物理化学课程教学过程改革的研究与实践——以西北民族大学化工学院为例

彭 程

(西北民族大学化工学院，甘肃兰州730030)

在教学改革中，我们应当首先改革教育思想、教育观念，克服传统教育观念的弊端，锐意革新，注重素质教育，注重学生创造力的培养，因材施教，培养基础知识扎实，潜力大的应用型人材.

物理化学是研究化学学科中的原理和方法、研究化学体系行为最一般规律和理论的学科.这就决定了物理化学课(含实验)是化学化工类专业本科阶段一门重要的专业基础课，是需要在系统学习了无机化学、有机化学、分析化学、高等数学等课程后而开设的基础化学课程.它在数学、物理学及前述化学基础上，进一步系统阐述化学的理论，为后续的专业课程学习、知识应用和科学研究提供更全面、更直接的基础，是链接基础学科和应用学科、科学研究的桥梁.

由于该课程内容逻辑性强、概念抽象难懂、公式较多，导致学生常常不易理解与接受，难以学好.加上本校学生多来自西部民族地区，原有的理论基础较为薄弱，因此结合本校实际情况，对物理化学课程进行了改革和实践.

本改革课题从以下几个方面做了研究和探索:①重新完善教学大纲，确立分级教学思想.②教学方法改革.③教学手段改革.④评价方式改革.⑤加强课程教学支撑平台的建设.

本课题在化工学院和生命科学与工程学院的2011级化学工程与工艺专业2011级环境工程专业、2011级制药工程专业、2011级高分子化学专业、2011级食品工程专业、2011级生物工程专业、2012级化学工程与工艺专业、2012级环境工程专业、2012级制药工程专业、2012级高分子化学专业、2012级食品工程专业、2012级生物工程专业应用，取得了较好的教学效果和推广价值.

1 重新完善教学大纲，确立分级教学思想

本校化工学院和生命科学与工程学院均开设物理化学课程，共涉及6个专业，化工学院4个专业，分别为化学工程与工艺专业，高分子化学专业，环境工程专业，制药工程专业.其中化学工程与工艺专业，高分子化学专业物理化学理论课均为每周6学时，实验课均为每周2学时，必修课，培养要求一致.环境工程专业，制药工程专业物理化学理论课均为每周5学时，实验课均为每周2学时，必修课，培养要求一致.生命科学与工程学院2个专业，分别为食品工程专业，生物工程专业，其中食品工程专业，

每周3学时，理论42学时，实验12学时，选修课.生物工程专业，每周3学时，理论36学时，实验18学时，选修课.针对不同专业的培养方案和要求，制定不同的教学大纲，体现分级教学的思想.本教改课题完成了6个专业4类教学大纲，充分体现了分级教学的内涵.

2 教学方法改革

2.1 转变教学观念

随着认知心理学的兴起，人们对学习产生了一种新的观点，即“学习就是学习者所面临的刺激，通过一系列内部构造被转化和加工的过程”.目前西方采用这种方法来探讨学习现象的代表人物是著名的教育心理学家罗伯特·加涅.加涅认为学习分为8个阶段:①动机阶段;②了解阶段;③获得阶段;④保持阶段;⑤回忆阶段;⑥迁移阶段;⑦作业阶段;⑧反馈阶段.这8个阶段对教学环节的设计有很大的帮助.在实际教学中，转变教学观念，以学生为主体，精心设计教学环节，取得了良好的教学效果.

2.2 改革公式记忆法

1)热力学基本方程记忆法［1］.

把8 个热力学函数 G、P、H、S、U、V、A、T 依次排列成正方形，其4个顶角分别为G、H、U和 A，4个边分别依次为P、S、V和T，如下图所示.

图1 8个热力学函数图

四个热力学函数G、H、U和A的全微分以各自相邻的两个函数为独立变量(例如，dA的变量是dT和dV，dU的变量是dV和ds等)，并以各自独立变量对边的函数为相应的系数.例如对A而言，变量V的对边是P，变量T的对边是S.图中4条线，竖直线GA、HU，左为正，右为负，水平线GH、AU，上为负，下为正.于是就有

2)关注热力学公式间的联系

化学热力学中的公式多达上百个，掌握起来颇有难度，但又都围绕五个热力学状态的函数.为此我们在教学中针对这一问题进行了深入的探索.

