趙 杰

(貴州大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

1 《物理化學(xué)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀

物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，是用物理和數(shù)學(xué)的方法來解決化學(xué)問題的學(xué)科。在大學(xué)本科《物理化學(xué)》教學(xué)過程中，涉及到熱力學(xué)、統(tǒng)計熱力學(xué)、動力學(xué)、電化學(xué)、表面物理化學(xué)現(xiàn)象和膠體分散系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。學(xué)習(xí)物理化學(xué)的知識是學(xué)生從基礎(chǔ)理論知識理解化學(xué)問題的基礎(chǔ)[1]。隨著化學(xué)學(xué)科的發(fā)展以及學(xué)生綜合素質(zhì)的普遍提高，物理化學(xué)課程的教學(xué)模式需要改進(jìn)來適應(yīng)新時代學(xué)生的教學(xué)需求[2]。當(dāng)下的《物理化學(xué)》課程存在以下問題：

1.1 多學(xué)科交叉，學(xué)習(xí)難度較大

《物理化學(xué)》課程的教學(xué)過程中會涉及到物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的知識。物理化學(xué)是用物理和數(shù)學(xué)的方法來解決化學(xué)問題。學(xué)生要學(xué)好物理化學(xué)這門課程，先得學(xué)好數(shù)學(xué)和物理。在本科生的物理化學(xué)課程教學(xué)中會涉及很多數(shù)學(xué)和物理問題，比如在計算熱力學(xué)參數(shù)變化值、計算反應(yīng)速率方程等知識點上都需要運(yùn)用微積分的知識。物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識交叉應(yīng)用需要學(xué)生具有一定的物理、數(shù)學(xué)和化學(xué)基本功。在教學(xué)過程中學(xué)生的基本功水平參差不齊，部分基礎(chǔ)較差學(xué)生上課不能完全理解課堂內(nèi)容，下課復(fù)習(xí)也有困難，學(xué)習(xí)難度自然就比較大。因此，在教學(xué)過程中需要兼顧不同學(xué)生的學(xué)習(xí)理解能力。

1.2 教學(xué)模式單一

《物理化學(xué)》課程是門理論基礎(chǔ)學(xué)科。相對于其他化學(xué)課程而言，《物理化學(xué)》的教學(xué)過程中有大量的公式推導(dǎo)。相對多的基礎(chǔ)理論知識講解導(dǎo)致教學(xué)形式相對單調(diào)。板書和幻燈片講解形式的教學(xué)中都會有大量的公式推導(dǎo)的內(nèi)容。所以教學(xué)形式以教師講課為主，相對比較單一。物理化學(xué)課程目前在本科教學(xué)中上下兩冊總共是110個學(xué)時，教學(xué)內(nèi)容又較多，組織學(xué)生課堂小組討論的形式來教學(xué)效果不明顯。發(fā)掘新的教學(xué)模式并充分利用新教學(xué)模式的優(yōu)點幫助學(xué)生的課程學(xué)習(xí)具有重要意義。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不足

《物理化學(xué)》課程學(xué)習(xí)需要學(xué)生在物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科具有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)難度相對較大。學(xué)生在課堂上如果不能理解教師講解的內(nèi)容會直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)習(xí)內(nèi)容偏向于理論知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不夠。課后復(fù)習(xí)也是以理解課堂知識和習(xí)題為主，在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性上有一定難度。加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的互動交流，增加學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的參與感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的有效途徑。

2 《物理化學(xué)》課程教學(xué)改革探索

信息爆炸時代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。教師必須密切關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿才能更好的給學(xué)生傳授知識。2014年9月，習(xí)近平總書記視察北京師范大學(xué)，發(fā)表了“四有”好老師重要講話。教師作為學(xué)生知識的傳遞者，世界觀、人生觀、價值觀的引領(lǐng)者必須要有理想信念、有道德情操、有扎實學(xué)識、有仁愛之心。必須做到言傳身教，以德立身、以德立學(xué)、以德施教。在教學(xué)過程中，教師扎實的學(xué)識功底是良好課程教學(xué)成果的關(guān)鍵。隨著諸如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等不同教學(xué)形式的出現(xiàn)，教師也不再是知識的唯一傳遞者。因此充分利用不同教學(xué)模式的優(yōu)勢，可以更好的實現(xiàn)知識的傳遞，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。課堂不僅是學(xué)生獲取知識的途徑，育人先育德，課堂也是引領(lǐng)學(xué)生價值取向的地方。將思想政治教育元素，包括思想政治教育的理論知識、價值理念以及精神追求等融入到各門課程中去，潛移默化地對學(xué)生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響具有重要意義。可以從以下幾個方面入手提高教學(xué)質(zhì)量：

