許娟　楊亞提　馬海龍　李天?！●R亞團(tuán)

摘要：針對(duì)高等農(nóng)林院校不同專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與專(zhuān)業(yè)的結(jié)合上做了有益的嘗試，提出了物理化學(xué)與專(zhuān)業(yè)結(jié)合的教學(xué)模式。在現(xiàn)有“課堂教學(xué)+學(xué)生討論+實(shí)踐環(huán)節(jié)”的“三段式”教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，嘗試“問(wèn)題教學(xué)+參與式教學(xué)”方法。教學(xué)實(shí)踐表明，這種教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性能力，深化了教學(xué)內(nèi)容，提高了物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞：高等農(nóng)林院校；物理化學(xué)；教學(xué)模式；專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）17-0133-02

物理化學(xué)是高等農(nóng)林院校在應(yīng)用化學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品工程、食品安全、制藥工程、林產(chǎn)化工、生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)必修課，是物理學(xué)與化學(xué)最早相互滲透的一門(mén)交叉邊緣學(xué)科，被稱(chēng)為“化學(xué)的靈魂”。該課程不僅對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)新能力、提高學(xué)生素質(zhì)有極其重要的作用，而且有助于學(xué)生樹(shù)立正確的自然觀、掌握科學(xué)方法論。然而眾所周知，物理化學(xué)是化學(xué)課程中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，較抽象，教學(xué)有一定難度。農(nóng)林院校的學(xué)生對(duì)這門(mén)課更是望而生畏，因此，我們應(yīng)讓基本原理在科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例中展現(xiàn)其活力，以此提高創(chuàng)新能力。因此，近年來(lái)，我們結(jié)合農(nóng)林院校開(kāi)設(shè)物理化學(xué)課程的各個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)方法等方面始終與學(xué)生所學(xué)的專(zhuān)業(yè)結(jié)合，提出了物理化學(xué)與專(zhuān)業(yè)結(jié)合的教學(xué)模式。

一、教學(xué)內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)特色緊密結(jié)合

在課堂教學(xué)中，設(shè)計(jì)好教學(xué)內(nèi)容比制作PPT課件更重要，不應(yīng)讓“死”的公式和概念充斥課堂，而應(yīng)讓原理在科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例中展現(xiàn)其活力，培育興趣，提高創(chuàng)新能力。因此，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上，堅(jiān)持做到“傳統(tǒng)物理化學(xué)”與“應(yīng)用物理化學(xué)”的有機(jī)統(tǒng)一。在對(duì)各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)過(guò)程中，堅(jiān)持將物理化學(xué)的基本理論和基本知識(shí)系統(tǒng)地介紹給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合專(zhuān)業(yè)實(shí)際、生產(chǎn)實(shí)際和生活實(shí)際，查閱大量物理化學(xué)在各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)例，如將熱化學(xué)、多組分體系熱力學(xué)、相平衡、電化學(xué)、表面與膠體化學(xué)等內(nèi)容以專(zhuān)題的形式進(jìn)行講授，增加反映學(xué)科前沿與研究熱點(diǎn)的專(zhuān)題內(nèi)容，并根據(jù)專(zhuān)業(yè)方向進(jìn)行專(zhuān)題輔導(dǎo)。如針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，物理化學(xué)是一門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課，教學(xué)時(shí)數(shù)較多，物理化學(xué)基本理論應(yīng)該是課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，但其專(zhuān)業(yè)特色又偏重于“應(yīng)用”二字，所以在做好基本理論教學(xué)的同時(shí)，重點(diǎn)介紹傳統(tǒng)物理化學(xué)與其他學(xué)科專(zhuān)業(yè)之間結(jié)合所派生出的一些交叉學(xué)科及其應(yīng)用，如生物物理化學(xué)、地球物理化學(xué)、土壤物理化學(xué)等；同時(shí)舉一些“閃光點(diǎn)”說(shuō)明物理化學(xué)基本原理在現(xiàn)代技術(shù)中

