关键词:物理化学;贴近专业;细化教学
中图分类号:G642.4 文献标志码:A ?摇文章编号:1674-9324(2013)16-0055-02
一、引言
物理化学是用物理的理论及实验方法来研究化学的一般理论问题[1],它为了建立可以适用于各个化学分支的知识,采用了理想气体、理想液体等在现实中不存在的物质作为研究对象,导致物理化学的内容抽象、不易与现实联系起来的情况。
自2008年开始,作者承担了本校建筑工程学院给水排水专业《物理化学》的教学任务。对于这门课的教学,从教师角度来讲,课时数太少(其中理论教学32课时,实验教学16课时),即使采用篇幅精练的《物理化学简明教程》[2],平均到每节课应完成的教学内容也不少,从学生角度来看,这门课属于选修课,在专业课程较多、学习时间较紧张的情况下,利用课后时间来加深对物理化学理解的主动性并不高。因此,只有让学生明白学好物理化学,可以准确认识给水排水过程所涉及现象的产生原因、能够提供解决专业问题的实用思路和方法,才会让学生与物理化学产生共鸣,引起他们的兴趣,从而主动地自学,增加这门课的学习时间。
分析学生的专业,可以发现他们的课程体系是围绕着“水”来安排的,在给水排水专业的课程设置中,名称带有“水”的课程共有23门。由于水是与人类生活和生产密切相关的液体,在水中发生的化学反应是最常见的化学变化,这使得“水”是物理化学知识逐渐形成和建立的主要载体之一。所以,“水”完全可以把学生的专业与《物理化学》联系起来,如果恰当运用“水情景”来进行各知识点的教学,可以让学生在较短的学习时间内对《物理化学》形成全面认识,进而掌握其中的基本规律和应用方法。
二、教学实例
《物理化学》中有很多与“水”相关的知识点和对应的习题,如热力学第一定律的应用和相关的计算、热量计的工作介质涉及溶液的内容、利用H2与O2反应生成H2O进行平衡常数的计算、水的相图,电化学中各种现象和计算基本上是发生在水环境中的,溶胶的聚沉和絮凝也是较多地与水联系在一起。
但在教学中,只是指出和强调这些知识点与水有关还不能让学生掌握在给水排水专业上,应用物理化学知识来解决实际问题这一方法。因此,教师需要进行一些教学内容的细化讲解,作者采用图1所示的思路来实施课堂教学,以说明物理化学可以解释日常生活,它的知识及内容已经融入到部分专业课程中,掌握物理化学知识能够对将来从事的科研工作进行指导。
1.物理化学知识对日常生活的揭秘。教学实例一:近年来,我国南方地区经常发生大范围的降雪,路面结冰导致交通受阻,融雪剂被大量使用,作者在课堂上适时进行习题演算,如:在某种情况下需要配制25kg的甘油水溶液(此溶液在-17.8C时才不致结冰),设此溶液为理想液态混合物,试计算最少需用甘油多少公斤?练习这种类型的习题,能够直接让学生感受到理想稀溶液依数性知识的实用性价值。
教学实例二:冰上运动给观众留下了灵活印象,人们大多认为这种灵活性来自于冰刀的锐利,而利用克劳修斯-克拉佩龙(Clausius-Clapeyron)方程对固态冰-液态水之间的相变过程进行定量研究后,发现冰刀的主要功用是通过显著减小运动员对冰的作用面积,从而产生足够大的压强,使得冰刀下方的固态冰因凝固点下降而变成了液态水,这才让运动员能够灵活地滑动,这项运动的奥妙,原来是处于冰刀下的冰至水的相变所致。这些知识会让学生体验到物理化学在日常生活中的效用,有助于消除对《物理化学》是抽象性课程的认识,并对它产生亲近感,乐于通过自学获取更多的物理化学知识。
2.物理化学知识在给水排水专业的应用。教学实例三:给水排水系统要大量使用金属管件,它们的腐蚀与防护是工程建设上必须要注意的问题。电化学腐蚀是导致金属管件损坏的一种因素,而电化学保护是一种有效解决手段。发生腐蚀和产生保护现象,都是由所用材料与环境的电极电势相对高低决定的,这会促进学生更深入地理解电极电势概念,对安排的电极电势测定实验有着更强烈的动手欲望。教学实例四:溶液表面的吸附现象包括正吸附和负吸附,根据这两种类型中的溶质分布特征,引导学生考虑是否可以根据不同污染物在水中的分布特性来开发相应的水处理方法,这项要求会引导学生深究正吸附和负吸附产生的原因,加深对表面能概念的理解和运用。通过这方面的教学,能够引导学生主动地将物理化学内容与专业学习融合起来,在将来的职业发展中,他们有可能成为善于运用理论来解决实际问题的专家。
3.物理化学知识对科学研究的指导。教学实例五:在表面张力教学中,引入其他学科的研究实例。介绍具有不同表面张力的溶剂,如水和无水乙醇用于催化剂制备时,它们对催化剂结构和反应性能会产生明显不同的影响[3],通过对催化剂样品的透射电镜照片展示,学生可以直观地认识液体表面张力对材料制备的影响,同时起到拓宽学生的知识面的作用。
教学实例六:向学生推荐给水排水的专业学术论文,让他们对物理化学知识在专业科研工作上的应用有具体认识,如邹卫华等[4]在脱除污水中的重金属离子工作中,系统地运用了多项物理化学知识,其使用的确定吸附等温式类型、反应级数的程序、热力学函数的求算方法、活化能的计算等,这些内容在《物理化学》课本中都能找到。这种介绍能够破除学生对科研工作的神秘感,建立起从事专业研究的信心。
展示这些具体的科研实例,有助于学生悟到物理化学并不是运用难度非常高的一门知识,表述简洁的热力学定律和方程能够用于各种类型的研究中。
三、结论
通过采用上述方法来教学,可以让学生逐渐形成物理化学在专业学习和工作上有着广泛应用,并且易于运用的认识,消除他们对物理化学内容过于理论化的感觉。作者仍在继续探索和完善这种细化的教学方法,以更好地激发学生的学习兴趣,鼓励他们将来能在专业上创造性应用物理化学知识,并对物理化学的进一步发展做出贡献。
参考文献:
[1]天津大学物理化学教研室.物理化学(第四版)(上册)[M].北京:高等教育出版社,2001:1.
[2]印永嘉,奚正楷,张树永.物理化学简明教程(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2007.
【关键词】药学专业;物理化学;教学改革
物理化学课程是我校中药学、药物制剂和药学等相关专业的一门基础化学课程,它是针对药学相关专业二年级的学生开设的,与后续药剂学、药物动力学以及药物化学课程关系密切,在基础课程和专业课程之间起着重要的桥梁和纽带作用。物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手,利用物理仪器和实验手段来探求化学变化基本原理和规律的一门科学。物理化学具有理论性强、内容抽象、逻辑性较强、公式繁多等特点,其教学内容不仅涉及无机化学、有机化学和分析化学的知识,而且还要用到物理学和高等数学的知识。我校药学专业的学生,数理基础相对薄弱,抽象思维和逻辑思维较差。因此,学生在学习物理化学时感到非常吃力,畏难情绪严重,难以学以致用,缺乏学习的兴趣和热情。针对以上这些问题,我们结合药学专业特色,从教学内容,教学方法和教学手段等方面进行物理化学教学改革,以激发学生的学习热情,提高物理化学课程的教学质量。
1.结合药学专业特色,精简教学内容
在实际的教学过程中,结合药学专业特色,精简教学内容。适当减少热力学部分的授课学时,增加相平衡、动力学及表面现象等与药学密切相关的授课学时[1]。热力学部分的重点在于学生对热力学研究方法的理解和掌握,而不是热力学函数之间的关系,省去复杂的公式推导,让学生清楚公式的使用条件和应用范围即可。相平衡部分重点介绍吉布斯相律、单组分和二组分体系的相图,要求学生掌握相、组分数和自由度等基本概念,学会分析单组分体系和二组分体系的相图及应用,特别是蒸馏和精馏的原理以及萃取的基本原则。化学动力学部分主要讲授浓度对反应速率的影响,阿累尼乌斯公式及其应用,催化作用等,对反应速率理论可以不做介绍,作为课外阅读要求学生自学。表面现象是药学专业物理化学教学的重点和难点部分,与后续药学专业课关系最为密切。重点介绍比表面、表面吉布斯自由能、铺展、润湿与吸附等知识,难点是高分散度对物理性质的影响,拉普拉斯方程和开尔文公式的推导及应用。胶体化学部分,重点介绍胶体的动力学、光学和电学性质以及大分子溶液的基本性质、溶解规律及其应用。
2.优化教学方法
在物理化学教学过程中,要彻底摒弃传统的满堂灌、填鸭式的教学方法,积极倡导问题式、探究式和启发式的教学方法。尤其是在互联网+教育的理念下,我们更应该与时俱进,优化教学方法,使教学活动能够在互联网上进行,老师在互联网上教,学生在互联网上学,师生可以互动,学生之间也可以相互讨论和交流。这就需要教师不断提升自身的业务水平,提高教育信息技术,做好教学网站和教学视频的建设,改进教学模式,转变学生的学习模式,增强学生学习的主动性,改变现在学生被动学习的状态,从要我学变成我要学,真正成为学习的主人。
3.丰富教学手段
目前我们大多采用多媒体课件和板书相结合的教学手段,两者可以相互补充,大大增加课堂信息量,提高课堂教学效果[2]。目前多媒体课件作为辅助教学手段,可以节省板书的时间,增加授课内容,但是形式比较单一,基本上以文字和图片为主,很少出现音频和视频等媒体,教学手段仍需要丰富。在互联网+的时代背景下,我们可以借助互联网的优势,搜集各大网站的音频和视频等教学资料,制作教学网页和教学视频,利用各种在线教学资源来丰富教学手段。当下非常流行的“翻转课堂”、微课、慕课等新兴的教学手段势必应用到物理化学课程的教学过程中,使我们的教学手段更加多元化和国际化。
4.改革考核评价制度
原有的成绩考核分为实验成绩和理论成绩两部分,其中实验成绩占30%,理论成绩占70%。改革后的考核评价制度,加强对学生课堂出勤和课堂表现的考核,促进学生主动学习,积极思考,增强课堂的互动效果。另外加强互联网在线学习的考核,不仅可以调动学生日常学习的积极性,还可以培养学生的自学能力和独立思考的能力;最后加强平时作业质量考核,特别是要求学生查阅科技文献的相关作业,培养学生基本的科学素养,训练学生运用学科语言的能力。在新的考核制度中学生总成绩包括课堂表现成绩、平时作业成绩、实验成绩和理论考试成绩,其中课堂表现成绩占20%、平时作业成绩占20%,实验成绩占20%,理论考试成绩占40%。通过以上几个方面的教学改革证明,学生对物理化学学习的积极性得到了很大的提高,能够主动参与课堂讨论,敢于提出问题,解决问题。学生对待物理化学课程的态度有了明显的改观,觉得物理化学对今后的学习和工作是有帮助的,改变了以往被动学习的状态。当然,物理化学教学改革任重而道远,我们将根据学生的实际反映和需求,及时作出调整。在国家互联网+的时代背景下,进一步加深对物理化学课程教学的改革和探索,改变学生的学习模式,提高学生的学习兴趣,使学生在轻松愉快的环境中掌握专业知识,从而提高物理化学课程的教学质量。
参考文献:
[1]刘靖丽,张拴.药学专业物理化学课程教学设计的探讨[J].广东化工,2015,42(19):191.
