物理化學教學改革和創新應用型人才的培養＊

耿翠環 郭 堯 薛元彬 鄭 勇 王 鑫

（安陽工學院，河南 安陽 455000）

化學與我們的生活息息相關，物理化學是化學的一個重要分支它具有較強理論性和邏輯性，涉及數學、物理等多門學科。在物理化學中包含了許多的理工類學科需要的基礎知識，而且物理知識、數學推理及運算在學習物理化學過程中進一步深化、加強，加強了學生邏輯思維能力。同時課程包含的知識點與科研以及日常生活都相互交織、相互融入，極富有實際應用。因而，在學習物理化學的過程中，學生需要深入地剖析理解基礎概念，繼而可以用課本知識分析并解決生產生活中遇到的問題，做到理論和實踐結合。物理化學是一門邏輯性非常強的課程，通過物理化學的學習，可以從很大程度上鍛煉學生獨立思考的能力和自主創新的能力，可見，優化物理化學課程教學過程，對培養優秀的創新應用型人才具有重要的意義。

當代社會對人才的需求和導向，向大學生工程實踐創新能力提出了更高的要求，隨著新經濟、新產業發展的節奏，傳統教學模式面臨著巨大挑戰?！靶鹿た啤苯ㄔO行動路線強調，培養造就一批視野寬闊、交叉學科基礎知識儲備豐富且扎實，且具備創新實踐能力的綜合性工程科技人才，既是迎合當下發展的必然趨勢，也是面對未來社會挑戰的應對策略。中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要（簡稱“十三五”）是我國先進制造發展的關鍵時期，迅速發展的社會需要具有扎實的交叉知識儲備的專業性人才，更對其工程實踐能力、創新能力和國際競爭力等提出更高要求的綜合性“新工科”人才[1]。在“新工科”對物理化學要求的背景下，著眼于安陽工學院“應用型”辦學定位和相關專業學生學習的現狀，瞄準物理化學教學過程中出現的問題，進行物理化學教學改革，以提升教學效果和人才培養質量，助力創新應用型人才的培養。

一、物理化學教學過程中現狀及問題

1．基礎知識不扎實

物理化學課程通常安排在第二學年，其先修課程為分析化學、無機化學、高等數學、大學物理，其中分析化學涉及化學分析原理、化學動力學，無機化學涉及元素、化學熱力學、結構化學等基礎化學知識。也就是說要求學生具備基礎的熱力學、動力學基礎認知，了解數學、物理的基本理論，才邁入對物理化學課程的學習進程。物理化學課本中有大量的公式演變推導，理論概念抽象難懂，知識點環環相扣，一旦有知識脫節就很難學懂。

2．自學效果不佳

依據人才培養方案的調整，相應的專業基礎課學時均有縮減，相當于在知識量不變的前提下，用更少的課時完成講授，這就要求學生用更多的課下時間去消化吸收課堂知識，然而，在沒有監督指導且充斥著各種玩樂誘惑的情況下，學生在課下時間很少主動地學習物理化學。

3．作業抄襲現象嚴重

學生對基礎知識點難掌握，做作業時遇到了很多困難，大多學生的為了省時省力，在網上抄襲答案，作業雷同率高。

4．成績評定方式不科學

目前課時少，學生人數多，老師難以準確地把握每一個學生在課堂上的表現，作業又存在相互抄襲，從而難以公平地、客觀地針對每個學生表現進行考核評分。

5．缺乏總結與思考

課上學生只是古板的聽老師講課，缺乏積極性和參與度，沒有自己的思考和反思，課下更不會去自學和深究，因此導致學生缺乏思考與總結，不能很好地激發學生的思考與創新意識，不能滿足創新人才的培養需求。

6．教學內容枯燥乏味

物理化學本身應用條件嚴格、計算煩瑣、邏輯性強，再加上理論抽象、公式推導復雜、物理量多、公式繁多，在教學過程中教師按著課本或者課件照搬照讀，古板乏味，自然就激發不起學生的學習興趣，課堂積極性較低。在化學化工類本科專業基礎課中物理化學一致被認為是“教師最難教、學生最難學”的課程。工程認證下不斷壓縮的學時更是使該課程的教學難度大大增加，教師想講的通透很難，課堂越發枯燥難懂，學生在有限的課時內對課程的重要知識點難掌握吸收，許多學生往往模棱兩可，知識做不到靈活運用。

