物理化学具有理论性强,内容抽象,概念公式多且推导复杂,应用条件严格等特点,学生学习有一定困难[1].东北林业大学开设物理化学课程的专业有化学、应用化学、化学工程与工艺、林产化工、高分子材料与工程、轻化工程、材料化学及环境科学等诸多专业,部分学生平时学习不努力,考试前突击背公式,因而造成期末考试成绩不理想.近期东北林业大学提出了一系列教学改革措施,要求进一步加强学生基础知识和工程能力,物理化学课程的教学也面临新的挑战与机遇.因此,针对林业院校自身特点及教学现状,对我校物理化学教学进行了一系列教学改革和创新,有利于提高学生的综合素质.1 教学内容改革。。
1.1 所学内容紧扣学生专业特点
物理化学教材有许多不同的版本,有的内容偏重知识性和理论性,适合多学时教学.根据学生专业特点,选择适当的教材.如本学院的教学对象主要是化学和应用化学2个专业,办学目标是要突出宽基础和深理论的特点.因此,采用南京大学傅献彩编写的《物理化学》[2],96学时.此外,针对化学工程与工艺、材料化学和林产化工等其它6个工科类专业,选用天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》[3], 80学时,该教材为化工类、环境类和材料类等专业的教学用书,不讲授量子力学和统计力学等内容,内容精练,简明易懂,逻辑性强,便于学生自学.物理化学课程涉及的公式约有150个,教学时,要求学生掌握基本公式的推导和证明,能用基本公式去解决一些实际性问题[4].提倡学生平时自学,上课前复习巩固学过的知识,强调数学和物理基础知识的重要性,培养学生对所学知识进行综合应用的能力.利用高等数学知识,帮助学生掌握、理解物理化学公式.如从卡诺循环可以推导出可逆热温商之和为零;从理想气体发生PVT变化,可以求焓变、熵变、吉布斯函数变和吉布斯函数判据等参数;从肥皂可以了解润湿和乳化等概念.将现实生活中的某事件引入学习中,与物理化学紧密联系,加深学生对知识概念的理解,提高学生实际运用知识的能力[5].
1.2 引入物理化学科学家的故事进行励志教育
在学习物理化学课程时,会涉及到很多着名的物理学家和化学家,讲到相关内容时,教师会讲解他们的个人简历和趣闻逸事.一方面,可以提高学生学习的积极性,集中他们的注意力,缓解课堂的学习气氛;另一方面,每一位科学家的成功都离不开其自身不断努力奋斗的过程,通过了解他们的经历,不仅丰富了课堂教学内容,而且学生对科学的发展也产生了兴趣,对科学家产生了崇拜,成为学生学习的榜样.如首次提出物理化学这个概念的是 1901 年和 1909 年先后获得诺贝尔化学奖的两位化学家:荷兰的范特霍夫和德国的奥斯特瓦尔德,正是他们的研究促成了物理化学学科的诞生.其中范特霍夫是首位诺贝尔化学奖的获得者,他 50 多岁时还经营着一家牧场,亲自送牛奶,被誉为“牧场化学家”[6].在讲到稀释定律时,介绍奥斯特瓦尔德的生平事迹,他出身普通家庭,求学时对化学产生浓厚的兴趣,1884 年在博士论文中提出了电离假设,1888 年提出了以他名字命名的奥斯特瓦尔德稀释定律,1909 年因在催化作用、化学平衡和氨制硝酸等方面的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖.
2 教学方法与考核方式改革
2.1 多媒体教学与传统教学相结合
传统教学采用粉笔板书的方式,书写需要一定时间,导致学生接受知识量较少.而利用PPT课件,结合Flash动画,能使教学内容生动、信息量大,给学生更直观的印象,提高课堂效率[7].物理化学课程公式多,逻辑性强,有些问题比较抽象,单纯采用多媒体呈现,导致学生思维跟不上文字显示的速度,因此不能仅用多媒体一种教学方式.结合教学实际,采用多媒体教学与板书相结合的方式授课,学生能充分地消化吸收所学的知识,教学速度适中,从而提高教学质量和效率.