[2]杨芙丽,孙娜,胡亚伟等.多媒体辅助教学在物理化学教学改革中的作用[J].才智,2012,4(2):114.
关键词:STS教育 物理化学教学 科学素养
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)04(a)-0105-02
STS(Science, Technology and Society)教育是对20世纪80年代初“科学为大众”这一科学教育改革理念的回应。在中学化学教学中STS教育的理论和实践研究已经得到很大的发展,相对来说大学化学教育中提到的相对较少。物理化学是化学学科的重要分支之一,是综合性大学本科化学类专业的一门重要的基础主干课。其目的是要求学生较系统地掌握物理化学的基本原理和方法,了解化学变化过程中的一些最普遍的规律,并初步具备分析和解决在无机化学、分析化学、有机化学中所遇到的一些实际问题的能力。物理化学其实也有非常丰富的STS教育内涵。
1 STS教育的涵义
并非起源于学校科学教育领域,20世纪60年代末70年代初,美国兴起一个哲学社会学新领域―― 以多学科交叉为基础,研究科学、技术和社会相互之间关系,这就是STS研究。所以STS思想是第二次世界大战后人们对科学、技术、社会关系重新认识的产物。STS教育就是STS研究理论方面的研究成果,目的在于加深学生对科学、技术和社会相互关系的理解,提高其科学技术素养。
关于STS教育,世界范围内尚未形成权威性的公认定义。1989年,世界科学和技术教育研讨会上,将STS教育理解为“在技术和社会环境的可靠范围内教授科学内容”; 1991年,美国科学教师协会(NSTA)将STS教育教育定义为“在人类经验范围内的科学教学和学习”;基础教育新课程提倡的STS教育就是“在STS思想的指导下,为了培养了解科学技术后果、能够积极参与与科学技术有关的社会问题的决策、具有一定科学素养的公民而进行的一种教育。”STS教育以学生为中心,关注学生的学习需要;突出科学、技术与社会的相互联系,以及科学技术在社会生活、生产中的应用;为学生提供广泛的学习科学的背景,这是STS教育的基本特征。STS教育的要素是科学、技术、社会、学生,其中学生是STS教育的核心。美国科学教师协会在1982年举行的会议当中发表了一篇名为“科学―技术―社会(STS):80年代的科学教育的情况报告书”的报告书。这篇报告书的发表标志着STS教育的兴起。
STS教育本质上是科学教育领域中实施的一种文化战略,目的就是改进整个社会的科学文化。STS教育的背景就是社会文化环境,它是一种新的科学教育模式。表现在课程上,STS教育是组织科学课程的一种新的理念。20世纪80年代,STS教育获得世界各国科学教育工作者的认可,成为世界科学教育改革的新趋势,对传统的理科课程改革产生了重要的影响。
2 教学中实施STS教育的意义
2.1 有利于学生引导联系实际、学以致用
化学教学中渗透STS教育,能够使得学生了解社会了解化学,能够将化学课上学到的内容应用到社会生活当中,能够对在社会和生活当中遇到的情况作出相应的合适的决策,做出自己的选择和判断。由此来拉近学生与化学知识的距离,把化学知识同社会实际情况联系在一起,体现知识和社会的紧密联系,以及化学知识源自社会生活,并服务于社会生活的时代主题,培养学生关注社会热点问题,参与国家决策的能力。
2.2 有利于学生科学素养的培养
科学素养是现代公民必须具备的基本素质,也是包括物理化学在内的科学课程改革的出发点和重要归宿。物理化学教学中应该充分利用STS教育理念渗透科学素养教育,让学生体验化学家进行科学探究的过程,学习科学家研究化学的科学思想和科学方法,培养学生的科学探究意识与创新精神。
化学教育的核心就是科学素养的培养,大学化学教学中常常以教师讲授为主,学生参与到教学中的机会不多。这样的教学模式很难引起学生的学习兴趣和热情。而STS教育以学生为中心,以全面提高学生的科学素养为目的,重视学生从已有的生活经验出发。关注学生所触及的与科学有关的社会话题以及与当代生活密切联系的相关科学知识,紧密联系社会生活实际,更能引起学生的共鸣和学习热情。学生感受到利用所学知识运用到实际生产生活中的巨大作用,从而极大增强学生们的学习兴趣和对未来步入社会适应社会发展的信心。对于培养学生的科学素养起到极大的推动作用。
2.3 有助于科学教育与人文教育的有效结合
人们通常从教育内容或教育目的两个角度把教育区分为科学教育与人文教育两种类型,从教育内容角度看科学教育以科学知识为主要教育内容,人文教育则以人文学科知识为主要教育内容。也可以理解为教育同时具有人文性和科学性,在学校教育中既提倡科学教育,又提倡人文教育,但在两种提法下经常会出现这种情况:无论是基础教育还是高等教育,提倡科学教育时便强调要增加自然科学课程的分量,提倡人文教育时便强调增加人文课程的分量,在教育教学改革中就表现为两种课程数量和课时量的争夺。
我国著名物理化学家傅鹰教授曾提出:“化学教育给学生以知识,化学史教育给学生以智慧。”前半句强调化学知识与技能的获得,后半句强调通过对知识与技能本身得以产生的情景再现,重现科学发现之路,让学生充分领略科学思想和方法。STS教育是将科学教育和人文教育相融合的有效途径,是综合课程的一种表现形式。
3 物理化学中体现STS教育理念的案例
物理化学中,许多内容与化学现象与衣食住行、环境能源、材料科学、医疗卫生等息息相关,突出体现了化学与社会、生活和技术的联系。物理化学教学中这样的案例有很多。
3.1 案例1:稀溶液的依数性
稀溶液的依数性指的是只依赖溶液中溶质分子的数量,而与溶质分子本性无关的性质,它是多组分系统热力学的重要内容之一。依数性包括溶液中溶剂的蒸汽压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的数值。这些性质在实际生产中有着重要的实际作用。
利用凝固点下降原理,冬天在室外施工,建筑工人在砂浆中加入食盐或氯化钙;汽车驾驶员在散热水箱中加入乙二醇等等,防止砂浆和散热水箱结冰。溶液凝固点下降在冶金工业中也具有指导意义。一般金属的凝固点降低系数都较大,例如Pb的Kf≈130 K kg/mol,说明Pb中加入少量其它金属,Pb的凝固点会大大下降,利用这种原理可以制备许多低熔点合金。
钢铁工件进行氧化热处理就是应用沸点升高原理。用每升含550~650 g NaOH和100~150 g NaNO2的处理液,其沸点高达410~420 K。
溶液的渗透压在生物学中有很重要的作用,土壤种水分通过这种渗透作用,送到树梢。鲜花插在水中,可以数日不萎缩,海水中的鱼不能在淡水中生活,都与渗透压有关。工业上常常利用渗透的对立面-反渗透来为人类服务。所谓反渗透,就是在溶液上加一个额外的压力,如果这个压力超过了溶液的渗透压,那么溶液中的溶剂分子就会透过半透膜向纯溶剂一方渗透,使溶剂体积增加,这一过程叫做反渗透。反渗透原理在工业废水处理、海水淡化、浓缩溶液等方面都有广泛应用。用反渗透法来淡化海水所需要的能量仅为蒸馏法的30%,已成为一些海岛、远洋客轮、某些缺少饮用淡水的国家获得淡水的方法。
3.2 案例2:电化学
电化学是研究电与化学反应相互关系的科学,它主要涉及通过化学反应来产生电能以及通过电流导致化学变化方面的研究。电化学包含的内容十分广泛,如化学电源、电化学合成、生物电化学、电催化、电冶金等都属于电化学的范畴。比如可充电锂离子电池就是利用化学反应来产生电能,再利用电能来驱动化学反应充电,是电化学在工业生产领域的成功应用。
再比如燃料电池发电,是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,不像传统发电机需要机械传动。理论能量转换率为百分之百,无论多大的燃料电池实际发电效率都可以达到50%左右。可以实现热电联产联用,综合能源效率能达到百分之八十。燃料电池的结构为积木式,容量非常灵活,既可作为手机的电源,电容量也可以与火力发电厂相媲美。
人们常说的心电图,则是生物电化学领域在实际生活中的一个重要应用。由于在病理的情况下产生的电变化与正常情况下不同,因此医生们能从中看出由细胞构成的器官是否存在着某种疾病,它是用来检查人的心脏有否疾病的一种仪器。医生们只要对心电图进行分析便可以判断受检人的心跳是否规则、有否心脏肥大、有否心肌梗塞等疾病。
3.3 案例3:界面科学
