物理化学课程教学改革研究与实践

王兵

摘 要：根据培养创新人才的要求，研制并实施科学、先进的教学内容和丰富多彩的网络教学资源;建立适应学科、课程特点的教学手段;实施培养学生终身学习能力的教学方法;探讨适合素质教育、能力培养的考核内容和方法是“物理化学”课程教学改革研究与实践的主要内涵。

关键词：物理化学;教学方法

一、教学内容的改革与更新

建设先进、重基础、体现学科发展的理论课教学内容，是我们进行物理化学教学改革的核心工作。讨论明确了物理化学在我校有关各专业中的学科地位。确定了“物理化学”教学框架—教学基本规格、专业侧重点和追随学科前沿等内容。突出物理化学的“理论性”“应用性”和“前沿性”。结合各不同专业实际情况进行教学内容的优化和整合。各专业均加强化学热力学、化学动力学的基础作用，注重它们在相关章节中的应用，促进相关章节教学内容起点的提升。我们在物理化学教学内容的改革与更新方面主要做了以下几方面的工作：

（一）提升电化学系统教学内容的起点

当电化学系统中没有电流通过时系统的性质是有关电化学反应的平衡规律—电化学系统的热力学，其核心内容是Nernst方程。所以有关Nernst方程的推导、电池电动势的定义，标准电极电势的确定，应用电动势测定求取K ，△rGm，△rHm，△rSm，Ksp 等等均属热力学范畴，但以往仅把求取△rGm，△rHm，△rSm，等作为电化学热力学，则是片面的。当电化学系统中有电流通过时，发生的是不可逆过程，主要涉及电化学反应速率的规律—属于电化学系统动力学。其核心内容是电极的极化和超电势。有关电化学反应速率、极化现象，电化学反应步骤，超电势（扩散超电势、相超电势，电化学超电势），塔弗尔方程等均属化学动力学范畴。但以往的教材该部分内容通常以“电极过程”这个大标题来包容，内容凌乱，不系统，没有从动力学的理论高度加以讨论。现在则有必要提升到动力学理论高度予以系统讨论。

（二）提升界面层教学内容的起点

界面层一章，实质上也分属于热力学及动力学范畴。如弯曲液面的附加压力，饱和蒸气压（开尔文方程），润湿现象，毛细管现象等均属于热力学范畴，其中一些公式可用热力学推导;再如，溶液界面层的吸附，吉布斯模型，吉布斯方程等亦属于热力学范畴。吸附作用，多相反应动力学则属界面层的动力学范畴。新相生成既涉及到热力学也涉及到动力学。因此把界面层一章的内容提升到热力学及动力学理论高度来处理，既体现了热力学及动力学的基础作用，也提升了界面層教学内容的起点。

（三）对不同专业进行“因材施教”

材料专业加强“化学动力学”和“相平衡热力学”内容，轻化、化工专业加强“界面层的热力学及动力学”内容。“电化学系统的热力学及动力学”一章加强电池设计内容。如：锂电池、Ni-H电池、太阳能电池、燃料电池等。对教学内容优化和整合的原则是：理论、应用双重视，做到“少而精”“博而通”。优化后的教学内容结构更加完整。各章配编有思考题、讨论题、自测题，便于学生自学。

二、教学方法的改革

在教学内容的每一个知识点都设定问题，采用启发式和讨论式方法教学，实现教师、学生的双向互动，激发学生学习兴趣，促进教学。强调理论与实际相结合，注重培养学生分析、解决各种问题的能力。对应用性较强的课程内容，结合生产、生活实际及自然现象讨论基础知识的运用。对理论性较强的课程内容，引导学生由被动接受转为主动参与、积极思考，培养学生的发散性和创造性思维。把传统的以教师为中心单向传授知识的学习模式转变为以学生为主体，以教师为主导的教学模式。

三、教学手段的改革

采用多媒体教学，实现教学手段现代化。自行研制出适用于不同专业的高水平物理化学多媒体课件。其中材料学专业物理化学课程已经四年实行全程多媒体教学。课件要适于课堂教学，注重发挥传统教学和多媒体教学两种方法的优势。注重教学创新，大力加强资源建设，将一些抽象的概念和原理精心设计、制作成精美的图片或以动画演示，使微观图像宏观化、抽象知识形象化，使教师将难以用语言表述、学生难以理解的内容借助声像更准确地展现出来。例如，将过渡状态理论的“势能面”制作成3D动画，可以从三维立体图直接反映势能面的具体形状，使学生很容易理解“鞍点”、“能垒”与“反应的最低能量途径”等概念。

实施新颖的辅助教学手段，充分调动学生的参与意识，激发学生的创造性。我们已连续两年在部分专业班级尝试实行学生作业评比和展览;学生课堂笔记评比和展览;已连续多年在部分专业班级尝试实行课堂竞赛小测验。

四、开发综合性实验

结合教师科研，开发综合性实验，对学生进行科学训练，培养学生的创新能力，是物理化学实验教学改革的主要特色。结合教师科研，已经编写出“综合性、设计性实验讲义”，其中包括十个实验。“固相法制备氧化锌纳米材料”，已对部分本科生进行开放，教学效果良好。“化学震荡实验”、“低分子量丝素水解蛋白的制备及其分子量分布测定”、“膜材料的制备和膜过程研究”、“异相离子交换动力学”等正在紧锣密鼓运作之中;在学生开放验教学中，提供Origin绘图软件;ChemOffice化学软件，鼓励学生采用计算机处理数据并作图。5、考试方法的改革物理化学考试主要采用教研室统一命题、流水判卷方式，效果较好。为了探索考试方法的改革，我们在一个班进行了学生自命题考试的尝试，调动了学生自主学习的积极性，受到了学生的欢迎。逐步建立物理化学试题库，库存题目近500个.

五、建设完善的网络教学资源

认真总结多媒体教学经验，结合选用教材的改版，进一步修订完善，做出更高水平的课件，全部实现多媒体教学。建立物理化学教学网站。在教学网站上进行答疑，布置和收、批、改作业。公布教师的电子教案。