《物理化學》課程教學創(chuàng)新改革與實踐

王愛榮

北部灣大學石油與化工學院，廣西 欽州 535011

《物理化學》是四大基礎化學之一，化學的理論基礎是化學、化工、材料、制藥、食品等諸多專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課，是全國各大高校大多數(shù)化學化工類專業(yè)研究生招生考試的必考科目，課程地位非常重要［1］?！段锢砘瘜W》是用物理學的方法和理論研究化學過程的理論和內(nèi)容［2］，將學生對化學的認識由實驗科學層面上升到理論研究層面，理論性非常強；課程內(nèi)容中公式、原理多，概念抽象、枯燥難懂，是比較難學的一門課程。傳統(tǒng)《物理化學》教學過程包括學生課前預習、教師課上講解、學生完成作業(yè)三個環(huán)節(jié)，最后教師根據(jù)平時的作業(yè)及期末測試給予評價。

一、教學“痛點”剖析

《物理化學》課程教學過程中存在影響學生學習效果，制約學生全面發(fā)展的“痛點”，主要體現(xiàn)在以下方面。

（一）傳統(tǒng)教學模式未能充分體現(xiàn)“學生中心”

在傳統(tǒng)教學模式下，部分課堂經(jīng)常是課上滿堂灌，課堂效率低，無法實現(xiàn)對學生的創(chuàng)新思維能力、分析問題能力和解決復雜問題能力的培養(yǎng)；要求學生課后預習新課內(nèi)容，但教師又無法掌握學生預習情況，不利于對學情的分析，難以達到時代對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。

（二）大班上課，課堂互動效率低

《物理化學》課程授課對象涉及學?；?、食品、海洋等多個專業(yè)學生，每學年有上千學生學習這門課程，《物理化學》教學實施過程一般為大班上課，課堂互動活動學生參與率低，互動效率低下，教師更是無法掌握學生課堂參與情況。

（三）課程思政融入難

《物理化學》課程內(nèi)容理論性強，難以找到有效的課程思政融入策略。如何更巧妙地將課程思政元素有機融入課程教學內(nèi)容中，讓學生能夠入眼入耳、入腦入心、內(nèi)化吸收，是需要重點解決的問題。

（四）評價形式單一

《物理化學》采取的是傳統(tǒng)的平時作業(yè)和期末考試相結(jié)合的形式，評價形式比較片面化，容易引起學生的投機和作弊行為，也不利于調(diào)動學生學習主動性。

二、教學創(chuàng)新舉措

基于教學痛點，以學生為本、成果為導向的理念構(gòu)建理論聯(lián)系實際的教學體系。結(jié)合化學化工專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，將現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合到課前、課中、課后全過程教學中［3］。創(chuàng)新一體化教學模式、信息化教學方法、教學內(nèi)容、教學評價，以學生為中心，培養(yǎng)學生《物理化學》學科思維、解決復雜問題的能力、批判性思維，凸顯“立德樹人”“學生中心”“理論聯(lián)系實際”的教學理念。具體實施如下：

（一）創(chuàng)新教學模式

依據(jù)加涅組織策略和信息加工過程，結(jié)合學生學習障礙和關鍵點，采用線上線下混合式教學［4］，構(gòu)建課前課中課后一體化教學模式［5］，開展《物理化學》的教學。依托國家級線上精品課程，在中國大學慕課線上平臺建立異步SPOC 課程，并結(jié)合學生實際情況，編輯相關的線上學習內(nèi)容。

課前預習，以線上學習為主。教師利用QQ 群發(fā)布導學案，線上平臺發(fā)布視頻微課資料及課前測驗，學生在線上觀看教學視頻完成預習，并完成測驗，也為教學設計提供相關依據(jù)。

課中強化，以線下學習為主，結(jié)合“慕課堂”手機端完成課堂教學活動。情境導入，激發(fā)學生學習興趣；展示課堂學習目標，讓學生更好把握學習重點；創(chuàng)設問題情境，培養(yǎng)學生問題意識，并提高學生分析解決復雜問題的能力；案例分析，自然融入課程思政；慕課堂分組討論、答題，并引導學生大膽質(zhì)疑，批判性思考，從而培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。

課后鞏固，以線上學習為主。學生在線上完成作業(yè)，對教師發(fā)布的討論提出看法，也可以在答疑區(qū)提出問題，實現(xiàn)課后“師生互動”和“生生互動”。

（二）創(chuàng)新教學方法

鑒于《物理化學》理論性非常強的特點，教學方法一般會采取問題啟發(fā)式教學，但是由于大班上課，這種提問由集體回答或者是單獨回答的課堂互動方式，既不能實時反饋學生學習效果，也不能使學生全員參與到課堂互動中。針對這個問題，采用與線上課程相關聯(lián)的“慕課堂”手機端輔助教學［6］。教師提前在線上慕課堂后臺備課，結(jié)合課程內(nèi)容備好提問、討論、問卷等相關內(nèi)容；課上，學生利用慕課堂完成簽到，并根據(jù)課上老師發(fā)布的內(nèi)容，完成慕課堂的相關任務，學生完成情況的數(shù)據(jù)都會在線上平臺時時統(tǒng)計下來?！澳秸n堂”的應用，使學生全員參與到課堂互動活動中，教師也能根據(jù)實時反饋的結(jié)果，及時調(diào)整教學的方案，從而提高課堂教學效率。

