謝逢春

(華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 廣東廣州510640)

國外化學(xué)教育

觀摩美國田納西大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)得到的啟示

謝逢春

(華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 廣東廣州510640)

闡述美國田納西大學(xué)物理化學(xué)課程教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)生成績的評估方式以及對教師教學(xué)工作的評估方式，并對比我國華南理工大學(xué)的物理化學(xué)教學(xué)，提出了借鑒美國高校物理化學(xué)教學(xué)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，將以教師為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)模式是提高物理化學(xué)教學(xué)效果的一個(gè)有效途徑。

物理化學(xué)課程是化學(xué)、化工、生物、環(huán)境、材料等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，對于這些專業(yè)的學(xué)生形成完整的知識結(jié)構(gòu)具有不可替代的作用。華南理工大學(xué)作為首批進(jìn)入國家“211工程”和“985計(jì)劃”建設(shè)的重點(diǎn)大學(xué)，在物理化學(xué)課程建設(shè)上進(jìn)行了長期努力，目前華南理工大學(xué)的物理化學(xué)課程已經(jīng)成為廣東省精品課程。

美國田納西大學(xué)具有200多年歷史，為田納西州最大的大學(xué)，也是受政府資助的公立大學(xué)。田納西大學(xué)的物理化學(xué)課程是該?；瘜W(xué)、環(huán)境、材料、生物專業(yè)本科生的骨干基礎(chǔ)課程，受到學(xué)校的高度重視，該課程在改進(jìn)教學(xué)方法、提高教學(xué)效果方面取得的成就令人矚目。筆者作為在華南理工大學(xué)承擔(dān)物理化學(xué)教學(xué)工作達(dá)20年的教師，以訪問學(xué)者的身份應(yīng)邀到田納西大學(xué)訪問，觀摩了田納西大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)的全過程，并同主講教師T.Ffrancon Williams教授進(jìn)行了深入的交流，得到了一些較為深刻的啟示和借鑒。

1 比較

1.1 教學(xué)內(nèi)容

田納西大學(xué)開出的物理化學(xué)課程分為物理化學(xué)和生物物理化學(xué)兩種類型。其中物理化學(xué)是為化學(xué)、化工、材料等專業(yè)本科生開出的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要包含經(jīng)典熱力學(xué)、多組分體系、化學(xué)平衡、相平衡、電化學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、量子化學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、偶極分子及其相互作用、固態(tài)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，共84學(xué)時(shí)，分上下兩學(xué)期開出，每學(xué)期42學(xué)時(shí)。生物物理化學(xué)是為生物、環(huán)境等專業(yè)本科生開出的專業(yè)基礎(chǔ)課，課時(shí)及開課時(shí)間同物理化學(xué)課程相同，內(nèi)容刪減了偶極分子及其相互作用、固態(tài)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，增加了生物熱力學(xué)、生物膜、生物大分子、酶動力學(xué)、細(xì)胞動力學(xué)等生物學(xué)方面的相關(guān)內(nèi)容。

華南理工大學(xué)開出的物理化學(xué)課程分為84學(xué)時(shí)、64學(xué)時(shí)和48學(xué)時(shí)三類。其中84學(xué)時(shí)的課是為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生開出的專業(yè)基礎(chǔ)課，分上下兩學(xué)期，每學(xué)期42學(xué)時(shí)。64學(xué)時(shí)的課是為化工、材料等專業(yè)的本科生開出的專業(yè)基礎(chǔ)課，一學(xué)期上完。48學(xué)時(shí)的課是為生物、食品、環(huán)境等專業(yè)的本科生開出的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一學(xué)期上完。這三類物理化學(xué)課程主要涵蓋了經(jīng)典熱力學(xué)、多組分體系、化學(xué)平衡、相平衡、電化學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、表面化學(xué)、膠體化學(xué)等內(nèi)容，其中64學(xué)時(shí)和48學(xué)時(shí)的課不包含統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的內(nèi)容，并根據(jù)學(xué)時(shí)不同對其他章節(jié)的內(nèi)容做一定的刪減。

這兩個(gè)學(xué)校的物理化學(xué)課程涵蓋的內(nèi)容各有千秋，其中田納西大學(xué)的物理化學(xué)課程偏重于量子化學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)以及生物領(lǐng)域方面的內(nèi)容;而華南理工大學(xué)的物理化學(xué)課程偏重于表面化學(xué)、膠體化學(xué)方面的內(nèi)容，但非化學(xué)專業(yè)的課時(shí)偏少，在某種程度上影響了學(xué)生對物理化學(xué)知識的掌握。

