環(huán)境科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型物理化學(xué)教學(xué)模式研究*

牟新利，張 丹，胡 曉， 秦巾蕊，劉 晶

(重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院, 重慶 404100)

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環(huán)境科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型物理化學(xué)教學(xué)模式研究*

牟新利，張 丹，胡 曉， 秦巾蕊，劉 晶

(重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院, 重慶 404100)

地方高校在應(yīng)用型轉(zhuǎn)變中，新的教學(xué)模式對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型的環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)有著重要的引領(lǐng)作用，本文通過發(fā)現(xiàn)整理過去教學(xué)模式中的一些問題，提出了采用基于QQ群的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，授課教師加強(qiáng)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用性的備課，以及合理的調(diào)整考核權(quán)重的比例等新的教學(xué)模式，可以很好的將物理化學(xué)的基本概念和方法傳授給環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生，提升學(xué)生的專業(yè)技能，從而服務(wù)地方社會(huì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)事業(yè)。

物理化學(xué)；環(huán)境科學(xué)；應(yīng)用型；教學(xué)模式；地方高校

1 地方高校應(yīng)用型轉(zhuǎn)變

進(jìn)入21世紀(jì)后我國建成了全球最大規(guī)模的高教體系，為社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了卓越的的貢獻(xiàn)。但是，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入新常態(tài)，受到經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)等諸多因素的影響，高教結(jié)構(gòu)性矛盾突出，突出體現(xiàn)在畢業(yè)生就業(yè)難和企業(yè)缺乏應(yīng)用復(fù)合型的創(chuàng)新性人才這個(gè)矛盾上，過去已有的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)無法迅速適應(yīng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)調(diào)整的要求，因此教育部提出了引導(dǎo)部分地方普通高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見[1],希望通過應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的建設(shè)，使得地方高校以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型的人才為地方經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

這是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，以黃淮學(xué)院為代表的部分地方高校也通過構(gòu)建應(yīng)用型大學(xué)高校聯(lián)盟強(qiáng)化了新的辦學(xué)理念、組織機(jī)構(gòu)、教育方式以及教學(xué)體系[2]，這是一條應(yīng)對(duì)當(dāng)前和未來挑戰(zhàn)的有效途徑。提出要通過合作學(xué)習(xí)、啟發(fā)教學(xué)等模式，逐步促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。以社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步未來的趨勢(shì)推動(dòng)課程改革，整合專業(yè)基礎(chǔ)課、主干課和核心課程方面的應(yīng)用技能，提供學(xué)生的專業(yè)技能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，進(jìn)一步引入現(xiàn)代信息技術(shù)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景下的在線教學(xué)[3]。

2 環(huán)境科學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程面臨的問題

21世紀(jì)為了應(yīng)對(duì)人類面臨的各種環(huán)境污染挑戰(zhàn)，環(huán)境科學(xué)日益成為了受世人矚目的專業(yè)，可持續(xù)發(fā)展是全世界認(rèn)同的道路。為了適應(yīng)我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)一批優(yōu)秀的環(huán)境科學(xué)人才是必然選擇，因而許多地方高校開設(shè)了環(huán)境科學(xué)專業(yè)，旨在為服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供合格的人才。而物理化學(xué)課程是環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門必修課程，具有重要的學(xué)習(xí)價(jià)值，但是由于環(huán)境科學(xué)專業(yè)課程設(shè)置及物理化學(xué)課程本身的特點(diǎn)，在地方高校教學(xué)實(shí)踐中面臨了一些亟待解決的問題[4]。

首先，環(huán)境科學(xué)專業(yè)中物理化學(xué)計(jì)劃學(xué)時(shí)較少，無法與化學(xué)化工類專業(yè)相比。因?yàn)榛瘜W(xué)化工類的物理化學(xué)往往是作為考研專業(yè)課，內(nèi)容全面學(xué)習(xí)需要一學(xué)年的時(shí)間，而環(huán)境科學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)課時(shí)一般只有一學(xué)期。這樣少課時(shí)的教學(xué)使得環(huán)境科學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)往往只能抓大放小，對(duì)一些細(xì)節(jié)的地方弱化。很多高校開設(shè)的環(huán)境類專業(yè)的物理化學(xué)課程都有這一突出矛盾[5]。但是由于物理化學(xué)學(xué)科具有理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，弱化了一些章節(jié)的細(xì)節(jié)可能會(huì)使得后續(xù)其他章節(jié)的內(nèi)容顯得突兀，在物理化學(xué)本身概念比較抽象的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生更加不容易理解。