（三）創(chuàng)新教學內(nèi)容

隱性與顯性相結(jié)合，有效融入課程思政。結(jié)合學院發(fā)展定位、專業(yè)特色和人才培養(yǎng)目標，制定出《物理化學》課程思政實施方案。以“課程承載思政，思政寓于課程［7］”為關鍵點，在《物理化學》教學大綱中增加“課程思政設計”模塊；研究教學實施中針對每個學時內(nèi)容，從愛國情懷、民族精神、科學精神、科學倫理、大國工匠精神、安全意識、環(huán)保意識等方面充分挖掘教學內(nèi)容中的思政元素，并明確思想政治教育的拓展重點、融入載體、教學方法等。采取案例式教學，用物理化學知識解釋現(xiàn)象，計算解決實際生產(chǎn)生活中的問題。將中國古代詩歌引入到課堂教學中，用物理化學原理解釋中國古代詩歌中的現(xiàn)象：“秋荷一滴露，清夜墜玄天。將來玉盤上，不定始知圓?！睘槭裁绰吨槭菆A的，為什么可以在荷葉上隨意滾動？課堂中引入詩歌，使學生在學習理工類知識的同時激發(fā)學生的美育情感，使學生建立文化自信，這是顯性融入課程思政。同時，用物理化學知識解釋詩歌中的現(xiàn)象，增強學生理論聯(lián)系實際的能力，通過詩歌表達的思想教育學生，比如廉潔自愛，珍惜糧食等，這是課程思政的隱性融入。深度挖掘教學內(nèi)容，通過案例式教學方法，顯性與隱性相結(jié)合有效融入課程思政，完成專業(yè)課程“立德樹人”的根本任務。比如講用化學平衡常數(shù)和等溫方程知識計算游泳池上方吸煙對健康傷害更大，教育學生養(yǎng)成良好生活習慣；用亨利定律計算喝酒駕車的司機血液中酒精的濃度，教育學生“開車不喝酒，喝酒不開車”，增強遵守交通規(guī)則的意識，等等。

教學內(nèi)容中增加“前沿與挑戰(zhàn)”內(nèi)容，拓寬學生知識視野?！段锢砘瘜W》是經(jīng)典的基礎化學學科，理論性非常強。為了讓學生更好地感受經(jīng)典理論在現(xiàn)在科學研究及應用領域的應用，每節(jié)課會結(jié)合學習的內(nèi)容，給學生關鍵詞，讓學習有余力的同學課后結(jié)合關鍵詞查閱相關的資料，拓寬知識的視野。在課堂上增加課外拓展的內(nèi)容，主要是結(jié)合本節(jié)課內(nèi)容給學生介紹前沿論文，尤其是本學院教師取得的科研成果。

（四）創(chuàng)新評價方式

將教學活動納入到考核評價中，基于目標達成設計評價內(nèi)容。采用過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合、知識+能力+思維相結(jié)合的評價方式（如圖1 所示）。課程評價包括平時考核、實踐作業(yè)和期末卷面考試三大部分。平時考核這個部分，具體包括：個人在課前預習環(huán)節(jié)中自測自評的成績，參與線上討論情況；課堂上使用“慕課堂”簽到考查學生出勤情況；課堂上參與“慕課堂”答題情況，小組討論及發(fā)言情況；課后學生線上提交作業(yè)，完成課外拓展情況。綜合運用多種評價方式，能夠較好地檢測本次課教學目標的達成度，并能促進學生學習積極性的提高。教學評價還兼顧課程思政的考核，尤其在期末考試及課程論文中均融入思政元素。在期末考試中設立綜述性題目，比如讓學生解釋融雪劑應用的原理，并分析應用融雪劑的利與弊，考查學生應用理論知識解決實際問題的能力，同時也考查學生是否具備環(huán)保意識；線上平臺發(fā)布課程論文，比如題為“從《憫農(nóng)》淺談界面現(xiàn)象”的命題論文，既考查學生的掌握知識和解決問題的情況，又考查學生對基層勞動者的人文關懷情況。

圖1 教學評價框架

三、教學成效

學生由原來上課只聽只看，到現(xiàn)在忙起來，精神面貌大幅提升。通過慕課堂后臺數(shù)據(jù)顯示學生課堂參與答題及討論活動，參與度都在90%以上，多數(shù)都能達到100%；從慕課堂答題的正確率來看，絕大多數(shù)都能在70%以上。另一方面學生期末考試卷面成績有了明顯提高。圖2 中同一專業(yè)同一批學生，左側(cè)是2020 年秋季學期（傳統(tǒng)教學模式）《物理化學》上冊考試成績分析，右側(cè)是2021 年春季學期（創(chuàng)新教學模式）《物理化學》下冊考試成績分析。通過創(chuàng)新教學改革，學時及格率大大提高，從箱線圖統(tǒng)計中可以看出下四分位和中位學生成績提高非常明顯，說明原來成績落后學生學習主動性明顯提高。

圖2 學生成績箱線統(tǒng)計圖

四、結(jié)語

團隊以學生為本、以成果為導向，初步探索并構(gòu)建理論聯(lián)系實際的《物理化學》教學體系。今后將繼續(xù)以“兩性一度”為標準，密切關注物理化學領域的學科發(fā)展動態(tài)，及時將學術(shù)研究和科技發(fā)展前沿成果引入課堂；結(jié)合學生認知水平及專業(yè)發(fā)展，將重難點知識及習題講解制作成微課等視頻資源；緊抓社會及學科熱點問題，及時更新例題及習題資源；增多課外研討題目，增加實踐設計類型題目，并納入考核評價中。重視教學內(nèi)容的深度性和邏輯性的挖掘，為提高《物理化學》課程教學效果，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量繼續(xù)努力。