2.2 考核方式的改革与创新
物理化学课程考核方法普遍采用平时成绩加期末考试两大块的组合,存在期末考试成绩在总评成绩中比例偏重的问题.考核方式改革前,平时成绩占20%,期末考试成绩占80%.这种考核方式可能导致学生平时学习不认真,期末考试前突击,因而不能起到督促学生平时学习的作用.考核方式改革后,采取平时成绩占20%,阶段考试或考核成绩占30%,期末考试成绩占50%的形式.在原有基础上,降低了期末考试的比例,规定小于等于48学时的课程,期间加一次阶段性考试或考核;大于48学时小于等于64学时的课程,期间加两次阶段性考试或考核.虽然教师的工作量比改革前增加了,但学生学习的主动性和积极性得到了提高.学生要想取得优秀的成绩,就不能忽视阶段性成绩.另外,也尝试在总评成绩中增加其它一些(如课堂讨论、课程论文等)考核方式,从而促进学生积极学习[8].
3 设计实验教学环节,培养学生创新能力
实验教学是物理化学教学中不可缺少的组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的重要手段.结合物理化学课程内容构建实验课程体系,该体系包括四部分:(1)基本操作和基本技能的训练.包括实验教学目的、要求、有效数字、相关实验技术、误差分析和实验数据的处理表达方法等.(2)验证实验训练.如燃烧热、液体饱和蒸气压测定,一级蔗糖水解反应速率常数测定等18个实验.通过实验训练,使学生对物理化学理论知识有更深入的理解和掌握,着重提高学生的实验技能,增强动手能力.如学生通过测定一定质量的蔗糖的燃烧热,将测试数据输入计算机,利用Origin或Excel软件绘雷诺温度校正图,计算蔗糖的燃烧热,研究系统与环境热交换的关系,从而理解摩尔恒容燃烧热和摩尔恒压燃烧热的差别.(3)综合及设计实验.结合化工企业生产的典型案例和教师的科研成果凝练实际项目,让学生能够发挥主观能动性,把所学的理论知识加以综合运用,增强独立解决实际问题的能力.如指导专业基础好、操作动手能力强的学生参加全国大学生化工设计大赛,通过参赛锻炼学生的实验思路和实验技能,培养学生的创新意识和创新能力[9].(4)物理化学实验中常用的数据表.物理化学的教学改革是一项长期而复杂的工作,需要不断地学习和改进.作为林业院校,在物理化学教学中已经做出一些尝试性的改革与创新,并取得了一定成果,但仍有一些工作需要做.如结合专业课程设置和专业培养目标来提高专业学生就业能力.物理化学课程的教学是一个需要长期研究的课题,只有不断地创新和改革,结合东北林业大学的发展,把不同专业的物理化学课程教学工作做好,才能培养出具有较强实践能力的实用型专业人才.
参考文献:
[1] 王芳,张树彪,那立艳,等.谈提高物理化学教学质量的做法和体会[J].教学研究杂志,2012,35(1):75-78
[2] 傅献彩,沈文霞,姚天扬,等.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2007
[3] 刘俊吉,周亚军,李松林.物理化学(上下册)[M].北京:高等教育出版社,2009
[4] 王寒露,周建敏,杨小勇,等.化学类专科学生的物理化学教学方法探讨[J].广东化工,2013,40(19):181-182
[5] 马玉龙,高小红,文艳霞,等.促进学生创新学习的教学方法探索和实践[J].大学化学,2011,26(4):8-10
[6] 李学峰,赵艳茹.案例法在物理化学教学中的应用[J].大学化学,2012,27(5):14-17
[7] 陶菲菲,鲁越青,许映杰.地方院校近化学专业物理化学教学模式改革探讨[J].广东化工,2012,39(5):253-255
[8] 黑恩成.以“少而精和博而通”的思想指引教学[J].化工高等教育,2010(2):1-3
[9] 周萃文,尚秀丽,索陇宁.高职石油化工专业物理化学教学改革创新[J].广东化工,2014,41(5):195-197
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