二、物理化學課堂教學改革

針對現在學生在學習《物理化學》課程中存在的問題，如何提升學生學習的積極性和激發他們自主創新能力，在較少的課時中高效地學習物理化學的基本理論知識，提出了以下課堂教學改革。

1．優化教學內容，培養學生邏輯思維能力

盡管物理化學涉及了眾多煩瑣公式及概念，但是它們大多是由實際及實驗推理演變過來的，因此在教學過程中實際與理論相結合尤其重要，學生不但可以更好理解和掌握該知識點，還可以激發起學生學習興趣。例如，課本中“電池動勢計算”這部分內容，如果只是在課堂講解，由于課時有限，難以大篇幅展開進行隨堂習題講解，導致學生只是一知半解?，F在把銅鋅電池的電動勢的測定放在實踐中隨物化課堂同期進行，讓學生先完成銅電極電勢的測定，鋅電極電勢的測定，繼而測定和求算電池的電動勢，更生動形象地幫助學生將課堂吸收的理論知識和實驗相融合，聯系實際再加上實驗的驗證，學生不僅僅學習的興趣激發出來，還可以增強了學生動手能力，對此加深印象，達到了對該知識點的理解、掌握、吸收這一教學目標。

2．豐富教學模式，提高學生興趣

基于“雨課堂”“學習通”等教學平臺，將“打卡通關式”和“搶答互動式”教學方式應用于物理化學教學過程[2]。將微課、慕課、精品課程、在線課程等教學資源進行整合設計并融入教學，將碎片化的知識點設計成通關關卡，通過一關或者學習了一個課時將會獲得相應的學分計入平時成績，這樣還可保證老師更科學的課堂評分?！坝暾n堂”和“學習通”作為學習平臺，其他在線課程以及精品課程等作為教學資源，以“打卡通關”作為新的教學方式，貫通課前、課上及課后教學全程，實現課堂互動，保證良好的教學氛圍，不僅加強了師生間的溝通，也增強了學生學習的自主能動性。

3．肯定學生學習成果，建立科學公正的考核評價模式

事實表明，傳統的考核方式兼有利弊?？陀^地說，傳統的考核方式在一定程度上可以檢驗學生對知識的掌握情況，但它往往忽視對學生自主學習和創新能力的培養。目前調查看，以考試分數為最終考核標準的傳統考核方式可能會使學生產生厭學情緒，甚至寄托于考試作弊和考前猛攻。因此，建議學校對傳統的考核方式進行如下改革：（1）考教分離，創建試題庫，要求試題所涵蓋內容與大綱一致，突出重難點；（2）重視在平時的表現，貫穿課前、課上、課后學生的表現及時給予打分并計入最后考核的成績；（3）淡化公式記憶，凸顯實際應用。我們調查發現有大量學生因記不住公式而無法正確解出答案，導致考核成績不合格。因此建議考試中提供部分公式，著重考查公式的實際應用；（4）考核內容應更具針對性，增加綜合型題目，考核學生解決實際問題的能力；（5）增加平時得分，促進學生在平時積極聽課，也避免了期末考試的偶然性造成的考試不理想。

4．引入趣味學習模式，解決教學脫節問題

學生需要在課前打卡完成預習，課中打卡完成隨堂測試，課后打卡完成學生作業。通過這種類似游戲通關的打卡學習方式，不僅可激發學生濃厚的學習興趣，而且在多次練習后學生可牢固掌握學習知識點。線上授課成為近幾年最流行的教學方式，這種授課方式可保證課堂內容豐富，學生和老師也更加輕松自由。但這種教學方式因學生無法及時給出反饋，往往使教師只專注于自己知識的傳授，導致“教”與“學”相脫節。倡導師生教學互動功能，教師可追蹤學生的學習動態和學習效果，從而及時調整教學內容和教學進程，加強過程控制力度，進而提高課堂效率。

5．線上與線下相結合的模式

教學模式包括課前觀看視頻資料并完成課前測試；課上進行問題思考，小組討論結合老師指導，完成學習任務，最后展示學習成果；課后進行進一步創新性拓展學習，反思總結。學生可以自己安排線上學習的時間、地點、途徑及進度，自主性較強，學生可以總結歸納每個課時之間的重點內容，標記起來用于線下教學時重點學習。提供給學生一個完整且有參與度的學習體驗，讓學生在課堂上互動起來，發揮學生學習主動性。線上線下結合式教學，學生不僅僅能夠利用線上資源，提前做好充分的預習，為線下學習做好充分的準備，帶著問題和需要掌握的重難點進入課堂；而且線下教學能使讓學生與教師進行面對面地進行交流，提高教學效率及質量?？偟膩碚f，線上線下相結合的教學模式擴展了學習實踐、空間和機會；它支持多種教學資源的結合，通過交互與合作促進學生積極參與到教學中，支持課程管理活動（如交流、評估、評分、反饋等）。