界面科学是化学、物理、生物、材料和信息等学科之间相互交叉和渗透的一门重要的边缘科学,是当前三大科学技术(即生命科学、材料科学和信息科学)前沿领域的桥梁。由于在界面上的分子处境特殊,有许多特殊的物理和化学的性质,这些特殊的性质可广泛地应用于实际生活中。例如人工降雨的原理,就是当云层中的水蒸气达到饱和或过饱和的状态时,在云层中用飞机喷洒微小的AgI颗粒,此时AgI颗粒就成为水的凝结中心,使新相(水滴)生成时所需要的过饱和程度大大降低,云层中的水蒸气就容易凝结成水滴而落向大地。
再比如表面活性剂,指加入少量就能显著降低溶液表面张力的一类物质,通常是指降低水的表面张力。它在生活中有着非常广泛的应用,在纺织工业中,它可以用作润湿剂、净洗剂、匀染剂等;在造纸工业中可以用作除油剂、软化剂等;在日常生活中主要用作去污剂等等。
物理化学是本科教学中最基础的内容之一,课程的教学内容要着眼于为学生今后的学习和发展奠定基础,这与STS教育的基本思想相吻合。以新世纪基础教育改革为契机,大学化学教育中STS教育也理应得到足够的重视。目前,STS教育已得到我国教育界众多人士的认可,但真正将STS教育的思想落实到学校教育中还需要做更多的工作。STS教育是对当代科学教育目标的一种理性反映。物理化学中STS教育内容很多,教师应该坚持STS教育理念,以取得更好地教学效果。
参考文献
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关键词物理化学;改革;科教融合
在综合型大学的自然科学理论教学中,物理化学介于通用理论层次与专业理论层次中间。这门课程是在学生学习完基础化学知识之后进一步深入、系统地阐述相关化学理论,进而为后续的专业课程学习打下理论基础。因此,物理化学课程在化学化工类各门学科的学习体系中处于极其重要的枢纽地位。传统的物理化学教学体系已逐渐显示出其弊端,学生学习积极性差、动手能力及创新性锻炼不够,物理化学实验种类受限且多为验证性实验、分析及总结能力缺乏、不能学以致用等等,这些问题已严重制约高校物理化学课程的建设与发展。基于此,物理化学的教学体系亟须进行改革,而改革必须以学生今后的整体发展为基础,注重逻辑思维、分析能力、创新素养及独立思考习惯的培养。本文旨在通过剖析传统物理化学教学体系,进而提出以科教融合为核心的理念,以培养学生的逻辑、创新思维为着力点,积极拓展物理化学理论教学至科研应用实践环节,将课堂教学与科学研究有机结合,努力创造应用研究型教学平台,在一定程度上实施科研化的教学工作。
1目前物理化学教学现状及不足
物理化学是一门基于物理、化学原理及其实验技术的重要基础理论课程,其本质为通过深入研究物质的性质及行为形成普适性的基本化学理论及规律。相对于其他化学课程,物理化学由于理论性强、逻辑性强的特点已成为一门公认的教师难教、学生难学的化学课程。在提倡素质教育的今天,物理化学教学正承担着教学内容需要更新、教学学时不断削减的压力。作为四大基础化学的理论基础,物理化学课程的作用是不可比拟和不可取代的。然而物理化学教学现状却是一味注重教学内容的灌输,几乎完全忽视了其本该具有的科研实践功能,导致学生学习产生畏难和抵触心理,认为学习物理化学解决不了实际问题,从而也严重影响了教学质量与效果。目前,物理化学课程教学体系改革已受到部分高校的教学人员的重视,并已有相关的改革成果付诸于实践,如辨证或形式逻辑法、比较法、理论模型化法以及逻辑推理与教学处理分析相结合的方法等[1]。
2物理化学课程科教融合的必要性
科教融合的教学方式已经被越来越多的教育研究者所认同,这种方式是指以课程内容和学生的学识积累为基础,同时在科研实践中掌握相关应用知识,在教学、科研双轨并行的教育体系中培养创新思维和锻炼应用能力。其基本特征是“三个突出”,即:突出教学中学生的主体地位,突出科学研究在教学中的重要作用,突出达到知识、能力及素质三维度的教学目标[2]。基于以上特征并针对物理化学的教学现状及我校的实际情况,我们认为有必要对物理化学课程进行科教融合式的改革,而拓展物理化学教学至科研实践的教学改革有利于解决以下主要问题:1)枯燥的物理化学理论教学,授之以鱼而非授之以渔,学生的创新能力得不到任何提高,导致学习过程中学生逐渐呆板化、不能举一反三以及学以致用。而且,传统的纯理论教学会导致教学过程中出现照本宣科,对教师教学水平的提高会产生较大的副作用。这种轻实践重理论的教学体系已违背了现代高等教育的教学要求。2)大部分的化学类专业学生毕业后会从事相关的科研工作或者进一步的深造,其中很多学生缺乏数据处理及分析能力,实验基本功较差,动手能力较差,这就需要在教学过程中注重理论向实际拓展,这样有利于提高学生综合科研及应用能力。3)进行物理化学教学的实践化改革能更新当代最新发展前沿的教学内容、联系最新科研热点,可实现一箭双雕,既有利于解决教师面临的高强度教学内容与短学时的矛盾以及自身发展过程中存在的教学与科研脱钩、科研及教学评价标准不平衡的现象,促进教师真正从单一的科研或教学型人才向高素质的教学科研综合型人才转变,又可有效解决学生在学习过程中缺乏主动性的问题,激发学生的学习热情。
3科教融合构建物理化学教学新体系的策略探讨
教学与科研互相补充、互相促进是物理化学课程改革的新途径。将在课堂外所学的知识与课本知识有机结合才可有效实现学生学习能动性的提高,并能让其深刻认识到这门课程的重大应用价值。教师在教学及研究过程中也可激发出更多理论与实际结合的思想及思路。根据物理化学教学体系的建设目标,本文针对科教融合的新型教学机制提出如下教学改革策略:1)在教学理念上,教师不能做一个传统教学体系的“卫道士”,而必须做到及时更新,去糟粕取精华。学生不是用来灌输知识的容器,每个学生都具有不同的创造潜力,对不同的学生采用相同的教学手段会产生差异,因此要努力创造一个多样化的、让学生积极参与的课内外实践活动平台。2)教师要不断改进教学手段,更新优化教学内容,融入的最新前沿动态和教学成果可作为科研项目的背景材料来研读,例如光催化材料、太阳能电池、热电材料等,这些科技前沿很多与物理化学书本中的知识点相关联。将二者有机结合,可以让学生从本科起就直接接触到科学研究,培养科研创新意识[3]。同时,需有效改革课程考核方式,逐步摈除唯卷面考试的制度,加入科研报告的考核内容,形成全面考查学生综合学习能力的考核体系。3)将教师科研成果转化为教学资源,鼓励学生从低年级就积极参与大学生科技创新计划或教师的科研课题中,尝试实行本科生“导师制”,“导师制”的实行可为学生高标准地完成毕业论文及今后的充电深造铺平道路,可极大地提高学生的研究工作能力和实验操作能力。4)开设及开放研究性实验,实行物理化学实验教学体系改革,按照“基础性—综合性—探究性”三步走的策略,将物理化学实验进行有效地层次分割,并设置相应学分,激励学生不断探究的精神,从而可再反哺影响课堂教学,提高课堂教学质量。5)鼓励本科生积极参与学术交流,参加校内外组织的各类专家讲座、青年论坛、博士学术论坛等活动。在条件允许的情况下,导师可组织学生共同参与到各类学术研讨会议中。通过多种方式加强学术交流,鼓励“交流生”政策,一方面教师的眼界可得到开阔,其教学认知和科研素养的层次可得到进一步提升,另一方面,可积极促进学生自身科研创新意识的提高。
4结语
教学与科研是高等学校的两大重要职能,两者的协同作用构成了高校创新发展的源动力,高水平的大学必定是融实践教学与科学研究为一体,这毋庸置疑也体现在课程教学改革进程中。本文针对物理化学的教学现状,对拓展物理化学理论教学至科研实际应用进行了思考,力求摒弃重理论轻实践的教学模式,探索了一些具有较强操作性的教学改革方案,提出了新型的科研、教学互融模式。我们认为改革传统的物理化学理论教学模式,构建及更新结合有最新科研成果的教学内容,可使物理化学教学体系更加适应化学学科的发展潮流,能有力推动物理化学的课程建设,从而提高高校本科教学的质量。再次,围绕“科研融入教学,科研提升教学”的先进教学理念,在理论及实验教学中可以给学生指明学习目标,教师将自身的科研成果与教学融会贯通,可为学生今后的科研工作或深造奠定坚实的理论及实践基础,尽最大可能杜绝出现只会做题不会做事的“机器人”学生。同时,科研性教学产生的创新性研究人才也可起到带动及反哺课堂教学的良性循环的作用。最后,这种新型的教学体系可进一步促进师生在教与学过程中的相互融合和沟通,从而加强师生团队合作精神,实现学生独立思考及解决问题能力与教师科研素养提高的双丰收。
参考文献
[1]凌锦龙.物理化学科研型教学模式的构建与实践[J].湖州师范学院学报,2014(36):77-80.
