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摘要:“物理化学”理论性强,是材料学专业学生的专业基础课程。文章从教学方法、教学内容、考核方式及教师队伍自身建设等方面对如何提高材料学专业“物理化学”教学工作作简要探讨。
关键词:材料学;物理化学;教学
作者简介:黄海平(1981-),男,江西赣州人,江西理工大学材料科学与工程学院,副教授;陈一胜(1955-),男,江西赣州人,江西理工大学材料科学与工程学院,教授。(江西 赣州 341000)
基金项目:本文系江西省高校人才培养模式创新实验区资助项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2011)29-0094-01
作为一门理论性很强的基础学科,“物理化学”是继“无机化学”(普通化学)、“有机化学”、“分析化学”等课程之后的又一门非常重要的基础化学课程。“物理化学”是研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法的科学。作为化学学科的一个重要分支,物理化学与其他学科诸如生命科学、材料科学等自然学科之间具有密不可分的联系。因此,“物理化学”不仅是理工科化学化工类专业一门重要的基础课,同时也是工科院校材料、生物、物理、冶金等专业必修的一门基础理论课。特别是对材料学专业学生而言,材料加工、材料制作、材料成型等诸多工艺处理,都与物理化学热力学、相图等内容息息相关。
由于物理化学的许多公式都是经过严密的数学推导而得出,因此在教学过程中,学生普遍反映概念抽象、难点较多、内容不易理解和记忆等特点,甚至有部分学生表现出一定的厌学情绪。加之材料学专业学生化学基础知识相对薄弱,又是首次接触纯理论性课程教学。因此在教学过程中,对如何激发学生的学习兴趣、加深学生对抽象概念的理解进行了研究。笔者结合自身的教学实践,就材料学专业物理化学课堂教学方法浅谈一二。
一、教学方法因人制宜
由于“物理化学”理论性强、内容多、课时少,因此在教学过程中,必须在传统板书教学方法的基础上寻求新的突破。在现代教学过程当中,充分利用多媒体教学已成为一个教师上课的必备技能。与传统板书相比,多媒体教学可节省大量宝贵的教学时间。此外,多媒体丰富多样的声音、动画、图片、视频等资源,可将抽象、难懂、苦涩的教学内容更加便利、直观、生动地表现出来,有助于帮助学生理解。但是在多媒体教学当中,PPT的制作应该避免照本宣科,同时应注意教学氛围的调节,营造欢快轻松的教学环境。
要在较少的计划学时内组织好“物理化学”的教学,应当突破传统教学的单向灌输模式,引导和激发学生从被动接受的客体转变为自主学习的主体,变灌输式教学为研究式教学。在教学过程中,要着重培养学生的思维能力,进而激发学生的学习兴趣,使学生养成科学严谨的思维方式。比如在讲述《物理化学》上册时,以热力学三大定律为主线,以各个热力学概念为基本要素,以数学推导为手段,将溶液平衡、相平衡和化学平衡贯穿起来。在具体的教学过程中,在教师讲授的基础之上,采用讨论式、互动式等教学方法,并且强调理论与实际相结合,使学生能够在学习的过程当中提出问题、分析问题、解决问题。
物理化学不仅理论性强,同时还是一门实践性强的学科。许多的原理,都是在大量的实验基础之上,通过科学分析、归纳总结而得到。因此,加强实验教学,提高实验教学效果也是“物理化学”教学中必不可少的一个环节。特别是对于工科院校材料学专业的学生而言,加强实践能力培养、全面提高综合素质显得犹为重要。首先通过验证性的基础实验使学生掌握各种实验仪器的测定原理和正确的操作方法,并且能够利用各种数据处理软件(如OriginPro,Excel等)对数据进行科学、合理的分析,培养学生扎实的实验操作能力、数据处理能力和严谨的实验作风。在此基础上,开展拓展性实验和综合性实验,进一步提高学生的综合素质。以笔者所在学校为例,利用每年度的挑战杯科技竞赛活动,由硕士生导师直接指导部分有兴趣的本科生开展创新实验,突出个性化培养,从选题、实验设计、数据处理分析到最后结论,使学生能够接受系统全面的科研训练。
