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《物理化学》课程教学改革与探索
《物理化学》课程教学改革与探索1
针对目前物理化学教学中存在的实际问题,从教学内容和教学方法两个方面对物理化学教学改革进行了探讨.在教学内容上注重课程内容的'实用性、前沿性和趣味性;在教学方法上注重以学生为为主俸,注重堵养学生的科学思维方法和创造力.
《物理化学》课程教学改革与探索2
高等教育结构调整是当前国家教育发展的主要任务，教育发展规划纲要提出要建立高等教育分类管理体系，要加快建设现代职业教育体系。然而，现有的课程教学体系及教学方法、模式等已不适应应用技术转型发展，需要对其进行改革。本文以辽东学院轻化工程系专业基础课程《物理化学》作为分析对象，就大学应用技术转型发展，提出物理化学课程教学存在的问题及教学改革的内容。为构建新型的课程教学体系，提供参考。
一、现有教学存在的问题
物理化学是由物理、化学、数学等知识构成的一门理论基础课程，包括化学热力学、动力学、结构化学等基础理论，研究宏观、微观规律。现有的本科专业物理化学课程教学，包括物理化学理论学习和实验教学。物理化学理论课程主要讲授理论知识、原理，物理化学实验教学通过实验现象来验证理论，并对实验现象进行分析、解释。物理化学课程是一门理论性非常强的课程，很难将其与实际相联系，然而，物理化学所包含的理论知识在实际应用过程中又广泛存在。与其他以应用为目的的课程，具有本质的不同，实际应用更注重最终结果，很少对于原理、规律进行探讨研究，这导致物理化学知识在实际应用中很难体现。社会、企业需求人才与现有高校培养的人才严重不匹配，因此，必须进行应用技术型转型发展。应用技术大学转型发展，是当前部分高校为适应社会发展、企业需求而提出的变革性改革。物理化学课程作为一门理论基础课程，更需要转型发展，以应用为中心开展教学。基于应用技术型转型发展这一主题，提出物理化学课授课内容、授课方式、考核方式的改革措施。
二、课程教学改革的内容
1.授课内容改革
现有轻化工程专业物理化学课程授课内容大体包括热力学、动力学、电化学、胶体化学等理论。其优点是知识体系具有高度的完整性、相关性、系统性，知识体系完善，即使是18世纪形成的知识点、化学规律也系统的包含，因此，非常适用于知识的系统学习。然而，其缺点是现有物理化学课程内容的系统性、完整性与实际应用的广泛性、局部性存在着严重的不匹配。在现有的课程内容中，热力学部分是一个系统的知识体系，其中包含能量守恒定律、能量转换及反应热效率等系统知识，其中包含的热力学参数有热、功、内能、焓、熵、自由能等，这些知识系统，对于实际生产过程中的技术人员或操作人员，在实际应用过程中几乎很少涉及。在企业生产过程中，企业的工人、技术人员只需按照正确的操作流程进行即可，而无需对工艺进行系统的分析、研究。即使企业在进行技术改进、创新过程中，涉及理论知识的应用分析，也仅是对部分理论的应用，不需要系统的知识体系。这些理论知识更适用于一个企业项目建设的前期工作，在企业还没有进行生产时将某个实际项目中涉及的问题通过物理化学的理论知识进行系统的分析、研究。
基于以上分析可看出，高等教育教学的原则是以企业需求为中心。企业技术人员需要理论知识，但需要的程度可以是不系统的。对于应用技术型大学转型发展，就是要适应企业的需求，那么，相应的课题内容也必然要与企业实际需求相匹配。地方本科院校，定位发展也是基于本地的需求，不同地区、不同企业对技术人员的要求是不同的，因此，物理化学课程教学内容应该是基于地方企业的需求，辽东学院轻化工程专业应该以辽宁地区相关企业需求为主，兼顾其他地区相关企业需求为辅来进行教学内容的改革。
