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時(shí)間:2022-12-11 22:35:57
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1.引言
物理化學(xué)是一門(mén)通過(guò)研究物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象來(lái)探求化學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科,是化工、輕化、高分子、環(huán)境工程等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)理論課,其概念性、理論性、系統(tǒng)性、邏輯性很強(qiáng),涉及的公式多,應(yīng)用條件嚴(yán)格,比較抽象,初學(xué)者往往覺(jué)得困難較大。而且,近年來(lái)隨著高校擴(kuò)招,使得物理化學(xué)這門(mén)基礎(chǔ)課往往采用大班教學(xué),課堂通常要容納百人左右,增加了教師調(diào)動(dòng)課堂氣氛的難度;此外擴(kuò)招后的學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收能力和理解水平以及學(xué)習(xí)積極性有所降低。如何在科技迅速發(fā)展,交叉滲透口益突出的當(dāng)今,克服這些困難,提高物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量,是每一個(gè)物化教師應(yīng)當(dāng)不斷研究的課題。
2.目前物理化學(xué)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題
課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn),由于物理化學(xué)理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、公式、定律多,很多同學(xué)對(duì)物理化學(xué)畏懼、缺乏信心,普遍感到困難。由于學(xué)習(xí)卜的困難,有的同學(xué)甚至產(chǎn)生了放棄的心理,以致上課根本就不聽(tīng);由于缺乏對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的總體把握,部分學(xué)生沒(méi)有認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)與專(zhuān)業(yè)課程之間的關(guān)系,對(duì)學(xué)習(xí)物理化學(xué)的必要性理解不夠,抱著應(yīng)付考試的心態(tài)學(xué)習(xí)物理化學(xué),很多學(xué)生寄希望于考試前的突擊學(xué)習(xí);還有的學(xué)生存在盲目自信、眼高手低的缺點(diǎn),上課雖然能聽(tīng)懂,但是不復(fù)習(xí)而且不獨(dú)立完成作業(yè)。眾所周知,物理化學(xué)的公式龐雜眾多,必須經(jīng)過(guò)自己的反復(fù)推導(dǎo)練習(xí)才能熟練應(yīng)用。由于其理論性強(qiáng),公式多且較為繁雜,教師、學(xué)生都花了不少精力,但往往都沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果,教學(xué)效率不高,所以如何提高物理化學(xué)的教學(xué)效率具有現(xiàn)實(shí)的意義。
2.1把物理化學(xué)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)
物理化學(xué)的特點(diǎn)是條理清晰、推理嚴(yán)密,要把物理化學(xué)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。要學(xué)好物理化學(xué)必須把握物理化學(xué)思維的特點(diǎn),在課堂上經(jīng)常把物理化學(xué)的教材的主線拎出來(lái),并且反復(fù)強(qiáng)調(diào),使學(xué)生不再感覺(jué)到內(nèi)容散亂,找不到規(guī)律。物理化學(xué)的難點(diǎn)在土冊(cè)熱力學(xué)基本定律部分,涉及的計(jì)算、證明推理不僅內(nèi)容繁多,而且難度高,很容易打擊初學(xué)者的學(xué)習(xí)成就感和積極性,這時(shí)候就特別需要教師在課堂上回顧復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的來(lái)龍去脈,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的感知。在每一章內(nèi),要強(qiáng)調(diào)本章的基本思路,而開(kāi)始新的一章時(shí)章時(shí),要強(qiáng)調(diào)這一冊(cè)書(shū)內(nèi)容的安排規(guī)律,此外還要注重每一章節(jié)的復(fù)習(xí)以及學(xué)期末復(fù)習(xí)。比如第一冊(cè)內(nèi)容的安排,在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律之前就應(yīng)當(dāng)講清楚:首先學(xué)習(xí)熱力學(xué)基本定律,然后將這些基本規(guī)律用于稍復(fù)雜的多組分體系、化學(xué)反應(yīng)以及相平衡體系。