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[3]王群,王锐.科研促进近化学专业物理化学教学探索与实践[J].大学化学,2016(31):33-38.
物理化学是化学中重要组成之一,也是一门具有创新性和发展前途的学科。在《自然科学学科发展战略调研报告(物理化学卷)》中指出了它的重要性:“实践表明,凡是具有较好物理化学素养的大学本科毕业生,适应能力强,后劲足。由于有较好的理论基础,他们容易触类旁通、自学深造,能较快适应工作的变动,开辟新的研究阵地,从而有可能站在国际科技发展的前沿”[1]。由于物理化学涉及到的知识面广,应用条件严格紧密、使用灵活,且较难理解,使得教师感到难教,学生觉得难学。因此,为了使物理化学的概念、理论和公式不再枯燥乏味,让学生轻松又全面地掌握相关知识,提高物理化学的教学效果,全面提高学生的综合素质,几年来我们在课程教学改革中进行了大胆的尝试, 取得了较好的效果。
一、培养学生学习兴趣,提高学生创新能力
兴趣是最好的老师,也是学好一门课最有利的工具之一。孔子曾说过:“知之者不如好知者,好知者不如乐知者。”要提高学生对学习的积极性和主动性,就必需具有良好的学习兴趣。那么在课堂教学中,教师就应该把一些重点、难点的知识点通过设问的方式或引入一些生活中有趣的实例。例如为什么明矾可以净化水?是因为溶胶的聚沉现象。在冬天,为什么撒上盐可以防止路面结冰?可以用冰点下降原理来解释。为什么肾功能有缺陷的人血液中的糖分将进入尿液形成糖尿病?可用人体中肾具有反渗透作用来说明。通过举实例可以让学生感觉到物理化学在我们日常生活无处不在,而不会认为物理化学太抽象。同时也能帮助学生加深记忆及深入理解,激发学习兴趣,从而取得更好地教学效果。另外,可以增加定律公式背后的科学故事。每一个定律公式都凝结了无数科学家的辛劳,也往往伴随一些趣事[2]。如果授课时把这些故事穿插在课堂里讲,那么寥寥数语可在四十分钟课堂时间里充当着小精灵的角色。这样的授课不仅能激发学生的学习兴趣,还能拉近学生与老师之间的距离,更重要的是学生在自己兴趣爱好的基础上,能做到锐意进取,积极探索,开拓创新。
二、关注科学技术前沿中的物理化学,激发学生创新意识
在教学过程中将物理化学与前沿科学技术相结合,带领学生进入多姿多彩的物理化学世界,开阔他们的视野,加深对知识点的理解是提高物理化学教学效果的途径之一。网络是获取前沿科学的一个便捷的方法,在中国科学网中,每天都有新的科学前沿信息,其中就有很多物理化学方面的科研进展。例如,纳米材料―利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器,从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。因此,物理化学原理是一些高科技的根与源,而物理化学教学则是打开了一扇窗户,让学生临窗眺望了高科技园区的无限风光[3]。另外,科普书籍和期刊也是获取科学技术前沿的一个便捷手段,通过多阅读与物理化学相关的书籍资料,如《环球科学》、《物理化学学报》和《中国学术期刊文摘》等,了解物理化学更多的前沿科技,提高学生的学习热情。目前,物理化学已在一定程度上指导实践,并在实践中不断得到丰富和发展。因此,引导学生关注物理化学的前沿领域,将会极大地激发他们的创新意识。
三、建立多样化教学模式,提高课堂教学效果
当今随着计算机技术的发展,多媒体技术的应用使原本枯燥无味的理论知识,通过生动、形象、直观的形式表现出来,它能调动学生的学习兴趣,为教师节省大量的板书绘图的时间,课堂教学的信息量大大增强[4]。多媒体教学使理论知识形象生动的表现出来,可以调动课堂气氛。在物理化学教学中,采用图文声色的课件可以使学生更容易理解知识要点,并且能提高教学效果。如:热传递过程、电解时电极上的反应过程、胶团的形成、燃料电池等内容都可以通过简单的动画来加以描述,构建一个绘声绘色的教学环境。因此,丰富教学手段和方法,构建和谐课堂环境是很重要的。当然,在构建多媒体教学的同时,也要综合使用板书。由于物理化学是一门逻辑性很强的科目,一些公式需要演绎推导,多媒体表达虽显示速度快,但学生的思维有时往往很难跟得上。而此时黑板上板书则更能让学生跟着教师的思维加以深刻理解,也能让学生有充分的时间去做笔记,同时架起了教师与学生之间互相沟通的一座桥梁。通过多样化教学模式,大大提高了学生的学习积极性和兴趣,教学效果显著。
四、加强开放性实验教学,提高学生综合能力
尽管物理化学的理论性较强,但它仍然是一门实践性的科学,所以重视实验和实践教学是十分必要的教学环节[5]。目前高校出现的普遍现象是学生进入实验室一般都是根据实验教材的要求开展一些验证性实验,这些实验对培养学生的实验操作技能起到一定的作用,但在培养学生综合思维能力、全面地分析问题、解决问题的能力等方面有一定的局限性[6]。学生在掌握了物理化学理论和基本实验技能的基础上,加强开放性实验教学,使学生在课余时间利用开放性实验室独立完成实验项目。每学期开学后学生会根据实验室给出的相关实验课题进行有针对性的选择,例如,乙酸乙酯皂化反应的动力学研究,循环伏安法定量测定苯甲酸钠等综合性实验,学生在指导老师的启发和引导下独立设计完成实验方案和具体的实验过程,这不仅有利于培养学生的创新意识,也锻炼了学生的综合思维能力和动手实践能力,更达程度上提高了学生的综合能力。
五、建立多形式的考核模式,全面考核学生综合素质
考试是教学过程的重要环节, 而不仅是评价教与学效果的一种手段, 它对整个教学活动有强化功能、检测功能和反馈功能[7]。目前大多数高校都把考试作为学生质量考核的一种重要手段, 但传统的一次性闭卷考试并不能反映学生是否真正掌握了本学科的内在规律及解决实际问题的能力。在实际物理化学教学中, 学生多反映该门课程涉及面广、公式太多, 难于记忆, 因此为了引导学生的学习方向, 避免死记硬背, 我们将传统的一次性闭卷考试转变为一套多形式、分阶段、闭卷与开卷相结合的综合考试模式。阶段性考试(占总成绩的40%)是在平时教学过程中每章节结束时随堂进行,采用闭卷考试形式主要考核学生对基础知识的掌握程度。综合考试(占总成绩的40%)是在学期结束时进行,采用开卷考试形式,试卷内容为4~5道综合应用题。学生需要通过查阅各种手册, 教材和参考书, 运用扎实的基础知识和解题技巧才能完成,这部分题有相当的难度, 主要考核学生对物理化学中化学热力学、化学动力学、电化学、表面物理化学、胶体化学等知识的综合运用能力。物理化学是化学学科中发展最快、应用最广泛的学科分支之一。为此,期中安排写应用小论文(占总成绩的20%)是让学生在较短的时间里掌握有物理化学方法的应用重要途径之一,考核时间放在期末综合考试前进行。学生通过查阅文献可以更好地了解物理化学在自己专业领域的最新科学技术及应用进展。同学们一致认为通过查阅文献, 可以主动学习知识, 增加了学习的兴趣和积极性, 扩展了自己的知识面。实践证明,该考核模式不仅激发学生学习积极性、主动性和创造性,还提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力,效果明显。
六、结语
物理化学这一门课程的教学不仅是传授知识,更重要得是传授获取知识的方法和思维、培养学生的创新意识和科学精神,提高学生的综合素质。在高速发展的现代社会,通过研究性、探索性教学,提高了学生的积极性和主动性,培养了本科生分析问题和解决问题的能力。因此,只有在教学过程中不断改革,探索新思路、新观念和新模式,才能培养出符合社会发展需求的综合性高素质人才。
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关键词:物理化学;教学改革;实验教学
物理化学是化工、制药、轻工、材料、纺织等专业学生的基础课,是一门应用广泛,极具创新性和发展前途的学科[1]。然而,物理化学作为一门交叉学科,涉及化学、物理学、高等数学等多门学科的内容[2],理论性强,历来被学生们认为公式多、概念多,是一门较难掌握的基础课[3-5]。针对河南科技大学(以下简称“我校”)相关专业的特色及物理化学课程自身的特点,笔者在物理化学课程的教学过程中不断探索和积累经验,在对工科学生的授课过程中取得了良好的教学效果。本文将从如何提高教学质量、培养学生的实践创新能力以及课程考核改革等方面谈一下近几年来对物理化学教学的心得和体会,希望能够对该课程的教学改革工作有所推进。