因此，课程内容改革需要分成几个阶段，第一个阶段是辽宁地方企业和其他地区企业技术人员需求知识的调研、总结。对相关企业调研，总结企业技术人员知识的构成体系，分析知识的需求重点。第二个阶段是基于企业需求的物理化学课程教学内容制定，相关企业技术人员涉及的知识，则在物理化学教学内容改革时保留，并重点讲授。对于企业不涉及的知识或涉及较少的知识，仅是从学习角度，体现物理化学完整性的知识，可作为学生辅助学习知识。第三个阶段是不断完善、更新教学内容。社会进步、企业发展、产品更新、工艺改进，必然涉及知识的更新，因此，课题教学内容的更新，是对企业需求的不断完善。
2.授课方式改革
现有的物理化学课程教学授课方式包括理论讲授和实验实践教学。理论教学的优点是通过学习学生可对物理化学知识进行系统的掌握，缺点是学生学习后，总是在问学了有什么用?实验教学的优点是将理论知识通过学生动手实践来验证、分析、应用这些理论知识，缺点是实践方式死板、学生仅是为了验证知识，而不是去应用知识。应用技术型大学的理论教学和实践教学的优点应该是与企业需求相匹配，然而，现有高等教学的优点恰恰不是企业需求的。企业需求的恰恰是我们所最不具备的，也就是现有理论教学和实践教学的.缺点。在授课内容满足企业需求的基础上，授课方式也需要进行改进。现有理论教学授课方式的缺点是学生不知道学了有什么用，那么，在应用技术型转型发展过程中，应通过理论授课告诉学生有什么用。与之对应的授课方式可考虑学校教师与企业兼职人员共同授课，校内教师讲授基础知识，企业兼职人员讲授实际应用的知识，从而完善知识的传授、应用。
现有的物理化学实验课程按照实验类型可分为验证型、综合型、设计型实验，应结合企业的实际生产过程，增加创新型实验，针对企业生产的某个实际工艺流程，对工艺流程进行了解、验证、提出问题、应用理论知识分析问题、以理论知识解决实际生产问题。创新型实验室可以是教师的研究课题中的某个工艺技术，也可以是一个企业生产中的一个流程，通过实验，发现问题，解决问题。
3.考核方式改革
现有的理论课程教学考核形式以考试为主，以考察学生对知识的掌握为核心。优点是可系统地评价学生对知识的掌握情况，缺点是不以知识的实际应用为核心。结合授课内容、授课方式，考核方式也应该以应用为主。考核的核心是在实际应用中的知识，因此，物理化学课程考试可包括理论知识的系统考试、实际应用知识考试、应用知识解决问题的考核三个部分，相应的成绩包括平时考核(10%)、理论知识(20%)、企业应用知识(30%)、解决问题应用知识(40%)。
三、总结
通过以上对课程内容、授课方式、考核方式的分析，可看出，企业需求是现有应用技术大学课程体系的核心。用企业需求为核心向导的课程体系培养的学生，才有可能满足社会、企业需求。
《物理化学》课程教学改革与探索3
物理化学课程是大学化学化工类各专业必修的一门专业基础课，是南京化工职业技术学院(简称南京化院)与南京工业大学合作的高职-普通本科分段培养(简称“3+2”)化工类专业的专业核心课程，也是转段考试的必考科目之一。许多化工企业在招聘普通员工时，对员工的专业知识深度要求并不高，关键要看员工是否具备合理的基础知识结构、较强的自我学习能力以及创新思维能力。物理化学不仅是化工专业核心课程，更重要的是在培养学生自我学习能力以及创新思维能力方面有着独特的作用。作者以南京化院“3+2”应用化工专业的物理化学课程教学为例，分析高职物理化学课程的教学现状及存在的问题，探索高职物理化学课程的教学改革，以期达到良好的教学效果。
1高职物理化学课程教学存在的问题
1.1物理化学教学要求高
