环境科学专业应用型物理化学教学模式研究*

牟新利，张 丹，胡 晓， 秦巾蕊，刘 晶

(重庆三峡学院环境与化学工程学院, 重庆 404100)



环境科学专业应用型物理化学教学模式研究*

牟新利，张 丹，胡 晓， 秦巾蕊，刘 晶

(重庆三峡学院环境与化学工程学院, 重庆 404100)

地方高校在应用型转变中，新的教学模式对创新创业型的环境科学专业人才培养有着重要的引领作用，本文通过发现整理过去教学模式中的一些问题，提出了采用基于QQ群的“翻转课堂”教学，授课教师加强物理化学基础知识在环境科学领域应用性的备课，以及合理的调整考核权重的比例等新的教学模式，可以很好的将物理化学的基本概念和方法传授给环境科学专业学生，提升学生的专业技能，从而服务地方社会发展与环境保护事业。

物理化学；环境科学；应用型；教学模式；地方高校

1 地方高校应用型转变

进入21世纪后我国建成了全球最大规模的高教体系，为社会发展和经济建设做出了卓越的的贡献。但是，随着经济发展步入新常态，受到经济结构调整、产业结构升级等诸多因素的影响，高教结构性矛盾突出，突出体现在毕业生就业难和企业缺乏应用复合型的创新性人才这个矛盾上，过去已有的人才培养模式已经无法迅速适应经济结构产业调整的要求，因此教育部提出了引导部分地方普通高校向应用型转变的指导意见[1],希望通过应用型转变的建设，使得地方高校以培养应用型技术技能型的人才为地方经济与社会发展服务。

这是一项系统的工程，以黄淮学院为代表的部分地方高校也通过构建应用型大学高校联盟强化了新的办学理念、组织机构、教育方式以及教学体系[2]，这是一条应对当前和未来挑战的有效途径。提出要通过合作学习、启发教学等模式，逐步促进学生自主学习的意识。以社会经济发展现状和产业进步未来的趋势推动课程改革，整合专业基础课、主干课和核心课程方面的应用技能，提供学生的专业技能和创新创业能力，进一步引入现代信息技术，推动互联网背景下的在线教学[3]。

2 环境科学专业物理化学课程面临的问题

21世纪为了应对人类面临的各种环境污染挑战，环境科学日益成为了受世人瞩目的专业，可持续发展是全世界认同的道路。为了适应我国环保事业的发展，培养一批优秀的环境科学人才是必然选择，因而许多地方高校开设了环境科学专业，旨在为服务地方经济、保护生态环境提供合格的人才。而物理化学课程是环境科学专业的一门必修课程，具有重要的学习价值，但是由于环境科学专业课程设置及物理化学课程本身的特点，在地方高校教学实践中面临了一些亟待解决的问题[4]。

首先，环境科学专业中物理化学计划学时较少，无法与化学化工类专业相比。因为化学化工类的物理化学往往是作为考研专业课，内容全面学习需要一学年的时间，而环境科学专业的物理化学课时一般只有一学期。这样少课时的教学使得环境科学专业的物理化学教学往往只能抓大放小，对一些细节的地方弱化。很多高校开设的环境类专业的物理化学课程都有这一突出矛盾[5]。但是由于物理化学学科具有理论性强的特点，弱化了一些章节的细节可能会使得后续其他章节的内容显得突兀，在物理化学本身概念比较抽象的基础上，让学生更加不容易理解。

其次，现有的物理化学教材与环境科学契合度有限。南京大学傅献彩版本、天津大学教研室版本的物理化学教材全面、细致，被很多学校列为化学化工类研究生入学考试的参考书目。但是这类全面的教材在内容上对于环境科学专业来讲过于庞大。山东大学印永嘉版本的简明物理化学教材在篇幅上比较适合环境科学使用，但是内容上属于比较单纯的化学化工类教材。天津大学肖衍繁版本的物理化学教材标注为环境类，但是里面的内容基本上还是偏向化学化工类的，涉及环境类的内容比较少。产生上述结果的抓哟原因是这些教材的编著者基本上学科背景为化学化工类，有关环境科学各个领域方面的背景知识较少或者说不深厚，因此涉及到环境方面内容的时候，只能点到为止。