二、教学内容丰富
由于物理化学内容理论性强、苦涩难懂,数学推导过程又极其缜密,所以在教学过程中,尤其是在多媒体教学过程中,应当防止简单机械地将教学内容全盘搬到荧屏上。单纯的数学推导能够强化学生对单个概念的理解,但不能对整个物理化学知识框架形成整体的印象。因此在教学过程中,各个知识点之间应该通过点、线、面的关系形成立体知识体系。在讲授基本内容时,还应该结合当前科技发展的最新动态、研究热点,通过科学技术前沿的新理论、新思想、新成果及新应用不断充实授课内容。
针对材料学专业学生,应当将理论知识与材料学的相关内容相结合,与现实生活中的各种实例相结合。真正做到学以致用,能够将理论知识应用到现实生活当中来。比如在讲述《相平衡》一章时,结合材料学专业冶金方向,重点讲述相平衡在冶金工艺当中的重要应用,包括枝晶偏析、退火、淬火和区域熔炼等技术的原理和具体过程。针对材料学专业学生化学基础较为薄弱的特点,在实施教学过程当中,应当做到有所为有所不为。由于材料学专业学生将来就业大都涉及到冶金、材料制作、材料加工与成型等行业,因此对相图的要求较高,在对相图相关内容进行讲述时,要重点突出,面面俱到。但是在涉及到化学平衡一章时,只要求学生掌握基本概念和原理。这样既对知识点有一个大概的把握,也为学生因今后自身发展需要而打下自学的基础。
在讲述相关内容时,还可以与科学发展史、科学家生平相结合,既可以增加学生的课外知识,又能给学生营造一种积极向上、奋发进取的精神风貌。如在讲述Dalton分压定律时,穿插讲述了Dalton的生平简介。当学生们听到他自幼家贫、无钱上学,最终以惊人的毅力自学成才时,无不感慨万千。Dalton从一名乡村小学任教开始做起,自修拉丁文、法文、数学和自然哲学等,在26岁便担任曼彻斯特新学院数学和自然哲学教授;30岁任曼彻斯特文学和哲学会会员。这种成长经历让大家深受感动,励志要珍惜大学美好时光,努力学习。
最后,应该重视课堂例题的讲解、课后习题的批阅及答疑。通过布置课外习题作业,可以培养学生独立思考问题和解决问题的能力。解题的过程,同时也是检查对所学内容的掌握程度的过程。及时布置适量的课后习题可以帮助学生加深理解、消化所学知识。习题答疑则有利于帮助学生解答疑难问题,巩固对知识点的理解。
三、考核方式多元化
作为检查教师教学效果和学生学习效果的手段,考核是教学的重要和必备环节。在考核方式上,首先应该让学生消除“60分万岁,61分浪费”的思想,打破期终考试“一考定总分”的机制。建立多元化的考核手段,使总成绩成为学生学习态度、学习积极性和学习效果的总体评价和反映,变以考逼学为以考促学。以笔者所承担的物理化学教学任务为例,为使最后的分数成为学生总体学习情况的体现,我们将课程的考核成绩细分为平时成绩(20%)、实验成绩(10%)和期末考试成绩(70%)三部分。平时成绩可包括学生出勤情况、课堂上的学习表现和学习态度、回答课堂即时提问的能力、课外作业的完成情况及正确率等。其中在设计课堂作业和期终试卷的试题比重时,充分考虑作为材料学专业学生的化学基础知识背景及和材料学相关的专业知识点。真正做到总成绩能很好地反映学生的综合能力和水平。
四、教师队伍建设至关重要
