物理化学教学质量初探

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[摘要]分析物理化学教学现状，探讨将科学研究与物理化学教学有机融合的教学模式，初步培养学生创新意识和科研素养，激发学生学习兴趣，有效提升物理化学教学质量。

[关键词]科学研究；物理化学；教学质量

在本科阶段，人才培养不但要让学生学会书本知识，更要的通过教与学的实践过程培养和提高学生应用所学知识解决现实问题的能力，着力培养本科学生的学习能力与创新意识。以科研实践为牵引提升物理化学教学的质量对于培养创新应用型人才显得尤为重要。钱伟长院士曾说：“大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学如果没有科研做底蕴，那就是一种没有观点和灵魂的教育”[1]。我们的前辈戴安邦院士也曾精辟地指出：现代的教学，既传授科学知识和技能；还训练学生的思维方法；更培养学生的科学精神和品德！这充分说明了教学活动与科研实践之间的密切关系：教学是高校科学研究的基础；科学研究则是提高办学质量和实现高校内涵式发展的关键。科学研究实践与物理化学教学有机结合，使任课教师在教学活动中从事科学研究，在研究背景下有针对性地实施物理化学教学，使教学和科研实现有机融合、互相促进[2]，取得良好的教学效果。物理化学是化学工程与工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物工程、材料成型、过程装备与控制、给水排水工程、材料科学等专业四年制本科生开设的一门专业基础课程。通过本课程的学习，其目的是使学生在已获得的数学、物理、化学等基础知识和实验技能的基础上系统地掌握物理化学的学习方法和基本原理，研究物质的性质特征和变化规律。对化学变化的一般规律性，能够从理论上给予更本质、更深刻的说明；培养学生理论思维能力，能定量地描述和处理化学运动的规律与问题。使学生了解物理化学一般研究方法与特有研究方法，树立正确的自然观，掌握和应用科学方法论，增强他们在学习、科学研究中分析问题与解决问题的能力。然而，物理化学涉及高等数学、大学物理和大学化学等学科，并且公式的使用条件严格。同时，现代科研的最新研究进展进一步丰富了物理化学内容，与环境化学、能源化学、材料化学等其他化学学科结合非常紧密[3]，出现了教学内容强度大、学时短、理解吃透难度大等问题，从而对物理化学的教与学增加了难度。因此，如何结合物理化学教师教学和科研实际，使物理化学的教与学变得高效、有趣和轻松，是任课教师始终努力的方向[4-6]。

1物理化学教学现状分析

物理化学理论性、系统性和逻辑性都很强，对高等数学相关知识要求高，初学者往往感到理论性强，抽象难于理解，很容易产生畏难情绪。同时，目前教师上课以教材内容为主，教学方法相对单一，枯燥乏味，基本上为上课而上课，使得很多学生认为理论知识学了没有用途，导致学生对物理化学课程学习兴趣不浓、学习积极性不高及学习效果不理想等问题。究其原因，主要存在以下几个方面：1.1引领物理化学教学的科研思想较为缺乏。在物理化学教学中，每讲到新的一章内容时，必须思考并让学生明白三个问题：为什么要教(学)这一章？教(学)什么？如何教(学)？。其中第一个问题尤为重要，使得学生在思想上就认为应该学好物理化学的内容，主动接受，积极学习。但在实际的物理化学教学过程中，由于只偏重于物理化学课本上所列举的学习该章知识的重要性，没有结合科学研究领域的新思想、新观念、新变化、新热点，特别是与该章知识相关的国际科学研究前沿的最新进展不能很好地介绍给学生，科研领域新思想的灌输较为缺乏，导致学认为只是为了学知识而学习，不能从思想上真正意识到学习物理化学知识对科技发展的重要性，也就无法积极主动学习物理化学知识。1.2融入物理化学教学的科研实践少之又少。在物理化学教学中，为了解决物理化学中抽象难懂的问题，教师讲课时通常列举一些与生活实践结合紧密的现象，并利用物理化学相关知识加以解决。如讲到多组分系统热力学这一章的水溶液的依数性，通常例举冰雪路面撒盐来说明凝固点降低，盐碱地庄稼长势不良是由于渗透压造成的等等。但这些只是对物理化学知识简单的应用，并且借助于教材或者互联网络都能查到且容易理解，对于大学本科生已经具有一定知识水平，这样的解释似乎显得过于简单，并不能有效地激发他们的学习热情和兴趣，解决他们对物理化学知识学习的困惑。同时，任课教师很少将自己所从事的科学研究工作，包括研究背景、原理、思路、研究方案以及创新之处与相关的物理化学教学内容有机结合，没有较好地将物理化学理论知识与科学研究和生产生活实践紧密结合，从而无法真正让学生感受到物理化学作为专业基础课的价值。1.3与物理化学理论知识相关的实验内容不够丰富。物理化学实验是面向化学工程与工艺、冶金工程、应用化学、材料科学、能源化工、环境工程等化学化工类相关专业开设的专业基础课实验。它是独立设课并且与物理化学课程内容相匹配的实验课程。物理化学实验教学内容主要涉及与理论课程同步的热力学、相平衡、电化学、化学动力学、表面化学等领域所涉及的基本研究工具和研究方法，在实验教学过程中引导学生应用物理化学相关知识，解决实验过程中出现的基本问题，培养学生基本的实验技能和初步的科研能力，同时对学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起到促进作用。虽然实验课程涉及的范围较广，但具体的实验内容较少，特别是实验课课时少(16学时)，导致真正做好的实验就更少了。很多物理化学理论课的内容本可以通过做实验得到验证，但由于实验内容不够丰富，导致无法很好的实现物理化学理论知识的有效验证。从而使学生不能很好地通过实验验证来理解物理化学的基本原理和掌握物理化学基础知识，也就激发不了学生学习物理化学的兴趣。因此，在物理化学实验课程之外，任课教师结合科学研究的实际，将部分科研实验的内容展示或者让学生参与进来，这样一定程度上能够填补物理化学实验内容不够丰富的不足，也能激发学生学习物理化学的热情。