發(fā)揮的巨大作用，如物理化學(xué)在合成化學(xué)和新材料的制備、現(xiàn)代分離技術(shù)、新能源技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)中的作用；同樣，在我們周?chē)钪?，物理化學(xué)原理也無(wú)處不在，如2008年我國(guó)南方地區(qū)遭受的大面積凍雨災(zāi)害的凍雨形成的原理，人體腎功能即反滲透功能，人工降雨、洗滌、礦物浮選、紡織品印染的滲透、油田的二次采油等原理，結(jié)合這些“小問(wèn)題”可以使書(shū)本上的理論變得生動(dòng)而容易理解，培養(yǎng)學(xué)生的物理化學(xué)視角。對(duì)于生物類(lèi)和制藥學(xué)等專(zhuān)業(yè)，在學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，以熱力學(xué)、電化學(xué)、動(dòng)力學(xué)、膠體與表面化學(xué)的應(yīng)用為教學(xué)重點(diǎn)，如現(xiàn)代生物科學(xué)與物理化學(xué)學(xué)科交叉與融合而發(fā)展起來(lái)的，在21世紀(jì)已經(jīng)成為熱門(mén)研究?jī)?nèi)容的生物熱力學(xué)、生物電化學(xué)，藥物及材料分子設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)論、表面活性劑的應(yīng)用、微乳液的應(yīng)用等。對(duì)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境專(zhuān)業(yè)，以電化學(xué)、動(dòng)力學(xué)、表面與膠體化學(xué)為教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，著眼于讓學(xué)生了解如何解決環(huán)境資源合理利用與環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，如講授相平衡知識(shí)時(shí)，以專(zhuān)題講座的形式介紹超臨界流體在廢棄物的合理利用問(wèn)題、土壤和水體污染的治理問(wèn)題等的應(yīng)用及進(jìn)展；吸附劑和絮凝劑的研究進(jìn)展；電化學(xué)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用、電有機(jī)合成、納米電化學(xué)、燃料電池、鋰離子電池等新能源技術(shù)等。食品科學(xué)與食品安全專(zhuān)業(yè)，介紹食品科學(xué)中的物理化學(xué)方法，如熱分析在測(cè)定食品熱值中的應(yīng)用，化學(xué)動(dòng)力學(xué)在食品保鮮保質(zhì)期測(cè)定方面的應(yīng)用，膠體化學(xué)原理在食品加工中的應(yīng)用等等。

二、與專(zhuān)業(yè)結(jié)合的綠色化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程三段式教學(xué)中理論知識(shí)的具體驗(yàn)證與應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，又分三個(gè)教學(xué)層次來(lái)進(jìn)行，即實(shí)驗(yàn)技術(shù)講座、基礎(chǔ)理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用物理化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合性實(shí)驗(yàn)三部分。在實(shí)驗(yàn)技術(shù)講座的基礎(chǔ)上，根據(jù)專(zhuān)業(yè)學(xué)時(shí)不同，安排8個(gè)或10個(gè)涉及熱力學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)與膠體化學(xué)等各方面理論知識(shí)最典型最具代表性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的綠色化，如凝固點(diǎn)降低實(shí)驗(yàn)中的苯和萘更換為水和尿素，雙液系中的苯更換為環(huán)己烷，溶膠性質(zhì)中的三硫化二砷負(fù)膠更換為粘土。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件、不同專(zhuān)業(yè)、不同實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)，選取一些與專(zhuān)業(yè)有關(guān)的研究性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生綜合運(yùn)用物理化學(xué)課程學(xué)習(xí)及查閱文獻(xiàn)資料獲得的知識(shí)，自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。如針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，結(jié)合每位教師的科研工作，提出了與生產(chǎn)相關(guān)的4個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：果醋總酸度的測(cè)定、果膠酶對(duì)果汁黏度的影響、維生素C氧化速率的測(cè)定和大孔樹(shù)脂對(duì)色素吸附速率測(cè)定；對(duì)于資源環(huán)境科學(xué)及環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，主要結(jié)合環(huán)境問(wèn)題，提出了表面活性劑臨界膠束濃度測(cè)定和活性炭對(duì)水體中有機(jī)污染物的吸附性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。另外對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)，采用與其專(zhuān)業(yè)相關(guān)的不同實(shí)驗(yàn)材料，如電導(dǎo)滴定實(shí)驗(yàn)，對(duì)葡萄酒專(zhuān)業(yè)，讓學(xué)生測(cè)定葡萄酒的總酸度；而對(duì)食品類(lèi)專(zhuān)業(yè)，測(cè)定食醋的總酸度；對(duì)于資源環(huán)境專(zhuān)業(yè)，測(cè)定土壤的陽(yáng)離子代換量及不同水體的電導(dǎo)率，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容同樣體現(xiàn)了綠色化的內(nèi)涵，而且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也趣味化。

三、教學(xué)方法中突顯物理化學(xué)在各專(zhuān)業(yè)中的地位

教學(xué)方法改革是影響人才培養(yǎng)模式改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。教學(xué)方法不僅影響學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的“程度”，也是影響教學(xué)質(zhì)量“方向”的一個(gè)重要因素。因此，為了幫助學(xué)生在本質(zhì)上理解化學(xué)變化，從理論上解釋化學(xué)現(xiàn)象，在實(shí)踐中利用物理化學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本方法解決實(shí)際問(wèn)題。在課程教學(xué)過(guò)程中，以“三段式”教學(xué)方法為基礎(chǔ)，圍繞創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略，研究“問(wèn)題教學(xué)+參與式教學(xué)”法，以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育。endprint

