理科試驗(yàn)班背景下物理化學(xué)教學(xué)模式探索

張一衛(wèi)　周鈺明　劉松琴　張進(jìn)　婁亞琴

[摘 要]如何在“理科試驗(yàn)班”大類招生模式下有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的積極性這一問題亟待探索。文章結(jié)合理科試驗(yàn)班學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和培養(yǎng)方案，從優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、改革教學(xué)模式及完善課程考核三個(gè)方面，闡述了物理化學(xué)教學(xué)改革的可行性和必要性，旨在提升課堂的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，從而提高理科試驗(yàn)班學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣。

[關(guān)鍵詞]理科試驗(yàn)班;物理化學(xué);教學(xué)改革;學(xué)習(xí)興趣

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2022）05-0120-03

2019年開始，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）本科生實(shí)行理科試驗(yàn)班、工科試驗(yàn)班模式的大類招生。其中大一的理科試驗(yàn)班涵蓋數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等專業(yè)的學(xué)生，待學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生可自主選擇專業(yè)，完成專業(yè)分流，這一舉措對(duì)學(xué)生更合理地選擇專業(yè)具有較好的指引作用。理科試驗(yàn)班模式招生培養(yǎng)方案具有重基礎(chǔ)、通識(shí)化等優(yōu)點(diǎn)，以培養(yǎng)全方位的綜合性人才為目標(biāo)。此外，理科實(shí)驗(yàn)班開設(shè)了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、大學(xué)英語(yǔ)、大學(xué)物理等課程，夯實(shí)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理、英語(yǔ)基礎(chǔ)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。理科試驗(yàn)班招生模式和普通大類招生有些許差別。理科試驗(yàn)班學(xué)生更側(cè)重?cái)?shù)理知識(shí)，而化學(xué)類相關(guān)課程較少，后續(xù)選擇化學(xué)專業(yè)的學(xué)生可能會(huì)在之后的課程學(xué)習(xí)中遇到一些困難。再者，學(xué)生普遍反映物理化學(xué)課程公式繁多，理論性及邏輯性太強(qiáng)，因此對(duì)其存在抵觸心理[1]。鑒于此，我們對(duì)理科試驗(yàn)班基于分流后選擇化學(xué)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍反映物理化學(xué)教學(xué)模式僵化，忽略實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，且以考試為主、知識(shí)為輔。這無(wú)疑會(huì)影響課堂的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。因此，根據(jù)理科試驗(yàn)班學(xué)生的具體課程學(xué)習(xí)情況來(lái)改革傳統(tǒng)教學(xué)模式變得尤為重要和迫切。筆者基于我院理科試驗(yàn)班學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，針對(duì)目前物理化學(xué)課程教學(xué)中的不足，結(jié)合物理化學(xué)課程的綜合性、邏輯性與理論性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]，從三個(gè)方面探索改革物理化學(xué)課程教學(xué)模式，以期適應(yīng)理科試驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。

一、進(jìn)一步優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

針對(duì)我院理科試驗(yàn)班學(xué)生的招生培養(yǎng)特點(diǎn)，結(jié)合理科試驗(yàn)班學(xué)生分流后不同專業(yè)的培養(yǎng)方案，通過(guò)改革物理化學(xué)課程結(jié)構(gòu)，設(shè)定不同層次的教學(xué)目標(biāo)，以此更好地引導(dǎo)學(xué)生全面理解、掌握物理化學(xué)知識(shí)體系，全面提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。物理化學(xué)課程存在內(nèi)容繁多、公式推導(dǎo)復(fù)雜[3]、短時(shí)壓力大的特點(diǎn)，導(dǎo)致很多重難點(diǎn)不能完全細(xì)化講解。課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化改革可以考慮從教學(xué)大綱著手，以物理化學(xué)課程在教學(xué)計(jì)劃中的要求、作用為依據(jù)[4]，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，簡(jiǎn)化理論知識(shí)與基礎(chǔ)原理，明確重難點(diǎn)。