這種反復(fù)強(qiáng)調(diào)可以讓學(xué)生站在更高的角度來(lái)看這門(mén)課程,把握課程總體,理清課程思路,有利于學(xué)生更好地掌握細(xì)節(jié),細(xì)節(jié)之間增加了有機(jī)的聯(lián)系,自然容易學(xué)好記牢。而且,在教學(xué)中不能僅僅局限于物理化學(xué)問(wèn)題本身,還要經(jīng)常讓學(xué)生從物理化學(xué)具體的知識(shí)點(diǎn)中走出來(lái),審視物理化學(xué)解決問(wèn)題的方法。例如,熱力學(xué)定律學(xué)完之后首先處理的是單組分體系,然后再處理多組分體系,在第二冊(cè)又在此基礎(chǔ)上處理有電能以及表面能參與的體系,這樣一種循序的、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的處理問(wèn)題的方法在解決其他問(wèn)題時(shí)也是很重要的。因此,學(xué)習(xí)物理化學(xué)也應(yīng)當(dāng)是一個(gè)方法論的學(xué)習(xí)過(guò)程。
2.2注意課堂教學(xué)的趣味性
知識(shí)的趣味性是重要的學(xué)習(xí)推動(dòng)力,把理論性強(qiáng)、抽象而枯燥的內(nèi)容變得生動(dòng)有趣,是提高課堂教學(xué)的有效手段。如果一直按課本的內(nèi)容平鋪直敘,只能使學(xué)生感到乏味和厭倦。課堂提問(wèn)是重要的方法,與實(shí)際生活相聯(lián)系的問(wèn)題,多提問(wèn),可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維的積極性。例如,在學(xué)習(xí)“表面現(xiàn)象”這一節(jié)時(shí),可以創(chuàng)設(shè)生活中常見(jiàn)有容易被忽略的實(shí)例。(1 )荷葉上的露珠為什么呈球形而不是長(zhǎng)方體或是正方體呢?學(xué)生在思考這個(gè)問(wèn)題時(shí),我們可以趁機(jī)引入表面和表面張力的概念。(2)將干毛巾的一端浸在水盆中時(shí),過(guò)一會(huì)兒毛巾的另一端也會(huì)潮濕,這是為什么?新買(mǎi)的毛巾很容易浸濕,但是經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用的毛巾就變得不容易浸濕,這又是為什么?通過(guò)這些問(wèn)題又可以讓學(xué)生帶著興趣進(jìn)人毛細(xì)現(xiàn)象的學(xué)習(xí)。當(dāng)學(xué)生學(xué)完知識(shí)理論并且會(huì)運(yùn)用所學(xué)的來(lái)分析現(xiàn)象找答案時(shí),教師將成就感。
2.3注意理論知識(shí)和實(shí)際的結(jié)合
(1 )比如水蒸氣蒸餾。在學(xué)組氣液相圖后,知道了兩種完全不互溶液體形成的液態(tài)混合物的沸點(diǎn)低于任一組分的沸點(diǎn),這一點(diǎn)對(duì)于分離提純一些不溶于水的有機(jī)物非常有用,采用水蒸氣蒸餾的方法,不僅可以降低提純溫度節(jié)約能量,而且在低溫下還有利于保護(hù)易分解的有機(jī)物。此外,這樣還把物理化學(xué)的知識(shí)和前面有機(jī)化學(xué)里的內(nèi)容聯(lián)系了起來(lái),使學(xué)生的腦海里的知識(shí)點(diǎn)不再孤立。(2)通過(guò)熱力學(xué)第二定律中的熱機(jī)內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生了解了熱機(jī)的工作原理,并且學(xué)會(huì)了計(jì)算熱機(jī)效率,這時(shí)可以將這些與實(shí)際生活中的空調(diào)聯(lián)系起來(lái),將空調(diào)供暖與取暖器相比較,這時(shí)學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)通過(guò)熱機(jī)供暖的優(yōu)越性,加深對(duì)熱機(jī)的理解,將有利于熱力學(xué)第二定律其他章節(jié)的學(xué)習(xí)。(3)在學(xué)習(xí)完電化學(xué)中電池對(duì)外做功計(jì)算后,可以將同樣的物質(zhì)經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后放熱并將放出的熱設(shè)計(jì)成熱機(jī)對(duì)外做功,并將之與用同樣的物質(zhì)設(shè)計(jì)成電池對(duì)外做功相比較,又會(huì)發(fā)現(xiàn)通過(guò)電池對(duì)外作功的優(yōu)越性,這不僅加深了對(duì)電化學(xué)的理解,而且加深了對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解。通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合,讓學(xué)生感受到物理化學(xué)其實(shí)并不難,而且挺有用,消除學(xué)生的物理化學(xué)無(wú)用論思想。
2.4適當(dāng)采用多媒體教學(xué)