（一）課堂教學(xué)

以問(wèn)題為主的研究性學(xué)習(xí)有利于幫助學(xué)生提高靈活應(yīng)用知識(shí)的能力，形成有效的問(wèn)題解決和推理策略，并發(fā)展他們的自主學(xué)習(xí)能力。物理化學(xué)課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、涉及領(lǐng)域廣，很多學(xué)生在課后感慨物理化學(xué)非常重要，但不知道怎么用。為此，我們采用“問(wèn)題教學(xué)法”，圍繞物理化學(xué)的知識(shí)模塊，在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題的前提下，傳授知識(shí)。在教學(xué)活動(dòng)中，嘗試使物理化學(xué)知識(shí)圍繞實(shí)際問(wèn)題而展開(kāi)，使問(wèn)題不僅成為激發(fā)學(xué)生求知欲的前提，而且還成為學(xué)生期盼、理解和吸收知識(shí)的前提，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)和創(chuàng)造性思維。為了打破物理化學(xué)枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學(xué)方法，實(shí)行“參與式”教學(xué)方法，嘗試開(kāi)放式教學(xué)內(nèi)容，對(duì)一些易懂的章節(jié)讓學(xué)生自己提前預(yù)習(xí)寫(xiě)教案，學(xué)生從“臺(tái)下觀眾”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皥?chǎng)上主力”；同時(shí)開(kāi)展論文研究、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、項(xiàng)目訓(xùn)練和指導(dǎo)性設(shè)計(jì)等多種參與方式，以培養(yǎng)學(xué)生的“參與”意識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（二）學(xué)生討論

胡英院士指出“物理化學(xué)教學(xué)方法要做大改革。要以自學(xué)為主，講課首先介紹框架結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)講授難點(diǎn)和進(jìn)展，并開(kāi)展課堂討論”。因此，在農(nóng)林院校物理化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，更應(yīng)增加學(xué)生參與課程教學(xué)的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)習(xí)題課和討論課內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。在具體實(shí)施中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)，在教學(xué)進(jìn)程表中提出與專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的問(wèn)題，如對(duì)于環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)，提出“吸附作用原理及表面活性劑在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用”等專(zhuān)題討論題目；對(duì)于生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)，提出“熵與生命”等專(zhuān)題討論題目，讓學(xué)生學(xué)完一部分內(nèi)容后，對(duì)該問(wèn)題展開(kāi)討論，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思維，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行多角度的觀察、比較與分析，然后讓學(xué)生提出問(wèn)題，把問(wèn)題加以篩選，從中發(fā)現(xiàn)最重要最基本的問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思維，把理論搞清楚。最后再給學(xué)生作出總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。實(shí)踐證明，學(xué)生討論，這對(duì)提高學(xué)生的智力和能力，起到事半功倍的效果。

四、實(shí)踐效果

通過(guò)近幾年對(duì)物理化學(xué)與專(zhuān)業(yè)結(jié)合的教學(xué)模式的實(shí)施，不僅拓寬了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生從事科學(xué)研究和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而且可使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力得到一定程度的提高。如不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生積極申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，2010申請(qǐng)到西北農(nóng)林科技大學(xué)創(chuàng)新基金項(xiàng)目“多環(huán)芳烴污染土壤的SDS淋洗溶液前處理方法研究”，2012年申請(qǐng)到國(guó)家級(jí)創(chuàng)新基金項(xiàng)目“微電極陣列表面的羧基功能化及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用”，2013年申請(qǐng)到西北農(nóng)林科技大學(xué)創(chuàng)新基金項(xiàng)目“不銹鋼微電極陣列的制備及性能研究”及“利用廢棄木料制備大孔容活性炭”。該模式充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，在模式實(shí)施過(guò)程中，始終以實(shí)際問(wèn)題為引導(dǎo)，讓學(xué)生帶著實(shí)際問(wèn)題去學(xué)習(xí)，然后從理論上對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析討論。通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，這種教學(xué)模式有利于學(xué)生掌握扎實(shí)的物理化學(xué)基本理論、基本知識(shí)和基本技術(shù)，并能把這些知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)林科學(xué)的研究中；有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)、闡明和解決某些物理化學(xué)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)實(shí)際問(wèn)題；有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生素質(zhì)。因此，這一新模式在高等農(nóng)林院校的物理化學(xué)教學(xué)中具有較大的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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