2.1 教師做足課前準(zhǔn)備

“學(xué)高為師，身正是范”。在課堂上要調(diào)動班級學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，任課教師必須做到有扎實的學(xué)識，有深厚的理論基本功。知識講解過程中，教師要做到旁征博引、邏輯嚴(yán)密、生動形象的給學(xué)生傳授知識。學(xué)科發(fā)展非常迅速，教師必須與時俱進(jìn)，時刻學(xué)習(xí)了解學(xué)科前沿知識。比如在化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)部分，微觀反應(yīng)動力學(xué)的研究飛速發(fā)展，以及計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展讓量子化學(xué)計算在化學(xué)研究領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。在課堂講解過程中，可以講解交叉分子束、低溫基質(zhì)隔離等實驗方法和從量子化學(xué)計算講解過渡態(tài)理論等，注重學(xué)科前沿與基礎(chǔ)理論知識講解的結(jié)合，加深學(xué)生對反應(yīng)動力學(xué)研究現(xiàn)狀的了解。授課教師將課堂上的理論知識與當(dāng)前的學(xué)科研究前沿結(jié)合既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能讓學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科前沿的知識。另外教師在課程教授過程中可以結(jié)合自身科研背景，講解物理化學(xué)知識在科研工作中的應(yīng)用，開放實驗室讓學(xué)生參觀學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的科研學(xué)習(xí)興趣。

2.2 課程思政融入教學(xué)大綱

物理化學(xué)課程是專業(yè)基礎(chǔ)課。將課程思政融入到教學(xué)環(huán)節(jié)具有重要意義[3-4]。價值引領(lǐng)與知識傳授有機(jī)結(jié)合，端正學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣對物理化學(xué)的學(xué)習(xí)具有非常重要的意義。教師需要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待。在課程教學(xué)過程中，可適當(dāng)引入一些化學(xué)領(lǐng)域名人故事，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情和刻苦專研的精神。科學(xué)無國界，但是科學(xué)家卻有祖國。授課過程中必須重視德育和才育。重視對學(xué)生的愛國主義教育，培養(yǎng)飛得再高、再遠(yuǎn)也能時刻熱愛祖國的人才。高等學(xué)校人才培養(yǎng)是育人和育才相統(tǒng)一的過程，立德樹人是高校教育的根本任務(wù)。在高校教育中必須明確培養(yǎng)什么人、怎么培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人的根本問題。在知識傳授和能力培養(yǎng)過程中同時進(jìn)行價值觀引導(dǎo)，幫助塑造正確的世界觀、價值觀、人生觀是人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。高校教育培養(yǎng)的人才最終要能為國家所用，能為國家建設(shè)做出貢獻(xiàn)才是人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)幫助學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)

在物理化學(xué)課程教學(xué)中，教師可以充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具，在課堂之外也能對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)指導(dǎo)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有開放性、交互性、共享性等特點。在2020年，我們通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的形式進(jìn)行了授課。超星平臺、雨課堂、中國大學(xué)慕課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式得到廣泛推廣應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，網(wǎng)絡(luò)授課形式具有一定弊端，但也有很多長處。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的形式可以給學(xué)生更多的交流機(jī)會。學(xué)生也可以通過重復(fù)看教學(xué)錄像的形式進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，讓學(xué)生有充分的時間來理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)過程中應(yīng)該充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)點，同時鼓勵學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)獲取學(xué)習(xí)資源和信息。另外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以加強(qiáng)教師和學(xué)生課堂后的互動，有利于學(xué)生和教師之間的交流。充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交互性的特點，教師在課后適當(dāng)?shù)陌才艜r間引導(dǎo)學(xué)生對課程內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，加強(qiáng)師生課后的交流，幫助學(xué)生理解課程知識。通過網(wǎng)絡(luò)，教師之間也能有更多教學(xué)技巧、教學(xué)內(nèi)容等方面相互學(xué)習(xí)借鑒的機(jī)會，提升教學(xué)質(zhì)量。

2.4 實驗與理論結(jié)合幫助學(xué)生理解

化學(xué)學(xué)科歸根到底是實驗的學(xué)科。學(xué)習(xí)理論知識是為了驗證、理解和預(yù)測化學(xué)實驗現(xiàn)象。因此在物理化學(xué)課程的教學(xué)中必須跟相關(guān)實驗相結(jié)合來進(jìn)一步理解理論知識[5]。比如在相平衡章節(jié)講解結(jié)束后可接著開展步冷曲線法繪制二元合金相圖的實驗課程；在化學(xué)動力學(xué)課程之后，可以開展測定蔗糖水解反應(yīng)級數(shù)測定的實驗課程。將理論知識應(yīng)用于實踐，可以加深對理論知識的理解，并且學(xué)會理論知識的應(yīng)用。目前，虛擬仿真實驗室建設(shè)在各個高校已經(jīng)進(jìn)行或者正在進(jìn)行。物理化學(xué)課程講解過程中會涉及很多經(jīng)典的物理化學(xué)實驗。很多物理化學(xué)實驗原理復(fù)雜、實驗時間長、實驗條件要求較高。受到教學(xué)條件限制，這些復(fù)雜的物理化學(xué)實驗都難以開展。虛擬仿真實驗室可以通過實驗過程的模擬和仿真將復(fù)雜的實驗過程完整的模擬出來，并且可以把一些不易觀察的實驗現(xiàn)象突顯出來，可以幫助學(xué)生更好的理解實驗現(xiàn)象。將物理化學(xué)實驗、虛擬仿真實驗室、物理化學(xué)理論知識學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，對幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程有很大幫助。