1教学方法的改革
1.1以点带面,提高课堂教学效率
随着高校教学改革,一些非化学化工专业工科对基础课程的课时数进行压缩,如在我校给环境工程专业《物理化学》课由原来68学时缩减到48学时。那么如何在有限的课时内教好这门基础课呢?笔者认为在实际教学工作中要着眼于提高课堂教学效率。首先,教师要“吃透”教材,认真研究教学内容,掌握教材编排体系各部分的内在联系。其次,要明确教学目的,在教学过程中分清主次,区别轻重,突出重点,解决难点,做到以点带面。比如学习化学平衡一章中理想气体反应的标准平衡常数,首先讲述标准平衡常数的定义,这就是“点”,进而将本章节的其它内容紧紧围绕这个“点”展开,探讨标准平衡常数与反应标准摩尔吉布斯自由能变的关系,以及复相化学反应的平衡常数。同时紧扣课后思考题和习题,采用课堂提问或小测验的方式,加深学生对本章基本概念的理解,增进学生对计算题的解题能力。
1.2理论联系实际,采用启发式教学
在教学中,注重理论与实际相结合,从学生感兴趣的生活化内容入手,培养学生感知与理解,分析及解决问题的能力。例如,在讲授表面物理化学一章时,举出实际生活中的界面现象作为实例,与课本上的理论知识紧密相连,提出“为什么玻璃毛细管内水面上升,汞面下降”、“硅胶吸水,塑料防水”、“水过冷而不结冰,液体过热而不沸腾”等问题。引导学生积极思考并做出回答,这样既培养了学生的发散性思维能力,又使学生体会到学以致用的乐趣和成就感。再如,在讲授化学动力学部分势能面与过渡态理论时,在课堂上展示势能面的三维立体模型,使学生能形象、清晰地理解“过渡态”、“活化能”、“活化络合物”等概念。运用启发式教学,着重培养学生的学习兴趣,使学生在教学过程由被动接受转为主动参与、思考,把传统教学中的以教师为中心的单向传播模式,转变为以“以教师为主导,以学生为主体”的双向感应模式。
1.3新旧结合,融会贯通
由于扩招及高考考试改革方案的改革,使得我校工科学生的化学基础参差不齐,部分学生在高中阶段没有主修化学,化学底子薄弱,进入大学后遇到公式多、逻辑性强的物理化学,普遍感觉学习比较困难。此时要从学生实际出发,摸清学生的底子,不要急于求成,而是保证学生学一点,掌握一点。根据物理化学的课程特点,循序渐进,查漏补缺,不断巩固。教师可利用每节课开头的数分钟时间回顾上一次课的重点内容,这样既注重新旧知识的衔接,又在巩固旧知识基础上增进新知识。如在讲述化学动力学一章反应速率常数与反应温度关系的阿伦尼乌斯方程时,可向学生提及已经学过的化学平衡一章的范特荷夫等压方程及相平衡一章的克劳修斯-克拉佩龙方程,由于这三个方程数学形式上的相近,既加深了学生对所学公式及其应用的理解,又能起到新旧结合、举一反三的教学效果。
1.4利用多媒体教学,制作富有个性化的课件
目前多媒体教学在全国高校已被普遍使用,通过幻灯片播放的教学形式,能在一定程度上提高课时利用率,改变了传统教学中“黑板+粉笔”的单一模式。根据物理化学课程内容特点,笔者在近几年的教学过程中也制作了物理化学多媒体课件。教学方式“画面动起来,老师站起来”,这些措施不仅活跃了课堂气氛,促进了教师和学生的双边互动,也有利于提高学生的学习积极性[6]。例如课堂讲授中通过图文、视频展现一些著名化学家,如焦耳、迈耶尔的生平事迹和简介,创设教学情境,激发学生的学习兴趣,达到寓教于乐的教学效果。再如将化学动力学气体反应的碰撞理论一节采用动画的形式进行教学,使学生能更直观、清晰地理解“活化碰撞”、“碰撞截面”、“概率因子”等理论和概念。我们在发挥多媒体优势同时,不提倡大家采用同一个课件,而是鼓励各位教师根据学生所学专业的不同,有针对性地制作具有个性化的课件。课下各位教师还要跟学生积极交流,根据授课情况和学生的反映不断修改、完善和补充课件。只有不断提高课件的质量,才能充分发挥多媒体教学的优势,才有助于物理化学课程教学质量的提高。
2实验教学的改革
根据课程教学大纲的要求,结合物理化学课程特点和各专业特色,笔者所在的教研室将物理化学的实验教学分为课内实验和创新设计性实验两部分,旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。如冶金专业物理化学实验共40学时,其中,综合性实验24学时,占60%,设计性实验16学时,占40%。课内实验的开设目的是既能反映物理化学课程的主要教学内容,又体现其在本专业的应用,以培养学生的基本操作能力。如冶金工程专业的课内综合性实验“有简单共晶系统相图的绘制”、“原电池电动势的测定”、“最大气泡法测表面张力”及“丙酮碘化动力学方程的确定”,这些实验涵盖了相平衡、电化学、界面化学及化学动力学的内容,并且和冶金传输原理、钢铁冶金学、金属学及热处理、冶金工艺学等专业课程的相关知识有机结合起来。通过课内实验,使学生掌握物理化学的基本实验技能,正确使用各种测量仪器,掌握物理化学的测定方法和原理,并能对实验数据进行科学、合理、有效的分析和评价。而创新设计性实验是让学生为解决实际问题,自行查找资料并制定实验方案和具体步骤,有助于培养学生综合运用物理化学理论知识的能力和动手能力。如课程组教师指导学生利用“电导滴定法”进行食用醋的鉴别。通过电化学一章的学习,学生了解到电导测定可以应用于电导滴定,利用电导滴定法测醋中的总酸度,以区别酿造醋和勾兑醋。鼓励学生根据自己掌握的理论知识,制定具体的实验步骤,并列出自己所需的仪器和试剂。实验过程中学生独立完成实验,实验结束后学生对实验数据进行处理,绘制电导滴定曲线,计算醋中乙酸的含量。通过开展创新设计性实验,学生的独立分析、实际操作和解决问题的能力都得到了锻炼,为以后的继续学习深造和工作实践打下坚实的基础。
3考核方法的改革
为全面衡量学生对所学知识掌握的程度和学习情况,我们结合物理化学课程教学目标和特点,对课程的考核形式、评价方式、考核权重等方面进行改革,制定课程总成绩评分体系,避免一张试卷定成绩的传统考核方式。课程总成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试三方面构成。平时成绩占总成绩的15%,包括作业评分、出勤情况、课堂表现和随机测试等。作业即老师布置的课后作业,每次作业上交后按百分制给出成绩,平均成绩即为作业测评成绩。课堂表现主要采取提问的形式,保证课程进行过程中每个学生都被提问至少一次。随机测试为及时检查学生的阶段学习情况,也使得学生了解自身的学习情况,每学期采用3~4次平时测验,通常采取闭卷、笔试的方式。实验成绩占总成绩的15%,包括预习报告、实验准备、操作环节和实验报告处理等。最后的期末考试占总成绩的70%,在试卷命题过程中注重试卷考察知识点的涵盖面、广度、深度和命题的多样性,力求能对学生的记忆、理解和应用水平进行全面考察。这种过程化考核和期末性考试的结合,改变了单纯知识化考核的评价模式,降低了成绩的随机性因素,更注重学生的学习过程,能更好地反映学生对知识的掌握程度。
4结语
为了提高高校教学水平,积极推动素质教育的可持续性发展,改革物理化学课的教学方式和教学内容,已经成为目前工科教育工作中的当务之急。物理化学教学改革属于系统工程,需要各个环节齐头并进。除了对教学内容进行全方位的规划,教学方法、教学手段和评价体系的改革也应与时俱进。路漫漫其修远兮,随着社会的发展和时代对人才的需要,物理化学的教学改革将一如既往。
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关键词:物理化学;教学方法;量化考核
作者简介:班红艳(1977-),女,辽宁营口人,辽宁科技大学化学工程学院,副教授;方志刚(1964-),男,辽宁鞍山人,辽宁科技大学化学工程学院,教授。(辽宁 鞍山 114051)
基金项目:本文系辽宁省“十二五”规划课题(课题编号:JG11DB140)、辽宁省教育厅教改项目(项目编号:884-4-4)、辽宁科技大学标志性成果建设项目(项目编号:kdjg10-11)、辽宁科技大学研究生创新教育计划项目(项目编号:2012YJSCX23)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0117-02
