白 潔

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 藥物與化工分院， 陜西 楊凌 712100)

1 課程基本情況

1.1 課程基本信息

《物理化學(xué)》是石油化工、環(huán)境工程、化學(xué)、制藥、醫(yī)學(xué)等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是從研究物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手來探求化學(xué)變化規(guī)律的一門學(xué)科，主要研究內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象及分散體系四大部分，為化工類等專業(yè)的后續(xù)課程學(xué)習(xí)及化工生產(chǎn)打下必要的基礎(chǔ)[1-4]。

1.2 教學(xué)手段及教學(xué)資源

主要使用到的教學(xué)手段有：QQ直播平臺、課堂派、PPT、知識點(diǎn)小卡片、圖片演示、手寫板書、優(yōu)慕課、微課、思維導(dǎo)圖、視頻、動畫、動圖、嗨格式錄屏大師、微信等。

《物理化學(xué)》的優(yōu)慕課網(wǎng)絡(luò)平臺中有豐富多彩的課程資源。其中文檔資源有例題庫、習(xí)題庫、課程分章節(jié)教案、PPT、章節(jié)導(dǎo)學(xué)單等；視頻資源有每節(jié)課的視頻、生活中的物理化學(xué)趣味視頻、實(shí)驗(yàn)講解視頻等；配合上課的資源有每節(jié)課手寫板書及知識點(diǎn)照片或截圖等。

2 教學(xué)分析

2.1 教學(xué)內(nèi)容

物理化學(xué)主要由化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)三大部分組成。其中，化學(xué)熱力學(xué)主要研究變化過程的能量轉(zhuǎn)換及變化的方向和限度問題；化學(xué)動力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)速率和機(jī)理的學(xué)科，其基本任務(wù)是闡明化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的條件(溫度、壓強(qiáng)、濃度、介質(zhì)和催化劑等)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，了解化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)能力之間的關(guān)系；物質(zhì)結(jié)構(gòu)是運(yùn)用物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法研究物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，從而闡明化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系[5]。

2.2 教學(xué)目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠判斷一定條件下化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向、限度；掌握化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理；理解物質(zhì)的性質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。最終培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、知識應(yīng)用能力以及社會責(zé)任感和專業(yè)使命感。

2.3 學(xué)情分析

(1)知識基礎(chǔ)。已學(xué)分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高等數(shù)學(xué)，為物理化學(xué)提供了物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、基礎(chǔ)分析方法和涉及儀器原理的物理、數(shù)學(xué)等知識。

(2)認(rèn)知能力。具備一定的推理能力；具備一定的歸納總結(jié)能力。

(3)學(xué)習(xí)特點(diǎn)。喜歡網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，熟練網(wǎng)絡(luò)社交工具；工程思維能力差、抽象概念理解能力弱；習(xí)慣于接受學(xué)習(xí)而不是探究學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考能力差。

2.4 教學(xué)重難點(diǎn)

物理化學(xué)課程的教學(xué)重點(diǎn)：掌握熱力學(xué)的基本概念及相關(guān)理論，建立平衡的觀念，了解影響系統(tǒng)平衡的相關(guān)因素，并能應(yīng)用熱力學(xué)的基本原理分析并解決化工過程中的能量及平衡等相關(guān)問題，掌握熱力學(xué)處理問題的基本方法和思路。了解和掌握反應(yīng)速率的概念及催化理論的基本知識，以及各種因素對反應(yīng)速率的影響，與此同時，還需掌握物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法及基本操作技能，能正確使用相關(guān)儀器設(shè)備等。以上既是本課程的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)，是學(xué)生必須掌握的知識及技能。通過本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生較為系統(tǒng)地了解物理化學(xué)的基本理論，建立平衡和速率的概念，掌握物理化學(xué)的基本計(jì)算方法及實(shí)驗(yàn)操作技能；培養(yǎng)學(xué)生分析及解決問題的能力，并為學(xué)習(xí)其他專業(yè)課及從事相關(guān)化工類工作奠定基礎(chǔ)，滿足化工生產(chǎn)、管理、建設(shè)等的需要。

3 教學(xué)實(shí)施

本課程將信息技術(shù)貫穿于知識呈現(xiàn)與傳遞、協(xié)作交互、考試考核、教學(xué)評價、數(shù)據(jù)分析等整個教學(xué)活動全過程。知識呈現(xiàn)與傳遞方面，利用信息技術(shù)制作較為精美的課程微視頻以增加課程的觀賞性；協(xié)作交互方面，借助優(yōu)慕課平臺進(jìn)行線上討論、課程視頻、動畫、在線測試、作業(yè)及調(diào)查問卷等教學(xué)活動，增加師生交互；在學(xué)習(xí)評價方面，利用優(yōu)慕課平臺的自動評分功能、大數(shù)據(jù)分析功能觀測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對成績不佳的學(xué)生進(jìn)行預(yù)警、并及時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)策略。

《物理化學(xué)》以課前自主學(xué)習(xí)、課中現(xiàn)場交流、課后知識鞏固、拓展延伸四個教學(xué)階段，分階段促進(jìn)學(xué)生思考、挑戰(zhàn)、內(nèi)化，從而最終形成自己的認(rèn)知。