多媒體教學(xué)具有直觀性、生動(dòng)性和簡(jiǎn)潔性,適當(dāng)采用多媒體教學(xué),也可以一定程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂土的積極性。信息技術(shù)的發(fā)展和普及為教學(xué)提供了很大的便利,目前很多學(xué)校相當(dāng)一部分教室都配備了電腦、實(shí)物投影儀。通過(guò)制作教學(xué)幻燈片可以省卻教師在課堂上的板書(shū)時(shí)間,而且講解圖表時(shí)也更加方便,富余的時(shí)間還可以補(bǔ)充一些本學(xué)科的前沿知識(shí)。但是,也應(yīng)當(dāng)對(duì)多媒體教學(xué)的負(fù)面一影響有充分的認(rèn)識(shí)。在課堂教學(xué)中發(fā)’現(xiàn),在使用多媒體教學(xué)后,學(xué)生記筆記的積極性明顯下降,其實(shí)記課堂筆記也是一個(gè)主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程,而在使用多媒體教學(xué)時(shí),學(xué)生完全處于被動(dòng)接受知識(shí).的狀態(tài),課堂教學(xué)的內(nèi)容在學(xué)生的腦海里成了匆匆過(guò)客。因此,多媒體教學(xué)的應(yīng)用要適可而止,以免適得其反。
2.5注重考核方法的與時(shí)俱進(jìn)
考核是教學(xué)的重要環(huán)節(jié),如何設(shè)計(jì)適合的考核方法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和積極性,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和綜合素一質(zhì)的提高給出合理的評(píng)價(jià),也是廣大物一化教師應(yīng)當(dāng)思考的問(wèn)題。我們主要采取了開(kāi)卷與閉卷、平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)相。結(jié)合的方式。
開(kāi)卷與閉卷相結(jié)合。每一門(mén)課程開(kāi)一始時(shí),很多學(xué)生最關(guān)注的不是這門(mén)課要學(xué)什么,而是這門(mén)課怎么考試、考什么。讓考試成為學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒,弊端是顯而易見(jiàn)的,學(xué)習(xí)的過(guò)程和結(jié)果是可悲的。考試應(yīng)當(dāng)是一種促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的手段,而不應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生臨時(shí)抱佛腳的幫兇。傳統(tǒng)的終結(jié)式考試模式,即在一學(xué)期末進(jìn)行一次考核,雖然易于組織便于操作,但顯然不利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。我們參照了其他一些院校的做法,確定了開(kāi)卷和閉卷相結(jié)合的考核模式。開(kāi)卷的形式是開(kāi)展十分鐘不定期課堂練習(xí).內(nèi)容以講解過(guò)的知識(shí)點(diǎn)為主,可以翻看書(shū)和筆記,但不準(zhǔn)相互交流討論,一這樣可以督促學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)消化。而且從學(xué)生平時(shí)掌握知識(shí)的情況,教師還可以對(duì)教學(xué)作及時(shí)的反饋。期末采取閉卷考試,測(cè)試學(xué)生是否牢固掌握物理化學(xué)基本概念和原理方面的知識(shí)。在考試.的命題方面,要設(shè)計(jì)既能反映學(xué)生知識(shí)水平又能檢測(cè)學(xué)生能力素質(zhì)的考題。由于有平時(shí)學(xué)習(xí),在期末考試時(shí)學(xué)生就不至于慌亂無(wú)措。
2教學(xué)上要下功夫提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
教學(xué)是由老師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”共同組成一個(gè)有機(jī)的整體,兩者缺一不可[2]。好的教學(xué)能引導(dǎo)學(xué)生更好的學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率?,F(xiàn)行的多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的黑板板書(shū)教學(xué)方法相比,前者借助多媒體課件,講課的色彩更加豐富,形象逼真,信息量大,生動(dòng)直觀,在增強(qiáng)教學(xué)效果方面作用明顯。我們?cè)诮虒W(xué)中將講課PPT制作成精美的課件,在課件中穿插動(dòng)畫(huà),F(xiàn)lash和聲音,做到知識(shí)點(diǎn)和欣賞性兼顧的原則,從而使學(xué)生提高學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣。比如表面張力的概念,我們引入了動(dòng)畫(huà),很直觀的將液體表面張力的形成予以展示。為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,首先,我們努力將物理化學(xué)的知識(shí)與我們的日常生活緊密聯(lián)系。比如發(fā)生火災(zāi)時(shí),逃生用的防毒面具里面含有的活性炭,它可以吸附有害氣體,從而引入物理吸附和化學(xué)吸附的概念問(wèn)題。還有生活中,荷葉上的小水滴為什么是圓球狀的?洗衣服時(shí)加入含表面活性劑的洗衣粉,為什么能把衣服上的污物洗掉等問(wèn)題,都與我們的物理化學(xué)知識(shí)相關(guān)聯(lián)。其次,教學(xué)內(nèi)容與我們教師的科研內(nèi)容相結(jié)合。