物理化學具有理論性強,內容抽象,概念公式多且推導復雜,應用條件嚴格等特點,學生學習有一定困難[1].東北林業大學開設物理化學課程的專業有化學、應用化學、化學工程與工藝、林產化工、高分子材料與工程、輕化工程、材料化學及環境科學等諸多專業,部分學生平時學習不努力,考試前突擊背公式,因而造成期末考試成績不理想.近期東北林業大學提出了一系列教學改革措施,要求進一步加強學生基礎知識和工程能力,物理化學課程的教學也面臨新的挑戰與機遇.因此,針對林業院校自身特點及教學現狀,對我校物理化學教學進行了一系列教學改革和創新,有利于提高學生的綜合素質.1 教學內容改革。。
1.1 所學內容緊扣學生專業特點
物理化學教材有許多不同的版本,有的內容偏重知識性和理論性,適合多學時教學.根據學生專業特點,選擇適當的教材.如本學院的教學對象主要是化學和應用化學2個專業,辦學目標是要突出寬基礎和深理論的特點.因此,采用南京大學傅獻彩編寫的《物理化學》[2],96學時.此外,針對化學工程與工藝、材料化學和林產化工等其它6個工科類專業,選用天津大學物理化學教研室編寫的《物理化學》[3], 80學時,該教材為化工類、環境類和材料類等專業的教學用書,不講授量子力學和統計力學等內容,內容精練,簡明易懂,邏輯性強,便于學生自學.物理化學課程涉及的公式約有150個,教學時,要求學生掌握基本公式的推導和證明,能用基本公式去解決一些實際性問題[4].提倡學生平時自學,上課前復習鞏固學過的知識,強調數學和物理基礎知識的重要性,培養學生對所學知識進行綜合應用的能力.利用高等數學知識,幫助學生掌握、理解物理化學公式.如從卡諾循環可以推導出可逆熱溫商之和為零;從理想氣體發生PVT變化,可以求焓變、熵變、吉布斯函數變和吉布斯函數判據等參數;從肥皂可以了解潤濕和乳化等概念.將現實生活中的某事件引入學習中,與物理化學緊密聯系,加深學生對知識概念的理解,提高學生實際運用知識的能力[5].
1.2 引入物理化學科學家的故事進行勵志教育
在學習物理化學課程時,會涉及到很多著名的物理學家和化學家,講到相關內容時,教師會講解他們的個人簡歷和趣聞逸事.一方面,可以提高學生學習的積極性,集中他們的注意力,緩解課堂的學習氣氛;另一方面,每一位科學家的成功都離不開其自身不斷努力奮斗的過程,通過了解他們的經歷,不僅豐富了課堂教學內容,而且學生對科學的發展也產生了興趣,對科學家產生了崇拜,成為學生學習的榜樣.如首次提出物理化學這個概念的是 1901 年和 1909 年先后獲得諾貝爾化學獎的兩位化學家:荷蘭的范特霍夫和德國的奧斯特瓦爾德,正是他們的研究促成了物理化學學科的誕生.其中范特霍夫是首位諾貝爾化學獎的獲得者,他 50 多歲時還經營著一家牧場,親自送牛奶,被譽為“牧場化學家”[6].在講到稀釋定律時,介紹奧斯特瓦爾德的生平事跡,他出身普通家庭,求學時對化學產生濃厚的興趣,1884 年在博士論文中提出了電離假設,1888 年提出了以他名字命名的奧斯特瓦爾德稀釋定律,1909 年因在催化作用、化學平衡和氨制硝酸等方面的杰出貢獻而獲得諾貝爾化學獎.
2 教學方法與考核方式改革
2.1 多媒體教學與傳統教學相結合
傳統教學采用粉筆板書的方式,書寫需要一定時間,導致學生接受知識量較少.而利用PPT課件,結合Flash動畫,能使教學內容生動、信息量大,給學生更直觀的印象,提高課堂效率[7].物理化學課程公式多,邏輯性強,有些問題比較抽象,單純采用多媒體呈現,導致學生思維跟不上文字顯示的速度,因此不能僅用多媒體一種教學方式.結合教學實際,采用多媒體教學與板書相結合的方式授課,學生能充分地消化吸收所學的知識,教學速度適中,從而提高教學質量和效率.
2.2 考核方式的改革與創新
物理化學課程考核方法普遍采用平時成績加期末考試兩大塊的組合,存在期末考試成績在總評成績中比例偏重的問題.考核方式改革前,平時成績占20%,期末考試成績占80%.這種考核方式可能導致學生平時學習不認真,期末考試前突擊,因而不能起到督促學生平時學習的作用.考核方式改革后,采取平時成績占20%,階段考試或考核成績占30%,期末考試成績占50%的形式.在原有基礎上,降低了期末考試的比例,規定小于等于48學時的課程,期間加一次階段性考試或考核;大于48學時小于等于64學時的課程,期間加兩次階段性考試或考核.雖然教師的工作量比改革前增加了,但學生學習的主動性和積極性得到了提高.學生要想取得優秀的成績,就不能忽視階段性成績.另外,也嘗試在總評成績中增加其它一些(如課堂討論、課程論文等)考核方式,從而促進學生積極學習[8].
3 設計實驗教學環節,培養學生創新能力
實驗教學是物理化學教學中不可缺少的組成部分,是培養學生實踐能力和創新能力的重要手段.結合物理化學課程內容構建實驗課程體系,該體系包括四部分:(1)基本操作和基本技能的訓練.包括實驗教學目的、要求、有效數字、相關實驗技術、誤差分析和實驗數據的處理表達方法等.(2)驗證實驗訓練.如燃燒熱、液體飽和蒸氣壓測定,一級蔗糖水解反應速率常數測定等18個實驗.通過實驗訓練,使學生對物理化學理論知識有更深入的理解和掌握,著重提高學生的實驗技能,增強動手能力.如學生通過測定一定質量的蔗糖的燃燒熱,將測試數據輸入計算機,利用Origin或Excel軟件繪雷諾溫度校正圖,計算蔗糖的燃燒熱,研究系統與環境熱交換的關系,從而理解摩爾恒容燃燒熱和摩爾恒壓燃燒熱的差別.(3)綜合及設計實驗.結合化工企業生產的典型案例和教師的科研成果凝練實際項目,讓學生能夠發揮主觀能動性,把所學的理論知識加以綜合運用,增強獨立解決實際問題的能力.如指導專業基礎好、操作動手能力強的學生參加全國大學生化工設計大賽,通過參賽鍛煉學生的實驗思路和實驗技能,培養學生的創新意識和創新能力[9].(4)物理化學實驗中常用的數據表.物理化學的教學改革是一項長期而復雜的工作,需要不斷地學習和改進.作為林業院校,在物理化學教學中已經做出一些嘗試性的改革與創新,并取得了一定成果,但仍有一些工作需要做.如結合專業課程設置和專業培養目標來提高專業學生就業能力.物理化學課程的教學是一個需要長期研究的課題,只有不斷地創新和改革,結合東北林業大學的發展,把不同專業的物理化學課程教學工作做好,才能培養出具有較強實踐能力的實用型專業人才.
參考文獻:
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