①由dU=TdS-PdV和δU=dQ+dW对比得TdS=dQ(熵的定义式)dW=-PdV(体积功的通式).

② δU=dQ+dW(等容条件时dW=0)→dU=dQ→QV=ΔU(因为dQ=CVdT)→dU=CVdT→ ΔU= ∫CVdT.

③ dH=TdS+VdP(等压条件时dP=0)→dH=TdS=dQp→Qp=ΔH(因为dQp=CpdT)→dH=CpdT→ ΔH= ∫CpdT.

以上方法，从学生必须掌握的热力学公式出发，通过推理，将课本上繁琐的推导变得简单易记.各教学专业学生通过以上方法可以容易地掌握:①热力学第一定律公式.②等温可逆过程功的求算公式.③内能的求算公式.④焓的求算公式.⑤绝热可逆过程功的求算公式.⑥绝热过程方程式.

2.3 用创新教育思想指导学生研究性学习

教师是创新教育能否实现的关键，所以首先要求教师要有深厚的理论知识和科研实践能力，掌握该学科的前沿状况［2］.在教学前，查阅与要讲解内容相关的科研文献并进行整理和归纳.在教学中，要培养和发展学生的创新意识和创新能力，激发学生的研究愿望，激发学生的学习潜力.在教学后，要求学生进行研究性学习.

研究性学习要求学生在掌握基础理论知识的基础上，通过查阅资料，结合自己感兴趣的问题，提出自身见解.学生的研究性学习范围很广，有的将物理化学课程热力学部分的几十个公式联系在一起，均从热力学基本方程式找到了共同点，有的对教学内容提出自己的建议.在这一教学环节中，有些学生还利用业余时间在开放实验室中从事自己喜欢的研究性课题，并完成和撰写了小论文.

2.4 物理化学实验教学改革

为发挥实验教学在创新型人才培养中的重要作用，满足大学生自主学习、自我完善、自我提高的要求，我们对物理化学实验教学进行了改革，主要从以下三个方面进行探索研究工作:

1)整合教学资源，革新教学内容

结合本校化工学院物理化学实验室设备的状况，并结合学生的现状，我们对物理化学实验内容进行了整合，编写了“物理化学实验”书，分为热力学实验、电化学实验、动力学实验、界面化学和胶体化学实验、综合设计性实验.其中综合设计性实验学生可以在开放实验室里选择完成.

2)转变实验教学思想，提倡“三段法”教学

针对学生的学习行为和特点，项目组提出“三段法”教学.所谓“三段法”教学就是抓住实验教学的三个主要环节，即注重实验技术的培育、注重实验细节的培育、注重实验能力的培育.

3)开放物理化学实验室

开放物理化学实验室，作为大学生学习创新的实践基地，并采取有力措施，保证开放实验的正常进行.开放实验室的主要功能:①满足学生提高实验基本操作技能的训练需要.②满足学有余力的学生提高实验技能和接收超前训练的需要.③理论联系实际，促进知识的合理迁移.

3 教学手段改革

在传统教学方法中，主要是以书、黑板、粉笔、标本、模型、图表、照片、挂图作为传播知识的载体.随着科技发展，计算机、投影仪视频展示台、音频设备等电子产品在刺激人类视听等多重感官获取知识取得成效不断被人们的认同，用多媒体教学优化和弥补传统教学之不足，已成为每位教师不得不考虑的一个现实问题［3］.多媒体教学和传统教学相比主要有以下优点，如表1所示.

表1 多媒体教学法和传统教学法指标对比

4 改革考核方法，构建“考核评价体系”，使考核结果更加科学、客观、公正、合理

为了促进物理化学教学水平的进一步提高，针对以往对成绩的考核评定只凭理论考试成绩和实验报告来评定的弊端，近年来对物理化学课程成绩的考核做了如下改革:

制定了“物理化学理论课及实验课程成绩考核规则及评分标准”.