“物理化学”是化学学科中的一门重要学科,是辽宁科技大学(以下简称“我校”)化工、环境、生物、材料、冶金、无机等各专业的专业基础课程。“物理化学”课程作为四大基础化学课程的核心,其与无机化学、有机化学、分析化学的最大区别在于其概念抽象、理论性强、公式多、原理多、推导多、知识的逻辑性和前后关联性强。[1]因此,不少学生畏惧物理化学学习,缺乏学习兴趣。针对“物理化学”课程特点和学生学习实际,为提高学生学习兴趣,优化教学效果,从教学内容、方法、手段等方面介绍了教学过程中的一些具体做法。
一、精选教学内容,引导学生研究性学习
在传统的“物理化学”教学中,往往采取老师在讲台上讲授,学生在下机械地记的形式,学生学习的内容基本上都来自于教师在课堂上的讲授,这样不仅不利于调动学生的学习积极性和主动性,而且容易出现满堂灌现象。为了尽量减少单纯的“灌输式”讲授,促进学生以研究性方式进行学习,在全部教学内容中,对适合教师讲授、学生自学、学生独立探究的内容进行选择,从内容选择上避免所有的内容都由教师讲授。对于那些难度很大,学生以现有的知识难以自学或学生可以自学,但自学可能要消耗过多的时间和精力的内容由老师讲授。在此范围之外的内容,凡是学生能够自学的均应放手让学生自学。[2]通过自学,较大地减少教师对课本内容的讲解时间,而且讲授时不再需要按书本去灌输,可以用节省下来的课堂时间补充新的习题,或融入跟踪时代的新内容和前沿讲座。[3]例如,在学习表面现象这一章时,举例2007年诺贝尔化学奖表彰德国科学家格哈德・埃特尔在固体表面化学过程研究中作出的贡献,从而了解表面化学的研究对于化学工业至关重要,加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。又如在学习胶体化学一章时,可以结合家喻户晓的纳米技术。纳米材料具有许多神奇的功能,如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢?化学家就利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器,从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。[4]这些前沿内容的介绍,不仅可以扩大学生的知识面,而且对学生今后工作或创新研究也将起到重要作用。
二、改进教学方法,提高教学质量
1.采用图表法进行章节公式归纳总结,解决物理化学公式多难记忆的问题
“物理化学”课程的学习中,学生普遍反映公式多,条件多,容易混淆。由于学生刚刚学习物理化学,还不能对它有较深刻的认识,对公式只能死记硬背,这就需要教师为学生进行总结,使学生易于记忆。[5]例如热力学第一定律和第二定律的应用中,主要是计算各种过程的Q、W、、、、、,由于公式较多,最好采用列表的方法。表1列出了理想气体经历不同的过程时,Q、W、、、、、等各热力学变量的计算公式,这样可以使得众多的公式条理关联化。学生在复习时一目了然,不容易造成混淆。
2.理论联系实际,注重启发式、案例式教学
“物理化学”学科中有些内容比较抽象,不容易被学生接受和理解。为此,在教学中注意理论联系实际,列举一些和生活息息相关的实例,启发学生用所学知识、原理、方法去解答,调动学生的学习积极性,激发学生的求知欲望。[6]
例如,讲热力学第一定律时,列举空调、电冰箱的热功转化问题;讲到稀溶液的依数性时,列举盐碱地的农作物为何长势不好,甚至会枯死;讲到化学平衡时,列举高炉炼铁中反应Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2,高炉废气中含有大量的CO,为什么延长炉身,不能减少废气中CO的含量;[7]讲化学动力学时,可以问“大家吃的面包为什么2、3季度保质期短,而1、4季度保质期相对长些”;又如讲到表面现象时,列举为什么有机蒸馏实验要加入沸石,活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛细管现象等问题。
实践表明,在“物理化学”教学过程中,根据所讲授的内容,适时地应用一些生动的来自实际、生产、科研的实例,使学生体会到物理化学是“有用的”,是可以看得见、摸得着的,从而激发学生的学习兴趣,变学生由“被动学”为“主动学”。
3.多媒体与传统板书结合,优化教学效果
在“物理化学”讲授过程中,针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥无味的理论知识,通过生动、形象、直观的形式表现出来,调动了学生的学习兴趣,为教师节省了大量板书绘图的时间,加快了知识点的讲授速度,课堂教学的信息量大大增强。[8]实践结果表明,多媒体与传统板书结合不仅使课堂教学生动形象,感染力强,改善学生的理解力,而且动态地启迪学生的思维,实现了学生与老师的互动,学生不再单纯听课,可利用节省的时间共同交流,从而促进了教学内容与体系的改革。[9]
三、量化考核评价方法,提高学生综合素质
考核是检查、评价学生学习情况的一种方法,是教学的重要环节。[10]多样化的考核手段可避免学生因一次考试失误而引起的遗憾,同时也能督促学生平时要好好学习。在新学期开始就告知学生,“物理化学”课程的成绩包含平时成绩和期末试卷成绩两部分,在总评成绩中平时成绩会按一定比例体现。成绩按以下比例计算:在总评成绩中,期末考试成绩与平时成绩的比例为1:1;在平时成绩中,平时出勤和作业、平时测验或论文、课堂回答问题、实验情况都作为考核的方面;量化50分平时成绩指标(如表2)。注意在进行平时成绩评定时,重点放在对学生能力的考查,以利于学生能力的培养。
四、结束语
“物理化学”是一门基础理论性和实践性都很强的课程,它不仅是许多其他课程攻坚科学难关的武器库,而且为现代的化学以及物理、材料等许多领域的发展提供了强有力的方法。“物理化学”教学中要继承传统的教学思想,形成良好的现代教育理念,对教学方法、手段进行不断的改革和实践,与时俱进,激发学生学习兴趣,提高教学质量。
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物理化学是一门理论性和实践性都很强的课程,是化学和其他相关学科的理论基础。文章从学生的思想上、启发式教学的运用、教学形式上对物理化学教学方法改革进行一些初步探索,提高学生的学习兴趣,以达到提高课堂教学质量的目的。
[关键词]
物理 化学教学 方法启发式教学
物理化学是高等教育化学化工类专业的主干基础课程之一,但由于物理化学所包含的教学内容多,概念抽象,公式多,计算多,逻辑性很强,推理十分严谨,而且还涉及数学、物理及其它化学的一些相关知识,对于化学化工类专业的学生,在物理化学课时量较少,而需要掌握的内容较多的情况下,如果前期没有奠定良好的基础化学知识,要想学好物理化学难度就更大了[1]。因此,采用何种教学方法让课堂教学内容引起学生的兴趣,激发兴趣,进而提高学习的效率是课堂教学的关键。在几年的物理化学教学实践中,笔者对课堂教学方法不停的进行改进,并取得了一定的成效,现将相关经验分享如下。
1思想上要重视物理化学的学习
物理化学是化学学科的四大理论基础之一,又称为理论化学,被誉为化学中的“哲学”,在高等教育课程中对化学、材料化学、制药工程等专业后续课程的学习起着承上启下的作用,而且在大部分的考研中,物理化学是化学化工类专业的必考科目,因为学习物理化学不仅能锻炼学生的逻辑思维,还会训练学生的思维方式,统计资料表明,从20世纪以来在132位获得诺贝尔化学奖的科学家中,有85位是物理化学工作者,约占64%,而在近49年中,这个比例增加到72%,可见物理化学不仅对学生今后专业课的学习起着至关重要的作用,也对学生今后的科研工作起着重要的作用,甚至影响其一生。通过这样的教育让学生了解物理化学的重要性,从思想上去重视他,去克服对物理化学的恐惧和厌学,从而变被动学习为主动学习。
2启发式教学在物理化学教学中的运用
物理化学概念多且抽象,逻辑性强,对数学和物理知识要求高,如果教师在课堂上只是单纯的按照“概念→公式→例题”进行讲解,很容易就会使学生觉得枯燥乏味,难于理解,或者即使理解了,面对不同的例题时,也无从下手,解决此问题的一个重要措施就是适当地引入与知识点相关的日常生活案例,拉近理论与生活的距离,将抽象的知识与生动具体的生活实例联系起来,调动学生学习的积极性,让学生体会到物理化学在现实生活中的重要性和实用性,激发学生的好奇心和学习的兴趣,实现“教学互动”,提高授课效率。
