材料物理化學(xué)課程改革探討

王小艷

物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，是剖析化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生的復(fù)雜物理現(xiàn)象的一門學(xué)科。材料物理化學(xué)從物理化學(xué)的角度研究材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論問題，用物理化學(xué)的原理及方法來(lái)探究材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與合成、性能與應(yīng)用等過(guò)程中涉及的化學(xué)問題。該門課程的教學(xué)目的在于通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握基本的基礎(chǔ)理論知識(shí)，能夠運(yùn)用科學(xué)的思維方式和獨(dú)立的創(chuàng)新能力來(lái)解決實(shí)際工程問題。

1 材料物理化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 學(xué)科交叉，難度大、知識(shí)廣度

物理化學(xué)是運(yùn)用物理的理論和實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究化學(xué)運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的一門科學(xué)，屬于化學(xué)學(xué)科中的一個(gè)重要分支。該課程也是材料研究、制備、加工、使用過(guò)程中分析相關(guān)化學(xué)過(guò)程的重要知識(shí)儲(chǔ)備，因此也是材料專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程中涉及到高等數(shù)學(xué)、大學(xué)化學(xué)、大學(xué)物理等理論基礎(chǔ)課程知識(shí)，需要扎實(shí)的相關(guān)課程基礎(chǔ)。高等數(shù)學(xué)是物理化學(xué)理論推導(dǎo)的重要手段和工具，通過(guò)數(shù)學(xué)語(yǔ)言的表達(dá)才將物理化學(xué)真正發(fā)展成為一門科學(xué)。另外，熱力學(xué)在大學(xué)物理中已經(jīng)有所涉及，意識(shí)到其與物理化學(xué)中熱力學(xué)內(nèi)容的銜接，并在大學(xué)物理基礎(chǔ)上梳理熱力學(xué)的起源與發(fā)展，對(duì)知識(shí)的深度進(jìn)行相應(yīng)延伸，避免重復(fù)，突出重點(diǎn)，講清難點(diǎn)，是材料物理化學(xué)教學(xué)中應(yīng)該注意的問題。

在學(xué)生的未來(lái)發(fā)展方面，首先材料物理化學(xué)作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是許多高等院校研究生入學(xué)考試的專業(yè)課考試科目，因此，該課程的教學(xué)對(duì)學(xué)生的升學(xué)有重要影響。

1.2 記憶性知識(shí)點(diǎn)多，學(xué)生易感覺枯燥

物理化學(xué)是一門系統(tǒng)、復(fù)雜的學(xué)科，其中涉及的方面較多，但學(xué)時(shí)壓縮嚴(yán)重，課時(shí)少，因此，面向材料專業(yè)學(xué)生講授的物理化學(xué)在教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行了調(diào)整，強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、化學(xué)平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)方面的學(xué)習(xí)，與具體現(xiàn)象相關(guān)的內(nèi)容則由學(xué)生以案例分析的方式進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)[1]。此外，物理化學(xué)概念多、公式多，將原先照搬課本目錄改為整理成知識(shí)單元的形式，并提出各知識(shí)單元的學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)和預(yù)期學(xué)習(xí)成效，更有利于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容整體把握，抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)[2]。要求學(xué)習(xí)后能熟練地應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算理想氣體在等溫、等壓、絕熱過(guò)程中的Q、W、ΔU、ΔH 等。

2 課程改革探索

（1）引入課程思政教育理念，幫助學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀，倡導(dǎo)家國(guó)情懷，形成正確的人生觀。引導(dǎo)教育學(xué)生形成正確的科學(xué)觀，包括創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，學(xué)術(shù)誠(chéng)信的宣教與實(shí)踐，批判性思維的引導(dǎo)[3]。以實(shí)驗(yàn)課為例，在教學(xué)中突出創(chuàng)新意識(shí)與批判性思維的教育；課程中設(shè)置小論文的寫作，提高學(xué)生對(duì)學(xué)術(shù)誠(chéng)信的認(rèn)知。適當(dāng)進(jìn)行的小組討論則有利于開闊視野，加強(qiáng)交流合作，這些對(duì)于將來(lái)學(xué)生走向工作崗位大有裨益。倡導(dǎo)家國(guó)情懷，突出思想教育，不能僅限于枯燥的說(shuō)教，而是引入大量實(shí)例以及材料學(xué)相關(guān)的人物事跡，讓這一教育生根發(fā)芽。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要在教學(xué)計(jì)劃中建立健全課程思政的引導(dǎo)與評(píng)價(jià)體系。從專業(yè)課程中發(fā)掘素材，挖掘知識(shí)點(diǎn)，群策群力。在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生形成正確的認(rèn)識(shí)論、方法論以及辯證法。

（2）改變枯燥的灌輸型課堂教育，運(yùn)用多種教學(xué)手段改變課堂氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。例如運(yùn)用新媒體形象演示，部分課堂設(shè)置學(xué)生小組討論，穿插相關(guān)學(xué)科人物、事件的介紹等等。物理化學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)課，理論內(nèi)容相對(duì)比較穩(wěn)定，就容易導(dǎo)致課程內(nèi)容十年不變的情況出現(xiàn)。但理論是服務(wù)于實(shí)踐的，科技發(fā)展日新月異，也給物理化學(xué)課堂教學(xué)提供了豐富的素材，從熱點(diǎn)話題出發(fā)，通過(guò)對(duì)問題的剖析揭示物理化學(xué)的知識(shí)可以讓課堂變得生動(dòng)、有趣起來(lái)。

