物理化學(xué)教學(xué)改革和創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)＊

耿翠環(huán) 郭 堯 薛元彬 鄭 勇 王 鑫

（安陽(yáng)工學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000）

化學(xué)與我們的生活息息相關(guān)，物理化學(xué)是化學(xué)的一個(gè)重要分支它具有較強(qiáng)理論性和邏輯性，涉及數(shù)學(xué)、物理等多門學(xué)科。在物理化學(xué)中包含了許多的理工類學(xué)科需要的基礎(chǔ)知識(shí)，而且物理知識(shí)、數(shù)學(xué)推理及運(yùn)算在學(xué)習(xí)物理化學(xué)過(guò)程中進(jìn)一步深化、加強(qiáng)，加強(qiáng)了學(xué)生邏輯思維能力。同時(shí)課程包含的知識(shí)點(diǎn)與科研以及日常生活都相互交織、相互融入，極富有實(shí)際應(yīng)用。因而，在學(xué)習(xí)物理化學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生需要深入地剖析理解基礎(chǔ)概念，繼而可以用課本知識(shí)分析并解決生產(chǎn)生活中遇到的問題，做到理論和實(shí)踐結(jié)合。物理化學(xué)是一門邏輯性非常強(qiáng)的課程，通過(guò)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)，可以從很大程度上鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考的能力和自主創(chuàng)新的能力，可見，優(yōu)化物理化學(xué)課程教學(xué)過(guò)程，對(duì)培養(yǎng)優(yōu)秀的創(chuàng)新應(yīng)用型人才具有重要的意義。

當(dāng)代社會(huì)對(duì)人才的需求和導(dǎo)向，向大學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力提出了更高的要求，隨著新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的節(jié)奏，傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨著巨大挑戰(zhàn)?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)行動(dòng)路線強(qiáng)調(diào)，培養(yǎng)造就一批視野寬闊、交叉學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備豐富且扎實(shí)，且具備創(chuàng)新實(shí)踐能力的綜合性工程科技人才，既是迎合當(dāng)下發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是面對(duì)未來(lái)社會(huì)挑戰(zhàn)的應(yīng)對(duì)策略。中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要（簡(jiǎn)稱“十三五”）是我國(guó)先進(jìn)制造發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，迅速發(fā)展的社會(huì)需要具有扎實(shí)的交叉知識(shí)儲(chǔ)備的專業(yè)性人才，更對(duì)其工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等提出更高要求的綜合性“新工科”人才[1]。在“新工科”對(duì)物理化學(xué)要求的背景下，著眼于安陽(yáng)工學(xué)院“應(yīng)用型”辦學(xué)定位和相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，瞄準(zhǔn)物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué)改革，以提升教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，助力創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

一、物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中現(xiàn)狀及問題

1．基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)

物理化學(xué)課程通常安排在第二學(xué)年，其先修課程為分析化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理，其中分析化學(xué)涉及化學(xué)分析原理、化學(xué)動(dòng)力學(xué)，無(wú)機(jī)化學(xué)涉及元素、化學(xué)熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)。也就是說(shuō)要求學(xué)生具備基礎(chǔ)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)認(rèn)知，了解數(shù)學(xué)、物理的基本理論，才邁入對(duì)物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)程。物理化學(xué)課本中有大量的公式演變推導(dǎo)，理論概念抽象難懂，知識(shí)點(diǎn)環(huán)環(huán)相扣，一旦有知識(shí)脫節(jié)就很難學(xué)懂。

2．自學(xué)效果不佳

依據(jù)人才培養(yǎng)方案的調(diào)整，相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)均有縮減，相當(dāng)于在知識(shí)量不變的前提下，用更少的課時(shí)完成講授，這就要求學(xué)生用更多的課下時(shí)間去消化吸收課堂知識(shí)，然而，在沒有監(jiān)督指導(dǎo)且充斥著各種玩樂誘惑的情況下，學(xué)生在課下時(shí)間很少主動(dòng)地學(xué)習(xí)物理化學(xué)。

3．作業(yè)抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重

學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)難掌握，做作業(yè)時(shí)遇到了很多困難，大多學(xué)生的為了省時(shí)省力，在網(wǎng)上抄襲答案，作業(yè)雷同率高。

4．成績(jī)?cè)u(píng)定方式不科學(xué)

目前課時(shí)少，學(xué)生人數(shù)多，老師難以準(zhǔn)確地把握每一個(gè)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，作業(yè)又存在相互抄襲，從而難以公平地、客觀地針對(duì)每個(gè)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行考核評(píng)分。