在“3+2”应用化工技术专业高职人才培养方案中，物理化学课程理论课为88～96学时，实验课24学时，安排在第二学年的第3、4学期开设，参照采用南京工业大学本科物理化学(B)教学大纲，采用教材为天津大学编《物理化学》(第五版，上、下册)。第3学期《物理化学》(一)理论课为44～48学时，需讲授的内容主要有:气体，热力学第一定律，热力学第二定律，多组分系统热力学，化学平衡。第4学期《物理化学》(二)理论课为44～48学时，需讲授的内容主要有:相平衡、电化学、界面现象、化学动力学。课程教学课时少，知识容量大，教学难度相当大。
1.2高职院校学生基础薄弱
高职院校所招生源大多是高考低分段学生和中职毕业生，多数学生中学数理化基础薄弱，学习主动性和自觉性较差，抽象思维和逻辑思维能力不强。许多学生对热力学的一些基本概念如状态函数、熵、热力学第二定律表述等难以理解。尽管第一学年已经学习过了高等数学、物理、无机与分析化学等先修课程，可是有些学生连基础物理知识和简单的微积分运算也没能很好掌握，遇到热力学的功和热的计算，不知如何下手。这些不利因素增加了物理化学教学的难度。
1.3物理化学传统教法效果不佳
物理化学传统教法是授课教师首先参照南京工业大学本科物理化学(B)教学大纲制定相应的课程教学计划，熟练备课后，开始授课。由于教学课时少，内容多，教师上课以讲授理论知识为主，上课进度比较快，满堂灌，学生被动接受。物理化学中包含许多抽象概念，由数学推导得出的结论、公式，而公式的应用条件又是由具体的物理过程来决定。教师授课要先解释基本概念，然后要进行基本理论阐述及公式推导，再讲结论以及公式的应用，讲例题(需板书)，最后再布置一定量习题让学生课后复习。这种传统教学方法对于那些数学物理基础扎实、逻辑思维能力较强的学生比较适用，他们会上课专心听讲，认真思考，作笔记，课后认真复习记忆，但这些学习能力较强的同学只占少部分，不超过35%。多数高职学生不能适应这种快节奏的传统教法，他们上课没有作笔记的习惯，对物理化学教学中一些理论阐述及公式推导的反应是—不懂;有些学生甚至连完成课后练习都感到困难，时间一长，对物理化学的学习产生畏惧心理，失去兴趣。采用这种传统教学模式的结果是教师付出了辛勤劳动却没有收到良好的教学效果。
面对目前我校高职物理化学教学现状及存在的问题，如何培养具备必需的物理化学基础知识的高技术技能型人才?物化教师必须探索高职物理化学课程的教学改革，做好高职物理化学课程建设工作。
2高职物理化学课程教学改革的实践
我国高职教育人才培养模式的基本要求是:高职教育必须面向地区经济建设，适应社会发展和就业市场的实际需要，培养基础理论知识适度，技术应用能力强、知识面较宽、素质高的高技术技能型人才;以“应用”为主旨构建课程和教学内容体系。因此，高职教育培养学生不能按照“学术型”人才来培养，高职院校专业基础类课程的教学内容应当侧重“实用性”，贯彻以培养综合职业能力为导向的能力本位课程观和教育观。
2.1以“应用”为主旨来选择教学内容
物理化学作为一门理论性较强的化工类专业基础课，在高职段教学内容的选择上应遵循“以应用为目的，以必需，够用为度”的原则。原来参照采用的南京工业大学本科物理化学(B)教学大纲，与南京化院高职段培养目标存在差异，对高职生不适用，需调整。为此，物化教师重新制定了高职物理化学教学大纲和课程教学计划，具体章节的教学内容、课时量以及教学要求也做了相应调整。具体做法是:(1)加强基本概念、基本原理及基本公式的教学;不再对教材内容面面俱到，突出教学重点，使学生牢固掌握物理化学的基础知识，夯实基础。简化有关抽象概念的讲授和复杂的教学推导，如熵函数的导出，麦克斯韦关系式，化学势的多种表示式，开尔文公式的推导等，这些内容多数高职生很难理解和掌握，可少讲或不讲，减少一些课时。(2)注重物理化学基本原理及基本公式的应用;比如将物理化学原理与生产或生活实际相结合，补充应用例子，可以增加一些课时，使学生加深对基本原理的理解。(3)注重培养学生的自学能力与思维能力;增加一定量习题课，补充一些综合应用思考题，让学生能运用物理化学基本原理分析和解决实际问题。(4)标注一些提高性或拓展性的应用知识，让学有余力的学生自学或教师选讲，满足学生长远发展的知识需要和综合能力的提高。