鼓勵(lì)學(xué)生積極參加老師的科研訓(xùn)練項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,在參與的過(guò)程中,將書(shū)本理論知識(shí)與科研訓(xùn)練實(shí)際相結(jié)合,能起到學(xué)以致用的效果。最后,也要將教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。我們的學(xué)生都有實(shí)習(xí)的階段,教學(xué)過(guò)程中,有些章節(jié)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際講解,學(xué)生更能領(lǐng)會(huì)。如相圖這部分,精餾的過(guò)程,在化工企業(yè)生產(chǎn)上經(jīng)常用到,由雙液相液氣平衡理論可知,液體經(jīng)過(guò)不斷地部分冷凝和部分汽化,液相中的組成就無(wú)限接近于難揮發(fā)的物質(zhì),而蒸汽中的組成無(wú)限接近于易揮發(fā)的物質(zhì),從而使二組分得到較好地分離[3]。由于與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合,學(xué)生聽(tīng)課認(rèn)真,學(xué)得有興趣,收到了較好的教學(xué)效果。
3引入物理化學(xué)科學(xué)家故事闡述人生哲理
在學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程中,我們會(huì)接觸到很多著名的物理化學(xué)科學(xué)家。上課講到相關(guān)內(nèi)容時(shí),涉及到一些科學(xué)家,我們會(huì)講解他們的個(gè)人簡(jiǎn)歷和趣聞逸事,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。給學(xué)生講解科學(xué)家的一些故事,一方面可以提高學(xué)生的注意力,緩解一下課堂的學(xué)習(xí)氣氛,也給物理化學(xué)的學(xué)習(xí)增加一點(diǎn)調(diào)味劑;另一方面,每一位科學(xué)家的成功都離不開(kāi)其自身不斷努力奮斗的過(guò)程,通過(guò)了解他們的經(jīng)歷,不僅課堂教學(xué)內(nèi)容豐富了,而且學(xué)生對(duì)科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了濃厚的興趣,對(duì)科學(xué)家也產(chǎn)生了崇拜。鼓勵(lì)學(xué)生以這些科學(xué)家作為學(xué)習(xí)的榜樣,比如追溯物理化學(xué)這個(gè)學(xué)科的起源,我們不得不提到物理化學(xué)“三劍客”[4],他們?yōu)殚_(kāi)創(chuàng)物理化學(xué)而作出了重大的貢獻(xiàn)。他們是1901年、1903年和1909年先后獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的三位不同國(guó)籍的化學(xué)家:荷蘭的范特霍夫、瑞典的阿累尼烏斯和德國(guó)的奧斯特瓦爾德。他們?cè)凇翱茖W(xué)無(wú)國(guó)界”旗幟下,在以捍衛(wèi)電離學(xué)說(shuō)為中心的共同戰(zhàn)斗中,結(jié)成了化學(xué)史上一個(gè)新型的科學(xué)聯(lián)盟,正是他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作促成了一門(mén)嶄新的化學(xué)分支學(xué)科物理化學(xué)的誕生。其中范特霍夫是第一位獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)獎(jiǎng),他50多歲時(shí),還經(jīng)營(yíng)著一家鄉(xiāng)村牧場(chǎng),每天清晨親自送牛奶,被譽(yù)為“牧場(chǎng)化學(xué)家”。阿累尼烏斯于1859年2月19日生于瑞烏普薩拉附近的維克城堡。他是電離理論的創(chuàng)立者,成功解釋了溶液中的元素是如何被電解分離的現(xiàn)象,研究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響,得出著名的阿累尼烏斯公式。此外,他還提出了等氫離子現(xiàn)象理論、分子活化理論和鹽的水解理論。對(duì)宇宙化學(xué)、天體物理學(xué)和生物化學(xué)等也有研究。在講到稀釋定律時(shí),介紹了奧斯特瓦爾德的生平事跡,他出身普通家庭,求學(xué)時(shí)對(duì)化學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣,1884年在博士論文中提出了電離假設(shè),1888年提出了以他的名字命名的奧斯特瓦爾德稀釋定律,1909年因在催化作用,化學(xué)平衡,氨制硝酸等方面的杰出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這些科學(xué)家的共同點(diǎn)就是求學(xué)的道路上經(jīng)歷坎坷,有強(qiáng)烈的求知欲,經(jīng)歷了不同的幾所大學(xué),終身學(xué)習(xí),從而使他們?cè)谖锢砘瘜W(xué)領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就,這種精神值得我們后人學(xué)習(xí)。
4實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),理論結(jié)合實(shí)踐