5．缺乏總結(jié)與思考

課上學(xué)生只是古板的聽老師講課，缺乏積極性和參與度，沒有自己的思考和反思，課下更不會(huì)去自學(xué)和深究，因此導(dǎo)致學(xué)生缺乏思考與總結(jié)，不能很好地激發(fā)學(xué)生的思考與創(chuàng)新意識(shí)，不能滿足創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求。

6．教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味

物理化學(xué)本身應(yīng)用條件嚴(yán)格、計(jì)算煩瑣、邏輯性強(qiáng)，再加上理論抽象、公式推導(dǎo)復(fù)雜、物理量多、公式繁多，在教學(xué)過(guò)程中教師按著課本或者課件照搬照讀，古板乏味，自然就激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂積極性較低。在化學(xué)化工類本科專業(yè)基礎(chǔ)課中物理化學(xué)一致被認(rèn)為是“教師最難教、學(xué)生最難學(xué)”的課程。工程認(rèn)證下不斷壓縮的學(xué)時(shí)更是使該課程的教學(xué)難度大大增加，教師想講的通透很難，課堂越發(fā)枯燥難懂，學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)對(duì)課程的重要知識(shí)點(diǎn)難掌握吸收，許多學(xué)生往往模棱兩可，知識(shí)做不到靈活運(yùn)用。

二、物理化學(xué)課堂教學(xué)改革

針對(duì)現(xiàn)在學(xué)生在學(xué)習(xí)《物理化學(xué)》課程中存在的問題，如何提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和激發(fā)他們自主創(chuàng)新能力，在較少的課時(shí)中高效地學(xué)習(xí)物理化學(xué)的基本理論知識(shí)，提出了以下課堂教學(xué)改革。

1．優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力

盡管物理化學(xué)涉及了眾多煩瑣公式及概念，但是它們大多是由實(shí)際及實(shí)驗(yàn)推理演變過(guò)來(lái)的，因此在教學(xué)過(guò)程中實(shí)際與理論相結(jié)合尤其重要，學(xué)生不但可以更好理解和掌握該知識(shí)點(diǎn)，還可以激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如，課本中“電池動(dòng)勢(shì)計(jì)算”這部分內(nèi)容，如果只是在課堂講解，由于課時(shí)有限，難以大篇幅展開進(jìn)行隨堂習(xí)題講解，導(dǎo)致學(xué)生只是一知半解?，F(xiàn)在把銅鋅電池的電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定放在實(shí)踐中隨物化課堂同期進(jìn)行，讓學(xué)生先完成銅電極電勢(shì)的測(cè)定，鋅電極電勢(shì)的測(cè)定，繼而測(cè)定和求算電池的電動(dòng)勢(shì)，更生動(dòng)形象地幫助學(xué)生將課堂吸收的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)相融合，聯(lián)系實(shí)際再加上實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，學(xué)生不僅僅學(xué)習(xí)的興趣激發(fā)出來(lái)，還可以增強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力，對(duì)此加深印象，達(dá)到了對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解、掌握、吸收這一教學(xué)目標(biāo)。

2．豐富教學(xué)模式，提高學(xué)生興趣

基于“雨課堂”“學(xué)習(xí)通”等教學(xué)平臺(tái)，將“打卡通關(guān)式”和“搶答互動(dòng)式”教學(xué)方式應(yīng)用于物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程[2]。將微課、慕課、精品課程、在線課程等教學(xué)資源進(jìn)行整合設(shè)計(jì)并融入教學(xué)，將碎片化的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成通關(guān)關(guān)卡，通過(guò)一關(guān)或者學(xué)習(xí)了一個(gè)課時(shí)將會(huì)獲得相應(yīng)的學(xué)分計(jì)入平時(shí)成績(jī)，這樣還可保證老師更科學(xué)的課堂評(píng)分?！坝暾n堂”和“學(xué)習(xí)通”作為學(xué)習(xí)平臺(tái)，其他在線課程以及精品課程等作為教學(xué)資源，以“打卡通關(guān)”作為新的教學(xué)方式，貫通課前、課上及課后教學(xué)全程，實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)，保證良好的教學(xué)氛圍，不僅加強(qiáng)了師生間的溝通，也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能動(dòng)性。