2.2以培养学生能力为导向来改进教学方法
多数高职学生刚开始学习物理化学的前两个月，对化学热力学的基本概念和计算公式模糊不清，学习很吃力。所以物化教师应彻底改变传统的满堂灌、学生被动学习的教学方法，要正确处理好教与学的关系，要以学生为主体，让学生参与教学过程，充分发挥学生的主观能动性，激发他们的求知欲望，采取多种教学方法相结合来组织教学。
2.2.1精心组织教学，培养学生学习能力
由于物理化学教学课时有限，教师在授课前应正确把握授课内容的重点和难点，确定哪些重点内容需要精讲，哪些内容略讲，哪些内容可以让学生自学，哪些内容需要讨论学习等。如热力学第一定律中PVT变化过程W、Q、△U、△H的计算，化学反应热△rHm的计算，(Qp，m恒压反应热)与△rUm(QV，m恒容反应热)的关系式Qp，m=QV，m△rHm-△rUm=∑BvB(g)·RT，以及基尔霍夫公式等属于重点内容;热力学第二定律中熵判据、吉布斯函数判据及其应用，恒温过程吉布斯函数变量△G计算通式△G=△H-T△S等属于重点内容，特别是公式△rGm=△rHm-T△rSm在化学反应方向判断、化学平衡常数及平衡转化率计算中广泛应用，需要精讲。因此，在课堂教学中应多举一些计算化学反应△rGm的例子，并让学生参与讨论，判断化学反应可能进行的方向。凡重点讲授的内容均布置一定量的课后习题，让学生通过解题来加深对物理化学基本原理及公式的理解记忆。
热力学中麦克斯韦关系式、偏摩尔量与化学势、逸度与活度等抽象内容只作简要介绍。另一方面，对于在无机与分析化学中已经学习过的部分内容，如化学平衡常数表示式及平衡移动原理、动力学中的简单级数反应特征、电化学中的电极电势计算等，在物理化学中涉及时可以略讲。对于那些教材阐述较为详细学生又能读懂的内容，如热力学中可逆体积功、焦尔实验、焦尔-汤姆逊实验等可以预先布置思考题，安排学生带着问题自学，然后下次课检查学生的自学情况，就思考题的结论在课堂提问，认真自学过的同学自然会踊跃发言，最后由教师进行归纳总结。这样既培养了学生的自学能力，又节省了课时，提高了课堂教学效率。
2.2.2加强习题训练，培养学生思维能力
学生是教学的主体，教师是教学的主导。高职学生学习主动性和自觉性较差，思维能力不强，因此，教师在教学过程中要充分发挥学生的主体作用，采用启发式教学法。首先，要注意培养学生主动学习的习惯。引导学生掌握正确的学习方法，如“课前预习→课堂笔记→课后复习”等;每次下课前都给学生布置一定量习题和思考题，同时下达预习任务。其次，教师应加强习题课、讨论课的组织。在习题课上教师精选部分中等难度以上的习题来启发学生思维，讲解时重点放在解题思路与方法上;然后让一、二名学生到台上演算，最后教师进行总结，对学生演算的结果进行分析，若还有错误，就指出错误，并给出正确答案。通过习题课，要让学生明白，正确理解公式而不是死记硬背是学好物理化学的关键，要真正掌握物理化学基本原理，演算一定量的'习题是必不可少的。