其次，現(xiàn)有的物理化學(xué)教材與環(huán)境科學(xué)契合度有限。南京大學(xué)傅獻(xiàn)彩版本、天津大學(xué)教研室版本的物理化學(xué)教材全面、細(xì)致，被很多學(xué)校列為化學(xué)化工類研究生入學(xué)考試的參考書目。但是這類全面的教材在內(nèi)容上對(duì)于環(huán)境科學(xué)專業(yè)來講過于龐大。山東大學(xué)印永嘉版本的簡明物理化學(xué)教材在篇幅上比較適合環(huán)境科學(xué)使用，但是內(nèi)容上屬于比較單純的化學(xué)化工類教材。天津大學(xué)肖衍繁版本的物理化學(xué)教材標(biāo)注為環(huán)境類，但是里面的內(nèi)容基本上還是偏向化學(xué)化工類的，涉及環(huán)境類的內(nèi)容比較少。產(chǎn)生上述結(jié)果的抓喲原因是這些教材的編著者基本上學(xué)科背景為化學(xué)化工類，有關(guān)環(huán)境科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域方面的背景知識(shí)較少或者說不深厚，因此涉及到環(huán)境方面內(nèi)容的時(shí)候，只能點(diǎn)到為止。

最后一個(gè)因素是關(guān)于學(xué)生整體平均基礎(chǔ)方面，雖然地方高校不乏有出類拔萃的學(xué)生，但是整體而言，由于地方高校多為二本分?jǐn)?shù)線錄取，在高考選拔時(shí)候地錄取的學(xué)生數(shù)理化方面基礎(chǔ)上要比一本分?jǐn)?shù)線的學(xué)生稍差一點(diǎn)，因此在需要較強(qiáng)邏輯性的物理化學(xué)課程上會(huì)感到吃力，會(huì)覺得公式繁多，計(jì)算推導(dǎo)困難。

以上三個(gè)方面是現(xiàn)在地方高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程學(xué)習(xí)中的主要問題，如何有效的解決矛盾，提供教學(xué)質(zhì)量，使得學(xué)生能力得以提升，是當(dāng)前地方高校轉(zhuǎn)型大背景氛圍下，任課教師所需要深入思考和改進(jìn)的。

3 環(huán)境科學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程教改實(shí)踐

針對(duì)地方高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐中的一些問題，可以通過以下的環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。

雖然課堂教學(xué)時(shí)間相對(duì)較短，但是現(xiàn)在可以通過“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式進(jìn)行彌補(bǔ)。21世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的提高以及智能手機(jī)的廣泛使用，給傳統(tǒng)的教學(xué)課堂帶來了新的氣息?！胺D(zhuǎn)課堂”起源于計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)源地美國，最為代表的為可汗學(xué)院(Khan Academy)，這是一種在線學(xué)習(xí)的方式，但是由不同于過去傳統(tǒng)的課上講述，課下學(xué)生自己復(fù)習(xí)，而是一種逆向的過程，即學(xué)生先在上課之前通過網(wǎng)絡(luò)總提供的教學(xué)視頻和各種文檔資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，在預(yù)習(xí)的過程中必然會(huì)因?yàn)槟芰蛘呃斫獾牟煌瑹o法全部掌握知識(shí)，此時(shí)就會(huì)有相應(yīng)的疑問，然后將疑問代入課堂，在課堂上與授課教師探討，把疑問解決，從而完整的把一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者章節(jié)掌握。由此可見“翻轉(zhuǎn)課堂”具有四個(gè)特征：依賴于現(xiàn)代化的信息技術(shù)、學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式、師生間高度的互動(dòng)機(jī)制、學(xué)生間自主協(xié)作能力提高[6]。翻轉(zhuǎn)課堂被引入我國后在一些大學(xué)課程中取得了較好的效果[7-8]。通過學(xué)生課前通過教學(xué)視頻學(xué)習(xí)，可以很好的彌補(bǔ)環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)時(shí)短的不足。同時(shí)，在教學(xué)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)采用QQ群的形式可以更好的在學(xué)生與教師之間開展互動(dòng)，隨著智能手機(jī)的推廣，QQ群在國內(nèi)大學(xué)生人群中擁有率極高，具有快速傳遞消息，且本身QQ群可以存儲(chǔ)文件的功能， 這打破了師生交流的時(shí)空界限，可以隨時(shí)隨地的互動(dòng)。