3.1 課前——激發(fā)興趣

發(fā)布任務(wù)清單，在任務(wù)清單中列出學(xué)生在課前需要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括觀看微課、填寫調(diào)查問卷、完成在線測試和話題與討論等。教師觀測后臺的數(shù)據(jù)，收集學(xué)習(xí)問題，調(diào)整上課內(nèi)容。

例如，在講《物理化學(xué)》的表面活性劑這一章時，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在優(yōu)慕課網(wǎng)絡(luò)課程的導(dǎo)學(xué)單中上傳任務(wù)1——觀看2個短視頻：①2019年大熱的電視劇《延禧攻略》中一根針浮在水面上的短視頻；②紅酒的掛杯現(xiàn)象短視頻；任務(wù)2——參與話題討論，①你認(rèn)為針是如何能夠浮在水面上的？②你認(rèn)為紅酒的掛杯現(xiàn)象原理是什么？任務(wù)3——完成在線測試。

3.2 課中——攻克重難點(diǎn)

教師根據(jù)課前學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，巧妙導(dǎo)入課程內(nèi)容，適時提問，設(shè)計(jì)多樣化的教學(xué)活動，攻克重難點(diǎn)，學(xué)生在手機(jī)中完成在線測試，請同學(xué)們利用思維導(dǎo)圖自發(fā)歸納本節(jié)課知識點(diǎn)。

3.3 課后——能力提升

根據(jù)上課情況，布置精準(zhǔn)的作業(yè)；學(xué)生完成作業(yè)、參與話題討論、觀看課程相關(guān)視頻、QQ答疑等。

3.4 拓展——開拓眼界

在優(yōu)慕課網(wǎng)絡(luò)課程中上傳相關(guān)文字材料及視頻內(nèi)容，拓寬學(xué)生知識面，如：

(1)電化學(xué)部分。從手機(jī)、電腦、電動車等生活用電池入手講解了人類對電源的需求，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前國際上在電源領(lǐng)域包括太陽能電池、燃料電池、新一代儲蓄電池的最新進(jìn)展，介紹了能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域新型電極材料例如電解水高效電極等的基本原理和最新進(jìn)展，從常見的PH計(jì)入手介紹了電分析化學(xué)領(lǐng)域的選擇性電極的用途、原理和最新進(jìn)展，從心電圖、腦電圖等常見醫(yī)學(xué)檢測手段入手介紹了生物電化學(xué)中的最新發(fā)現(xiàn)、與人類健康、人體奧秘的關(guān)系。通過這些內(nèi)容，同學(xué)們對電化學(xué)有了更為全面的認(rèn)識， 深刻體會到與生活、生產(chǎn)密切相關(guān)的物理化學(xué)。

(2)動力學(xué)部分。著重講解了綠色化學(xué)的概念、起源和對人類的重要意義，闡明了催化材料、技術(shù)對實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的關(guān)鍵作用， 系統(tǒng)講解了催化原理、催化劑評價關(guān)鍵指標(biāo)、催化領(lǐng)域國內(nèi)外最新進(jìn)展及主要技術(shù)瓶頸。介紹了光化學(xué)對人類社會的重大作用， 從光合作用基本原理講起，拓展到人工光催化技術(shù)對于解決人類面臨的化石能源緊缺、環(huán)境污染、氣候變暖等重大危機(jī)中的關(guān)鍵作用，介紹了光催化的基本原理、相關(guān)材料和最新進(jìn)展。通過這些內(nèi)容，極大地提高了同學(xué)們對物理化學(xué)重要性的認(rèn)識，讓學(xué)生體會到一個關(guān)系人類和地球前途命運(yùn)的物理化學(xué)。

(3)界面現(xiàn)象、膠體化學(xué)部分。從開爾文公式入手，著重講解了納米科技的概念、起源和最新進(jìn)展，以經(jīng)典案例介紹了納米科學(xué)作為當(dāng)今世界重大科研領(lǐng)域?qū)θ祟愇磥砜赡艿呢暙I(xiàn)，并將最新進(jìn)展與界面現(xiàn)象緊密關(guān)聯(lián)。介紹了溶液中膠體特征與廢水處理技術(shù)的關(guān)聯(lián)，介紹了固體顆粒特征與當(dāng)前廣受關(guān)注的大氣霧霾成因、治理方案等的關(guān)聯(lián)。通過這些內(nèi)容，讓同學(xué)們深切感受到， 物理化學(xué)和科技前沿緊密相連，與自己學(xué)校的優(yōu)勢積淀密切相關(guān)， 與自己的專業(yè)緊密相關(guān)。

(4)科學(xué)家的故事。在授課過程中，從相關(guān)授課內(nèi)容延伸，捎帶介紹焦耳、吉布斯、亥姆霍茲、阿倫尼烏茲、朗繆爾等多位知名科學(xué)家的故事，介紹科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程和重大貢獻(xiàn)，激發(fā)同學(xué)們對科學(xué)的興趣、對科學(xué)家群體的尊敬[6]。