在整个教学过程中,教师的业务水平和综合素质是关键。因此,建立长期有效的教学评价机制及各学科老师之间的良好沟通渠道,是提高教师教学水平的有力保障。以笔者所在学校为例,由教务处牵头成立了本科教学督导组,聘请教学经验丰富、教学技能过硬的老教师为督导组成员。督导组负责对全校本科课堂教学和实验教学进行教学质量评价,并定期通过OA发送教学督导简报,让教师对学校整体教学情况有所了解。特别是督导在听课之后,能一对一针对教师在教学过程中的一些问题给予特别的纠正和指导,有利于教师教学水平、特别是年青教师教学水平(包括教态、语言、对内容的整体布局)的提高。此外,在学院内部及教研组内部,我们经常举行老中青年教师之间的经验交流活动。老教师由于长期坚持在教学第一线所积累的宝贵而丰富的教学经验,包括对知识点的把握、重难点的讲解、课堂气氛的引导,甚至一些课堂突发情况的随机应变,都是青年教师(特别是刚走上讲台时间不久的年青教师)所欠缺和主要学习的内容。在以多媒体网络教学为主要教学手段的今天,教师不仅需要在专业知识上了如指掌,而且对本学科发展的最新动态及其他交叉学科的发展都应该要有所了解。青年教师由于刚毕业不久,能够在教学过程中将一些当前科研的热点和最新动态融入到教学内容当中,与老教师的教学经验相结合,必将相得益彰。
此外,相对地方院校而言,国家重点大学师资力量雄厚,拥有本学科的权威专家、教授和学者;拥有国家级重点学科、重点实验室;承担国家级的教学改革项目等。作为地方院校的教学工作者,可充分借助这些高水平科研、教学平台,通过学术讲座、教学经验学习与交流等多种方式去学习先进的教学理念和教学方法,促进教师业务素质全面提高。
总之,物理化学作为一门理论性强的学科,其基础理论对材料学专业的学生具有重要的意义。通过对教学方法的革新、教学内容的调整、考核方法的多元化及教师队伍自身建设等措施,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性,培养学生对物理化学进而对基础理论知识的热爱。如此,不仅可提高教学质量,对培养学生严谨的科学思维能力、进而造就高素质的人才同样具有重要意义。
参考文献:
[1]傅献彩,沈文霞,姚天扬,候文华.物理化学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]马传国,王亚珍,陈国华.对物理化学课程教学方法改革的初步探讨[J].高教论坛,2010,5(5):32-33.
[3]石月丹,刘春光,关晓辉.浅谈“物理化学”教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(9):202-203.
(责任编辑:刘辉)
关键词:材料学;物理化学;教学
作者简介:黄海平(1981-),男,江西赣州人,江西理工大学材料科学与工程学院,副教授;陈一胜(1955-),男,江西赣州人,江西理工大学材料科学与工程学院,教授。(江西 赣州 341000)
基金项目:本文系江西省高校人才培养模式创新实验区资助项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2011)29-0094-01
作为一门理论性很强的基础学科,“物理化学”是继“无机化学”(普通化学)、“有机化学”、“分析化学”等课程之后的又一门非常重要的基础化学课程。“物理化学”是研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法的科学。作为化学学科的一个重要分支,物理化学与其他学科诸如生命科学、材料科学等自然学科之间具有密不可分的联系。因此,“物理化学”不仅是理工科化学化工类专业一门重要的基础课,同时也是工科院校材料、生物、物理、冶金等专业必修的一门基础理论课。特别是对材料学专业学生而言,材料加工、材料制作、材料成型等诸多工艺处理,都与物理化学热力学、相图等内容息息相关。
由于物理化学的许多公式都是经过严密的数学推导而得出,因此在教学过程中,学生普遍反映概念抽象、难点较多、内容不易理解和记忆等特点,甚至有部分学生表现出一定的厌学情绪。加之材料学专业学生化学基础知识相对薄弱,又是首次接触纯理论性课程教学。因此在教学过程中,对如何激发学生的学习兴趣、加深学生对抽象概念的理解进行了研究。笔者结合自身的教学实践,就材料学专业物理化学课堂教学方法浅谈一二。
一、教学方法因人制宜