2科教融合的途径与方法

2.1通过大量相关科研文献调研，深入挖掘科研前沿领域与物理化学教学内容相关的新热点、新思想和新理念。主要结合本人研究的光催化领域，凝练出光催化涉及的能源转化、绿色环保、环境净化等与物理化学教学内容息息相关的前沿热点及新理念，并贯穿于物理化学相关教学内容的课堂教学。让学生感受到物理化学知识与科研实践紧密联系，从思想上真正意识到学习物理化学的重要性和必要性。2.2将科研实践与物理化学教学内容有机融合，完善教学设计和规划。根据前期文献调研的科研资料，结合现有科研成果和科研条件进行归纳梳理，与相关的物理化学教学内容衔接，有目的、有计划、有条理地修订教学大纲，完善教学计划，周密规划教学进度，在原有教学学时的前提下有效高质量完成教学任务。2.3利用科研原理、方法及过程改革创新教学方式方法，激发学生学习物理化学知识的兴趣和热情。按照科教融合思路修订的教学大纲和完善的教学计划进行教学改革实践。主要包括几个方面：一是将研究领域的科研原理和方法穿插在相关教学内容的课堂教学中，让学生了解科学研究的基本原理和方法，以及和所学内容的紧密联系；二是将发表的科研论文中表征用的图片、数据图及重要结论穿插在课堂教学PPT中，用图文并茂的形式将科研成果展示学生，并简要讲解；三是对一些有趣的实验过程和现象录制短视频，在课堂教学中或课余时间让学生观看，直观了解科学研究的魅力；四是寻找合适的时机让学生参观实验室，甚至参与做一些简单有趣的科研实验环节。让学生零距离接触科研实践，不再感到科研很神秘，很遥远，而是很结合实际，并与物理化学知识是密不可分的，进一步激发学生学习物理化学知识的热情和兴趣；五是将物理化学理论知识与学生的课外科技创新活动、毕业论文结合起来，对所学知识进一步巩固和升华，并得以实践和创新；六是鼓励部分对科学研究特别感兴趣的同学加入到科研小组，利用课余时间参与科学研究，建议和沟通学校部分实验仪器设备向本科生开放，进行定期培训达到熟练操作仪器水平后，颁发合格证书，允许本科生上机操作，初步养成学生良好的科研习惯，培养科研技能和科研素养。2.4将科研实践与物理化学实验互为补充，相互促进，用实践的手段来验证更多的物理化学理论知识。物理化学是一门理论性很强的学科，好多内容需要通过实验验证，才能更好地理解和掌握。针对物理化学理论知识内容多，覆盖面广，而物理化学实验课时少，内容不够丰富的实际，深入挖掘相关科研实践作以补充，更好地验证更多的物理化学理论知识，对物理化学课堂教学起到补充和推动作用。2.5完善科研促进物理化学教学的效果评价体系。在考核和评价方面进一步合理化，根据课程教学内容与科研实践结合的教学方法改革，建立考核评价新模式，加强教学效果考核全程考察。同时，对于学生在平时学习过程中参与科研情况，给予适当比例的平时考核成绩。2.6提高物理化学教师队伍科研水平以更好提升物理化学教学质量。教师在教学活动中起着非常重要的作用，其本身的专业知识水平决定了其的教学水平和能力，而科研实践对教师有很好的启发和锻炼作用，能够有效提升教师业务水平，对课堂教学有很好的促进作用。因此，要在教师现有科研基础上，鼓励和吸引更多的教师从事科学研究，进一步提高物理化学教师队伍整体科研水平，逐步形成具有鲜明特色的教学模式，将新理论、新观念和新方法贯穿到物理化学教学活动中，更好提升物理化学教学质量，促进培养学生创新能力和科学精神。

3结论

总之，教师从事的科学研究工作有效的融入物理化学教学过程，将会改变以往物理化学课堂教学的单一枯燥气氛和学生被动学习的状态，使学生从思想上真正意义到物理化学重要性和有趣性，从而喜欢学习物理化学课程，积极参与课堂教学和科研实践，最终实现物理化学教学质量大幅提高和学生实践创新意识有效增强的教学目标。

参考文献

[1]葛文君．关于高等学校科研促进教学的几点思考[J]．哈尔滨学院学报，2007，28(9)：1-3．

[2]刘兴，李俊华，曾荣英，等．物理化学科研促进教学培养创新应用型人才初探[J]．山东化工，2018，47(16)：167，169．

[3]许秀芳．大学化学，2014，29(6)：25．

[4]天津大学物理化学教研室．物理化学[M]．4版．北京：高等教育出版社，2001．

[5]樊晓丹，黄科林，杨波，等．物理化学在化学工业中的应用[J]．化工技术与开发，2008，37(11)：23-27．

[6]方文军，雷群芳，王国平，等．工科物理化学教学改革与实践[J]．化工高等教育，2005(2)：33-35

作者:马成海 曹红翠 李长顺 晁显玉 马晓东 单位:青海大学