馮媛媛　孔德生　朱霄

摘要：針對物理化學(xué)教學(xué)過程中普遍存在的問題，提出基于PBL模式的物理化學(xué)課堂教學(xué)法，建立“以問題為中心，以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，著重培養(yǎng)學(xué)生自覺主動學(xué)習(xí)、勤于思考以及獨立解決問題的能力。在更新創(chuàng)新理念、轉(zhuǎn)變教學(xué)模式以及將基礎(chǔ)實驗與研究性實驗進行結(jié)合等等方面提出了物理化學(xué)教學(xué)改革的幾點舉措，旨在提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)模式；物理化學(xué)；教學(xué)改革；創(chuàng)新

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0089-02

一、前言

PBL（Problem-based-learning，PBL）是一種以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，是以提高學(xué)生自學(xué)意識和自己解決問題能力為目標(biāo)的教學(xué)法。它是1969年由美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows提出的[1，2]，上個世紀(jì)80到90年代，PBL模式在北美和歐洲部分高校得到了較快的發(fā)展。其精髓在于“以問題為中心，以學(xué)生為主體”，著重培養(yǎng)學(xué)生自覺主動學(xué)習(xí)、勤于思考以及獨立解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和參與意識，目前已成為國際上公認(rèn)的、最受歡迎的教學(xué)法之一。

物理化學(xué)是大學(xué)化學(xué)類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，是四大化學(xué)（無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)）中概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性都很強的學(xué)科。該課程涉及到的理論和公式非常多、公式使用條件嚴(yán)格，而且與高等數(shù)學(xué)和普通物理有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此該課程對培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)有著重要作用。但是，受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，目前在物理化學(xué)教學(xué)過程中還普遍存在重理論及書本知識的傳授、輕實踐能力培養(yǎng)的現(xiàn)象；以教師講授為主，以學(xué)生探索為輔的教學(xué)模式也嚴(yán)重影響了學(xué)生自學(xué)意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，提高本科生的自學(xué)意識和創(chuàng)新能力已成為大學(xué)教育亟待解決的問題。在教育資源無法滿足學(xué)校教學(xué)改革需求的情況下，要充分發(fā)揮教師的主觀能動性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改革教學(xué)模式，提高學(xué)生的綜合能力，從而提高其社會競爭力，為社會發(fā)展做貢獻。結(jié)合我們在物理化學(xué)教學(xué)方面的點滴經(jīng)驗，我們對物理化學(xué)教學(xué)改革提出如下幾點舉措。

二、物理化學(xué)教學(xué)改革舉措

1.更新創(chuàng)新理念。首先使學(xué)生樹立崇尚知識的理念。在科技迅速發(fā)展的今天，無論進行怎樣的創(chuàng)新改革，具有廣博的學(xué)識是實現(xiàn)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。實現(xiàn)創(chuàng)新要建立于知識積累基礎(chǔ)之上。知識本身蘊含豐富的創(chuàng)造力，沒有廣博的知識作為基礎(chǔ)，創(chuàng)造力就失去了基本保障。沒有廣博知識為基礎(chǔ)的創(chuàng)新也如同空中樓閣，經(jīng)不起任何推敲和考驗。另外，要實現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，教師起到關(guān)鍵的作用。教師在教學(xué)的同時需要從事科學(xué)研究工作，而且要時刻關(guān)注科學(xué)前沿的創(chuàng)新成果，并把這些成果融入到物理化學(xué)的教學(xué)過程，使學(xué)生建立崇尚科學(xué)、崇尚知識的理念。教師要經(jīng)常閱讀高端的科技文獻，與時俱進，不斷汲取學(xué)術(shù)上的新思想、新觀點、新成就，更新教學(xué)內(nèi)容[3]。第三，要引導(dǎo)學(xué)生持有懷疑的態(tài)度和批判的精神。要讓學(xué)生敢于懷疑、善于懷疑前人的經(jīng)驗和做法，不循規(guī)蹈矩，不盲從于經(jīng)典。鼓勵學(xué)生多參與討論、敢于發(fā)表觀點、積極查閱資料，只有時刻保持懷疑的態(tài)度，才會使學(xué)生的思維一直處于活躍的狀態(tài)，才會使其創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。

