基于“卓越中学化学教师”培养的物理化学课程教学内容改革探索

李红英，姚成立

(合肥师范学院 化学与化学工程学院,安徽 合肥 230601)

1 前言

化学(师范)专业是我校最早建设的专业之一。为应对基础教育课程改革的需要，提高未来中学化学教师的培养质量，近年来，在专业的建设与发展规划上，我们始终坚持学校“师范性、应用型”的办学定位，在师范生培养上，坚持自己的特色和优势。2013年省级卓越人才教育培养计划项目——卓越中学化学教师培养计划开始实施，项目以培养“卓越中学化学教师”为目标，制定了由本科通识教育课程、专业教育课程和教师教育课程构成的“三板块”新型师资培养方案和课程体系。化学(师范)专业的各门课程也以培养“卓越中学化学教师”为导向，积极进行着教学改革。

物理化学是化学(师范)专业学生的四大专业基础课之一，是一门概念性、逻辑性和理论性很强的学科，课程教学内容比较抽象，公式繁多，课程中还涉及大量的数理、逻辑推理，因此，不少学生在学习上产生了严重的畏难情绪。学生中还有一种不正确的观点：认为自己毕业后反正是教中学，不需要高深的理论，因此觉得物理化学的学习对将来从事中学化学教学用途不是太大，结果不少学生没有像无机化学、有机化学等基础课那样学得扎实。中学化学的知识层次虽然比较低浅，但却涉及化学领域的各个方面，因此，为了把握知识的科学性和准确性，必须掌握化学基础理论并具有深厚的专业功底。无机化学、有机化学、分析化学等领域的内容讲的是化学里面的“是什么”，而物理化学讲的是化学里面的“为什么”。比如：为什么化学反应存在平衡?为什么有些反应的反应速率很快，瞬间即可完成，可是有的反应的速率非常慢，甚至几年都观察不到变化？为什么H2在点燃之前要先验纯？为什么明矾可以用做净水剂?为什么晴朗的天空呈现蓝色？为什么液滴呈球形？等等。要想对上述问题有较深入、全面的理解就必须很好地学习和掌握物理化学的相关内容。可以说，物理化学是整个化学课的理论基础，是连接化学与应用学科的桥梁，对学生综合素质和创新思维能力的培养有至关重要的作用[1]。只有学好物理化学，才能把握化学的本质，回答化学中的“为什么”，确保知识的科学性和准确性。

2 物理化学课程教学内容改革

物理化学涉及领域广泛，与化学各分支学科领域相互交叉、渗透发展。但化学各专业对物理化学知识本身的需求却大相径庭，因而教学内容必须根据专业的需求进行取舍和侧重，根据多年的教学实践，以培养“卓越中学化学教师”为导向，我们对化学(师范)专业的物理化学课程教学内容进行了如下改革尝试：

2.1 精简教学内容

物理化学这一学科的形成，是以1887年德文的《物理化学杂志》的创办为标志的[2]。学科发展至今，已经不可能在有限的学时内将全部相关知识介绍给学生。特别是新培养方案中为了提高学生的教学技能，增加了教师教育课程的比重，使得专业课学时不是很多，因此，在有限的学时内精简教学内容是很有必要的。在物理化学课程学习之前，学生已经学习过大学物理、无机化学等基础学科，对一些基本理论有了一定的了解。比如：大学物理课程中介绍到了理想气体状态方程、Dalton分压定律、描述实际气体的Van der Walls方程等关于气体的很多相关知识，因此，在物理化学课程中，我们删除了“气体”这一章节的内容；无机化学课程中也介绍到了物理化学教材中的部分相关知识，比如：“热力学第一定律”章节中的反应进度、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等几种热效应等、“热力学第二定律”章节中的关于熵概念的引出，熵的统计意义等；“多组分系统热力学及其在溶液中的应用”章节中多组分系统的组成表示方法、描述非理想溶液的活度和活度因子的概念、描述非理想气体的逸度和逸度因子的概念等；“化学平衡”章节中的平衡常数的表示式、各种条件对化学平衡的影响等；“化学动力学基础”章节中反应速率的表示方法、各种外界条件对反应速率的影响、活化能的概念、碰撞理论、过渡态理论等等。因此，在物理化学的教学中，我们将学生之前在其他课程中学过的一些内容略去不讲或者只做简单介绍，避免过多重复，从而把节省下来的时间更多地放在学生之前没有接触到的教学内容的讲解上。

2.2 调整教学重点

物理化学是一门逻辑性和理论性很强的学科，我们选择的傅献彩等编的《物理化学》教材是一套拥有完整理论体系的、知识点讲解比较详细的国家级规划教材。书中对一些基本理论都有详细的介绍，从理论的起源、理论的推导，一直到理论的应用。在之前的教学中，为了使学生较好地掌握抽象的物理化学理论体系，课堂上大量的理论推导与讲解占用了较多的学时，造成理论联系实际方面涉及较少，学生学习的积极性不高，教学效果也不如人意。考虑到化学(师范)专业的学生以后要走上中学教学岗位，对公式的理论推导用得较少，更需要的是掌握基本概念、公式和理论，并能用物理化学相关知识解决实际问题，并科学、准确地回答学生可能问到的“为什么”。因此，根据专业需求，调整教学重点显得尤为必要。我们在教学中有选择地忽略了一部分公式和理论的推导，比如：Carnot定理的推导、相律的推导、Young-Laplace公式的推导、Kelvin公式的推导等，将教学重点放在对概念的理解和公式、理论的应用上，突出本课程的实用性。比如：在讲到Kelvin公式时，可以提出一些问题引导学生用此公式进行解释，例如，为什么向云层中打入AgI颗粒，就可以形成人工降雨？为什么向液体中加入“沸石”就可以防止液体暴沸？通过类似这样一些问题的讲解，不仅可以让学生意识到物理化学并不是距离自己遥远的一门理论学科，那些看似无用的计算公式不仅仅是一些数字和字母，而是可以解决实际问题的工具，激发学生的学习兴趣；而且可以有较多的时间将物理化学的基础知识融合到实际应用中去，加深学生对基础理论的理解，达到良好的教学效果，为把学生培养成为未来的“卓越中学化学教师”奠定基础。