3 教學(xué)案例

化學(xué)動力學(xué)是《物理化學(xué)》課程的重要內(nèi)容，化學(xué)動力學(xué)在本科階段的學(xué)習(xí)主要有三個方面的內(nèi)容：(1)具有簡單級數(shù)反應(yīng)的反應(yīng)速率方程的計算；(2)典型復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)速率方程；(3)硬球碰撞理論和過渡態(tài)理論。在這部分內(nèi)容的教學(xué)過程中需要具有一定的微積分計算基礎(chǔ)。因此在課前可適當(dāng)?shù)膶ξ⒎e分計算進(jìn)行復(fù)習(xí)。我們以化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)(一)為例說明提出的課程改革開展方法。

教學(xué)目標(biāo)：通過教學(xué)，讓學(xué)生知道化學(xué)動力學(xué)的研究內(nèi)容和意義，掌握化學(xué)動力學(xué)的基本概念，學(xué)會反應(yīng)速率的表示方法。

課前預(yù)習(xí)：通過“學(xué)習(xí)通”在線發(fā)布預(yù)習(xí)資料，預(yù)習(xí)資料以教學(xué)視頻的形式讓學(xué)生自行觀看。預(yù)習(xí)內(nèi)容分為兩部分：第一部分為微積分計算基礎(chǔ)知識鞏固；第二部分為化學(xué)動力學(xué)當(dāng)前國內(nèi)外研究最新代表性成果與研究方法。

名人故事激發(fā)學(xué)生興趣：化學(xué)動力學(xué)的研究在20世紀(jì)50年代后進(jìn)入微觀反應(yīng)動力學(xué)階段。在這個階段得益于激光技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、量子力學(xué)的發(fā)展，化學(xué)動力學(xué)得到了很大的發(fā)展。開發(fā)出很多研究化學(xué)動力學(xué)的方法。比如物理化學(xué)家李遠(yuǎn)哲用交叉分子束研究化學(xué)動力學(xué)，并因此與赫西巴赫分享了1986年的諾貝爾化學(xué)獎。我國各高校與研究單位在化學(xué)動力學(xué)的研究也做出了突出貢獻(xiàn)。每兩年一屆的化學(xué)動力學(xué)會議也突顯出化學(xué)動力學(xué)科研工作者孜孜不倦、刻苦奮進(jìn)的科研精神。各種新的研究方法和理論相繼被提出。號召同學(xué)們向優(yōu)秀的科研工作者學(xué)習(xí)，培養(yǎng)同學(xué)們刻苦專研、勤勞刻苦的學(xué)習(xí)精神。在介紹國內(nèi)外化學(xué)動力學(xué)研究前沿進(jìn)展后開始課堂教學(xué)，講解化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法和化學(xué)反應(yīng)的速率方程。

虛擬實驗和課后復(fù)習(xí)：基于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬實驗室教學(xué)系統(tǒng)。學(xué)生課后可以進(jìn)入系統(tǒng)完成“蔗糖水解反應(yīng)速率的測定”實驗。通過實驗加深對反應(yīng)動力學(xué)曲線、反應(yīng)速率方程的理解。通過“學(xué)習(xí)通”發(fā)布課后復(fù)習(xí)視頻，復(fù)習(xí)內(nèi)容為本次教學(xué)內(nèi)容的重點和難點。通過“學(xué)習(xí)通”發(fā)布課后測試，讓學(xué)生通過課后測試的方法加深對課堂知識的理解。

4 結(jié) 語

物理化學(xué)課程是化學(xué)專業(yè)的核心課程。學(xué)好物理化學(xué)知識對學(xué)生理解化學(xué)問題具有至關(guān)重要的作用。探索和改革物理化學(xué)教學(xué)模式以滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期盼具有重要意義。將課程思政融入物理化學(xué)課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的優(yōu)勢，幫助學(xué)生課堂之后的學(xué)習(xí)和鞏固；實驗操作課程和理論知識課程相互輔助等手段對幫助學(xué)生獲取知識都具有積極意義。同時，授課教師必須具有扎實的學(xué)識，并且站在學(xué)科發(fā)展前沿才能更好的傳遞知識。