物理化學(xué)課程具有理論抽象、推理復(fù)雜和計(jì)算繁瑣的特點(diǎn),是一門(mén)既難教又難學(xué)的理論課程。在課堂上學(xué)生只能學(xué)到書(shū)本上的理論知識(shí),只注重基本概念的講解、簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和計(jì)算,學(xué)生感到枯燥無(wú)味,對(duì)學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣。為了讓學(xué)生真正理解和掌握物理化學(xué)基本原理知識(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的環(huán)節(jié)之一。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使得理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié),對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)具有至關(guān)重要的作用。在傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,教師按實(shí)驗(yàn)教科書(shū)先把實(shí)驗(yàn)所涉及的原理、儀器和具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行詳盡的講解,然后由學(xué)生按部就班地去重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[5]。實(shí)踐證明在這種以老師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力培養(yǎng)上和獨(dú)立思考上都收獲不大。基于此,我們對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了改革創(chuàng)新嘗試。把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)兩大部分。在基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)部分,主要是要求學(xué)生熟悉物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用儀器的用途、使用原理和操作方法。在綜合性實(shí)驗(yàn)部分,指定幾個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù),要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)相關(guān)資料,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),交給指導(dǎo)教師審閱,再完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,老師可以進(jìn)行必要的輔導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,老師結(jié)合整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、儀器操作、數(shù)據(jù)分析和研究報(bào)告等綜合給出評(píng)分。綜合性實(shí)驗(yàn)具有鮮明的研究型特點(diǎn),能更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和獨(dú)立的科研思考能力,受到學(xué)生的一致好評(píng)。
5建立課程過(guò)程考核評(píng)價(jià)體系
為了檢驗(yàn)教師教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,同時(shí)檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的程度和存在的問(wèn)題,必須建立一套完整的考核評(píng)價(jià)體系。物理化學(xué)課程考核辦法一般是由平時(shí)成績(jī)(20%)和期末考試成績(jī)(80%)兩部分構(gòu)成,存在的主要問(wèn)題是期末考試成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中的比例偏重。這種考核方式的弊端是學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)不認(rèn)真,期末考試前一周搞突擊,起不到督促學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的作用。因此,我們重新建立了課程過(guò)程考核評(píng)價(jià)體系,采取的是平時(shí)成績(jī)占10%,主要評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是課后作業(yè)的完成情況;出勤率成績(jī)占10%,督促學(xué)生平時(shí)認(rèn)真上課;增加一次階段考試或者考核占30%,可以采取卷面考試的方式,也可以采取隨堂考試或者課程論文的方式;期末考試比例下降,只占50%,期末考試全學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容都在考核范圍內(nèi)。在原有基礎(chǔ)上,降低了期末考試的比重,不同學(xué)時(shí)的課程中間加上階段性考試或考核的次數(shù)也不同,規(guī)定小于等于48學(xué)時(shí)的課程,期間加一次階段性考試或考核;大于48學(xué)時(shí)小于等于64學(xué)時(shí)的課程,期間加兩次階段性考試或考核[6]。雖然教師的工作量比改革前增加了,學(xué)生的考試或考核次數(shù)也增加了,但學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性得到了提高。學(xué)生要想取得優(yōu)異的成績(jī),階段性成績(jī)也不能馬虎。目前我們建立的這套過(guò)程考核評(píng)價(jià)方法,其實(shí)質(zhì)就是將考核貫穿于學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程,學(xué)生要適應(yīng)這種體系,就要不斷的學(xué)習(xí)。