在制訂教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，首先，可以精簡(jiǎn)細(xì)化教學(xué)內(nèi)容。例如對(duì)于量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)等內(nèi)容難度較大、實(shí)踐性較低的部分，可以考慮刪除或者簡(jiǎn)要概述，教師也可提供課件給感興趣的學(xué)生自行學(xué)習(xí)。其次，可根據(jù)理科試驗(yàn)班學(xué)生課程內(nèi)容需要調(diào)整授課重難點(diǎn)以及相關(guān)內(nèi)容的授課順序。任課教師要充分了解學(xué)生對(duì)已修課程的掌握情況，例如物理化學(xué)課程中化學(xué)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)的基本關(guān)系式等章節(jié)涉及高等數(shù)學(xué)中的微積分及偏微分知識(shí)，而理科試驗(yàn)班學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好，因此涉及公式推導(dǎo)等數(shù)理知識(shí)時(shí)，以提點(diǎn)為主，引導(dǎo)學(xué)生自行推導(dǎo)，著重培養(yǎng)其邏輯思維能力及應(yīng)用能力。再次，可通過(guò)不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，以提高理科試驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性為主，把基礎(chǔ)知識(shí)的驗(yàn)證與生活中的相關(guān)實(shí)例相結(jié)合，利用隨處可見的生活現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如講解亨利定律時(shí)可以引入啤酒起泡的實(shí)例，由于對(duì)瓶蓋和啤酒加高壓，瓶蓋一打開，壓強(qiáng)降低，二氧化碳就形成了很多氣泡。用物理化學(xué)知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)的應(yīng)用性，可以增加物理化學(xué)課堂的趣味性。也可以物理化學(xué)家的事跡為切入點(diǎn)，例如吉布斯、普朗克等，通過(guò)講述他們?cè)诳蒲泄ぷ髦械钠D辛，讓學(xué)生體會(huì)到做任何事情都需要堅(jiān)持不懈地努力，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生獻(xiàn)身科研的熱情。

在教學(xué)方法上，可充分利用理科試驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，引入模塊化教學(xué)方式，將課程分為基本概念、與其他學(xué)科的交叉內(nèi)容、實(shí)際應(yīng)用三大模塊。基于理科試驗(yàn)班學(xué)生已修課程的情況，整合其他相關(guān)課程的內(nèi)容，明確每門課的重難點(diǎn)，刪減重復(fù)內(nèi)容，優(yōu)化時(shí)間利用率，從而提高學(xué)習(xí)效率。這樣任課教師可以有充足的時(shí)間在課堂上深入講解學(xué)生不易理解的內(nèi)容，避免出現(xiàn)因課程內(nèi)容繁多，而敷衍講解、草草了事的問題。此外，由于理科試驗(yàn)班學(xué)生之前了解化學(xué)知識(shí)的渠道較少，相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不足，因此可安排教材內(nèi)容之外的學(xué)術(shù)報(bào)告、專題講座供學(xué)生自我提升。課程內(nèi)容的多樣化選擇，使傳統(tǒng)枯燥的物理化學(xué)公式推導(dǎo)變得有趣;而多層次的知識(shí)點(diǎn)切入，使學(xué)生開拓思路、激發(fā)靈感。

二、“線上+線下”混合教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)形式

以往的物理化學(xué)課程授課主要是以教師為主的知識(shí)灌輸模式[5]，教師是傳授學(xué)生知識(shí)的主體，學(xué)生只是被動(dòng)接受知識(shí)并進(jìn)行機(jī)械練習(xí)，并沒有深入理解、應(yīng)用知識(shí)。這就使得教學(xué)效果大打折扣，并且學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性也在一定程度上被扼制，對(duì)學(xué)習(xí)效果不利。因此，筆者根據(jù)理科試驗(yàn)班學(xué)生的特色，引入線上教學(xué)，通過(guò)線上平臺(tái)分享化學(xué)學(xué)習(xí)資料，讓化學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生及時(shí)“充電”。提供線上平臺(tái)可以讓學(xué)生互相交流、互相激勵(lì)，個(gè)別學(xué)生由于緊張不敢在線下課堂提的問題都可以在線上提出，任課教師要及時(shí)引導(dǎo)、解答困惑。同時(shí)，任課教師可通過(guò)線上平臺(tái)提前發(fā)布電子課件、典型例題、重點(diǎn)習(xí)題等輔助學(xué)習(xí)的資料[6]，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)自主完成學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)。課后，教師可根據(jù)理科試驗(yàn)班學(xué)生的課堂掌握情況，發(fā)布授課內(nèi)容概要，及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行在線交流、答疑解惑，通過(guò)師生互動(dòng)營(yíng)造一個(gè)輕松的教學(xué)氛圍，從而提高教學(xué)效率。線上無(wú)法解決的疑難問題可以在線下課堂深入討論，達(dá)到“線上+線下”雙倍教學(xué)效果。