既然現(xiàn)有的物理化學(xué)教材中沒有十分貼近環(huán)境科學(xué)專業(yè)的，則需要授課教師加強(qiáng)備課，起到二者之間的橋梁作用。物理化學(xué)作為環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于環(huán)境工程原理、水污染控制工程等后續(xù)課程具有重要的作用，而一般這門課程的授課教師多為化學(xué)化工類的專業(yè)背景出身，在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域可能缺乏系統(tǒng)的訓(xùn)練，因此授課教師應(yīng)該多花時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)完善自己的環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)，并將物理化學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地同環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)象、案例結(jié)合，尤其是涉及到應(yīng)用型方面的內(nèi)容，而不是只沉浸在自己已有的化學(xué)化工背景中。先思考哪些內(nèi)容可能是應(yīng)用性更強(qiáng)一些的，然后通過圖書館查閱紙版的書籍和電子版的期刊文獻(xiàn)，再總結(jié)消化，然后作為教案的補(bǔ)充材料，再在教學(xué)過程中引入，這樣進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)，可以消除學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的畏懼感，而其在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用則激發(fā)起的學(xué)習(xí)興趣。例如，在“化學(xué)勢(shì)”這一章節(jié)，“逸度”這個(gè)概念屬于實(shí)際氣體的化學(xué)勢(shì)，是由于實(shí)際氣體壓力比較高的時(shí)候，將理想氣體的壓力p乘上一個(gè)校正因子γ，則二者的乘積pγ稱為“逸度”，用符號(hào)f來表示，校正因子γ又稱為“逸度因子”。如果教學(xué)上到此止步，則的學(xué)生可能會(huì)疑惑，這個(gè)與環(huán)境科學(xué)專業(yè)有什么直接聯(lián)系嗎？為什么要學(xué)這個(gè)內(nèi)容呢？這時(shí)授課教師可以拿出一本圖書館館藏的書籍《環(huán)境多介質(zhì)模型——逸度方法》[9]，告訴學(xué)生說這本專著的作者采用“逸度”的概念，進(jìn)行計(jì)算多介質(zhì)分配平衡，并通過講解一個(gè)實(shí)例，演示了“逸度”模型對(duì)污染化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境歸趨進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，很好的進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境污染事件的預(yù)測，并為治理提供相應(yīng)的方案，最后推薦學(xué)生課下也去圖書館借閱學(xué)習(xí)一下這本專著。通過這樣的講解，學(xué)生將會(huì)對(duì)“逸度”的概念加深，體現(xiàn)了物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用性。