3．肯定學(xué)生學(xué)習(xí)成果，建立科學(xué)公正的考核評(píng)價(jià)模式

事實(shí)表明，傳統(tǒng)的考核方式兼有利弊?？陀^地說(shuō)，傳統(tǒng)的考核方式在一定程度上可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，但它往往忽視對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前調(diào)查看，以考試分?jǐn)?shù)為最終考核標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)考核方式可能會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，甚至寄托于考試作弊和考前猛攻。因此，建議學(xué)校對(duì)傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行如下改革：（1）考教分離，創(chuàng)建試題庫(kù)，要求試題所涵蓋內(nèi)容與大綱一致，突出重難點(diǎn)；（2）重視在平時(shí)的表現(xiàn)，貫穿課前、課上、課后學(xué)生的表現(xiàn)及時(shí)給予打分并計(jì)入最后考核的成績(jī)；（3）淡化公式記憶，凸顯實(shí)際應(yīng)用。我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)有大量學(xué)生因記不住公式而無(wú)法正確解出答案，導(dǎo)致考核成績(jī)不合格。因此建議考試中提供部分公式，著重考查公式的實(shí)際應(yīng)用；（4）考核內(nèi)容應(yīng)更具針對(duì)性，增加綜合型題目，考核學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；（5）增加平時(shí)得分，促進(jìn)學(xué)生在平時(shí)積極聽課，也避免了期末考試的偶然性造成的考試不理想。

4．引入趣味學(xué)習(xí)模式，解決教學(xué)脫節(jié)問題

學(xué)生需要在課前打卡完成預(yù)習(xí)，課中打卡完成隨堂測(cè)試，課后打卡完成學(xué)生作業(yè)。通過(guò)這種類似游戲通關(guān)的打卡學(xué)習(xí)方式，不僅可激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而且在多次練習(xí)后學(xué)生可牢固掌握學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。線上授課成為近幾年最流行的教學(xué)方式，這種授課方式可保證課堂內(nèi)容豐富，學(xué)生和老師也更加輕松自由。但這種教學(xué)方式因?qū)W生無(wú)法及時(shí)給出反饋，往往使教師只專注于自己知識(shí)的傳授，導(dǎo)致“教”與“學(xué)”相脫節(jié)。倡導(dǎo)師生教學(xué)互動(dòng)功能，教師可追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)效果，從而及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程，加強(qiáng)過(guò)程控制力度，進(jìn)而提高課堂效率。

5．線上與線下相結(jié)合的模式

教學(xué)模式包括課前觀看視頻資料并完成課前測(cè)試；課上進(jìn)行問題思考，小組討論結(jié)合老師指導(dǎo)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，最后展示學(xué)習(xí)成果；課后進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新性拓展學(xué)習(xí)，反思總結(jié)。學(xué)生可以自己安排線上學(xué)習(xí)的時(shí)間、地點(diǎn)、途徑及進(jìn)度，自主性較強(qiáng)，學(xué)生可以總結(jié)歸納每個(gè)課時(shí)之間的重點(diǎn)內(nèi)容，標(biāo)記起來(lái)用于線下教學(xué)時(shí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)。提供給學(xué)生一個(gè)完整且有參與度的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生在課堂上互動(dòng)起來(lái)，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。線上線下結(jié)合式教學(xué)，學(xué)生不僅僅能夠利用線上資源，提前做好充分的預(yù)習(xí)，為線下學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備，帶著問題和需要掌握的重難點(diǎn)進(jìn)入課堂；而且線下教學(xué)能使讓學(xué)生與教師進(jìn)行面對(duì)面地進(jìn)行交流，提高教學(xué)效率及質(zhì)量?？偟膩?lái)說(shuō)，線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式擴(kuò)展了學(xué)習(xí)實(shí)踐、空間和機(jī)會(huì)；它支持多種教學(xué)資源的結(jié)合，通過(guò)交互與合作促進(jìn)學(xué)生積極參與到教學(xué)中，支持課程管理活動(dòng)（如交流、評(píng)估、評(píng)分、反饋等）。

6．實(shí)現(xiàn)“教學(xué)育人”與物理化學(xué)教學(xué)的完美融合

作為“化學(xué)中的哲學(xué)”學(xué)科，其思維教育方面獨(dú)具魅力，在課堂上講授科學(xué)發(fā)展史，介紹科學(xué)家的奇思妙想、失敗與成功的經(jīng)驗(yàn)等，可啟迪學(xué)生心智。梳理課程所蘊(yùn)含的教學(xué)育人元素和所承載的教育功能，融入課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的思考與共鳴。結(jié)合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，建議教師在物理化學(xué)課程中引入“教學(xué)育人”，并結(jié)合新型的現(xiàn)代信息技術(shù)，改變教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式，從而更好地為培養(yǎng)全方面發(fā)展的綜合性人才探路，以期為高校綜合教學(xué)方式提供參考。

7．提升教師自身素質(zhì)