2.PBL教學(xué)模式引入物理化學(xué)課堂。目前，我國高校的物理化學(xué)教學(xué)還基本停留在以教師為中心的授課模式上，學(xué)生一直處于被動地接受知識的狀態(tài)，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性的養(yǎng)成受到了很大限制。因此，如何在課堂上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性成為提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。理論聯(lián)系實際是課堂教學(xué)內(nèi)容的畫龍點睛之筆，在課堂教學(xué)過程中，在引入一個新的知識點前，先有意識地設(shè)計問題（Problem），適時引入與工業(yè)生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的現(xiàn)象和問題，啟發(fā)學(xué)生思考，然后讓學(xué)生帶著問題去聽課，在他們對相關(guān)的理論知識有了深入了解之后，再將問題與知識點進行結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的知識點解決問題并進行討論。這樣不僅活躍了課堂氣氛，也可使學(xué)生有成就感，對增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情非常有幫助。比如，我們在講到表面張力和接觸角的概念時，給學(xué)生看一段水黽在水面自由行走的視頻，這時提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考，為什么水黽可以在水面自由行走而不會掉落水中？在學(xué)生明確表面張力和接觸角的概念后，我們給出發(fā)表在《Nature》期刊上的水黽腿的掃描電鏡照片，告訴學(xué)生水黽腿是被無數(shù)細(xì)長的微米級的剛毛覆蓋，單根剛毛上具有精細(xì)螺旋狀的納米凹槽結(jié)構(gòu)，在剛毛與納米級凹槽的空間中形成氣墊，阻礙了水的浸潤，宏觀上表現(xiàn)出水黽腿的超疏水特性，與水的接觸角可高達167.6±4.4o，這使得水黽在水面行動自如，即使在狂風(fēng)暴雨中也不會沉沒[4]。其實，生產(chǎn)和生活中的很多實際現(xiàn)象都用到了物理化學(xué)的知識，在講授這些知識點之前，教師預(yù)先設(shè)計問題，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有一定的積極作用。再如，我們在講到克勞修斯-克拉貝龍方程時，首先提出同學(xué)們非常熟悉的現(xiàn)象：在青藏高原上煮雞蛋時不容易煮熟。同時提出問題：這是為什么？學(xué)生熱烈討論后，我們再推導(dǎo)水的沸點和飽和蒸氣壓的關(guān)系，告訴學(xué)生通常我們說水的沸點是100℃，但這不是一個定值，100℃是隨著飽和蒸氣壓的改變而改變的。青藏高原上氣壓低，水的沸點要低于100℃，因此煮雞蛋時不容易煮熟。生產(chǎn)和生活中的很多實際現(xiàn)象都用到了物理化學(xué)的原理，有些現(xiàn)象學(xué)生非常熟悉，專業(yè)課的講授在與高速發(fā)展的科技緊密結(jié)合的同時，必須與現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的實例進行結(jié)合[5]，讓實踐融入課程內(nèi)容，不斷強化當(dāng)代大學(xué)生勤于思考和獨立解決問題的能力。