最后一个因素是关于学生整体平均基础方面，虽然地方高校不乏有出类拔萃的学生，但是整体而言，由于地方高校多为二本分数线录取，在高考选拔时候地录取的学生数理化方面基础上要比一本分数线的学生稍差一点，因此在需要较强逻辑性的物理化学课程上会感到吃力，会觉得公式繁多，计算推导困难。

以上三个方面是现在地方高校环境科学专业物理化学课程学习中的主要问题，如何有效的解决矛盾，提供教学质量，使得学生能力得以提升，是当前地方高校转型大背景氛围下，任课教师所需要深入思考和改进的。

3 环境科学专业物理化学课程教改实践

针对地方高校环境科学专业物理化学课程教学实践中的一些问题，可以通过以下的环节进行教学改革，进而提高教学质量，提高学生的应用创新能力。

虽然课堂教学时间相对较短，但是现在可以通过“翻转课堂”的形式进行弥补。21世纪以来，计算机技术的进步，尤其是网络覆盖面的提高以及智能手机的广泛使用，给传统的教学课堂带来了新的气息。“翻转课堂”起源于计算机与网络发源地美国，最为代表的为可汗学院(Khan Academy)，这是一种在线学习的方式，但是由不同于过去传统的课上讲述，课下学生自己复习，而是一种逆向的过程，即学生先在上课之前通过网络总提供的教学视频和各种文档资料进行预习，在预习的过程中必然会因为能力或者理解的不同无法全部掌握知识，此时就会有相应的疑问，然后将疑问代入课堂，在课堂上与授课教师探讨，把疑问解决，从而完整的把一个知识点或者章节掌握。由此可见“翻转课堂”具有四个特征：依赖于现代化的信息技术、学生个性化的学习方式、师生间高度的互动机制、学生间自主协作能力提高[6]。翻转课堂被引入我国后在一些大学课程中取得了较好的效果[7-8]。通过学生课前通过教学视频学习，可以很好的弥补环境科学专业学时短的不足。同时，在教学实践中，发现采用QQ群的形式可以更好的在学生与教师之间开展互动，随着智能手机的推广，QQ群在国内大学生人群中拥有率极高，具有快速传递消息，且本身QQ群可以存储文件的功能， 这打破了师生交流的时空界限，可以随时随地的互动。

既然现有的物理化学教材中没有十分贴近环境科学专业的，则需要授课教师加强备课，起到二者之间的桥梁作用。物理化学作为环境科学专业的一门专业基础课，对于环境工程原理、水污染控制工程等后续课程具有重要的作用，而一般这门课程的授课教师多为化学化工类的专业背景出身，在环境科学领域可能缺乏系统的训练，因此授课教师应该多花时间和精力去学习完善自己的环境科学领域的知识，并将物理化学中的知识点有机地同环境科学领域的现象、案例结合，尤其是涉及到应用型方面的内容，而不是只沉浸在自己已有的化学化工背景中。先思考哪些内容可能是应用性更强一些的，然后通过图书馆查阅纸版的书籍和电子版的期刊文献，再总结消化，然后作为教案的补充材料，再在教学过程中引入，这样进行的教学设计，可以消除学生对物理化学的畏惧感，而其在环境科学中的应用则激发起的学习兴趣。例如，在“化学势”这一章节，“逸度”这个概念属于实际气体的化学势，是由于实际气体压力比较高的时候，将理想气体的压力p乘上一个校正因子γ，则二者的乘积pγ称为“逸度”，用符号f来表示，校正因子γ又称为“逸度因子”。如果教学上到此止步，则的学生可能会疑惑，这个与环境科学专业有什么直接联系吗？为什么要学这个内容呢？这时授课教师可以拿出一本图书馆馆藏的书籍《环境多介质模型——逸度方法》[9]，告诉学生说这本专著的作者采用“逸度”的概念，进行计算多介质分配平衡，并通过讲解一个实例，演示了“逸度”模型对污染化学物质的环境归趋进行数学建模，很好的进行了生态环境污染事件的预测，并为治理提供相应的方案，最后推荐学生课下也去图书馆借阅学习一下这本专著。通过这样的讲解，学生将会对“逸度”的概念加深，体现了物理化学基础知识在环境科学领域的应用性。