1.2 教學(xué)方法

1.2.1 注重師生互動的課堂教學(xué)

田納西大學(xué)的物理化學(xué)課堂教學(xué)非常注重師生互動。教師在講授一個(gè)知識點(diǎn)前，經(jīng)常先向?qū)W生提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，并啟發(fā)學(xué)生提問，然后再根據(jù)學(xué)生的問題，展開這個(gè)知識點(diǎn)。教師和學(xué)生經(jīng)常就某個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題進(jìn)行討論。課堂上既有講授，也有討論，讓學(xué)生通過思考和提問，逐步領(lǐng)會和掌握所學(xué)內(nèi)容。為了活躍課堂氣氛，教師還將一些有關(guān)社會上熱點(diǎn)問題的資料印發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行討論。如講授熱力學(xué)第二定律時(shí)，將總統(tǒng)競選過程中辯論激烈的能源問題結(jié)合能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行討論;在講物質(zhì)的光譜和電磁波時(shí)，結(jié)合社會上有爭議的有關(guān)家用電器產(chǎn)生的電磁波是否對人體有危害的問題進(jìn)行討論。學(xué)生通過對一些大家關(guān)心的實(shí)際問題進(jìn)行探討和研究，提高了對物理化學(xué)課程作用和地位的認(rèn)識，并產(chǎn)生了對課程知識學(xué)習(xí)的濃厚興趣。

華南理工大學(xué)同國內(nèi)其他高校一樣，物理化學(xué)的課堂教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生有問題一般在課下向教師提問，教師進(jìn)行解答。近年來學(xué)校大力倡導(dǎo)師生互動教學(xué)，力圖改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式。筆者在課堂教學(xué)中講授難點(diǎn)問題時(shí)，一般先啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，讓學(xué)生思考一段時(shí)間后，再展開問題進(jìn)行講解。這種互動教學(xué)方式很受學(xué)生歡迎，已經(jīng)取得了較好的教學(xué)效果。

1.2.2 引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)

在田納西大學(xué)的物理化學(xué)教學(xué)過程中，學(xué)生被分為若干個(gè)小組，每個(gè)組3～4名學(xué)生。小組活動有兩類，一類是小組討論，一類是小組作業(yè)。

小組討論課1～2周舉行一次，每次一節(jié)課(50分鐘)，教師首先將一些重點(diǎn)、難點(diǎn)問題作為討論主題布置給學(xué)生，讓學(xué)生先進(jìn)行思考，并查閱有關(guān)資料，然后再在小組討論課上分組討論，教師對每個(gè)小組巡回指導(dǎo)。小組討論課上氣氛一般都很熱烈，學(xué)生們各抒己見，爭相提出自己的觀點(diǎn)，并對其他人的觀點(diǎn)提出個(gè)人見解。例如，在討論熵的概念時(shí)，有的學(xué)生提出熵和溫度一樣，也是一種系統(tǒng)熱運(yùn)動激烈程度的量度;有的學(xué)生提出熵是系統(tǒng)惰性的量度。有的學(xué)生還查閱了信息熵、經(jīng)濟(jì)熵等資料，拿來和熱力學(xué)熵進(jìn)行對比。經(jīng)常一節(jié)課時(shí)間到了，學(xué)生們還意猶未盡，自發(fā)地在課下繼續(xù)小組討論。討論完后，小組學(xué)生共同寫出討論記錄和總結(jié)，交給教師。教師對正確的觀點(diǎn)給予肯定;而對不正確的觀點(diǎn)則肯定其正確的部分，修正其錯(cuò)誤的部分;并對提出獨(dú)特見解的學(xué)生給予特別鼓勵(lì)。

小組作業(yè)一般題量都很大，必須由小組成員分工完成。學(xué)生們先進(jìn)行思考，查閱相關(guān)資料，找到自己分工的作業(yè)題的解題方法，然后在小組作業(yè)會上報(bào)告自己的解題思路，再聽取其他同學(xué)的意見，并對其他同學(xué)分工的作業(yè)題的解題思路提出自己的見解，最后按分工共同完成作業(yè)。這樣，雖然每個(gè)學(xué)生完成的只是自己分工的那部分題，但實(shí)際上掌握了全部小組作業(yè)題的解題方法。合作學(xué)習(xí)不但有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，還促進(jìn)了良好學(xué)習(xí)風(fēng)氣的形成。學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中，互幫互學(xué)，共同提高。

