材料類專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)探索與實(shí)踐

陳傳祥

[摘 要] 物理化學(xué)是高校材料類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程。介紹了江蘇科技大學(xué)近十年來材料類專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐，包括制定合理的教學(xué)大綱，充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，改革課程考核和考試制度等。實(shí)踐結(jié)果表明，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和效果具有很好的推動(dòng)作用。

[關(guān)鍵詞] 材料類專業(yè);物理化學(xué);課程教學(xué);教學(xué)實(shí)踐

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1005-4634（2014）04-0060-02

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高等學(xué)校不斷深化教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量，大力提升人才培養(yǎng)水平，主動(dòng)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)日益提高的要求。在這樣的形勢(shì)下，作為材料類專業(yè)基礎(chǔ)課的物理化學(xué)的教學(xué)課時(shí)數(shù)明顯壓縮，教學(xué)內(nèi)容不斷更新[1，2]。因此，需要積極推進(jìn)課程體系改革，充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，從而全面提高物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。結(jié)合江蘇科技大學(xué)材料類專業(yè)的辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)方案，筆者對(duì)材料類專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)做了一些改革嘗試，經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐證明，成效顯著。

1 充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容

物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，是從研究化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手，應(yīng)用物理學(xué)的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法，探求化學(xué)變化規(guī)律的一門科學(xué)。物理化學(xué)課是高等工科院校材料類專業(yè)的一門理論基礎(chǔ)課程。課程內(nèi)容面廣、量大、更新快，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、邏輯性強(qiáng)，理論性、實(shí)踐性高[3，4]。自2000年以來，物理化學(xué)課程一直是江蘇科技大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)課程，2005年入選首批校級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目，2008年被評(píng)為江蘇省精品課程。2003年以前，江蘇科技大學(xué)金屬材料工程、焊接工藝與技術(shù)、材料成型與控制工程等材料類專業(yè)一直采用程蘭征教授等所編《物理化學(xué)》為教材，化工類專業(yè)的學(xué)生一直采用天津大學(xué)所編《物理化學(xué)》為教材。為明確教學(xué)目的和要求，保證教學(xué)質(zhì)量，在參照有關(guān)《綜合性大學(xué)化學(xué)化工專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)大綱》和《高師物化標(biāo)準(zhǔn)化考試大綱》的基礎(chǔ)上，以《高等工業(yè)學(xué)校物理化學(xué)課程教學(xué)基本要求》為依據(jù)，充分考慮在教學(xué)的內(nèi)容組織上注意處理好該課程各部分內(nèi)容之間的關(guān)系與基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論與實(shí)際應(yīng)用的關(guān)系以及后續(xù)課程的關(guān)系，結(jié)合江蘇科技大學(xué)的辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)、生源情況及各專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，2003年物理化學(xué)課程針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)分別設(shè)置為：56學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）的物理化學(xué)A（適用于材料成型與控制工程、金屬材料工程、焊接技術(shù)與工程等材料類專業(yè)）和88學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)）的物理化學(xué)B（適用于高分子材料與工程、環(huán)境工程等化工類專業(yè)）兩大不同系列;并采用天津大學(xué)所編的《物理化學(xué)》作為統(tǒng)一教材。經(jīng)過10年的實(shí)踐和研究，江蘇科技大學(xué)目前材料類專業(yè)物理化學(xué)在教材、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)的分配為：緒論、熱力學(xué)第一定律，7課時(shí);熱力學(xué)第二定律，7課時(shí);多組分系統(tǒng)熱力學(xué)，5課時(shí);化學(xué)平衡，4課時(shí);相平衡，7課時(shí);電化學(xué)，6課時(shí);表面現(xiàn)象，6課時(shí);化學(xué)動(dòng)力學(xué)，6課時(shí)。這樣的安排有利于教學(xué)質(zhì)量和效果的提高。