2.3 增加学科发展前沿知识

中学教育属于基础教育范畴，中学教材从编写、试用、修改、审定、出版经历时间较长，而且教材中大都会沿用一些年份较远的经典案例，因此，中学教材中教学内容陈旧及知识老化的现象比较突出，中学化学教材也不例外。普通高中课程方案中要求高中课程内容应当选择具有时代性和选择性的内容[3]。化学新课标也要求加强中学化学课程和教学内容的现代化，能够反映出化学科学技术在生活中的应用，新技术、新产品、新的研究成果对社会的贡献和作用，从而加强化学与社会生活的联系，适应现代社会的需求[4]。

化学(师范)专业的学生毕业后大多走入中学化学教学岗位，因此，他们的新知识储备对于以后成为一名“卓越中学化学教师”至关重要。目前传统的《物理化学》教材的内容大多分为热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学几大部分，介绍的均是经典的物理化学理论，很少涉及物理化学的最新研究成果和应用，如果只介绍教材中的内容，将造成与中学化学教学需求产生脱节的现象。因此，更新物理化学课程教学内容，将一定量的物理化学学科的前沿知识融入到教学中是非常有必要的[5,6]。

我们在教学中，适量地增加了一些学科前沿知识[7]。比如：在“热力学”这一部分，书中介绍的只是处于平衡态的热力学的相关知识，我们在教学中增加了非平衡态热力学的相关内容，让学生了解非平衡态热力学的方法，和它在农业系统、生态环境、生命科学等领域中的应用价值。能源短缺和环境污染是人类面临的两个突出的难题，电化学将在这两大问题的解决中扮演重要的角色：在能源问题上，电化学是各类储能电池、燃料电池、太阳能电池等化学电源的科学基础；在环境问题上，电化学技术可以使很多重要的化工产品实现绿色生产，也是污染处理的有效手段，因此，在“电化学”这一部分，我们在教学中增加了关于燃料电池、太阳能电池等新型化学电源的相关知识，让学生了解它们的技术原理，基本特点，主要类型，组成结构，应用领域，国内、外研究现状及最新的研究进展等；还增加了现在广泛用于化学、轻工、冶金、造纸等工业以及在制备纯水和保护环境中处理三废最受重视的一种技术——电渗析技术，让学生了解到这种技术的原理、方法特点、实际应用等多方面的知识。在“胶体与界面化学”部分，我们增加了分子自组装技术的介绍，让学生了解什么是分子自组装、分子自组装的技术原理和在实际生活中的应用等；我们还增加了胶体分散体系在微纳米功能材料合成、清洁能源和环境中的应用等内容。

3 总结与展望

“因材施教，应需培养”是应用型高校人才培养的基本原则。我校自改建为普通本科高校以来，按照“举行知旗，走应用路，创师范牌”的发展方略，确立了“三新三会”的人才培养规格，对教师教育专业而言，培养的学生应具备“新理念、新知识、新技能”，学生应“会备课、会上课、会当班主任”。“卓越中学化学教师”就是具有“三新三会”能力的应用型人才。物理化学课程偏难，涉及内容广，课程教学任务繁重，改革也一直在进行。在应用型人才培养模式要求下，以“卓越中学化学教师培养计划”项目为依托，我们在化学(师范)专业的物理化学教学中做了一些改革和探索，但仍然是路漫漫而修远，教学改革是一项系统的大工程，不仅包括我们这里提到的教学内容的改革，还涉及教学方法、教学考核模式等多方面的改革，我们将在以后的教学实践中，不断地探索和总结，从而提高教学质量，为培养未来的“卓越中学化学教师”做出应有的贡献。

[1] 侯文华, 姚天扬. 物理化学课程教学探索与实践[J]. 中国大学教学, 2012, 11(7): 38-40.

[2] 傅献彩, 沈文霞, 姚天扬等. 物理化学(第五版)[M]. 北京:高等教育出版社, 2005.

[3] 钟启泉, 崔允漷, 吴刚平. 普通高中新课程方案导读[M]. 上海:华东师范大学出版社, 2003.

[4] 中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准(实验)[S]. 北京:人民教育出版社, 2003.

[5] 李广斌. 教学内容应具备科学性、先进性和前沿性[J]. 山西广播电视大学学报, 2007, (5): 38-39.

[6] 曹坤. 介绍化学前沿知识培养学生的科学素养[J]. 中学化学教学参考, 2001, (6): 31-32.

[7] 梁文平, 杨俊林, 陈拥军等. 新世纪的物理化学—学科前沿与展望[M]. 北京:科学出版社, 2004.