中圖分類(lèi)號(hào):O642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):167Z-3198(2009)05-0188-02
物理化學(xué)是物理學(xué)與化學(xué)交叉的邊緣學(xué)科,是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支,是化學(xué)學(xué)科的理論基礎(chǔ)。該課程是化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)必修的重要的基礎(chǔ)課,它在化學(xué)與化工人才培養(yǎng)中有負(fù)有極其重要的作用,對(duì)學(xué)生科學(xué)世界觀和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)、動(dòng)手能力和創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。因此必須加強(qiáng)物理化學(xué)課程建設(shè),不斷深化教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量,創(chuàng)建精品課程,才能完成時(shí)代賦予我們的使命。
物理化學(xué)教學(xué)改革包括教學(xué)內(nèi)容(即教材)改革、教學(xué)過(guò)程改革、教學(xué)方法手段改革、教學(xué)管理(包括教學(xué)時(shí)間、教學(xué)安排、考試內(nèi)容、考試方法、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等等)改革。
1 教學(xué)內(nèi)容改革。即教材改革
我們先后使用了天津大學(xué)王正烈主編的《物理化學(xué)》第一版、第二版,教學(xué)過(guò)程中,不斷選用新教材,對(duì)老師來(lái)說(shuō)要加重負(fù)擔(dān),要不斷寫(xiě)新的備課筆記。但我們體會(huì)到,寫(xiě)備課筆記可以加深對(duì)內(nèi)容理解,提高教學(xué)效果。近些年來(lái)由于量子力學(xué)、微電子技術(shù)、波譜技術(shù)的發(fā)展,新材料、新催化劑、納米材料的出現(xiàn),促進(jìn)了物理化學(xué)的發(fā)展。因此在教學(xué)內(nèi)容上就不能局限于教材,要把物理化學(xué)的新知識(shí)、新成果介紹給學(xué)生。
2 教學(xué)過(guò)程改革中。采用“六個(gè)相結(jié)合”
①宏觀與微觀相結(jié)合。對(duì)于難理解的概念,先從微觀上解釋?zhuān)f(shuō)明其物理化學(xué)意義,再?gòu)暮暧^上形象化。比如介紹熵的物理意義時(shí),我們可以將紅墨水滴入水中,紅墨水不斷擴(kuò)散。系統(tǒng)混亂度逐漸增大,來(lái)描述熵是系統(tǒng)混亂度的量度。
②理論與實(shí)際相結(jié)合。例如講孤立體系熵增加,而開(kāi)放體系因?yàn)榭梢杂胸?fù)熵流,可使開(kāi)放體系熵減少。教學(xué)中聯(lián)系生物體成長(zhǎng)、壯大、死亡過(guò)程與熵的變化情況;還聯(lián)系我國(guó)的改革開(kāi)放政策,孤立體系――“一個(gè)封閉的山村”,熵值會(huì)越來(lái)越大,發(fā)展的動(dòng)力就越來(lái)越小,經(jīng)濟(jì)落后,人民受窮,而要改變面貌。必須改革開(kāi)放,把山村變成開(kāi)放體系,“要想富先修路,少生孩子多種樹(shù)”,引進(jìn)外資、引進(jìn)先進(jìn)科學(xué)技術(shù),就是引進(jìn)負(fù)熵流,使體系熵值減少,才能快速發(fā)展。這樣既加深了對(duì)熵定律理論的理解,又能從自然科學(xué)角度說(shuō)明黨的改革開(kāi)放政策是正確性。
③內(nèi)容與方法論相結(jié)合。對(duì)物理化學(xué)中一些原理、定律的建立,除了要講清原理的內(nèi)容外,還要說(shuō)明該原理是采用何種研究方法得來(lái)的。例如講理想氣體、理想溶液、理想吸附時(shí),向?qū)W生說(shuō)明這是采用理想模型法得來(lái)的;講可逆過(guò)程時(shí),說(shuō)明這是采用科學(xué)抽象法得來(lái)的;講標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱、標(biāo)準(zhǔn)生成熱、標(biāo)準(zhǔn)電極電位等時(shí),說(shuō)明這是采用相對(duì)數(shù)值法得來(lái)的。還結(jié)合教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生說(shuō)明逆向思維、發(fā)散思維、類(lèi)比思維方法的運(yùn)用,教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維能力。