考慮到學(xué)生畢業(yè)后要從事教學(xué)、科研、開發(fā)等工作的實(shí)際，江蘇科技大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在參照國家教委綜合性大學(xué)的理、工科《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱》的基礎(chǔ)上，制定了與江蘇科技大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和科研特色相適應(yīng)的教學(xué)大綱，編寫了《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》講義，10年來先后3次對(duì)其進(jìn)行了修訂。材料類物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)為8學(xué)時(shí)，至少開設(shè)2個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生必須按要求完成一個(gè)必開實(shí)驗(yàn)和至少一個(gè)選開實(shí)驗(yàn)。必開實(shí)驗(yàn)為燃燒熱測(cè)定，選開實(shí)驗(yàn)為過氧化氫分解動(dòng)力學(xué)測(cè)定、純液體飽和蒸汽壓的測(cè)定、碳酸鈣分解壓的測(cè)定、二組分合金相圖的測(cè)定、粘度的測(cè)定、電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定、電導(dǎo)的測(cè)定及應(yīng)用等。學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)按10% 的比例計(jì)入課程總成績(jī)，缺做實(shí)驗(yàn)者課程的實(shí)驗(yàn)成績(jī)以0分計(jì)算，實(shí)驗(yàn)成績(jī)不及格者課程總成績(jī)以不及格處理。新大綱進(jìn)一步明確了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)和要求，突出了重點(diǎn)、難點(diǎn)，增加了與本學(xué)科有關(guān)的科技新成就和新發(fā)展，增加選修實(shí)驗(yàn)和開放實(shí)驗(yàn)，使之更符合江蘇科技大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際，并有江蘇科技大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特色。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

物理化學(xué)內(nèi)容繁多，理論性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)難度大，必須依靠教師的主觀能動(dòng)性，結(jié)合多媒體技術(shù)等現(xiàn)代教學(xué)手段的充分、合理運(yùn)用，堅(jiān)持突出重點(diǎn)，力求內(nèi)容條理化、講清難點(diǎn)，采用啟發(fā)式教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，教師要適時(shí)、恰當(dāng)?shù)靥岢鰡栴}，啟發(fā)學(xué)生掌握通過自己的思考獲得知識(shí)的方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，并逐步由教師啟發(fā)轉(zhuǎn)向?qū)W生自我啟發(fā)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)，從而有利于教學(xué)質(zhì)量和效果的提高[5，6]。不能忽視緒論課的作用，更不能忽略緒論課的講授。上好緒論課，既可以使學(xué)生初步明確物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)目的（“為什么學(xué)”）、學(xué)習(xí)內(nèi)容（“學(xué)什么”）以及學(xué)習(xí)方法（“怎么學(xué)”），又可以讓學(xué)生初步產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。重點(diǎn)放在從學(xué)生身邊的現(xiàn)象尋找物理化學(xué)問題，讓他們認(rèn)識(shí)到為什么要學(xué)習(xí)物理化學(xué)，而不是照本宣科。這樣可以給學(xué)生留下一個(gè)良好的第一印象，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們體會(huì)到學(xué)習(xí)這門課程對(duì)自己的價(jià)值，這樣才有可能在以后的學(xué)習(xí)過程中花時(shí)間、花精力去學(xué)習(xí)這門課程，從而學(xué)好這門課程。

物理化學(xué)內(nèi)容繁多，學(xué)生不可能一下子將教師講過的知識(shí)全部理解掌握，為了讓學(xué)生明確課堂重點(diǎn)，教師在全面系統(tǒng)講授課程內(nèi)容的同時(shí)，要把重點(diǎn)內(nèi)容講清楚說明白（比如在講到復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)時(shí)，在不失數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴(yán)密性的前提下，著重講清各推導(dǎo)環(huán)節(jié)的物理意義），加重語氣，反復(fù)強(qiáng)調(diào)，配以板書，引起學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的重視。采用錄像、模擬實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)媒體，擴(kuò)大學(xué)生接受知識(shí)的容量，加快接受知識(shí)的速度，提高教學(xué)效率。例如，講熱力學(xué)時(shí)，可以讓學(xué)生觀看滑冰錄像，思考滑冰鞋冰刀下冰的凝固點(diǎn)的變化，強(qiáng)化Clapeyron方程的應(yīng)用;講動(dòng)力學(xué)時(shí)，可以讓學(xué)生觀看計(jì)算機(jī)模擬碰撞行為實(shí)驗(yàn)，使其馬上就產(chǎn)生了弄清碰撞理論的迫切感，自然就增大了學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。此外，適時(shí)地將物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生[7]，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)鼓勵(lì)和吸引他們參與教師的科研工作，以科研促教學(xué)，更有利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。