由于“物理化学”理论性强、内容多、课时少,因此在教学过程中,必须在传统板书教学方法的基础上寻求新的突破。在现代教学过程当中,充分利用多媒体教学已成为一个教师上课的必备技能。与传统板书相比,多媒体教学可节省大量宝贵的教学时间。此外,多媒体丰富多样的声音、动画、图片、视频等资源,可将抽象、难懂、苦涩的教学内容更加便利、直观、生动地表现出来,有助于帮助学生理解。但是在多媒体教学当中,PPT的制作应该避免照本宣科,同时应注意教学氛围的调节,营造欢快轻松的教学环境。
要在较少的计划学时内组织好“物理化学”的教学,应当突破传统教学的单向灌输模式,引导和激发学生从被动接受的客体转变为自主学习的主体,变灌输式教学为研究式教学。在教学过程中,要着重培养学生的思维能力,进而激发学生的学习兴趣,使学生养成科学严谨的思维方式。比如在讲述《物理化学》上册时,以热力学三大定律为主线,以各个热力学概念为基本要素,以数学推导为手段,将溶液平衡、相平衡和化学平衡贯穿起来。在具体的教学过程中,在教师讲授的基础之上,采用讨论式、互动式等教学方法,并且强调理论与实际相结合,使学生能够在学习的过程当中提出问题、分析问题、解决问题。
物理化学不仅理论性强,同时还是一门实践性强的学科。许多的原理,都是在大量的实验基础之上,通过科学分析、归纳总结而得到。因此,加强实验教学,提高实验教学效果也是“物理化学”教学中必不可少的一个环节。特别是对于工科院校材料学专业的学生而言,加强实践能力培养、全面提高综合素质显得犹为重要。首先通过验证性的基础实验使学生掌握各种实验仪器的测定原理和正确的操作方法,并且能够利用各种数据处理软件(如OriginPro,Excel等)对数据进行科学、合理的分析,培养学生扎实的实验操作能力、数据处理能力和严谨的实验作风。在此基础上,开展拓展性实验和综合性实验,进一步提高学生的综合素质。以笔者所在学校为例,利用每年度的挑战杯科技竞赛活动,由硕士生导师直接指导部分有兴趣的本科生开展创新实验,突出个性化培养,从选题、实验设计、数据处理分析到最后结论,使学生能够接受系统全面的科研训练。
二、教学内容丰富
由于物理化学内容理论性强、苦涩难懂,数学推导过程又极其缜密,所以在教学过程中,尤其是在多媒体教学过程中,应当防止简单机械地将教学内容全盘搬到荧屏上。单纯的数学推导能够强化学生对单个概念的理解,但不能对整个物理化学知识框架形成整体的印象。因此在教学过程中,各个知识点之间应该通过点、线、面的关系形成立体知识体系。在讲授基本内容时,还应该结合当前科技发展的最新动态、研究热点,通过科学技术前沿的新理论、新思想、新成果及新应用不断充实授课内容。
针对材料学专业学生,应当将理论知识与材料学的相关内容相结合,与现实生活中的各种实例相结合。真正做到学以致用,能够将理论知识应用到现实生活当中来。比如在讲述《相平衡》一章时,结合材料学专业冶金方向,重点讲述相平衡在冶金工艺当中的重要应用,包括枝晶偏析、退火、淬火和区域熔炼等技术的原理和具体过程。针对材料学专业学生化学基础较为薄弱的特点,在实施教学过程当中,应当做到有所为有所不为。由于材料学专业学生将来就业大都涉及到冶金、材料制作、材料加工与成型等行业,因此对相图的要求较高,在对相图相关内容进行讲述时,要重点突出,面面俱到。但是在涉及到化学平衡一章时,只要求学生掌握基本概念和原理。这样既对知识点有一个大概的把握,也为学生因今后自身发展需要而打下自学的基础。
在讲述相关内容时,还可以与科学发展史、科学家生平相结合,既可以增加学生的课外知识,又能给学生营造一种积极向上、奋发进取的精神风貌。如在讲述Dalton分压定律时,穿插讲述了Dalton的生平简介。当学生们听到他自幼家贫、无钱上学,最终以惊人的毅力自学成才时,无不感慨万千。Dalton从一名乡村小学任教开始做起,自修拉丁文、法文、数学和自然哲学等,在26岁便担任曼彻斯特新学院数学和自然哲学教授;30岁任曼彻斯特文学和哲学会会员。这种成长经历让大家深受感动,励志要珍惜大学美好时光,努力学习。
