實(shí)用價(jià)值，因此化學(xué)是眾多理、工、農(nóng)、醫(yī)等學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，是一門應(yīng)用廣泛，極具創(chuàng)新性和發(fā)展前途的學(xué)科。而物理化學(xué)作為化學(xué)的重要分支學(xué)科之一，更是綜合了物理、化學(xué)、化工、數(shù)學(xué)的研究?jī)?nèi)容，在基礎(chǔ)課與專業(yè)課的銜接上起著舉足輕重的作用[1-5]。對(duì)于生物技術(shù)專業(yè)而言，物理化學(xué)將高等數(shù)學(xué)與物理、化學(xué)等眾多學(xué)科相關(guān)知識(shí)的概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性集于一身，承上啟下，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和研究提供了重要的理論基礎(chǔ)?；谏鲜龇治觯槍?duì)物理化學(xué)理論性較強(qiáng)這一特點(diǎn)，作者在教學(xué)過程中，結(jié)合生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案，計(jì)劃通過以下四個(gè)方面對(duì)物理化學(xué)的課程改革進(jìn)行初步探討，以期探索出提高學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力的教學(xué)方法，為學(xué)生日后的工作和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 構(gòu)建課程體系

根據(jù)物理化學(xué)知識(shí)內(nèi)容特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)置課程開設(shè)時(shí)間。物理化學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，它用物理與數(shù)學(xué)知識(shí)從基本原理上對(duì)大量化學(xué)知識(shí)及概念進(jìn)行闡述，因此涉及的概念多，公式多，應(yīng)用條件復(fù)雜，必須理解各個(gè)概念及公式的物理意義，才能準(zhǔn)確地掌握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系?！段锢砘瘜W(xué)》課程中包括化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面與膠體、結(jié)構(gòu)化學(xué)、生物大分子等章節(jié)，內(nèi)容涵蓋無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等內(nèi)容，作者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)物理化學(xué)課程課程通常在第二學(xué)期開設(shè)，而教材與學(xué)生第一學(xué)期學(xué)習(xí)的《基礎(chǔ)化學(xué)》在內(nèi)容上有一些重疊，雖然教材從編寫角度及內(nèi)容濃度等方面二者均存在較大不同，但學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的好奇心及求知欲往往有較為明顯的下降。因此，根據(jù)學(xué)校對(duì)生物技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程的統(tǒng)一安排，可將物理化學(xué)課開設(shè)于第三學(xué)期，從而更有利于學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的理解和掌握。

2 改革教學(xué)內(nèi)容及方法

2.1 教學(xué)內(nèi)容

我校生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生在第一和第二學(xué)期分別開設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)以及第三學(xué)期開設(shè)物理化學(xué)。與其他化學(xué)基礎(chǔ)課程類似，物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)分散，概念眾多，公式推導(dǎo)復(fù)雜，應(yīng)用范圍及前提條件多，因此，短時(shí)間內(nèi)對(duì)物理化學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶均有較大難度。因此，教師需根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)及其培養(yǎng)方案對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整優(yōu)化，對(duì)學(xué)生已學(xué)習(xí)過的基本概念和公式不再長(zhǎng)篇贅述，而要結(jié)合物理化學(xué)特點(diǎn)，從基本原理方面進(jìn)行重點(diǎn)講解，這更有利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容的理解。例如在化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)等章節(jié)中，對(duì)于焓、熵和自由能等基本定義不需詳細(xì)講解，而要對(duì)其來源和物理意義作重點(diǎn)的課堂講述，使學(xué)生對(duì)上述抽象的定義形成形象的邏輯思維。

此外，物理化學(xué)中大量計(jì)算公式的推導(dǎo)過程非常復(fù)雜，難以全部記憶，所以作者在對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行深入理解后，將教學(xué)內(nèi)容加以適當(dāng)調(diào)整和精簡(jiǎn)，選擇各個(gè)章節(jié)中重點(diǎn)與難點(diǎn)作為課堂講述的主要內(nèi)容，找出各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，按照一定的邏輯順序?qū)W(xué)生進(jìn)行講述，并且在此過程中將與物理化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的前沿性和前瞻性的研究成果與課程內(nèi)容相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，獲得良好的學(xué)習(xí)效果。

2.2 教學(xué)方法

在我國(guó)各級(jí)學(xué)校中傳統(tǒng)的教學(xué)方法幾乎相同，通常以教師為中心，即由教師對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行講解，學(xué)生聽課作筆記，是一種典型的填壓式教學(xué)方法，最主要的缺點(diǎn)在于忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，也沒有考慮學(xué)生個(gè)體之間的差異。如果采用任務(wù)型教學(xué)法，將學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程的主體，既可大大提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，還能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。例如，教師在對(duì)物理化學(xué)的某一具體章節(jié)進(jìn)行講解時(shí)，首先通過自己對(duì)于教材的深入研究，找出重點(diǎn)與難點(diǎn)，在課堂講解之前把上述重點(diǎn)和難點(diǎn)提出來，請(qǐng)學(xué)生思考各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的物理意義及其內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生在聽課過程中就有了明確的目標(biāo)，學(xué)習(xí)思維也會(huì)更加清晰，從而獲得事半功倍的結(jié)果。

