【摘要】本文介绍了山东科技大学工科物理化学课程的教学改革与实践做法。针对工科院校专业覆盖面大的特点,采用分层次教学,在理论教学与实验教学方面进行了改革,并建设了内容丰富、功能齐全的物理化学课程网站,为学生的自主学习提供了充足的教学资源。
　　【关键词】物理化学 工科 课程 分层次教学 网络课程
　　【中图分类号】H319.1 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0231-02
　　
　　物理化学是化学学科的理论基础,是工科院校化学工程与工艺、矿物加工、应用化学等专业的主干专业基础课、学位课;是环境工程、环境科学、生物工程、材料、安全、地质、过程控制与装备等专业的重要专业基础课、必修课。物理化学运用数学、物理学等基础科学的理论和实验方法,研究化学变化包括相变化和PVT变化中的平衡规律和速率规律,以及这些规律与物质微观结构的关系。其目的主要是使学生了解物理化学的基本实验方法和基本研究方法,掌握物理化学的基本实验技术和技能,加深理解并掌握物理化学的基本知识和原理,通过实验训练进一步培养学生分析问题和解决问题的能力。同时物理化学也是许多专业研究生入学必考的课程之一。因此,我们一直十分重视物理化学课程的教学和改革。近几年来,我们从课程体系、教学方法、实验教学、课程网站建设等诸多方面对课程进行改革与实践,取得了良好的效果,2005年我校的物理化学课程被评为山东省精品课程。
　　
　　1 理论教学改革措施与成效
　　1.1 形成了强调基础、兼顾应用、分层次教学的教学模式
　　1.1.1 分层次教学
　　课程组除承担化工学院的物理化学课程以外,还承担着学校其他四个学院、共11个专业的物理化学课程,不同专业对物理化学的要求不同,侧重点也不同。为了培养“基础知识扎实、实践能力强、具有自主创新”的新型人才,我们在物理化学教学中分三个层次进行教学,分别制定了合理的人才培养方案。①应用化学、化学工程与工艺专业,对物理化学课程要求较高,学时较长(160学时左右),为第一层次;②化工学院的其他专业如矿物加工、环境工程、环境科学、生物工程专业,总学时约在120学时左右,为第二层次;③外学院的专业如过程装备与控制工程专业、安全工程和地质专业等,对物理化学课程要求较低,学时较少,约在50～60学时左右,为第三层次。针对不同层次,制订不同的教学大纲,选用不同的教材,前两个层次选用高等教育出版社出版的天津大学主编的《物理化学》教材,该教材为面向21世纪“九五”重点教材;后一层次选用自编的“十五”规划教材《物理化学》教材。而且授课过程中也不是平均用力,而是密切结合专业。如对地质专业,相平衡的内容对岩石学是重要的基础,我们仍对其提出较高要求。
　　1.1.2 教学内容科学化、先进化
　　随着科技的发展,物理化学在化学、化工、环境工程、生物、材料、安全、地质等学科的应用也越来越广泛和深入。为了追踪学科发展的前沿,保持教学内容的先进性,针对不同的专业,我们每2～3年修改一次教学大纲、更新教材,年年更新或充实讲稿内容。在内容选择上,强调基础、兼顾应用,并适当地补充能启迪学生创新意识的前沿学科内容和热点领域的相关知识。具体如下:
　　①在保留物理化学基本概念、基本原理和基本方法这些三基内容的前提下,削减烦琐的计算和枝节内容,加强应用性和实践性,科学的思维方法贯穿始终,注重创新能力的培养。
　　②加强了无机化学、物理化学、大学物理等课程间的联系,缩小重复内容的讲述,使物理化学和无机化学衔接合理,形成了新的课程体系,使该门课程更加符合学生的学习规律和特点。
　　③以课程内容为主线,补充介绍新知识和科学进展。如在电化学中可向学生介绍现代电池,如燃料电池、锂电池等的发展;在化学动力学中介绍生物酶的模拟;在界面化学、胶体化学中介绍纳米材料的制备、性质等。
　　1.2 改革教学手段
　　1.2.1 更新教育观念,变“授技型”的课堂教学模式为“启发育人型”
　　传统教学法是教师讲,学生听,课堂讲授是教学的重点和中心。为了调动学生的学习积极性和主动性,我们采用了讨论式、互动式等启发式教学方式,注重培养学生分析、解决各种问题的能力。对应用性较强的课程内容,如表面现象和胶体化学等章节,在讲授中强调理论与实际的结合,比如对人工降雨基本原理及自然界中晚霞的解释等等;对理论性较强的课程内容,首先讨论处理复杂问题的科学思维方法,引导学生自己去探索解决问题的方法,使学生由被动接受转为主动参与、思考,发挥了学生的主体作用,培养了学生的发散性和创造性思维。把传统的以教师为中心的“授技型”的课堂教学模式转变为以学生为主体,以教师为主导的“启发育人型”教学模式。