在這個(gè)日新月異的信息化時(shí)代，老師需要時(shí)刻關(guān)注科學(xué)前沿，準(zhǔn)確地判斷和梳理前沿問題，把握前沿的特征、來(lái)源及其判斷的原理和方法。同時(shí)，將科學(xué)前沿與教學(xué)工作相結(jié)合，廣泛查閱科研文獻(xiàn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，并適時(shí)引入學(xué)科前沿研究實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

8．通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐能力

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室已有條件，利用空閑時(shí)間，開展開放性實(shí)驗(yàn)。以學(xué)生為主體，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、配置藥品、組裝儀器、分析數(shù)據(jù)等，教師在關(guān)鍵步驟給出指導(dǎo)。且充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，危險(xiǎn)較大的實(shí)驗(yàn)可觀看模擬視頻，直觀形象地理解實(shí)驗(yàn)操作流程和重點(diǎn)知識(shí)，讓學(xué)生做到理解而不是背誦。也要充分利用好企業(yè)實(shí)習(xí)，掌握最新工藝流程和生產(chǎn)理念，把課本知識(shí)融入現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)，嘗試校企融合，請(qǐng)資深工程師進(jìn)課堂，講實(shí)際問題，從而改進(jìn)教材，嘗試模塊教學(xué)。

三、改革效果

針對(duì)物理化學(xué)的教學(xué)問題，采取了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、引入多元化教學(xué)模式、建立科學(xué)公正的評(píng)分體系及將“教學(xué)育人”融入教學(xué)中等一系列措施，教學(xué)改革取得了一定的教學(xué)成果。

1．學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高，課堂教學(xué)參與率提高

根據(jù)專業(yè)特色優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更切合實(shí)際。同時(shí)，引入通關(guān)打卡式教學(xué)模式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。利用“學(xué)習(xí)通”“雨課堂”發(fā)送預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)任務(wù)，通過(guò)預(yù)習(xí)打卡，提醒學(xué)生了解下節(jié)課授課內(nèi)容，提升課堂知識(shí)接收效率，通過(guò)復(fù)習(xí)打卡，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步夯實(shí)課堂知識(shí)。同時(shí)相較于傳統(tǒng)的“下課即分手”的模式，“學(xué)習(xí)通”“雨課堂”等平臺(tái)上的課件及課堂錄屏可多次重復(fù)播放，學(xué)生可以隨時(shí)觀看以溫習(xí)課堂上不太明白或者一知半解的內(nèi)容，深入認(rèn)識(shí)與掌握知識(shí)點(diǎn)。另外，借助各個(gè)線上平臺(tái)和通訊交流方式，學(xué)習(xí)反饋也變得簡(jiǎn)單方便，由傳統(tǒng)的不定期見面輔導(dǎo)功課，變?yōu)殡S時(shí)隨地線上反饋，師生間的溝通更加順暢高效。

2．學(xué)習(xí)成效顯著

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，改革實(shí)施以來(lái)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)率比以前提高了35%，學(xué)習(xí)的自主能動(dòng)性亦明顯增強(qiáng)。遲到、逃課現(xiàn)象顯著減少，課堂的參與度明顯增加，考試成績(jī)比以往高出了6.4 分，及格率達(dá)到了96%，作業(yè)完成質(zhì)量也有提高，作業(yè)雷同率降低。

3．創(chuàng)新能力和邏輯思維能力增強(qiáng)

學(xué)生懂得了將學(xué)習(xí)和實(shí)踐中獲得的物理化學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、抽象、概括、類比、演繹等，得出初步的結(jié)論，形成理論上或科學(xué)上的假說(shuō)，并有待于進(jìn)一步的檢驗(yàn)和驗(yàn)證，以達(dá)到向真理性認(rèn)識(shí)的接近。教師在教學(xué)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和邏輯思維能力，學(xué)生逐漸開始有自己的想法，開始深度挖掘并與實(shí)踐相聯(lián)系。創(chuàng)新能力和邏輯思維能力在課堂上和實(shí)驗(yàn)操作上有明顯表現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

因此，針對(duì)物理化學(xué)的教學(xué)問題，有的放矢地優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，引入多樣化教學(xué)模式，充分利用當(dāng)下現(xiàn)有資源，將網(wǎng)上精品課程及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)過(guò)程中，極大地激發(fā)了學(xué)生們對(duì)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)興趣，大大改善了學(xué)生上課遲到、逃課等不良學(xué)習(xí)現(xiàn)象，物理化學(xué)教學(xué)模式的改革提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、能動(dòng)性和創(chuàng)新性。同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的愛國(guó)情懷，增強(qiáng)了學(xué)生的使命感，推動(dòng)了在“新工科”背景下創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。