3.基礎(chǔ)實驗教學(xué)應(yīng)與研究性實驗教學(xué)相互補充。我們學(xué)院的物理化學(xué)學(xué)科是省級重點學(xué)科，物理化學(xué)實驗是省級精品實驗課程，這為我們進行教學(xué)改革搭建了很好的平臺。實驗課是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐場所，物理化學(xué)實驗是一門理論性、實踐性和技術(shù)性都很強的課程，它綜合了化學(xué)專業(yè)中各分支學(xué)科所需要的基本研究技術(shù)和研究方法，在化學(xué)專業(yè)實驗課程中占有重要地位，與其他基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程相比，更注重理論與實踐的結(jié)合，更注重學(xué)生綜合實驗技能的培養(yǎng)。通過物化實驗，不僅可以加深學(xué)生對基礎(chǔ)物理化學(xué)理論的理解，而且更能提高他們運用相關(guān)技術(shù)與方法去分析和解決實際問題的能力。但是，傳統(tǒng)物化實驗技術(shù)單一，內(nèi)容只局限于某知識點的一個方面，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)還很不夠，學(xué)生進入實驗室往往出現(xiàn)“照方抓藥”的現(xiàn)象。因此，綜合性實驗的開發(fā)顯得非常有必要，綜合性實驗是圍繞某一知識點將多個相關(guān)的實驗內(nèi)容進行有機整合，對學(xué)生實驗技能和實驗方法進行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實驗，具有連續(xù)性、綜合性和全面性等特點。在教學(xué)過程中，需要加強以探究為目的的研究性實驗教學(xué)在物理化學(xué)實驗課程中的比重，使之與基礎(chǔ)實驗教學(xué)相互補充。讓學(xué)生通過文獻調(diào)研、設(shè)計實驗方案、動手操作、在實驗中解決實際問題、處理數(shù)據(jù)、撰寫研究報告等環(huán)節(jié)，逐步提升獨立思考、分析與解決問題、應(yīng)用技能等科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力。綜合性實驗從不同角度對某一知識進行深入的探究學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生開拓實驗思路、深刻理解教學(xué)內(nèi)容。因此，將PBL教學(xué)模式融入物理化學(xué)綜合實驗教學(xué)，會更注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，強調(diào)突出學(xué)生的主體地位。endprint

近些年來，在積極適應(yīng)社會發(fā)展要求的基礎(chǔ)上，我們學(xué)院確立了厚基礎(chǔ)、寬視野、重創(chuàng)新復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在改進實驗教學(xué)、組織本科生科研訓(xùn)練、本科生工業(yè)實習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計等方面做了大量的工作，并取得了顯著成績。根據(jù)現(xiàn)有實驗條件，我們盡可能加大科研訓(xùn)練在本科生中的覆蓋度。目前我們物理化學(xué)教研室年輕博士居多，絕大多數(shù)老師在工作后不久即可申請到國家自然科學(xué)基金和省自然科學(xué)基金，我們認(rèn)為，將教學(xué)與科研進行結(jié)合、讓科研反哺教學(xué)的時機已經(jīng)成熟。讓學(xué)生自己組成科研小團隊進入教師的專業(yè)實驗室進行科研訓(xùn)練，讓絕大多數(shù)學(xué)生在本科階段都能在實驗室鍛煉1～2年甚至更長的時間，這對于培養(yǎng)他們的合作精神、科學(xué)素養(yǎng)極其重要。經(jīng)過近幾年的實踐，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)過這樣的鍛煉后，對物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)更加扎實，對科學(xué)前沿領(lǐng)域的敏銳程度大大增強，對科學(xué)研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，綜合素質(zhì)也得到了較大程度的提高，在每年舉行的山東省大學(xué)生化學(xué)實驗技能大賽等比賽中已有多人獲得優(yōu)異成績，展現(xiàn)了良好的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)。

三、結(jié)語

物理化學(xué)課程的教學(xué)既是一門科學(xué)，也是一門藝術(shù)，是一項長期、系統(tǒng)的工程?？傊?，無論進行怎樣的教學(xué)改革，教學(xué)改革各項措施和做法的效果，最終都要落實體現(xiàn)到教學(xué)對象學(xué)生身上，為社會培養(yǎng)合格的高素質(zhì)人才，是教育工作者的最根本任務(wù)。建立“以問題為中心，以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，采用靈活多變的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生主動、自覺、自主的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和分工協(xié)作能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維、邏輯推理和解決問題的能力，還有很多工作要做。

參考文獻：

[1]Barrows H S.A taxonomy of problem-based learning methods[J].Med. Educ.，1986，20（6）：491-486.

[2]張敏，陳立軍，靳秋月，姚麗.基于PBL模式的綜合性生物化學(xué)實驗探索[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展，2009，9（17）.

[3]高盤良.與時俱進，實現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新[J].臨沂師范學(xué)院學(xué)報，2004，26（6）：76.

[4]Gao X F，Jiang L.Water-repellent legs of water striders[J].Nature，2004，432（7013）：36.

[5]陳燕芹，劉紅，石謙，楊敏建.化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)改革的研究與思考[J].廣州化工，2013，41（19），153.endprint