物理化學(xué)全英文課程教學(xué)實踐

趙家昌 鄭文銳 芮一川 瞿祎 劉鳳嬌 尹小英

上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 （上海 201620）

在政治、經(jīng)濟、文化和教育全球化的時代，我國高等教育也逐漸走向了國際化[1]。大力推進留學(xué)生教育，既是高校在國際教育領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，也是高校積極拓展國際教育市場、培養(yǎng)國際化創(chuàng)新人才、提升學(xué)科建設(shè)水平的難得機遇。近年來，我國的留學(xué)生教育取得長足進步。據(jù)統(tǒng)計，2022 年，我國1 000 多所高等院校擁有來自196 個國家和地區(qū)的49 萬名國際學(xué)生。

上海工程技術(shù)大學(xué)是國家教育部授權(quán)招收國際學(xué)生的大學(xué)之一，從1985 年開始接收與培養(yǎng)國際學(xué)生。作為國家教育部首批批準(zhǔn)接收國際學(xué)生的高校和上海市政府獎學(xué)金來華留學(xué)生接收院校，學(xué)校提供本科英文授課項目?；瘜W(xué)化工學(xué)院的藥物化學(xué)專業(yè)接收本科留學(xué)生，學(xué)院為留學(xué)生開設(shè)了全英文物理化學(xué)課程。在總結(jié)以往課程教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，建立了物理化學(xué)全英文課程教學(xué)體系，改革了教學(xué)方法和教學(xué)手段。

1 課程概況

化學(xué)化工學(xué)院在學(xué)校的支持下，獲得了“藥物化學(xué)”國際學(xué)生全英文授課專業(yè)建設(shè)項目。物理化學(xué)作為全英文“藥物化學(xué)”專業(yè)的基礎(chǔ)課，對于提高國際學(xué)生的化學(xué)理論基礎(chǔ)具有很好的推動作用。

物理化學(xué)是一門從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，探索化學(xué)變化規(guī)律的學(xué)科，它研究所有物質(zhì)系統(tǒng)化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法，涵蓋了物質(zhì)從宏觀到微觀的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系、化學(xué)過程機理及其控制，是化學(xué)及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)[2]。

2 教學(xué)實踐

2.1 精心選擇教材

選擇合適的教材是上好物理化學(xué)全英文課程的重要基礎(chǔ)。通過比較，最終選用的教材是由英國牛津大學(xué)的Peter Atkins 教授主編的最新版的Atkins'Physical Chemistry（第11 版）。這是一本經(jīng)典的物理化學(xué)教材，從1978 年出版第1 版以來，經(jīng)過持續(xù)修訂，在內(nèi)容和形式上不斷完善，被國外和國內(nèi)的眾多高校選為教材或者教學(xué)參考書，具有旺盛的生命力和巨大的影響力。教材內(nèi)容涵蓋了緒論、資源部分和索引，氣體的性質(zhì)，第一、第二和第三定律，純物質(zhì)的物理轉(zhuǎn)變，簡單混合物，化學(xué)平衡，量子理論，原子的結(jié)構(gòu)和光譜，分子結(jié)構(gòu)，分子對稱性，分子光譜學(xué)，磁共振，統(tǒng)計熱力學(xué)，分子相互作用，固體，運動中的分子，化學(xué)動力學(xué)，反應(yīng)動態(tài)學(xué)，固體表面上的過程等，內(nèi)容包括國內(nèi)常見的“小”物理化學(xué)教材的教學(xué)內(nèi)容和國內(nèi)結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。該教材是一本典型的“大”物理化學(xué)教材[3]。

2.2 合理安排課程內(nèi)容

化學(xué)化工學(xué)院的物理化學(xué)課程是面向?qū)W院所有專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，分為“物理化學(xué)(一)”和“物理化學(xué)(二)”，共6 個學(xué)分，96 學(xué)時。內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、電化學(xué)、表面物理化學(xué)和膠體化學(xué)。全英文的物理化學(xué)課程由于課時限制，只有3 個學(xué)分，因此，只能優(yōu)選其中重要的內(nèi)容，只講授化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)的內(nèi)容。由于學(xué)校藥物化學(xué)專業(yè)的本科留學(xué)生主要來自“一帶一路”沿線國家，他們英語水平比較高，但是專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在學(xué)習(xí)上投入的精力也不夠，因此在教學(xué)上不能講得太深，力求讓他們掌握基本概念和基礎(chǔ)理論，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。另外，在課堂教學(xué)中要盡可能避免復(fù)雜公式的推導(dǎo)，可以提供推導(dǎo)公式的思路，強調(diào)使用公式去解決問題。這樣可以降低學(xué)習(xí)課程的難度，并能顯示“物理化學(xué)”的指導(dǎo)作用。

2.3 組建教學(xué)團隊

全英文授課教師應(yīng)具備良好的英語口語，而且要掌握物理化學(xué)課程中的專業(yè)詞匯。按照課程建設(shè)的要求，組建了全英文課程教學(xué)團隊。目前教學(xué)團隊共有5 人，其中教授1 人、副教授3 人、講師1 人。教學(xué)團隊成員有在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)、美國匹茲堡大學(xué)、德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)、美國加州大學(xué)洛杉磯分校等訪學(xué)或者聯(lián)合培養(yǎng)（攻讀博士學(xué)位）的經(jīng)歷，而且教學(xué)團隊成員均在國外SCI 期刊上發(fā)表過高水平英文論文。因此，教學(xué)團隊成員都能勝任全英文物理化學(xué)課程的教學(xué)工作。在課程教學(xué)內(nèi)容的安排上，由多名教師一起授課，每人講授與自己研究內(nèi)容相近的章節(jié)，以提高課程的教學(xué)效果。另外，教學(xué)團隊每月舉行一次教學(xué)情況交流會，對存在的問題進行分析和整改。