華南理工大學(xué)的物理化學(xué)教學(xué)雖然以大班講授為主，但也進(jìn)行了大班授課和小組討論相結(jié)合的嘗試。筆者在1998年曾將一個(gè)物理化學(xué)授課班的96個(gè)學(xué)生分成10個(gè)小組，每組10個(gè)學(xué)生左右，一學(xué)期開展3次討論，每次討論時(shí)間約3小時(shí)，均為對前面學(xué)過的課程內(nèi)容進(jìn)行的階段性總結(jié)討論。在討論會上，學(xué)生相互交流，教師進(jìn)行總結(jié)。小組討論有效地促進(jìn)了學(xué)生對課程知識的理解和掌握，提高了教學(xué)效果，并獲得學(xué)生們的好評。筆者已經(jīng)將這項(xiàng)教學(xué)成果總結(jié)成一篇教學(xué)研究論文發(fā)表。

1.2.3 促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

主動學(xué)習(xí)貫串于田納西大學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程的整個(gè)過程中。教師在課堂上講解的只是課程內(nèi)容中的難點(diǎn)和重點(diǎn)部分，課程內(nèi)容中的一大半要求學(xué)生通過自學(xué)和合作學(xué)習(xí)掌握。每次小組討論課前，學(xué)生都要查閱大量相關(guān)資料，對有關(guān)問題進(jìn)行思考和探索，形成自己的見解，以便進(jìn)行討論。教師布置的作業(yè)，大部分都涉及到未講解的課程內(nèi)容，學(xué)生必須針對這些作業(yè)中的問題，對有關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，掌握這些內(nèi)容后，才能完成作業(yè)。另外，學(xué)生每學(xué)期還要寫兩篇課程階段總結(jié)和一篇課程論文，學(xué)生必須自己對課程內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真的總結(jié)和研究后，才能完成這些工作。學(xué)生經(jīng)常是帶著問題學(xué)習(xí)，帶著明確的目標(biāo)學(xué)習(xí)，這些問題和目標(biāo)推動著學(xué)生去主動學(xué)習(xí)，這是學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程的主要方式。

華南理工大學(xué)為了提高物理化學(xué)課程的教學(xué)效果，也采用了一些方式，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。筆者在物理化學(xué)課程教學(xué)中，經(jīng)常在作業(yè)題外，給學(xué)生布置一些內(nèi)容較深的思考題，讓學(xué)生通過自己的深入思考，對課程中的一些重要問題進(jìn)行探索，以加深對課程內(nèi)容的理解。

1.3 學(xué)生成績的評估方法

田納西大學(xué)物理化學(xué)課程學(xué)生期末總評成績評定方式為:小組討論10%;小組作業(yè)9%;課程階段總結(jié)(兩篇)9%;平時(shí)測驗(yàn)(兩次)36%;課程論文16%;期末考試20%。從中看出，學(xué)生成績評估中的綜合因素較多，期末考試在總評成績中占的比例較小。學(xué)生的成績在很大程度上并不取決于期末考試的分?jǐn)?shù)。

在華南理工大學(xué)物理化學(xué)課程期末總評成績中，期末考試占70%～80%，平時(shí)成績占20%～30%。平時(shí)成績包含作業(yè)、考勤以及平時(shí)測驗(yàn)。期末考試所占的分量較大，學(xué)生成績主要決定于期末考試的分?jǐn)?shù)。

1.4 教師教學(xué)工作的考核方法

田納西大學(xué)非常注重學(xué)生對教師的評價(jià)，在評價(jià)時(shí)采用的是美國高等教育協(xié)會編制的標(biāo)準(zhǔn)問卷，通過對學(xué)生的問卷調(diào)查，來評估教師的教學(xué)工作。問卷評估每學(xué)期進(jìn)行兩次，一次在開學(xué)一個(gè)月后，一次在期末。第一次評估是考察教師是否能夠勝任課程教學(xué)，并希望教師能夠通過評估結(jié)果改進(jìn)教學(xué)方法。如果第一次評估不合格，則撤換任課教師。期末評估是考核教師教學(xué)工作的最重要依據(jù)，在教師的續(xù)聘和升職中占有很大的分量。