新媒體的運(yùn)用與演示，例如動(dòng)態(tài)演示、翻轉(zhuǎn)課堂，使得教學(xué)更加生動(dòng)，提高學(xué)生的課堂積極性[4]。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)中的不斷深入，教學(xué)已經(jīng)不僅限于教師奮筆疾書的滿堂灌，把多媒體引入課堂，將教學(xué)內(nèi)容形象化，能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。比如在講相平衡時(shí)，利用水的氣液平衡動(dòng)態(tài)效果來(lái)演示相變過(guò)程，能使晦澀的理論知識(shí)變得直觀、形象。啟發(fā)式教學(xué)的運(yùn)用將課堂變得更高效。

（3）幫助學(xué)生明確課程重難點(diǎn)，了解學(xué)科意義，引導(dǎo)學(xué)生明確課程與相關(guān)工程聯(lián)系，明確創(chuàng)新實(shí)踐。同時(shí)加強(qiáng)完善學(xué)術(shù)交叉匯總整理，構(gòu)件完善學(xué)科體系，減少不必要的重復(fù)，突出教學(xué)重點(diǎn)。根據(jù)新版人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，對(duì)大綱中的課程目標(biāo)進(jìn)行了修改，在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，強(qiáng)調(diào)學(xué)生分析和解決本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題這一應(yīng)用目標(biāo)。如提出通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能將熱力學(xué)原理應(yīng)用于材料熱力學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，研究一定條件下給定反應(yīng)所能進(jìn)行的方向和限度；掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的動(dòng)力學(xué)因素，給出控制化學(xué)反應(yīng)的合理方案等。將課程目標(biāo)細(xì)化到具體的知識(shí)點(diǎn)，密切貼合對(duì)本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求，有力支撐人才培養(yǎng)目標(biāo)。

（4）注重訓(xùn)練學(xué)科習(xí)題設(shè)置，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程，增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐能力。對(duì)于理論性很強(qiáng)的課程，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，能讓學(xué)生切實(shí)地體會(huì)到所學(xué)的東西有實(shí)際意義，繁瑣的理論推導(dǎo)和公式不單是枯燥的符號(hào)，其中的理論知識(shí)不僅與生產(chǎn)生活相關(guān)，還可以解決實(shí)際問題。通過(guò)實(shí)例將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，解釋實(shí)際現(xiàn)象和問題，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題[5]。例如在講自發(fā)過(guò)程和非自發(fā)過(guò)程時(shí)可以用水總是自發(fā)地從高處往低處流，氣體總是自發(fā)地從壓力高的地方向壓力低的地方流動(dòng)等，相反的過(guò)程雖然可以發(fā)生，但都需要外力做功才能完成。并啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的自發(fā)過(guò)程，最終歸納出自發(fā)過(guò)程的不可逆特性。

材料物理化學(xué)內(nèi)容抽象，概念、公式多，理論性強(qiáng)，教學(xué)過(guò)程易產(chǎn)生枯燥乏味的情緒，因此建立以問題為核心的教學(xué)，設(shè)置習(xí)題課，圍繞典型問題，引動(dòng)課程學(xué)習(xí)。重視實(shí)驗(yàn)課，訓(xùn)練加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，有效地將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。明確實(shí)驗(yàn)課程的重要性，在此過(guò)程中嘗試調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，并將之與相應(yīng)工程應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)其趣味性。課程教學(xué)中穿插小論文的訓(xùn)練，即可以教授學(xué)生相關(guān)科研寫作要求，又可以讓學(xué)生在此過(guò)程中對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更加深刻的理解。

（5）更新評(píng)價(jià)體系，改變唯考試論的觀點(diǎn)，加強(qiáng)多維評(píng)測(cè)，提高實(shí)驗(yàn)課比重，突出訓(xùn)練創(chuàng)新、實(shí)踐能力。以考試成績(jī)?yōu)閷?dǎo)向的教學(xué)，必然導(dǎo)致學(xué)生側(cè)重點(diǎn)在考前突擊，死記硬背，實(shí)際考試過(guò)后可能并沒有掌握課程知識(shí)點(diǎn)，這與教學(xué)目的是相違背的。在課程教學(xué)中更新完善評(píng)價(jià)體系，將課程參與程度，課堂表現(xiàn)，作業(yè)完成情況，小組任務(wù)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，課程考試綜合起來(lái)，多方面結(jié)合，綜合評(píng)價(jià)，加強(qiáng)課程的教學(xué)實(shí)踐。現(xiàn)行考核內(nèi)容偏重于知識(shí)記憶，課堂考核內(nèi)容局限于教材、課堂筆記、老師劃定的范圍和指定的重點(diǎn)，對(duì)于學(xué)生將所學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)際的考核普遍不足，導(dǎo)致出現(xiàn)考前突擊、考完全忘的現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)物理化學(xué)學(xué)科交叉多，教學(xué)難度大，課時(shí)存在壓縮的情況下，教師主動(dòng)進(jìn)行教學(xué)改革，采取多種手段，豐富課堂內(nèi)容，提高學(xué)生的課堂積極性。同時(shí)嚴(yán)格秉承，教書育人的觀點(diǎn)，積極探索課程思政教學(xué)，在教學(xué)中突出對(duì)學(xué)生科學(xué)觀，人生觀，價(jià)值觀的教育，引導(dǎo)學(xué)生的全面成才。在教學(xué)過(guò)程中還需要不斷進(jìn)行探索，提高教學(xué)質(zhì)量。