2.4 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

超星學(xué)習(xí)通是一款非常實用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺軟件，提供了大量的教學(xué)資源。在建設(shè)全英文物理化學(xué)課程的過程中，在超星學(xué)習(xí)通上構(gòu)建了全英文物理化學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，內(nèi)容包括教學(xué)大綱，課程教案，自制ppt 課件，教學(xué)團隊成員一起錄制的教學(xué)視頻，同步練習(xí)題（選擇題、填空題）以及課后習(xí)題等。學(xué)生可以利用超星學(xué)習(xí)通上的教學(xué)平臺進行課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)，并通過做同步練習(xí)題和書后習(xí)題鞏固所學(xué)的知識。

2.5 優(yōu)選教學(xué)實例

在教學(xué)過程中，通過參考不同出版社的“物理化學(xué)”教材來優(yōu)選與藥物化學(xué)專業(yè)相關(guān)的實際應(yīng)用實例，引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的物理化學(xué)知識來處理藥物化學(xué)中的問題，做到學(xué)以致用。例如，關(guān)于藥物的配制，如果兩種固體藥物的低共熔點接近或低于室溫，則不應(yīng)將它們混合在一起，以防形成糊狀或液態(tài)物質(zhì)，這在藥物配伍中應(yīng)特別注意。制備含低共熔成分散劑時，先將低共熔成分混合，使其形成液態(tài)或糊狀低共熔混合物，再與其他藥物混合均勻。痱子粉的制備就是先研磨樟腦和薄荷腦的混合物，使其成熔融狀，再加入其他成分混合均勻。等滲溶液在藥學(xué)中也有重要意義，例如，眼藥水必須與眼球中的液體具有相同的滲透壓，否則會引起眼睛疼痛。靜脈注射用的生理鹽水與血漿是等滲溶液，如果是高滲溶液（高于血漿的滲透壓），則血紅細胞（其細胞膜為半透膜）中的水分會滲透到血紅細胞外，導(dǎo)致血紅細胞萎縮；如果是低滲溶液，則水分向血紅細胞內(nèi)滲透，導(dǎo)致血紅細胞腫脹并最終破裂。靜脈注射用生理鹽水，其NaCl質(zhì)量分數(shù)約為0.9%，與血漿等滲[4]。

2.6 課程思政教育

在教學(xué)過程中，編寫隱性融入課程思政元素的全英文案例，以提高留學(xué)生對知識性內(nèi)容和思政內(nèi)容的接受程度，培養(yǎng)“知華、友華、親華”的外籍藥物化學(xué)技術(shù)人才[5]。例如，被譽為“中國霍金”的中國科學(xué)院金展鵬院士，首創(chuàng)了“金氏相圖測定法”。熱力學(xué)第二定律的任務(wù)是解決變化的方向和限度問題，例舉了C（石墨）→C（金剛石）案例。據(jù)統(tǒng)計，全球95%以上的人造金剛石產(chǎn)自我國河南省，且其價格僅為國外造產(chǎn)品價格的十分之一。20 世紀初，中國物理化學(xué)家黃子卿教授曾精確測定了熱力學(xué)溫標(biāo)的基準(zhǔn)點——水的三相點溫度（0.009 81 ℃±0.000 05 ℃）[6]。

2.7 構(gòu)建新的課程考核體系

傳統(tǒng)上，學(xué)生的總評成績構(gòu)成是：期末試卷成績占60%，平時成績占40%。有小部分學(xué)生在平時學(xué)習(xí)不認真，只是在考試前突擊了幾天。盡管他們順利地通過了考試，但他們在短期內(nèi)記住的知識很容易被遺忘。為此，在全英文物理化學(xué)課程的教學(xué)改革中，構(gòu)建了新的課程考核體系，學(xué)生的平時成績由線上和線下兩部分組成，各占50%。線上成績包括同步練習(xí)題、學(xué)習(xí)進度和參與在線課程討論的情況；線下成績包括平常上課出勤情況、課堂表現(xiàn)、書后習(xí)題及參與互動情況的考核。新的課程考核體系更關(guān)注學(xué)生平時考核（包括線上成績）的情況，能更真實地反映學(xué)生學(xué)習(xí)的情況。

3 結(jié)語

在物理化學(xué)全英文授課的教學(xué)實踐中，通過精心選擇教材、合理安排課程內(nèi)容、組建教學(xué)團隊、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、優(yōu)選教學(xué)實例、融入思政教育以及構(gòu)建新的課程考核體系，取得了很好的教學(xué)效果，培養(yǎng)了留學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)及解決問題的能力。今后，要讓沒有出國經(jīng)歷的主講教師赴國外做訪問學(xué)者，讓他們掌握先進的英語教學(xué)方法，增強英語口語水平。同時，邀請國際教學(xué)名師到學(xué)校交流，培養(yǎng)更多能勝任物理化學(xué)全英文教學(xué)的教師，進一步提高已承擔(dān)全英文課程教師的教學(xué)水平。在以后的教學(xué)過程中，還要引入國際先進的教學(xué)理念和方法，進一步提高教學(xué)質(zhì)量。