最后就是合理的進(jìn)行課程考核，一方面是重期末考核，輕視平時(shí)考核，相對(duì)而言只進(jìn)行期末考核教師的工作壓力會(huì)小很多，但是學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，一次期末考核不足以反應(yīng)其學(xué)習(xí)過程的狀況，因此需要調(diào)整平時(shí)考核和期末考核的權(quán)重，讓平時(shí)考核占綜合成績的比例增加，這樣也可以督促學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，平時(shí)考核的形式可以是多樣的，包括個(gè)人作業(yè)、小組討論作業(yè)、課程小論文等多種形式。另外一個(gè)方面，是調(diào)整期末考核中主觀題和客觀題的權(quán)重。以往的物理化學(xué)課程考核，更多的是注重學(xué)生在計(jì)算能力、推導(dǎo)分析技巧，因此這一部分的主觀題占用很大的部分，而選擇、判斷的客觀題相對(duì)比例較小。結(jié)合環(huán)境科學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)課程，在一門課程的學(xué)習(xí)中，最后的期末考試應(yīng)該屬于一種達(dá)標(biāo)的能力測驗(yàn)，而不是像研究生入學(xué)考試那樣的選拔性考試。達(dá)標(biāo)的能力測驗(yàn)在國內(nèi)許多考試多是客觀題居多，例如駕駛執(zhí)照考試的科目一和科目四，現(xiàn)在都是上機(jī)進(jìn)行選擇題和判斷題的測驗(yàn)，只要考生掌握了相關(guān)的常識(shí)，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)，就算合格。還有在環(huán)境領(lǐng)域比較著名的環(huán)評(píng)工程師考試，除了最后一科為案例分析題，其他三科均為單選、多選。類似的注冊(cè)環(huán)保工程師考試，基礎(chǔ)段全是單選、多選題，到了專業(yè)段也是除了案例分析之外都是單選、多選。且專業(yè)段的案例分析還可以攜帶專業(yè)書籍進(jìn)入考場。這些大型的考試都是在多年的經(jīng)驗(yàn)之上建立起來的，是符合應(yīng)用型的達(dá)標(biāo)考試要求，因此在環(huán)境專業(yè)的物理化學(xué)期末考試中，可以借鑒這些成功的經(jīng)驗(yàn)，提供選擇題、判斷題的比例，降低計(jì)算題的比例。

4 結(jié) 論

通過基于QQ群的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，授課教師加強(qiáng)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用性的備課，以及合理的調(diào)整考核權(quán)重的比例，可以很好的將物理化學(xué)的基本概念和方法傳授給環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生，提升學(xué)生的專業(yè)技能，實(shí)現(xiàn)地方高校在新常態(tài)條件下，教學(xué)模式的應(yīng)用型轉(zhuǎn)型，從而服務(wù)地方社會(huì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)事業(yè)。

[1] 教發(fā)[2015]7號(hào).教育部國家發(fā)展改革委財(cái)政部關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見[R].2015-10-21.

[2] 夏美武,徐月紅.應(yīng)用型高校聯(lián)盟的生成邏輯及價(jià)值意蘊(yùn)——基于地方普通本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的分析視角[J].現(xiàn)代大學(xué)教育, 2015(06):11-17.

[3] 龐建麗，高麗娜.地方應(yīng)用型本科高校培養(yǎng)方案改革研究——以黃淮學(xué)院新版培養(yǎng)方案為例[J].課程教育研究, 2015(33):40-42.

[4] 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):113-113.

[5] 阿古拉.環(huán)境科學(xué)專業(yè)“物理化學(xué)”教學(xué)改進(jìn)[J].教育界(高等教育研究), 2013(9):75-75.

[6] 秦?zé)槦?翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)：課堂教學(xué)改革的新范式[J].電化教育研究,2013(8):84-90.

[7] 牟新利.公共選修課“疾病、藥物與健康”翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)證研究[J].大學(xué)教育, 2015(7):147-148.

[8] 程愛芳,鄧政東,周念波,等.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在《發(fā)酵工程》教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].廣州化工, 2015(7):159-160.

[9] 麥凱.環(huán)境多介質(zhì)模型——逸度方法[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:123-156.

Study on Application Type Physical Chemistry Teaching Model in Environmental Science*

MOUXin-li,ZHANGDan,HUXiao,QINJin-rui,LIUJing

(School of Environmental and Chemical Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404100, China)

Local colleges and universities are in the transformation of application type, the new teaching model for innovative Environmental Science professional training plays an important lead role, some problems in the past teaching model were discussed, "flipped classroom" teaching model based on QQ group was proposed, the instructor strengthened the physical and chemical basics in preparation of Environmental Science application, and reasonable adjusted assessment weight proportion of new teaching model, it can be a very good basic concept and method of Physical Chemistry to teach Environmental Science students, enhance students’ professional skills, in order to serve the local community development and environmental protection.

Physical Chemistry；Environmental Science；application type；teaching model；local universities

重慶三峽學(xué)院第七批教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(編號(hào)：JG150708)。

牟新利(1979-)，男，副教授，碩導(dǎo)。從事化學(xué)、環(huán)境方面的教學(xué)和科研。

G642.0

B

1001-9677(2016)019-0188-03