線上課堂分課前預(yù)習(xí)和課后升華兩大板塊：1.課前預(yù)習(xí)。教師根據(jù)理科試驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)情況精心設(shè)計(jì)各章的導(dǎo)學(xué)內(nèi)容，包括各章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生梳理知識(shí)框架，讓學(xué)生快速理解、掌握相關(guān)核心內(nèi)容。2.課后升華。教師根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況總結(jié)、提煉教學(xué)重難點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)不同類型、不同難度的練習(xí)題，檢測(cè)學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的掌握情況[7]，并根據(jù)學(xué)生的掌握程度及時(shí)調(diào)整授課安排，進(jìn)行針對(duì)性的查漏補(bǔ)缺。

線下課堂主要起課內(nèi)深化作用。任課教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)課件，以別具一格的講課方式調(diào)動(dòng)理科試驗(yàn)班學(xué)生的積極性。例如通過(guò)對(duì)物理化學(xué)課程中某個(gè)公式的推導(dǎo)與拓展，引導(dǎo)學(xué)生提出解題思路，并對(duì)其求解過(guò)程的正確性與否進(jìn)行適當(dāng)討論，總結(jié)其關(guān)鍵思路，提供一定的課堂時(shí)間進(jìn)行小組討論;或者通過(guò)對(duì)隨處可見的生活現(xiàn)象進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生用物理化學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流討論，從而讓學(xué)生在探討過(guò)程中深刻理解相關(guān)原理和應(yīng)用;也可通過(guò)對(duì)各章節(jié)知識(shí)的梳理與比較，明確課程知識(shí)體系的系統(tǒng)性，引導(dǎo)學(xué)生思考。部分疑難問題可在線下討論，學(xué)生在討論過(guò)程中解決問題的能力逐步得到提高。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程可以有效避免教師的“滿堂灌”教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式[8]。

“線上+線下”混合教學(xué)模式實(shí)施過(guò)程分為課前自學(xué)、課內(nèi)深化、課后升華，三個(gè)階段的核心在于教學(xué)內(nèi)容的完整性。教師不僅要自己精心備課，還需花費(fèi)更多時(shí)間和精力了解理科實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更要考慮如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、布置哪些課前學(xué)習(xí)任務(wù)，以及時(shí)刻關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度。線上課堂對(duì)線下課堂起到強(qiáng)化、補(bǔ)充作用，兩者相輔相成，效果倍增。該教學(xué)模式將以教師為主體的知識(shí)灌輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑?dǎo)、學(xué)生主體的學(xué)習(xí)、交流模式，使學(xué)生的課堂參與度顯著提升，滿足了理科試驗(yàn)班背景下對(duì)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求。

筆者為更好地把握“線上+線下”混合教學(xué)模式的教學(xué)效果，對(duì)理科試驗(yàn)班的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查（見表1）。

問卷調(diào)查結(jié)果顯示，理科試驗(yàn)班有99%的學(xué)生對(duì)改革后的物理化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀表示滿意，認(rèn)同混合教學(xué)模式。課堂反饋發(fā)現(xiàn)全班學(xué)生都能認(rèn)真聽講，積極參與課堂交流、討論，真正達(dá)到以學(xué)生為主體。在線上和線下混合教學(xué)模式的知識(shí)輸入下，理科試驗(yàn)班學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)逐步提高，其語(yǔ)言表達(dá)能力、知識(shí)應(yīng)用能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、綜合素養(yǎng)等都有了明顯提升。

教研組對(duì)采取“線上+線下”混合教學(xué)模式授課的班級(jí)學(xué)生進(jìn)行了滿意度調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。

結(jié)果顯示，有97%的學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式表示滿意（包括特別滿意），表示不滿意（包括一般）的僅有3%，這表明大多數(shù)學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式比較認(rèn)可。另外，有96%學(xué)生對(duì)引入線上環(huán)節(jié)特別滿意，有4%學(xué)生覺得滿意，他們認(rèn)為此模式下多方位的知識(shí)輸入拓寬了學(xué)習(xí)渠道，使學(xué)習(xí)更加便捷高效。學(xué)生可以隨時(shí)在線上討論區(qū)展開交流，任課教師和學(xué)生能共同討論、解答困惑，學(xué)習(xí)氛圍濃厚，總體效果良好。此外，調(diào)查結(jié)果顯示學(xué)生很喜歡任課教師在課堂中講解物理化學(xué)在生活、電影中的應(yīng)用，以及名人故事、前沿化學(xué)等知識(shí)拓展內(nèi)容，此模式下課堂氛圍輕松愉快。這一結(jié)果表明“線上+線下”混合教學(xué)模式與理科試驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、培養(yǎng)方案相契合，重新激起了學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生深刻理解和掌握了相關(guān)原理與應(yīng)用，提高了對(duì)相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用能力。