④基礎(chǔ)知識(shí)與前沿知識(shí)相結(jié)合。在教材的每一章末尾?;蛄?xí)題課上,介紹與本章內(nèi)容相關(guān)物理化學(xué)前沿新知識(shí)、新理論、新成果、新技術(shù)。
⑤課堂教學(xué)與教學(xué)研究相結(jié)合。在課堂教學(xué)中,要把教學(xué)研究成果結(jié)合進(jìn)去。例如在講熵判據(jù)時(shí),結(jié)合教研論文“對(duì)化學(xué)熱力學(xué)熵判據(jù)的討論”,來(lái)討論“熵總是過(guò)程方向的判據(jù)嗎?”,在講化學(xué)平衡移動(dòng)時(shí),結(jié)合教研論文“反應(yīng)組分濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響”,來(lái)討論“增加反應(yīng)的濃度平衡一定向產(chǎn)物方向移動(dòng)嗎?”等等。
⑥理論教學(xué)與化工生產(chǎn)相結(jié)合。我們是職業(yè)院校,培養(yǎng)的大多數(shù)學(xué)生將來(lái)要到化工生產(chǎn)第一線,因此更要注重實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)高技能,高水平的應(yīng)用性人才。例如在講化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),結(jié)合工業(yè)合成氨的具體狀況。探討如何提高反應(yīng)速率,增加氨的產(chǎn)量。
3 習(xí)題課是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)
物理化學(xué)課程是一門(mén)十分強(qiáng)調(diào)概念、定律和邏輯推理的理論課程。要學(xué)好它很不容易的,物理化學(xué)被認(rèn)為是化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)中最難學(xué)的課程。難學(xué)的原因在于它有許多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,習(xí)題難解。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中體會(huì)到,要化難為易。提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,除了上好理論課外,習(xí)題課是一個(gè)重要的、必有可少的環(huán)節(jié)。學(xué)過(guò)物理化學(xué)的人都知道,必需多做習(xí)題。在解題過(guò)程中,加深對(duì)理論的熟悉與理解,培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力,解題過(guò)程是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程。上習(xí)題課要象上理論課一樣,認(rèn)真?zhèn)湔n、寫(xiě)好教案。我們習(xí)題課的內(nèi)容一般包括下列幾個(gè)部分:
①擴(kuò)大知識(shí)面的新理論、新知識(shí)介紹。
②歸納總結(jié)一章中所學(xué)的知識(shí)。學(xué)生每節(jié)課所學(xué)的知識(shí)往往是“零碎”的感覺(jué)、片段的知識(shí),只有把它們聯(lián)系在一起,形成相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)系統(tǒng),才能更深刻理解,更好掌握。為此,每一章學(xué)習(xí)后,我們幫助學(xué)生把一章中所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)以“聯(lián)絡(luò)圖”形式進(jìn)行歸納總結(jié)。
③總結(jié)學(xué)生作業(yè)中問(wèn)題。對(duì)學(xué)生作業(yè)中的錯(cuò)誤,特別是典型的有代表性的錯(cuò)誤要及時(shí)指出,對(duì)有特色的解題技巧要介紹推廣。
④組織討論思考題。一般教材的每章后面,都有一些思考題。我們先布置給學(xué)生先思考、解答,習(xí)題課時(shí)進(jìn)行討論講解。
⑤做一定數(shù)量的練習(xí)題。每章學(xué)習(xí)后,我們都印發(fā)給學(xué)生一些數(shù)量的練習(xí)題,其中選擇題20個(gè)左右,計(jì)算題5至8個(gè)。這些練習(xí)題都是歷年教學(xué)中精心挑選出來(lái)的,有代表性,有一定的難度。我們一般提前發(fā)給學(xué)生,要學(xué)生先做一遍,上習(xí)題課時(shí),老師選擇其中典型試題講解。
4 把現(xiàn)代化教學(xué)手段應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中
