物理化学教学模式改革初探

王 琪,鲁道荣

合肥工业大学化学工程学院,安徽合肥,230009

物理化学教学模式改革初探

王 琪,鲁道荣

合肥工业大学化学工程学院,安徽合肥,230009

结合“卓越工程师教育培养计划”的实施,对物理化学的课堂教学和平时考察方式进行了一些改革尝试。在课堂教学中,要将教会学生熟练掌握和运用所学知识解决实际问题作为目标;平时考核时,要将学生参与教学的积极性调动起来,从而提高教学效果。

物理化学;课堂教学;测试;教学模式;改革

物理化学是一门理论性、系统性和逻辑性很强的学科,也是本科生学习的“四大基础化学”中最后一门基础理论课程,公式繁多、推导复杂、应用条件严格,学生学习起来有一定的难度。同时,由于物理化学有很多抽象的概念,学生学起来感到枯燥无味,缺乏学习动力。部分学生将物理化学视为和其他理论课程一样,认为考试前突击背公式就可以应付,平时不需要花过多的时间学习,从而造成期末考试成绩不理想,甚至有的学生视物理化学为“天书”。合肥工业大学作为第一批教育部“卓越工程师教育培养计划”高校,对于工科学生提出了基础知识扎实、工程能力强的要求,物理化学课程的教学也面临新的要求与挑战;2013年又提出加强平时学习效果的跟踪管理,降低最终卷面成绩比重,将平时成绩与卷面成绩的比例由原来的30%和70%变为50%和50%,为此笔者对物理化学的教学进行了一些改革尝试。

1 学用结合,提高学生兴趣

物理化学课程公式繁多、概念抽象,很多学生学习起来感觉很吃力,学习兴趣不浓。长期以来,学生学习物理化学总是认为物理化学是一门基础理论课程,将来用不着,甚至有些研究生也不能灵活运用所学过的物理化学知识解决问题。为解决这个问题,在平时课堂教学时,教师就需要注重理论联系实际,教会学生灵活使用所学知识解决问题。

1.1 结合实例,加深理解

比如,物理化学中的热力学内容主要用于判断一个变化发生的方向和限度问题。在讲到熵判据时,笔者问学生,氢气和氧气在高温下会发生燃烧反应生成水,那么在 25℃、标准压力下,氢气和氧气能否反应生成水?通过查标准数据,可以计算出这个反应系统的熵变是小于零的,而且在室温下将氢气和氧气混合后确实没有看到水的生成,好像与计算结果相符,有些学生就回答不能发生反应。于是,笔者提示:现在氢氧燃料电池是在室温下工作的,利用的就是氢气和氧气反应的化学能来提供电能的,从而引导学生注意熵判据的条件,得出非隔离系统还必须计算环境熵变,利用总熵变判据。在后面学习到吉布斯函数判据时,还要利用这个反应作进一步的分析和判断,以加深学生对这几个判据函数及相关判据条件的了解。

1.2 结合科研,提高兴趣

国家级教学名师高盘良教授曾撰文写道:“有学生反映课堂上听不到物理化学在高科技中激动人心的辉煌。如果真是如此,说明物理化学教材的编写及课堂教学不能适应现代教学的需要,其后果必将挫伤学生的学习兴趣。”[1]为此,笔者在教学中,根据教学内容,穿插介绍个人的科研。比如,讲到表面一章接触角问题时,笔者就向学生提出如何解决雨雪天气玻璃起雾问题,同时介绍目前常用的一些方法以及本人课题组所开展的 TiO2防雾玻璃的科研情况,引起了学生的兴趣。并借此向学生介绍接触角与液滴滚落倾斜角度的相关知识。在讲吸附理论时,向学生介绍关于目前科研中所用的测定固体比表面积的方法——氮气吸脱附法。并结合气体吸脱附曲线滞后回环的位置,引导学生运用开尔文公式解释相关现象,从而促使学生树立正确的物理化学学习理念。

1.3 结合环保,树立责任意识

化工专业学生将来要从事化学化工类相关设计、操作工作,他们将决定未来化工企业的发展理念,而化工企业环保责任重大,未来化工工作者必须要树立正确的环保理念。因此,在课程学习过程中,笔者注重给学生灌输环保理念。比如,在讲到两组分系统相图时,笔者举例介绍氯苯硝化产物的分离。在分析相图时,引导学生注意邻硝基氯苯和对硝基氯苯在分离时由于性质接近,难于分离,精馏塔要求塔板数较多,同时在分离过程中一会儿要冷却结晶,一会儿又要蒸发精馏,能耗大,不符合节能环保的理念。于是,笔者补充讲解工业上甲苯歧化制二甲苯的反应,该反应利用了一种择形催化剂 ZSM-5分子筛,由于分子筛孔道的限域效应,甲苯歧化后的主要产物为对二甲苯。告诉学生,将来如果工作中遇到一些问题,不要只针对问题本身去解决,而应从源头考虑,解决问题可能事半功倍。