3.5 信息化課程評價體系

信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的《物理化學(xué)》課程評價見表1。

表1 物理化學(xué)課程評價體系

4 課程創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)施效果

4.1 課程思政創(chuàng)新

(1)借力信息技術(shù)，提升學(xué)生的專業(yè)使命感。化工產(chǎn)品是醫(yī)用防護(hù)、抗菌消毒、治療用品、醫(yī)用活動板房、交通運(yùn)輸?shù)戎匾牧霞爱a(chǎn)品，更是2020年打贏新型冠狀病毒疫情攻堅(jiān)戰(zhàn)的關(guān)鍵物資。本課程借助信息技術(shù)跨越時空，給學(xué)生在線分享打贏新冠肺炎的幕后戰(zhàn)士們——無數(shù)加班加點(diǎn)的化工人，從而提升學(xué)生的專業(yè)使命感和自豪感，讓學(xué)生們更深刻的感受到，化工不單是為日常生活的衣食住行服務(wù)，也為應(yīng)對國家和世界上的重大突發(fā)事件提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)小組協(xié)同合作，強(qiáng)化學(xué)生的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。在2020年新型冠狀病毒疫情期間，有人為了金錢不擇手段，生產(chǎn)假冒偽劣的口罩、酒精等等，故結(jié)合時局，讓學(xué)生成立“打假小分隊(duì)”，各個小分隊(duì)自己搜集材料，整合信息，應(yīng)用所學(xué)知識揭露這些假貨，并歸納總結(jié)質(zhì)量合格的口罩、酒精等的鑒別方法，做成PPT、微視頻等成果演示給其他同學(xué)。通過身體力行的項(xiàng)目完成，培養(yǎng)了學(xué)生的批判反思意識，同時也讓學(xué)生更好地用專業(yè)知識回饋社會，傳遞正能量。

在項(xiàng)目完成過程中，教師隨時給予指導(dǎo)和幫助，如提供思路、指出問題所在、提供文獻(xiàn)查閱途徑、成果完善意見等，使得小組任務(wù)能夠順利進(jìn)行。

4.2 多樣化的在線交互，提高學(xué)生的課堂參與度

(1)來自企業(yè)工程師、往屆畢業(yè)生的視頻鼓勵。請校企合作的企業(yè)工程師、已工作的往屆畢業(yè)生錄制相關(guān)視頻，接軌企業(yè)，使學(xué)生更有代入感。

(2)作業(yè)互評環(huán)節(jié)。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果如何呢？這個信息其實(shí)同學(xué)之間也是想知道的。一方面，榜樣的力量是無窮的，另一方面，被點(diǎn)到名的同學(xué)將更加努力。所以本課程把學(xué)生好的作業(yè)、好的討論、好的解決方案、好的提問等，在課堂上展示出來。這樣形成隱形 PK 環(huán)境、給予學(xué)生成就感、最終達(dá)到協(xié)同向前。

(3)師生互動。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索式學(xué)習(xí)，講解疑難問題時，學(xué)生先將自己推導(dǎo)或解題過程拍照上傳至QQ群，教師分享到大屏幕，同學(xué)們一起發(fā)彈幕探討，再由教師總結(jié)歸納。

(4)趣味視頻引入課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。課堂內(nèi)容從生活實(shí)例出發(fā)，如，在講表面活性劑這一章時，從深受學(xué)生們喜愛的電視劇《延禧攻略》中一根針浮在水面上的鏡頭著手，再講紅酒的掛杯現(xiàn)象等生活趣例，抓牢學(xué)生好奇心，變“被動學(xué)習(xí)”為“主動學(xué)習(xí)”。

(5)巧用板書，呈現(xiàn)教師思維過程。添加手寫板書拍照上傳至優(yōu)慕課環(huán)節(jié)，學(xué)生可以直接保存圖片，節(jié)約做筆記的時間。

(6)知識點(diǎn)小卡片。教師為每節(jié)課制作知識點(diǎn)卡片，再拍照上傳至QQ群，便于學(xué)生自行繪制思維導(dǎo)圖。

(7)電子獎狀。在課程階段性總結(jié)后，來點(diǎn)兒儀式感——頒發(fā)電子獎狀，樹立了榜樣、點(diǎn)燃了課堂。

4.3 “信息化”教學(xué)實(shí)施效果

通過分析學(xué)生問卷調(diào)查，學(xué)生對課程的滿意度較高，但有部分學(xué)生認(rèn)為加重了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。本課程對石化19023班全班43名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，通過分析問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于趣味視頻和在線討論這兩個教學(xué)活動滿意度較高，學(xué)生認(rèn)為通過這兩個教學(xué)活動能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使課程不再是單純的理論講解。

此外，本課程在線教學(xué)模式得到了88%的學(xué)生肯定，認(rèn)為能夠更為全面地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。但同時 28%的學(xué)生認(rèn)為加重了課業(yè)負(fù)擔(dān)，7%的學(xué)生保持中立?？紤]今后進(jìn)一步凝練更為精準(zhǔn)的小測試、適當(dāng)減少作業(yè)量，做到少而精。