2.1将物理化学名人事迹引入课堂
我校位于贵州省黔东南苗族侗族自治州,学生以苗族、侗族为主,基础教育薄弱,而且学生自信心不强,所以在课堂教学中引入著名的物理化学科学家的奋斗史,一方面可以充实课堂教学内容,引起学生的注意,缓解学生学习的疲惫和紧张的课堂学习气氛;另一方面,通过了解科学家的经历,让学生明白成功离不开其自身坚持不懈的努力奋斗,从而增强学生的自信心。比如在介绍化学平衡的时候,可以介绍范特霍夫出身于荷兰的一个普通家庭,一生痴迷化学实验,因为当时选择化学研究作为职业的人,还要兼做其他工作才能够维持生活,面对父母的反对,范特霍夫仍然坚持学习化学,一点也没有放松,使其不仅在化学反应速度、化学平衡和渗透压方面取得了骄人的研究成果,还开创了以有机化合物为研究对象的立体化学,并且于1901年获得诺贝尔化学奖,是第一位获得诺贝尔化学奖的科学家,在他50多岁时,还经营着一家乡村牧场,每天清晨坚持亲自送牛奶,被誉为“牧场化学家”。范特霍夫没有显赫的家庭背景,仅是凭着对化学的狂热和对科学的执着,在物理化学领域取得了举世瞩目的成就。
2.2将日常生活与物理化学知识相联系
由于物理化学理论性强,内容抽象枯燥,而且概念多、公式多、计算多,让许多学生对其望而生畏,缺乏学习的兴趣和积极性,并且学生普遍认为学习物理化学没有任何用处,从而对其产生厌学的心理,因此,从生活实例出发,在课堂上简单的穿插一些生活中常见的实例,引导学生思考,让学生体会物理化学在现实生活中的重要性,进而提高学习兴趣,同时也能让枯燥的知识变得灵活起来,让难以理解的概念变得通俗易懂,下面笔者就重点介绍一下在课堂中引入的一些生活实例。
2.2.1稀溶液的依数性
在学习“热力学第二定律”章节的“稀溶液的依数性”时,可以引导学生思考,“北方冬天吃冻梨前,先将冻梨放入凉水中浸泡一段时间,取出来后冻梨表面会结一层薄冰,但是梨子里边却解冻了,这是为什么”[2]?等学生思考讨论后,提示梨中的水不是纯水,而是溶有糖和其他物质的溶液,然后公布答案当把冻梨放在水中浸泡时,凉水温度比冻梨温度高,冻梨就从水中吸热。使冻梨解冻。因为冻梨内含有糖分,是大量的糖水溶液,根据冰点下降规律冻梨内的温度必定低于零摄氏度,故其凝固点低于纯水的冰点,当冻梨内部解冻时,虽然要从周围吸收热量,但是解冻后的温度仍略低于纯水的冰点,所以冻梨内部解冻了而表面上凝结一层薄冰。这就是我们要学习的“稀溶液的依数性“中的“溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低”。“在大雪过后,环卫工人为什么在大街上洒盐,以及在化工生产中为什么经常用盐水溶液做冷冻液”?也是运用“稀溶液的依数性”中的“溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低”的性质,因为融化的雪与盐形成盐水,盐水的凝固点比纯水的凝固点低,所以加入盐可以使雪融化。而用盐水溶液做冷冻液也是因为盐水凝固点比纯水的凝固点低,相对纯水而言不容易凝固。
2.2.2相平衡
在讲到“相平衡”在药学中的应用时,举例说明“为什么用氯霉素与尿素形成低共熔混合物可以改善氯霉素的溶解和吸收”?因为低共熔混合物的熔点比纯氯霉素和纯尿素的熔点都低。
2.2.3化学动力学
在讲“化学动力学”时,可以先让学生思考为什么有的药一天吃三次,而有的药却一天只需要吃一次?有的药为什么需要常温保存,而又的要却必须在低温下保存?药厂生产的药品是如何预测药物的有效期(药剂学中的有效期是指制剂中的药物降解10%所需的时间)?人体内药物的浓度是如何随着时间而变化的?这些问题既与教学内容有关又与日常生活密切联系,学生非常好奇,想了解但又回答不上来原因,这就激起学生强烈的求知欲,让他们的思维一下子就活跃起来,此时再不失时机地转入“化学动力学”内容的学习。
2.2.4表面现象和胶体
在物理化学所有章节中,“表面现象和胶体”是离我们日常生活最近的一章内容,许多日常生活中看到的、遇到的现象都能用这一章的理论来解释,比如卤水点豆腐,因为豆腐的原料是含蛋白质丰富的黄豆,经水浸、磨浆、除渣、加热等一系列程序后,得到带负电荷的蛋白质胶体,由于负电荷之间互相排斥,导致蛋白质胶体互相分散在水中。而卤水学名盐卤,主要成分是氯化镁,属于带正电荷的电解质溶液,可以与带负电荷的蛋白质胶体发生中和反应,得到中性的蛋白质分子,使蛋白质分子因变成中性分子排斥力消失而互相凝聚起来得到豆腐。点豆腐就是设法消除蛋白质表面的负电荷,使其变成中性分子发生凝聚而与水分离。比如为什么防毒面具具有防毒功能,因为防毒面具里面含有活性炭,活性炭可以吸附有毒物质,从而引入物理吸附和化学吸附的概念问题[3]。再比如洗衣液为什么可以起到清洗衣物的作用,这是因为洗衣液的主要成分是由亲水的极性基团和憎水的非极性基团所组成的表面活性剂,能使污垢从衣物表面分离而进入水中,并且能使污垢分散在水中,以免这些污垢重新聚积到洁净衣物的表面,还有我们日常使用的化妆品、食品及药品也是使用表面活性剂的原理。这也是“物理化学”所涉及的内容。在江河入海处三角洲的形成也是“物理化学”现象,属于胶体的聚沉现象。在河流的入海处经常会有由随着河水长驱入海的泥沙形成的三角洲,因为这些泥沙颗粒细小能形成胶体状态悬浮于河水中,所以没有在中途沉降下来,但这些泥沙微粒带有阴离子,在与含有许多食盐、硫酸镁等带阳离子的电解质海水相遇时,微粒中的阴离子被海水中的阳离子所中和,微粒的胶体状态被破坏,变成了中性分子,从而结成较大的粒子沉淀下来。还有应用铺展与润湿的知识介绍软膏剂基质、片剂辅料的选择和应用开尔文公式介绍制药工艺常用的喷雾干燥法等等。除此之外在文物遗产保护领域,比如纸质档案保护,照片、底片和电影胶片等影像档案保护,文物彩绘病害治理等方面[4],界面现象都起到了至关重要的作用。
3将课程内容与就业联系
就业问题是学生重点关注的首要问题,对自己将来可以去什么岗位工作,就业前景如何非常关心,因此教师在课堂上可以适当的介绍一下近几年国内外知名企业在岗位招聘时,对笔试科目的要求。比如在讲到“电化学”这一章内容时,可以简单介绍一下电池和电瓶生产企业比如理士国际技术有限公司和福建南平南孚电池有限公司在招聘时的要求,不仅能增加学生的兴趣,更能让学生认识到学好物理化学的重要性。
4采取板书与多媒体教学相结合的教学形式
随着多媒体课件的广泛使用,越来越多的教师依赖多媒体课件,导致传统的板书教学鲜少有人使用,也使许多教师产生懒惰的情绪,比如使用的多媒体课件是以前上课使用过的或直接从网上下载的,课前没有认真的备课,导致上课时思维混乱,知识点重点不突出,并且一味的使用多媒体课件会使课堂教学单调,学生思想容易走神,加上多媒体课件内容较多,学生一旦思想走神就不容易再跟上教师的教学思路。采用板书教学,可以将重要的知识点写在黑板上,由于知识点在黑板上的停留时间比多媒体教学放映的时间长,即使学生思想走神,也可根据黑板上的知识点摘要重新跟上教师的思路,还可以将重要计算例题的求解过程用板书进行演算,因为板书教学会降低授课的速度,可以让学生有足够的时间去思考,加深学生对所授相关知识的回忆和理解,通过例题去理解、记忆理论概念,降低学习物理化学的难度。但需要注意的是,多媒体课件具有形象直观的特点,在讲授比较抽象的概念时,可以让生硬难懂的理论,通过多媒体演示变得通俗化,易于理解,让人一目了然。因此板书与多媒体教学相结合起到互补的作用,可以使课堂教学变得生动活泼。
5总结
物理化学已经深入到我们生活的方方面面,在不知不觉间,对我们的生活方式产生巨大的影响,但在教学过程中教师很少将生活中的实例与物理化学联系起来,导致其脱离实际,失去了其真正的意义,因此在教学过程中教师要根据不同的教学内容将物理化学知识与生活实例联系起来,让学生认识到物理化学在我们生活中的重要作用,使枯燥乏味的教学内容变得丰富多彩,提高学生学习物理化学的兴趣,从而达到提高教学质量的目的。
作者:郑璇 单位:凯里学院化学与材料工程学院
参考文献
[1]邓斌.物理化学课程教学内容与方法改革的研究[J].广州化工,2009,37(3):189-191.
[2]肖琦,黄珊.物理化学教学改革探索[J].大学教育,2012,1(5):81.
[3]方涛,王玉峰,孙墨珑,等.物理化学教学改革的探索与思考[J].化工时刊,2015,29(5):42-44.