最后就是合理的进行课程考核，一方面是重期末考核，轻视平时考核，相对而言只进行期末考核教师的工作压力会小很多，但是学生实际学习是一个动态的过程，一次期末考核不足以反应其学习过程的状况，因此需要调整平时考核和期末考核的权重，让平时考核占综合成绩的比例增加，这样也可以督促学生平时的学习。当然，平时考核的形式可以是多样的，包括个人作业、小组讨论作业、课程小论文等多种形式。另外一个方面，是调整期末考核中主观题和客观题的权重。以往的物理化学课程考核，更多的是注重学生在计算能力、推导分析技巧，因此这一部分的主观题占用很大的部分，而选择、判断的客观题相对比例较小。结合环境科学专业的物理化学课程，在一门课程的学习中，最后的期末考试应该属于一种达标的能力测验，而不是像研究生入学考试那样的选拔性考试。达标的能力测验在国内许多考试多是客观题居多，例如驾驶执照考试的科目一和科目四，现在都是上机进行选择题和判断题的测验，只要考生掌握了相关的常识，达到了标准，就算合格。还有在环境领域比较著名的环评工程师考试，除了最后一科为案例分析题，其他三科均为单选、多选。类似的注册环保工程师考试，基础段全是单选、多选题，到了专业段也是除了案例分析之外都是单选、多选。且专业段的案例分析还可以携带专业书籍进入考场。这些大型的考试都是在多年的经验之上建立起来的，是符合应用型的达标考试要求，因此在环境专业的物理化学期末考试中，可以借鉴这些成功的经验，提供选择题、判断题的比例，降低计算题的比例。

4 结 论

通过基于QQ群的“翻转课堂”教学，授课教师加强物理化学基础知识在环境科学领域应用性的备课，以及合理的调整考核权重的比例，可以很好的将物理化学的基本概念和方法传授给环境科学专业学生，提升学生的专业技能，实现地方高校在新常态条件下，教学模式的应用型转型，从而服务地方社会发展与环境保护事业。

[1] 教发[2015]7号.教育部国家发展改革委财政部关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见[R].2015-10-21.

[2] 夏美武,徐月红.应用型高校联盟的生成逻辑及价值意蕴——基于地方普通本科高校转型发展的分析视角[J].现代大学教育, 2015(06):11-17.

[3] 庞建丽，高丽娜.地方应用型本科高校培养方案改革研究——以黄淮学院新版培养方案为例[J].课程教育研究, 2015(33):40-42.

[4] 牟新利,祁俊生,付川,等.环境科学专业物理化学教学改革探讨[J].内蒙古石油化工, 2009(24):113-113.

[5] 阿古拉.环境科学专业“物理化学”教学改进[J].教育界(高等教育研究), 2013(9):75-75.

[6] 秦炜炜.翻转学习：课堂教学改革的新范式[J].电化教育研究,2013(8):84-90.

[7] 牟新利.公共选修课“疾病、药物与健康”翻转课堂的实证研究[J].大学教育, 2015(7):147-148.

[8] 程爱芳,邓政东,周念波,等.翻转课堂教学法在《发酵工程》教学中的应用探究[J].广州化工, 2015(7):159-160.

[9] 麦凯.环境多介质模型——逸度方法[M].北京:化学工业出版社,2007:123-156.

Study on Application Type Physical Chemistry Teaching Model in Environmental Science*

MOUXin-li,ZHANGDan,HUXiao,QINJin-rui,LIUJing

(School of Environmental and Chemical Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404100, China)

Local colleges and universities are in the transformation of application type, the new teaching model for innovative Environmental Science professional training plays an important lead role, some problems in the past teaching model were discussed, "flipped classroom" teaching model based on QQ group was proposed, the instructor strengthened the physical and chemical basics in preparation of Environmental Science application, and reasonable adjusted assessment weight proportion of new teaching model, it can be a very good basic concept and method of Physical Chemistry to teach Environmental Science students, enhance students’ professional skills, in order to serve the local community development and environmental protection.

Physical Chemistry；Environmental Science；application type；teaching model；local universities

重庆三峡学院第七批教育教学改革研究项目(编号：JG150708)。

牟新利(1979-)，男，副教授，硕导。从事化学、环境方面的教学和科研。

G642.0

B

1001-9677(2016)019-0188-03