華南理工大學(xué)對教師教學(xué)工作的考核以教學(xué)工作量為主，近年來也開展了學(xué)生網(wǎng)上評教工作，但評教結(jié)果只作為教師考核的參考，對教師的考核結(jié)果影響很小。

2 評述

物理化學(xué)是一門抽象性較強(qiáng)的課程，其中很多重要概念和原理，如焓、熵、熵增大原理、吉布斯函數(shù)、化學(xué)勢、化學(xué)勢判據(jù)、配分函數(shù)等，初學(xué)者必須通過思考、領(lǐng)悟、理解、融會貫通的過程，才能夠真正把握其中的實(shí)質(zhì)和要點(diǎn)。而在傳統(tǒng)的以課堂授課為主的教學(xué)過程中，除少數(shù)抽象思維能力很強(qiáng)的學(xué)生外，大部分學(xué)生都很難順利完成這一過程。他們對課堂上的講解內(nèi)容似乎都“聽懂”了，但一旦讓他們綜合這些內(nèi)容解答問題，就往往束手無策。其原因就在于他們并沒有真正弄懂這些內(nèi)容的要點(diǎn)和實(shí)質(zhì)。而在互動教學(xué)、合作學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生通過反復(fù)探討、深入思考、相互啟發(fā)，通過多次對課程內(nèi)容的接收、思索、反饋、再接收、再思索、再反饋的過程，不斷地修正、補(bǔ)充、加深自己對課程內(nèi)容的理解和領(lǐng)會，進(jìn)而順利地掌握課程內(nèi)容的要點(diǎn)和實(shí)質(zhì)。而實(shí)施互動教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，就在于建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性作為教學(xué)過程的最重要任務(wù)，尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，讓學(xué)生從被動的知識接收者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥闹R尋求者。

在20世紀(jì)80年代，為了提高美國高等教育的質(zhì)量，美國高等教育協(xié)會投入了大量的人力、物力對大學(xué)的教學(xué)方法進(jìn)行了研究，并于1987年3月發(fā)布了大學(xué)教育七大原則，這七大原則是:鼓勵(lì)學(xué)生與教師接觸;鼓勵(lì)學(xué)生間的合作;鼓勵(lì)主動學(xué)習(xí);及時(shí)反饋;強(qiáng)調(diào)刻苦學(xué)習(xí);表達(dá)高期望;尊重多才多藝和多種學(xué)習(xí)方法。這七大原則的中心就是讓學(xué)生成為教學(xué)過程的主體，讓學(xué)生成為教學(xué)工作主動參與者，實(shí)施以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。田納西大學(xué)物理化學(xué)課程的教學(xué)方式就是以此為基礎(chǔ)而建立的，其教學(xué)的整個(gè)過程都貫串了這七大原則的精神。這七大原則是美國高校保持較高教育質(zhì)量的一個(gè)重要因素。

縱觀我國高校，物理化學(xué)課程的教學(xué)還基本停留在以課堂授課為主、以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式上。華南理工大學(xué)的物理化學(xué)教學(xué)通過教師多年的努力，雖然取得了很大成績，但對比世界先進(jìn)水平，還有相當(dāng)長的一段路要走。

3 結(jié)語

為了適應(yīng)社會的發(fā)展，改革物理化學(xué)課程的教學(xué)方式，提高教學(xué)效果，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。雖然中美兩國高校的教學(xué)條件和教學(xué)環(huán)境不同，有些做法不能完全照搬。然而他山之石，可以攻玉，借鑒美國高校物理化學(xué)教學(xué)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，將以教師為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)模式，積極調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)、大力激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，則是提高物理化學(xué)教學(xué)效果的一個(gè)有效途徑。

［1］ Hinde R J，Kovac J.Journal of Chemical Education，2001，8(1):93

［2］ 謝逢春，肖士民.華南高等工程教育研究，2003，48(2):29

［3］ Towns M H，Grant E R.Journal of Research In Science Teaching，1997，34(8):819

［4］ 肖士民，謝家聲，謝逢春.化工高等教育研究，2003，77(3):68

［5］ Duncan-HewittW，Mount D L，Apple D.A Handbook on Cooperative Learning.2nd ed.OR:Pacific Crest:Corvallis，1995

［6］ Johnson DW，Johnson R T，Smith K A.Active Learning:Cooperation in the College Classroom.MN:Interaction Book Co.Edina，1991

［7］ Chickering AW，Gam-Son Z F.Applying the Seven Principles for Good Practice in Undergraduate Education.San Francisco: Jossey-Bass INC，1991