6．實現“教學育人”與物理化學教學的完美融合

作為“化學中的哲學”學科，其思維教育方面獨具魅力，在課堂上講授科學發展史，介紹科學家的奇思妙想、失敗與成功的經驗等，可啟迪學生心智。梳理課程所蘊含的教學育人元素和所承載的教育功能，融入課堂教學各環節，激發學生的思考與共鳴。結合時代發展趨勢，建議教師在物理化學課程中引入“教學育人”，并結合新型的現代信息技術，改變教學內容及教學方式，從而更好地為培養全方面發展的綜合性人才探路，以期為高校綜合教學方式提供參考。

7．提升教師自身素質

在這個日新月異的信息化時代，老師需要時刻關注科學前沿，準確地判斷和梳理前沿問題，把握前沿的特征、來源及其判斷的原理和方法。同時，將科學前沿與教學工作相結合，廣泛查閱科研文獻，不斷更新教學內容，并適時引入學科前沿研究實例，激發學生的學習熱情與創新意識，培養學生的創新能力。

8．通過實驗教學，提高學生實踐能力

根據實驗室已有條件，利用空閑時間，開展開放性實驗。以學生為主體，設計實驗方案、配置藥品、組裝儀器、分析數據等，教師在關鍵步驟給出指導。且充分利用網絡資源，危險較大的實驗可觀看模擬視頻，直觀形象地理解實驗操作流程和重點知識，讓學生做到理解而不是背誦。也要充分利用好企業實習，掌握最新工藝流程和生產理念，把課本知識融入現實生產，嘗試校企融合，請資深工程師進課堂，講實際問題，從而改進教材，嘗試模塊教學。

三、改革效果

針對物理化學的教學問題，采取了優化教學內容、引入多元化教學模式、建立科學公正的評分體系及將“教學育人”融入教學中等一系列措施，教學改革取得了一定的教學成果。

1．學生自主學習能力提高，課堂教學參與率提高

根據專業特色優化教學內容，使教學內容更切合實際。同時，引入通關打卡式教學模式，極大地激發了學生的學習興趣。利用“學習通”“雨課堂”發送預習、復習任務，通過預習打卡，提醒學生了解下節課授課內容，提升課堂知識接收效率，通過復習打卡，引導學生進一步夯實課堂知識。同時相較于傳統的“下課即分手”的模式，“學習通”“雨課堂”等平臺上的課件及課堂錄屏可多次重復播放，學生可以隨時觀看以溫習課堂上不太明白或者一知半解的內容，深入認識與掌握知識點。另外，借助各個線上平臺和通訊交流方式，學習反饋也變得簡單方便，由傳統的不定期見面輔導功課，變為隨時隨地線上反饋，師生間的溝通更加順暢高效。

2．學習成效顯著

據初步統計，改革實施以來，學生的自主學習率比以前提高了35%，學習的自主能動性亦明顯增強。遲到、逃課現象顯著減少，課堂的參與度明顯增加，考試成績比以往高出了6.4 分，及格率達到了96%，作業完成質量也有提高，作業雷同率降低。

3．創新能力和邏輯思維能力增強

學生懂得了將學習和實踐中獲得的物理化學知識進行分析、抽象、概括、類比、演繹等，得出初步的結論，形成理論上或科學上的假說，并有待于進一步的檢驗和驗證，以達到向真理性認識的接近。教師在教學過程中注重培養學生創新能力和邏輯思維能力，學生逐漸開始有自己的想法，開始深度挖掘并與實踐相聯系。創新能力和邏輯思維能力在課堂上和實驗操作上有明顯表現。

結語

因此，針對物理化學的教學問題，有的放矢地優化教學過程，引入多樣化教學模式，充分利用當下現有資源，將網上精品課程及互聯網信息技術運用到教學過程中，極大地激發了學生們對物理化學的學習欲望和學習興趣，大大改善了學生上課遲到、逃課等不良學習現象，物理化學教學模式的改革提高了學生學習的自覺性、能動性和創新性。同時，培養了學生的愛國情懷，增強了學生的使命感，推動了在“新工科”背景下創新應用型人才的培養。