关键词:物理化学 教学方法 教学效果
物理化学是根据物理现象和化学现象之间的相互联系来研究物质化学运动中最具有普遍性的基本规律的一门学科,是化学化工类专业及近化工专业必修的一门重要的专业基础课。
如果把化学科学比作一个巨人,则无机化学是巨人赖以站起来的双足,有机化学是它灵巧的双手,分析化学是其敏税的眼睛,物理化学是它智慧的大脑。但是,由于物理化学课程中概念、符号、公式多,理论性、逻辑性强,即使在重点院校中,师生们也常将此课程比喻为“老虎课”,即课程学习的难度较大。作者在教授此课程之初,很多学生在看到教材中出现的大量符号、公式后便出现了畏难情绪。由于作者教学经验不足,未能对学生的情绪加以及时疏导,加之个人对课程的理解不够,使得教学效果不够理想,学生不及格率较高。为改善教学效果,作者利用个人具有一定工程背景的优势,根据课程特点进行了将理论教学与生产及生活实际相结合、物理化学教学与其他课程教学相结合、教师讲解与启发学生独立思考相结合等教学方法的尝试,教学效果有了一定程度地提高。
一、理论教学与生产及生活实际相结合
科学技术知识本身涉及的是严肃的学术问题,如果能够通过象讲故事一样以一种轻松愉快的方式把严谨的知识传授给学生最为理想,但要做到这点非常困难,即使可以使某一堂课做到,使整门课程做到也相当困难。但这并不意味着老师授课只能如同牧师布道、和尚诵经,我们应充分认识到,作为年轻人,大学生们是有着强烈的好奇心和求知欲的,如果课程讲授过程中能把理论知识与生产及生活实际联系起来,克服教育过程中“学”与“用”的脱节问题,则可大大激发学生的学习兴趣。比如,热天牛奶、食物容易变质可用化学动力学的理论加以解释;利用界面现象可以说明为什么玻璃管中水呈凹面,汞却成凸面,小气泡、液滴、肥皂泡总呈球形,人工降雨等;通过讲授多相平衡可以说明为什么工业上可将混合物分离成为纯净物等。结合这些日常生活生产现象讲解物理化学的基本原理,不仅可以帮助学生对原理的理解与记忆,同时也能让学生真正感到物理化学理论的重要性和广泛实用性,从而提高了他们学习物理化学的兴趣。
二、物理化学教学与其他课程教学相结合
任何一门课程都不是孤立存在的,各课程中所讲授的知识体系是相互联系、相互支撑、互为补充的。如果学生采用点式思维进行学习,不能将各门课程的知识相互联系起来,则学习过程中就会事倍功半。作为老师,不仅应授之于鱼,更应授之于渔。尤其是物理化学,课程中使用的符号、公式较多,如果学生用死记硬背的方法学习,容易将符号、公式及其使用条件混淆,影响学习效果。为此,作者在授课过程中,帮助学生采用归纳、演绎等逻辑思维的方法学习,并将课程中所涉及的数学、英语等的相关内容与本门课程联系起来,激发了学生的学习兴趣。如在讲授偏摩尔量时与数学中的偏微分相结合,强调从数学中全微分和偏微分的角度来理解;讲授某物理量的符号时将其与相应的英语单词相结合;讲授相图时与化工原理相结合;讲授化学势的概念及其应用时与电位、水位等相结合。通过这种授课方式,可使同学们将不同课程中所学的知识联系起来,教学效果有了一定程度的提高。
三、教师讲解与启发学生独立思考相结合
为提高教学效果,在课堂教学过程中,应以教师为主导,以学生为主体,这是目前教育工作者的共识。因为只有将知识传授给了学生,才真正达到了教学的目的。为了发挥学生的主体作用,教师不应采用填鸭式的教学方法,一人在讲台上唱独角戏,而应尽量采用提问式、启发式、互动式等教学方法,启发学生跟随老师的思路及节奏进行独立思考,参与到教学过程中。物理化学课程的教学也是如此。以体积功的计算为例,体积功的基本公式只有一个,所涉及的物理量也只不过3个,但当系统变化条件不同时,则演绎出4个公式。如果在授课过程中,告诉学生在什么情况下用什么公式计算,学生既要记公式,又要记公式的使用条件,很容易出现记忆错误。而如果采用启发式教学,学生则可根据条件变化情况自行推导出计算公式,采用这一教学方法后,学生感觉物理化学课程似乎没有想象的那么难以学会了。
四、结论
经过不断探索,上述教学方法采用后,物理化学课程的教学效果有了一定程度的提高。虽然大家普遍认为物理化学难学,但在特种能源技术与工程、环境工程专业考研的同学中,有些同学在有所选择的情况下,还是选择了参加物理化学课程的考试,这说明这些同学对参加物理化学的升学考试还是有一定信心的。当然,作者在与考研同学的互相交流中,也对教学内容、教学方法有了更进一步的认识。知识在更新,时代在变化,对教学方法的认识和探索是永无止境的,我们今后还将勤于探索,总结经验,为向社会输送合格人才尽心尽力。
参考文献
[1]刘玉霞,刘建,高琳,高玉梅.工程教育背景下《物理化学》课程教育改革[J],洛阳师范学院学报
[2]杨毅刚.切实做到一体化尽量避免两张皮[J],高等工程教育研究
[3]王高军.化工专业的物理化学课程教学[J].广州化工
[关键词]科研实践;物理化学;教学
物理化学是一门借助物理的基本原理,揭示化学基本规律的学科,也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科,具有理论公式多,推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂,对数学知识要求高,容易产生畏难情绪,也往往认为理论知识学了没有用途,导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题,通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象,借助物理化学知识加以解决,但是这只是一些简单的应用,并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果,但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单,并不能激发他们对物理化学学习兴趣,解决他们对物理化学理论学习的困惑,展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系,从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外,物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的,能指导科学实践活动。因而,在物理化学实际教学中,除了要结合生活实践之外,教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值,才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性,同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲,从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此,教师科研能促进物理化学理论教学,也能促进学生对当前科研前沿的了解,激发学生的求知欲,培养学生的科学素养,为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1.1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂,但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识,因而,我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中,以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识,帮助他们更好地理解这些基础知识,激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中,通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子[1]。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应,电极反应分别是PtCl42-+2e-=Pt+4Cl-,AuCl4-+3e-=Au+4Cl-。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42-和AuCl4-的还原电势以及碳纳米管的氧化电势,并比较它们的大小,从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物,计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势ΔE=φ(Fe3+/Fe2+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)、ΔE=φ([Cu(NH3)4]2+/[Cu(NH3)2]+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)和ΔE=φ(V5+/V4+)-φ(R-CNTs/O-CNTs),通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面,关键是通过原电池效应合成的碳纳米管-金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能,体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值[2-4]。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛,考虑的因素复杂,但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上,物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用,利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理[5-7]。因此,物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值,是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1.2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象,数学公式比较多,这增大了学生学习的困难,但是这些基础知识都是来自科学实践,相应地能用来指导科学实践活动,因而,学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识,能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先,科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频,直观地展示和支撑他们的实验结果,帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文,在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点,使得抽象的知识图像化、具体化,同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前,加深学生对该知识点的印象,促进学生对该知识点的理解和掌握。其次,物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生,不仅能帮助学生理解这些知识点,更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系,而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中,并指导科学实践和生产实践活动,使得学生不再认为理论知识难学而没有用途,更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点,甚至通过网络数据库等相关工具,更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容,从而间接地提高他们的自学能力,培养他们积极主动学习的能力。最后,借助物理化学教学引入科研生产实践的概念,让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界,从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识,同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿,掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识,引导学生关注本学科发展前沿和科研动态,使学生浸润在科研的氛围下,产生浓烈的科研倾向[8]。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣,建立严谨的科研和学习态度,刺激学生对未知世界的求知欲望,并潜移默化地培养他们的科学素养,为今后的工作学习提供基础。因此,物理化学教学中引进科研实践,不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化,而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性,培养他们的基本科学素养,激发他们对未知世界的求知欲望。
1.3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲,无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用,无法代替教师的角色,无法改变教师授课主体的本质,因而,教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活,也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而,教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力,而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用,增加了教师的业务知识水平,对课堂教学有非常大的促进作用,因而,要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作[9]。首先,本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料,了解当前科技发展的动态,及时跟踪本学科领域的最新进展,更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力,并不断更新和完善自己的知识体系,能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生,同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势,自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式,进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次,教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程,能提高教师的逻辑思维能力和表达能力,能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质,激发教师的创新思想,迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用,促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风,对学生成才起到推动作用。此外,教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及,对学生有很大的引导和促进作用,同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望,主动参与到教师的科研实践,激起他们对物理化学基础理论学习的热情[9]。因此,教师要实现物理化学教学的改革创新,适应当前形式下物理化学教学的发展,仅凭教学经验是远远不够的,必须从事科学研究去实践、去探索、去创新,进一步提高本学科的知识结构,从而加快教育观念的更替,逐步形成具有自身特色的教学方式,将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中,才能改变多年从教的疲惫与困惑,同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
物理化学中基本规律和数学公式是经过科学实践论证总结而形成的普遍性规律和公式,同时它们又能用来指导科学实践活动。尽管当前科技迅速发展,但是物理化学书本上的基础理论在科研实践中有大量的应用,仍然具有重要的实用价值。在教学过程中,教师可以利用科研实践成果使物理化学中抽象的知识形象化、具体化,让学生意识到这些基础知识学习的重要性,同时可以刺激学生的好奇心和求知欲,培养学生的科研素养。在物理化学教学中,教师的专业素质就是提高教学质量的保证,因而,应该鼓励教师积极参加本学科的科研实践,了解当前科技发展的动态,及时跟踪本学科领域的最新进展,将科研实践的物理化学新观念渗透到教学实践中,加快教师自身教育观念的更新,逐步形成具有自身特色的教学方法和模式。因此,科研实践对物理化学教学具有积极的推动作用。
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