　　1.2.2 合理使用多媒体现代化教学手段
　　目前我们已自行研制出了不同层次的物理化学多媒体教学课件,已在教学中反复多次使用并不断完善,改变了传统单一的黑板加粉笔的教学方式,课堂教学中黑板、多媒体交替使用,直观、形象、灵活生动,增加了课堂信息量,解决了学时压缩而课程内容增加的矛盾,提高了教学效率和效果。
　　1.2.3 建立试卷库、试题库,改革了考试方法
　　为了保证和提高教学质量,进一步完善教考分离,客观评价教学效果,2001年起我们建立了试卷库,2002年又购买了由高教司组织、高教出版社出版、多所重点高等院校编制的试题库。从2002年开始使用试题库出卷,考试情况良好。
　　1.2.4 加强习题课、答疑课
　　物理化学课程概念多、理论性强,比较抽象,学生历来反映比较难学。本课程任课教师在讲清楚基本概念、基本原理的基础上,坚持上好习题课、答疑课,通过习题课、答疑课使学生加深对物理化学基本概念、原理的理解与掌握,并将问题放在课程网上,供学生浏览。同时还开通了网上在线答疑,及时在线解决学生在学习过程中的疑问。
　　
　　2 实验教学改革措施与成效
　　2.1 改进实验教学方法,提高实验教学效果
　　实验教学是物理化学教学过程中的重要环节,在对工科大学生的综合素质培养方面占有较大的比重和地位。为此,在强化物理化学基础知识和基本技能培训的同时,在实验教学中强调应用,重在创新,注重学生分析问题、解决问题的能力和动手能力、自主创新意识的培养,为学生将来的科学研究工作和社会实践打下坚实的基础。
　　(1)改革实验内容,以“验证性—综合设计性—研究性”三层次开展物理化学实验教学。为了强化实验教学,我校的物理化学实验自2004年开始单独设课,在内容选择上注重提升综合素质,培养创新能力,采取了“分层次、多模块”的物理化学实验教学体系。分3个层次:验证性实验、综合设计性实验、研究性实验;设多个模块:针对不同专业设置不同学时的个性化实验项目。验证性实验主要是物理参数测定、物系特性研究、光电学测量等方面的实验操作;综合设计性实验主要是将无机、有机、分析等课程的一些知识与物理化学融合而设计的一些实验项目;研究性实验根据专业不同,主要体现为集中1-3周时间完成的大型综合设计实验,该类实验的内容主要来自教师的科研,更贴近生产实际,融入了科技创新和实验教学改革成果,着重突出了我校以工为主、强调应用、重在创新的特色。
　　(2)对于各类实验,均编写了实验指导书。指导书主要针对实验提出了许多问题,并采取在实验操作开始前及结束时提问的方式,使学生基本能做到理解实验原理,掌握实验技能,加强了学生对实验基本方法和技能的掌握。
　　(3)开发了《物理化学实验教学课件》,编制了个别实验用计算机处理数据的程序,使原来繁杂的数据处理简单化,结果准确,图表规范。
　　(4)建立了实验中心网站,学生可以在网上了解实验中心相关信息,并为学生实验预习和实验预约提供服务。
　　2.2 拓展第二课堂,深化教学效果
　　除上述必开的三类实验外,在每类实验中还设有选开实验,供大学生在第二课堂中开展实验。此外,本课程建设小组还积极从事科学研究,以科研促教学,并开展大学生第二课堂活动,指导大学生的课外科技活动,使学生将课堂上的理论知识与科研生产相结合,既巩固了理论知识,又锻炼了学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。近年来,课程组老师指导学生参加的历届全国大学生挑战杯比赛中多次获奖。
　　
　　3 网络课程建设卓有成效
　　充分发挥网络教学的优势,建设了内容丰富、功能齐全的物理化学课程教学网站,积极推动教学资源的优势共享。以现代远程教育理论设计教学活动,编写物理化学网络课程脚本,制作出动态的物理化学网络课程。目前物理化学多媒体教学课件、课程电子教案、教学大纲、课堂教学及实验学时安排表、物理化学网络课程、主讲教师全程教学视频、物理化学模拟试卷集、学习指导书、实验指导书、模拟实验及实验预习、教材及参考文献目录等均已上网,同时还开通了网上在线答疑。学生可以在网上自主学习,能进行资源有效共享,已基本上实现了网上互动教学。网站有专人维护,并能及时更新。
　　经过多年的建设,虽然我们在物理化学课程的教学改革与实践中积累了一些经验并取得了一定成效,但随着教学改革的不断深入,仍需要我們不断地去努力探索,这是一个无止境的工作。