教學(xué)手段也是教學(xué)方法中重要的組成部分。傳統(tǒng)教學(xué)手段形式較為單一，能夠展示的知識(shí)容量有限，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代教育形勢(shì)發(fā)展的需要，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率也難以令人滿意。目前，我校的所有教室均實(shí)現(xiàn)了多媒體化，這為豐富多樣化教學(xué)手段提供了有力的支持。多媒體技術(shù)可使教材中枯燥的文字轉(zhuǎn)變成直觀、形像的教學(xué)內(nèi)容。教師將教學(xué)內(nèi)容制作成多媒體課件，可引入大量文字、圖片、視頻、動(dòng)畫等形式多樣的信息，有效地豐富了教學(xué)手段，大大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。此外，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極度發(fā)達(dá)，學(xué)生獲得知識(shí)的渠道異常廣泛，尤其對(duì)于目前一些與物理化學(xué)相關(guān)的高、精、尖的研究成果，教師可將所了解的信息源告知學(xué)生，使其對(duì)本專業(yè)的科研尖端有所了解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心和興趣。

3 建立科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系

物理化學(xué)課程具有概念多、公式多、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中如果不注意對(duì)知識(shí)的理解及綜合運(yùn)用，在進(jìn)行課程考核時(shí)往往難以獲得較好的成績(jī)。作者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，即使學(xué)生通過對(duì)物理化學(xué)知識(shí)重點(diǎn)的記憶在考試中得到較高的分?jǐn)?shù)，但并不能將物理化學(xué)知識(shí)很好地應(yīng)用到實(shí)際中來，主要表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)考核效果較差。簡(jiǎn)言之，學(xué)生不能獨(dú)立地分析和解決問題，因此，建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系就非常必要，這不但可以在一定程度上提高教學(xué)質(zhì)量，更有利于樹立良好學(xué)習(xí)風(fēng)氣。作者在實(shí)際操作中將期末考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合，三者在最終的考核成績(jī)中均占有一定比例，分別為60%、20%和20%，其中平時(shí)成績(jī)主要由考勤、作業(yè)完成情況、課堂提問等部分構(gòu)成。此外教師在試卷命題中應(yīng)注意兼顧學(xué)生對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的理解以及綜合運(yùn)用能力，體現(xiàn)考試的科學(xué)性和全面性。最后，要求教師做好平時(shí)成績(jī)的考核和管理，并做好試卷分析以便以后進(jìn)一步改進(jìn)物理化學(xué)教學(xué)體系。

4 理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合

物理化學(xué)雖然理論性極強(qiáng)，但與其他化學(xué)基礎(chǔ)課程一樣，物理化學(xué)仍然屬于實(shí)踐性課程，大多數(shù)理論、公式、概念均是由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得來。所以，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革在物理化學(xué)課程改革中起著舉足輕重的作用。實(shí)驗(yàn)是將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際生產(chǎn)相聯(lián)系的重要途徑之一。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠更加形象地理解和掌握所學(xué)的理論知識(shí)，加強(qiáng)邏輯思維能力，并且經(jīng)由基本實(shí)驗(yàn)技能、方法和思維的訓(xùn)練，還可大大提高學(xué)生的動(dòng)手能力，為解決實(shí)際問題打下良好的基礎(chǔ)，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。生物技術(shù)是一門專業(yè)性極強(qiáng)的學(xué)科，通過合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，找到物理化學(xué)知識(shí)與專業(yè)課之間的有機(jī)聯(lián)系，建立基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的橋梁和紐帶，心然可以大大增強(qiáng)學(xué)生的重視程度與學(xué)習(xí)熱情。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需注意以下三個(gè)問題：

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)：在實(shí)驗(yàn)課前，要求學(xué)生寫出預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、儀器與化學(xué)藥品、實(shí)驗(yàn)步驟，這可使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前預(yù)先在大腦中對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大致了解，并形成邏輯思維，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)即可提高成功率及安全性。

（2）講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：教師在實(shí)驗(yàn)前詳細(xì)講述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論方法等，尤其應(yīng)注意講述內(nèi)容的啟發(fā)性。例如，在講述過程中提出思考題，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中通過觀察現(xiàn)象、分析問題，解決思考題中的疑問，從而達(dá)到同時(shí)動(dòng)手、動(dòng)腦，鍛煉獨(dú)立研究的能力的目的。

（3）撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課后對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告主要包括實(shí)驗(yàn)名稱、目的、原理和步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)，分析與討論，要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告遵循規(guī)范性和獨(dú)立性，養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的研究作風(fēng)，達(dá)到提高學(xué)生撰寫科技論文及專利的水平的目的。

5 小結(jié)

作為生物技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，物理化學(xué)知識(shí)與其研究的各個(gè)領(lǐng)域均有不同程度的關(guān)聯(lián)，提高物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量對(duì)于培養(yǎng)合格的生物技術(shù)人才具有至關(guān)重要的作用?？傊?，物理化學(xué)教學(xué)改革應(yīng)當(dāng)結(jié)合生物技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)，構(gòu)建課程體系，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將物理化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生物技術(shù)的實(shí)際需求中，注重用物理化學(xué)的基本原理解釋生物技術(shù)的有關(guān)現(xiàn)象、規(guī)律及應(yīng)用，并及時(shí)將物理化學(xué)的前沿成果引入知識(shí)結(jié)構(gòu)中，增加學(xué)生對(duì)物理化學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣，從而使物理化學(xué)的教學(xué)改革取得較好的效果。

[1]方文軍，雷群芳，王國(guó)平，等.工科物理化學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].化工高等教育，2005，2：33-35.

[2]趙東江，徐麗英，馬松艷.食品專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)改革的探索[J].廣東化工，2010，12（37）：163-164.

[3]牟新利，祁俊生，付川，等.環(huán)境科學(xué)專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)改革探討[J].內(nèi)蒙古石油化工，2009，24：113.

[4]范美強(qiáng)，沈杭燕，秦來順等.材料科學(xué)與工程專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)改革的思索[J].科技信息，2009，31：275.

[5]劉翠萍.環(huán)境工程專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)改革[J].2009，8（36）：284-285.