①理论课总评考核规则.

本课程采用平时成绩(占比20%)、期中考试(占比20%)、期末考试(占比60%)，平时成绩考核主要考核出勤、听讲程度、笔记、作业、回答问题和课程小论文等几个方面.

②实验课总评考核规则.

采用平时考核(占30%)、报告成绩考核(占40%)、期末考试(占30%)来综合评定学生成绩.期末考试卷分为闭卷(开卷)、口试和实验操作三部分，分别占30%、10%、60%.开卷试题着重考查学生综合运用化学知识，研究化学问题或解决实际测量问题的能力，设计实验方案的能力.

③每一个实验评分标准.

明确每一个实验成绩考核的具体内容为预习、操作的熟练程度、态度、安全、实验报告.具体内容如表2所.

表2 每一个实验评分标准(总分为100分)

每一个考核项目中分为三级:A熟练、准确;B基本熟练、准确;C混乱、不清晰.

5 加强课程教学支撑平台的建设

为了加深学生对教师所授知识的理解与记忆、最大限度地激发学生求知欲和创造性，为了更好地完成专业培养计划，为民族地区培养更优秀的化学化工类人才，为了更好地完成课程教学大纲的要求，我们构建了课程教学支撑平台，主要包括以下几个方面:

1)制作了物理化学课程多媒体教学课件.

2)编写了物理化学实验教程.

3)编写了物理化学习题集.

4)制作了实验教学多媒体课件.

6 课题的教学实践效果和推广价值

6.1 教学实践效果

6.1.1 分级教学改革效果

转变教学思想，针对不同专业的培养方案和要求，制定不同的教学大纲，进行分级教学，在不同专业之间，对教学内容进行了延伸和强化，取得了良好的教学效果.6.1.2 教学方法改革效果

①转变教学观念，革新教学思想，由传统的“老师为中心”的模式转变为“学生为中心”的模式，注重了学生的学习心理.

②在公式记忆模式上实现转变，由直接记忆转变为规律记忆和推理记忆.

③在教学形式上实现转变，由传统的“教师讲—学生记—记笔记—做习题”转变为传统教学模式与研究性学习教学模式相结合.

④整合实验内容和开放实验室，更注重了学生素质和能力的培养，提升学生品质，更符合社会对人才的要求，很受学生欢迎.

6.1.3 教学手段改革效果

多媒体课件辅助教学突出了概念教学和知识的内在联系，扩大了学生的知识面和认识物质本性的深度和广度，充分体现了计算机虚拟教学和直观教学的优越性.课件采用多媒体形式、图象、声音、文字并存，交互性强，充分调动了学生的积极性，取得了良好的教学效果.

6.1.4 评价方式改革效果

改革后的评价方式更能反映学生的实际状况，充分调动了学生的积极性，使教学效果明显好于以往，使评价考核结果更加客观准确.

6.2 推广价值

物理化学课程教学过程改革的研究与实践课题实践至今，经历了12个专业班级的应用，也在实践中不断地完善积累，在具体的教学实践中学生综合素质不断提高，专业业务能力不断完善，对于该课程的掌握和理解不断加深，对该课程的总体结构及其发展方向有了深刻的体会.

物理化学课程教学过程改革的研究与实践课题的实践探索出了一些行之有效的民族院校物理化学课程的教学方法和规律，均具有很强的理论价值，为本校及其他民族院校的物理化学课程的教学工作提供了一定的理论基础和借鉴价值.

［1］宋刘斌，彭三军.关于物理化学教学中公式记忆法的探讨［J］.数理化生学，2007，(8):90-91.

［2］周广芬，杨久义.创新教育在物理化学教学改革中的探索与实践［J］.化工高等教育，2005，(3):64-65.

［3］葛秀涛，方大儒，冯剑.物理化学多媒体教学的几点体会［J］.滁州师专学报，2004，(1):106-108.