最后,应该重视课堂例题的讲解、课后习题的批阅及答疑。通过布置课外习题作业,可以培养学生独立思考问题和解决问题的能力。解题的过程,同时也是检查对所学内容的掌握程度的过程。及时布置适量的课后习题可以帮助学生加深理解、消化所学知识。习题答疑则有利于帮助学生解答疑难问题,巩固对知识点的理解。
三、考核方式多元化
作为检查教师教学效果和学生学习效果的手段,考核是教学的重要和必备环节。在考核方式上,首先应该让学生消除“60分万岁,61分浪费”的思想,打破期终考试“一考定总分”的机制。建立多元化的考核手段,使总成绩成为学生学习态度、学习积极性和学习效果的总体评价和反映,变以考逼学为以考促学。以笔者所承担的物理化学教学任务为例,为使最后的分数成为学生总体学习情况的体现,我们将课程的考核成绩细分为平时成绩(20%)、实验成绩(10%)和期末考试成绩(70%)三部分。平时成绩可包括学生出勤情况、课堂上的学习表现和学习态度、回答课堂即时提问的能力、课外作业的完成情况及正确率等。其中在设计课堂作业和期终试卷的试题比重时,充分考虑作为材料学专业学生的化学基础知识背景及和材料学相关的专业知识点。真正做到总成绩能很好地反映学生的综合能力和水平。
四、教师队伍建设至关重要
在整个教学过程中,教师的业务水平和综合素质是关键。因此,建立长期有效的教学评价机制及各学科老师之间的良好沟通渠道,是提高教师教学水平的有力保障。以笔者所在学校为例,由教务处牵头成立了本科教学督导组,聘请教学经验丰富、教学技能过硬的老教师为督导组成员。督导组负责对全校本科课堂教学和实验教学进行教学质量评价,并定期通过OA发送教学督导简报,让教师对学校整体教学情况有所了解。特别是督导在听课之后,能一对一针对教师在教学过程中的一些问题给予特别的纠正和指导,有利于教师教学水平、特别是年青教师教学水平(包括教态、语言、对内容的整体布局)的提高。此外,在学院内部及教研组内部,我们经常举行老中青年教师之间的经验交流活动。老教师由于长期坚持在教学第一线所积累的宝贵而丰富的教学经验,包括对知识点的把握、重难点的讲解、课堂气氛的引导,甚至一些课堂突发情况的随机应变,都是青年教师(特别是刚走上讲台时间不久的年青教师)所欠缺和主要学习的内容。在以多媒体网络教学为主要教学手段的今天,教师不仅需要在专业知识上了如指掌,而且对本学科发展的最新动态及其他交叉学科的发展都应该要有所了解。青年教师由于刚毕业不久,能够在教学过程中将一些当前科研的热点和最新动态融入到教学内容当中,与老教师的教学经验相结合,必将相得益彰。
此外,相对地方院校而言,国家重点大学师资力量雄厚,拥有本学科的权威专家、教授和学者;拥有国家级重点学科、重点实验室;承担国家级的教学改革项目等。作为地方院校的教学工作者,可充分借助这些高水平科研、教学平台,通过学术讲座、教学经验学习与交流等多种方式去学习先进的教学理念和教学方法,促进教师业务素质全面提高。
总之,物理化学作为一门理论性强的学科,其基础理论对材料学专业的学生具有重要的意义。通过对教学方法的革新、教学内容的调整、考核方法的多元化及教师队伍自身建设等措施,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性,培养学生对物理化学进而对基础理论知识的热爱。如此,不仅可提高教学质量,对培养学生严谨的科学思维能力、进而造就高素质的人才同样具有重要意义。
参考文献:
[1]傅献彩,沈文霞,姚天扬,候文华.物理化学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]马传国,王亚珍,陈国华.对物理化学课程教学方法改革的初步探讨[J].高教论坛,2010,5(5):32-33.
[3]石月丹,刘春光,关晓辉.浅谈“物理化学”教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(9):202-203.
(责任编辑:刘辉)