該教學(xué)模式對(duì)任課教師提出了更高的要求，他們不僅需要結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)改革學(xué)生培養(yǎng)模式，精心設(shè)計(jì)、完善教學(xué)方案，還要思考在理科試驗(yàn)班招生背景下如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，以彌補(bǔ)理科試驗(yàn)班學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)的不足。任課教師要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過(guò)師生互動(dòng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感。

三、進(jìn)一步完善課程評(píng)價(jià)體系

課程考核包括學(xué)習(xí)過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)。針對(duì)一些學(xué)生抱著完成學(xué)分任務(wù)的態(tài)度學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程，只求通過(guò)最終考試的現(xiàn)狀，任課教師首先應(yīng)該讓學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度，引導(dǎo)他們以獲取終身學(xué)習(xí)能力為主，而不是只為了應(yīng)付考試，對(duì)物理化學(xué)的知識(shí)掌握、了解不應(yīng)只停留在表面，要重視平時(shí)積累，從根本上理解相關(guān)知識(shí)、原理與應(yīng)用。教師如果過(guò)分依賴以期末考試來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生只進(jìn)行考前突擊，而不是真正學(xué)有所得。考慮到理科試驗(yàn)班學(xué)生化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備不足，因此在本課程的教學(xué)改革中，學(xué)生的最終成績(jī)不再單純局限于期末卷面測(cè)試，而是更加注重考試方式的多樣化，讓理科試驗(yàn)班學(xué)生多層次、多方面進(jìn)行知識(shí)積累。任課教師應(yīng)側(cè)重督促和關(guān)注學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程，引導(dǎo)理科試驗(yàn)班學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)、積蓄能量、厚積薄發(fā)。因此，項(xiàng)目組將平時(shí)成績(jī)占比調(diào)整為30%，期末考試成績(jī)占比為70%。平時(shí)成績(jī)構(gòu)成中，通過(guò)引入課堂主題交流、討論環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，踴躍發(fā)言;同時(shí)引入作業(yè)和重點(diǎn)章節(jié)隨堂小測(cè)驗(yàn)環(huán)節(jié)，驗(yàn)證階段性學(xué)習(xí)效果，并及時(shí)對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握理解情況進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，合理調(diào)控授課進(jìn)度。我們要完善課程評(píng)價(jià)體系，全面客觀地檢驗(yàn)理科試驗(yàn)班學(xué)生的綜合能力，讓學(xué)生真正學(xué)有所得。

四、結(jié)語(yǔ)

筆者從課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)模式、課程評(píng)價(jià)體系三個(gè)方面對(duì)理科試驗(yàn)班學(xué)生物理化學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行探索，以提高理科試驗(yàn)班學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣為目標(biāo)，在理解、掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和原理的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐創(chuàng)新能力。

實(shí)踐結(jié)果表明，該教學(xué)改革模式已有明顯效果。我們發(fā)現(xiàn)，課程結(jié)構(gòu)改革后，理科試驗(yàn)班學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)水平逐步提高，基礎(chǔ)知識(shí)更加扎實(shí);無(wú)論是線上還是線下課程討論環(huán)節(jié)，學(xué)生都比平時(shí)更積極、更活躍地提出各種問題，討論熱情高漲;學(xué)生在教師的引導(dǎo)、課堂的交流與探討中碰撞出思維的火花，變被動(dòng)的聽、記為主動(dòng)的思考與表達(dá)，創(chuàng)新能力和表達(dá)能力有了一定程度的提高。完善后的課程評(píng)價(jià)體系以實(shí)踐為中心，從多方面考查學(xué)生的綜合實(shí)力，讓學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)感更加強(qiáng)烈，真正學(xué)有所得。

從整體來(lái)看，教學(xué)改革顯著提高了教學(xué)質(zhì)量，但筆者仍不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)與學(xué)生溝通，聽取學(xué)生的反饋意見。根據(jù)理科試驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)方案，以求真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。接下來(lái)筆者將會(huì)思考如何更進(jìn)一步促進(jìn)理科試驗(yàn)班學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和完善教學(xué)模式。教學(xué)改革探索任重而道遠(yuǎn)。

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