3 豐富教學(xué)手段

充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段輔助教學(xué)。在多媒體教學(xué)課件中，教學(xué)內(nèi)容的處理思路、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)等以各種形式突出，并有動(dòng)畫效果。課件除具有正常板書的優(yōu)點(diǎn)外，還具有內(nèi)容豐富、信息量大、直觀、學(xué)生課后便于復(fù)習(xí)、課前便于預(yù)習(xí)等優(yōu)點(diǎn)。2004年初，江蘇科技大學(xué)物理化學(xué)課程建立了教學(xué)網(wǎng)站。該網(wǎng)站內(nèi)容豐富、面廣量大，主要包括課程描述、教學(xué)文檔、網(wǎng)絡(luò)課件、在線自測(cè)、在線答疑、來賓留言等內(nèi)容。多媒體教學(xué)適于課堂教學(xué)，教學(xué)網(wǎng)站便于學(xué)生課外自學(xué);同時(shí)，還保留傳統(tǒng)板書的課堂教學(xué)形式，強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和層次。實(shí)踐表明，物理化學(xué)課程多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，在實(shí)際教學(xué)中已收到了很好的教學(xué)效果，受到了同學(xué)、同行和督導(dǎo)的廣泛贊許。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的使用促進(jìn)了學(xué)生在課前和課后的學(xué)習(xí)、鞏固和提高，多媒體教學(xué)的實(shí)施提高了師生的課堂教學(xué)效率。

4 改革課程考核和考試制度

全面提高材料類專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，加強(qiáng)物理化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程的教與學(xué)，加強(qiáng)教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的統(tǒng)一評(píng)價(jià)與管理。嚴(yán)格考試制度，物理化學(xué)課程考試采用“全國高師物理化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化考試試題庫”和“全國綜合性大學(xué)物理化學(xué)試題庫”隨機(jī)出題，收到了很好的教學(xué)效果。執(zhí)行全體學(xué)生評(píng)教制度，所有學(xué)生通過學(xué)校教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)上一學(xué)期所學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，教務(wù)處將學(xué)生評(píng)教結(jié)果通知給教師本人。教師授課認(rèn)真、負(fù)責(zé)、規(guī)范，教師的授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)效果得到了統(tǒng)一的評(píng)價(jià)與管理。對(duì)教師和學(xué)生有明確要求，嚴(yán)格規(guī)范教學(xué)，調(diào)動(dòng)了各方面的積極性和創(chuàng)造性。綜觀近年來所取得的成績(jī)，學(xué)生學(xué)期的題庫考試平均成績(jī)高于試題庫給出的平均成績(jī)。根據(jù)教

（下轉(zhuǎn)第73頁）

師、督導(dǎo)和學(xué)生的反饋意見，在以后一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，對(duì)江蘇科技大學(xué)工科物理化學(xué)課程仍將繼續(xù)采用全國理科物理化學(xué)題庫隨機(jī)出題的方式，進(jìn)一步促進(jìn)教師的授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)效果。

為了較好的體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想，符合國內(nèi)外同類課程改革趨勢(shì)和建設(shè)方向，全面開放所有物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，一名教師負(fù)責(zé)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)最多同時(shí)開設(shè)4組，每組實(shí)驗(yàn)最多允許2名學(xué)生參與。對(duì)《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》講義進(jìn)行修訂與補(bǔ)充，在燃燒熱測(cè)定、金屬相圖測(cè)定等實(shí)驗(yàn)中增加了自動(dòng)化實(shí)時(shí)測(cè)量與監(jiān)控技術(shù)。每年至少對(duì)2個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)或更新。

5 結(jié)束語

江蘇科技大學(xué)材料類專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，不斷充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，經(jīng)過10年的探索和實(shí)踐證明該課程的教學(xué)改革有助于提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

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