对于一些联系化工生产实际的思考题，可以组织讨论课来加以解决。如相平衡一章中，讲完二组分实际溶液气-液平衡相图和精馏原理后，布置了两个思考题:(1)为什么工业上常产生95%酒精?只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精?(2)常压下若将环己烷(沸点80.7℃)和苯(沸点80.1℃)的混合物进行常规精馏，能否将二者分开?需采用什么办法?让学生上网查找文献资料后再回答。讨论课上教师采用启发式教学，指出问题的关键所在:二组分实际溶液气-液平衡相图有什么特征?能形成最低恒沸物的二组分实际溶液精馏获得什么产品?许多同学都能积极主动地在课堂上发表自己的见解，课堂气氛活跃，教师最后再归纳总结答案:问题(1)在常压下，H2O-C2H5OH二组分溶液能形成最低恒沸物(恒沸点78.1℃)，恒沸组成:含乙醇95.57%，而纯乙醇的沸点为78.4℃，所以含水酒精用普通精馏方法是不可能获得无水酒精的。问题(2)常压下环己烷(沸点80.7℃)和苯(沸点80.1℃)的混合液能形成最低恒沸物(恒沸点77.3℃)，三个沸点相差太近，用常规精馏方法不可能将环己烷和苯分开。可以加入第三种组分丙酮(共沸剂)，由资料查出丙酮与环己烷能形成最低恒沸物(恒沸点53.1℃)，共沸精馏时丙酮与环己烷可以从塔顶蒸出，从而将环己烷和苯分开。联系生产实际的课堂讨论极大地提高了学生的学习兴趣，加深了学生对物理化学原理的理解，提高了学生的思维能力。
2.2.3加强实验教学，培养学生操作能力
重视实验教学环节，加强学生的实验技能和知识应用能力训练，是高职院培养高素质技术技能型人才的关键。物化实验是巩固学生所学理论知识及提高应用能力的一个重要方法，同时有助于培养学生的创新能力。目前南京化院开设的物化实验有:反应速率常数测定，反应平衡常数测定，物质燃烧热的测定，双组分气-液平衡相图测绘，以及电化学参数的测定等。物化实验技能训练，不仅包括基本操作能力、观察并收集数据的能力;还包括处理实验异常情况能力，处理实验数据以及分析实验结果的能力等。
实验教学可以采用任务驱动法，让学生探求实验方法。例如，讲完化学热力学后，给学生布置任务:测定某个固体有机物的燃烧热，要求学生提前写好实验方案。该实验测定步骤较复杂，从样品准备，点火丝的安装，氧弹充氧到量热计的安装，温度测量等每一步都需要学生仔细操作，并掌握一定的技巧，否则就会因点火不成功或燃烧不完全而引起实验失败。同时要求学生认真作好实验现象和数据的观测记录。实验完成后要求学生会运用已学过的△rHm与△rUm的关系式，以及基尔霍夫公式对实验数据进行计算，得到的最终计算结果即是所测物质燃烧热。学生通过圆满完成燃烧值测定实验，不仅培养了动手能力而且提高了运用热力学理论解决实际问题的能力。学生在校期间，通过完成一定数量的物化实验，可以掌握物理化学的基本实验方法和思维方法，这对于学生将来走上工作岗位后进行创造性思维是十分有利的。
通过精选教学内容，改进教学方法，20xx级“3+2”应用化工专业学生的物理化学学习状况有了较大改善。大多数同学都重视物理化学课程学习，对学过的物理化学基本概念、原理、公式有了较深刻印象;并且，大二第4学期《物理化学》(二)期末考试成绩也提高了很多。可见，物理化学教学效果有了较大提高。
3结语
根据高职与普通本科分段培养“3+2”化工类专业人才培养目标，加强高职物理化学课程建设和实施教学改革;在教学中以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性，有利于提高物理化学课程教学效果，有利于培养具备合理的基础知识结构，具有较强的自我学习能力以及思维能力的高素质技术技能型人才。
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