教学中,采取以上措施后,学生表现出了极大的兴趣,并且认为物理化学知识也是挺有趣和有用的。

2 狠抓平时,打牢基础

目前,部分学生平时学习不努力,期末考试靠突击,对所学的知识考完就忘,有悖于“基础扎实、作风严谨”的卓越工程师培养理念。因此,学校提出要重视平时教学质量的考察,为此笔者针对性地设计了平时教学质量考察方式。

2.1 平时成绩组成及原则

学生课程学习成绩是平时成绩与卷面成绩按照一定比例给出的综合成绩。以往平时成绩主要根据学生的出勤、作业情况给出,但由于有些学生抄袭作业,所以无法直观考察学生的真实学习状况。修改后的物理化学平时成绩组成:对于本院学生平时成绩由出勤、作业、测验、期中考试和学习小结组成,比例分别为10%、20%、20%、40%和10%,平时成绩在综合成绩中占50分。对于外院学生,由于学时较少,又没有设定期中考试,故外院学生平时成绩组成为出勤 10%、作业20%、测验40%、实验20%和学习小结10%。

对于平时成绩的给分,笔者坚持以下原则:(1)如果无故缺勤一次,出勤成绩即为零分。请假必须有辅导员签字的请假条。(2)鼓励学生互相讨论完成作业,允许作业抄题后空着不做,严禁盲目抄袭,一经发现,作业成绩为零分。 (3)平时测试根据全班卷面成绩划分等级,按照一定比例给出100分、90分、80分、70分和60分等五档不同等级的成绩。同样也是严禁抄袭。 (4)对于学习小结,要求学生对本学期的学习情况进行总结,同时查找文献,讨论物理化学在本专业中的应用,并对教师上课情况给予建议。这些原则在第一次上课时即给予公布并坚决执行。

2.2 平时测验方式

在平时成绩的组成中,最能反映学生对教学内容掌握情况的是平时测验。笔者在每一章结束时均设计一次平时测验,平时测验主要考察学生对于概念的理解与掌握;而对于测验形式,笔者也进行了以下尝试。

(1)常规测验。对于热力学第一定律和第二定律,采取常规测验的形式,由老师寻找一些填空、问答和计算题,考察学生对于基本概念的掌握,一是让学生掌握物理化学的相关概念,二是让学生学会物理化学的思考方法和解题思路。

(2)学生出题解答。要求学生每人出 5道填空、选择题,并附上解题思路;然后在所有学生出的题目中选择 10～ 15道题。并且告诉学生如果题目被选中,将会对平时测验成绩有额外的加分。对于这样的平时考核,学生的学习积极性高,并积极主动地查阅资料,完成命题。学生普遍感觉比单纯复习应考对知识点的掌握要更好,他们觉得必须对教材要求掌握的知识点进行分析,并对认真审题,才能出好一道题。

(3)抢答竞赛。为了培养学生的集体精神,在测验中设计了抢答竞赛。将学生分组或者分班进行抢答,规定每位同学都只有一次回答机会,若答错,其他同学可以补充回答,最后对各组成绩进行排序,最好一组的所有成员成绩都是 100分,然后 10分一个档次给分。竞赛过程中气氛热烈,各组成员也都表现出很强的集体荣誉感。

3 结束语

实践证明,对于工科院校学生物理化学课程教学,不能照本宣科、只讲述课本知识,必须结合生产生活实际,紧跟学科前沿知识进行讲解,并教会学生利用所学的知识解决实际问题的方法。

[1]高盘良.化学基本原理与现代技术 [J].中国大学教学,2008(8):7-9

G642

A

1673-2006(2013)10-0094-02

10.3969/j.issn.1673-2006.2013.10.028

2013-08-30

安徽省高校省级自然科学研究重点项目“超亲水多元复合膜的制备和应用研究”(K J2009A006)。

王琪(1978-),安徽蚌埠人 ,博士,副研究员,主要研究方向:工业催化。

(责任编辑:刘小阳)