材料物理化学课程改革探讨

王小艳

物理化学是化学学科的一个重要分支，是剖析化学反应过程中发生的复杂物理现象的一门学科。材料物理化学从物理化学的角度研究材料领域的基础理论问题，用物理化学的原理及方法来探究材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用等过程中涉及的化学问题。该门课程的教学目的在于通过该课程的学习，学生能够掌握基本的基础理论知识，能够运用科学的思维方式和独立的创新能力来解决实际工程问题。

1 材料物理化学教学现状

1.1 学科交叉，难度大、知识广度

物理化学是运用物理的理论和实验方法来研究化学运动普遍规律的一门科学，属于化学学科中的一个重要分支。该课程也是材料研究、制备、加工、使用过程中分析相关化学过程的重要知识储备，因此也是材料专业的一门专业基础课。该课程中涉及到高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程知识，需要扎实的相关课程基础。高等数学是物理化学理论推导的重要手段和工具，通过数学语言的表达才将物理化学真正发展成为一门科学。另外，热力学在大学物理中已经有所涉及，意识到其与物理化学中热力学内容的衔接，并在大学物理基础上梳理热力学的起源与发展，对知识的深度进行相应延伸，避免重复，突出重点，讲清难点，是材料物理化学教学中应该注意的问题。

在学生的未来发展方面，首先材料物理化学作为一门重要的专业基础课，是许多高等院校研究生入学考试的专业课考试科目，因此，该课程的教学对学生的升学有重要影响。

1.2 记忆性知识点多，学生易感觉枯燥

物理化学是一门系统、复杂的学科，其中涉及的方面较多，但学时压缩严重，课时少，因此，面向材料专业学生讲授的物理化学在教学内容方面进行了调整，强调热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、化学动力学基础方面的学习，与具体现象相关的内容则由学生以案例分析的方式进行沉浸式学习[1]。此外，物理化学概念多、公式多，将原先照搬课本目录改为整理成知识单元的形式，并提出各知识单元的学习重点、难点和预期学习成效，更有利于学生对学习内容整体把握，抓住学习重点[2]。要求学习后能熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热过程中的Q、W、ΔU、ΔH 等。

2 课程改革探索

（1）引入课程思政教育理念，帮助学生树立正确的科学观，倡导家国情怀，形成正确的人生观。引导教育学生形成正确的科学观，包括创新意识的培养，学术诚信的宣教与实践，批判性思维的引导[3]。以实验课为例，在教学中突出创新意识与批判性思维的教育；课程中设置小论文的写作，提高学生对学术诚信的认知。适当进行的小组讨论则有利于开阔视野，加强交流合作，这些对于将来学生走向工作岗位大有裨益。倡导家国情怀，突出思想教育，不能仅限于枯燥的说教，而是引入大量实例以及材料学相关的人物事迹，让这一教育生根发芽。要实现这一目标，需要在教学计划中建立健全课程思政的引导与评价体系。从专业课程中发掘素材，挖掘知识点，群策群力。在教学过程中引导学生形成正确的认识论、方法论以及辩证法。

（2）改变枯燥的灌输型课堂教育，运用多种教学手段改变课堂氛围，调动学生积极性。例如运用新媒体形象演示，部分课堂设置学生小组讨论，穿插相关学科人物、事件的介绍等等。物理化学作为专业基础课，理论内容相对比较稳定，就容易导致课程内容十年不变的情况出现。但理论是服务于实践的，科技发展日新月异，也给物理化学课堂教学提供了丰富的素材，从热点话题出发，通过对问题的剖析揭示物理化学的知识可以让课堂变得生动、有趣起来。

新媒体的运用与演示，例如动态演示、翻转课堂，使得教学更加生动，提高学生的课堂积极性[4]。随着现代信息技术在现代教学中的不断深入，教学已经不仅限于教师奋笔疾书的满堂灌，把多媒体引入课堂，将教学内容形象化，能大大提高学生的学习效率，激发学习兴趣。比如在讲相平衡时，利用水的气液平衡动态效果来演示相变过程，能使晦涩的理论知识变得直观、形象。启发式教学的运用将课堂变得更高效。

（3）帮助学生明确课程重难点，了解学科意义，引导学生明确课程与相关工程联系，明确创新实践。同时加强完善学术交叉汇总整理，构件完善学科体系，减少不必要的重复，突出教学重点。根据新版人才培养方案的培养目标和毕业要求，对大纲中的课程目标进行了修改，在掌握基础知识的前提下，强调学生分析和解决本领域复杂工程问题这一应用目标。如提出通过本课程的学习，学生能将热力学原理应用于材料热力学反应系统，研究一定条件下给定反应所能进行的方向和限度；掌握影响化学反应速率的动力学因素，给出控制化学反应的合理方案等。将课程目标细化到具体的知识点，密切贴合对本专业学生的毕业要求，有力支撑人才培养目标。

（4）注重训练学科习题设置，强化实验课程，增强动手实践能力。对于理论性很强的课程，通过理论联系实际，能让学生切实地体会到所学的东西有实际意义，繁琐的理论推导和公式不单是枯燥的符号，其中的理论知识不仅与生产生活相关，还可以解决实际问题。通过实例将理论与实际结合起来，解释实际现象和问题，不仅能提高学生的学习兴趣，同时也能引导学生运用所学知识解决实际问题[5]。例如在讲自发过程和非自发过程时可以用水总是自发地从高处往低处流，气体总是自发地从压力高的地方向压力低的地方流动等，相反的过程虽然可以发生，但都需要外力做功才能完成。并启发学生利用所学知识解释生活中的自发过程，最终归纳出自发过程的不可逆特性。

材料物理化学内容抽象，概念、公式多，理论性强，教学过程易产生枯燥乏味的情绪，因此建立以问题为核心的教学，设置习题课，围绕典型问题，引动课程学习。重视实验课，训练加强学生动手能力，有效地将理论与实践结合起来。明确实验课程的重要性，在此过程中尝试调动学生的积极性，并将之与相应工程应用结合起来，增强其趣味性。课程教学中穿插小论文的训练，即可以教授学生相关科研写作要求，又可以让学生在此过程中对知识点有更加深刻的理解。

（5）更新评价体系，改变唯考试论的观点，加强多维评测，提高实验课比重，突出训练创新、实践能力。以考试成绩为导向的教学，必然导致学生侧重点在考前突击，死记硬背，实际考试过后可能并没有掌握课程知识点，这与教学目的是相违背的。在课程教学中更新完善评价体系，将课程参与程度，课堂表现，作业完成情况，小组任务，实验动手能力，课程考试综合起来，多方面结合，综合评价，加强课程的教学实践。现行考核内容偏重于知识记忆，课堂考核内容局限于教材、课堂笔记、老师划定的范围和指定的重点，对于学生将所学理论应用于实际的考核普遍不足，导致出现考前突击、考完全忘的现象。

3 结束语

面对物理化学学科交叉多，教学难度大，课时存在压缩的情况下，教师主动进行教学改革，采取多种手段，丰富课堂内容，提高学生的课堂积极性。同时严格秉承，教书育人的观点，积极探索课程思政教学，在教学中突出对学生科学观，人生观，价值观的教育，引导学生的全面成才。在教学过程中还需要不断进行探索，提高教学质量。