20世紀(jì)90年代以來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛快發(fā)展,多媒體計(jì)算機(jī)集文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、影視等為一體,突破了時(shí)空限制,虛擬現(xiàn)實(shí)。多媒體計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)成為重要的教學(xué)手段、教學(xué)工具,把多媒體計(jì)算機(jī)應(yīng)用到教學(xué)上,實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化。多媒體計(jì)算機(jī)在教學(xué)上應(yīng)用,使教學(xué)的思想、教學(xué)的理論發(fā)生了變化,教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)觀點(diǎn)與形式發(fā)生了變化,課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容、課外輔導(dǎo)的內(nèi)容與形式、考試內(nèi)容與方式、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)與手段等發(fā)生了變化。國(guó)內(nèi)外的大量實(shí)踐表明,進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),提高了教學(xué)質(zhì)量,提高了學(xué)生的素質(zhì)。把多媒體計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中,是教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)有以下建議和思考
①編制課堂教學(xué)的電子教案與教學(xué)課件。
②對(duì)教材的思考題、練習(xí)題、習(xí)題進(jìn)行詳細(xì)解答。并且輸入到計(jì)算機(jī)中,形成word文檔。
中圖分類(lèi)號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)02(c)-0127-01
《物理化學(xué)》是國(guó)家教育部制定的藥學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的非常重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,我校開(kāi)設(shè)物理化學(xué)的專(zhuān)業(yè)很多,例如制藥工程專(zhuān)業(yè)、藥物制劑專(zhuān)業(yè)、藥學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)班等,物理化學(xué)課程已經(jīng)成為各藥學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)平臺(tái)課程,但是在教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生普遍反映物理化學(xué)公式多、理論性強(qiáng)、邏輯推理嚴(yán)密、課時(shí)雖多但過(guò)于抽象(理論課80學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課20學(xué)時(shí)),教學(xué)內(nèi)容難以掌握;學(xué)生感到難學(xué),教師感到難教。特別是學(xué)生做到學(xué)以致用更是難上加難,因此要提高教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,就必須結(jié)合藥學(xué)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段。
從前我只承擔(dān)物理化學(xué)的教學(xué)任務(wù),考慮到該專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和很多藥學(xué)課程銜接緊密,特別是藥物制劑學(xué),如何能把物理化學(xué)的理論知識(shí)融入到藥物制劑學(xué)中是我長(zhǎng)期思考的一個(gè)問(wèn)題,在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,物理化學(xué)教師從化學(xué)教研室分離出來(lái),加入到藥劑教研室這個(gè)團(tuán)隊(duì)中,因此筆者也逐步承擔(dān)了一些藥物制劑學(xué)的課程,在給幾個(gè)年級(jí)、專(zhuān)業(yè)授課的過(guò)程中,分別采用了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容(純物理化學(xué))和課程整合后內(nèi)容(物理化學(xué)與藥劑學(xué)融合)并跟蹤了解了教學(xué)效果。
1 授課對(duì)象的選擇
為了比較課程整合后與整合前的學(xué)生知識(shí)掌握程度,選擇授課對(duì)象是非常重要的,為此我選擇了11級(jí)制藥工程專(zhuān)業(yè)和11級(jí)藥物制劑專(zhuān)業(yè)作為傳統(tǒng)教學(xué)授課,這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)課程的開(kāi)設(shè)學(xué)期為大二下學(xué)期;選擇10級(jí)藥學(xué)實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行物理化學(xué)與藥劑學(xué)課程整合后的試點(diǎn),課程開(kāi)設(shè)學(xué)期為大三下學(xué)期。這三個(gè)專(zhuān)業(yè)的授課教師相同,同一學(xué)期授課。(為方便起見(jiàn),以下稱(chēng)11級(jí)制藥工程專(zhuān)業(yè)與藥物制劑專(zhuān)業(yè)為A組、藥學(xué)實(shí)驗(yàn)班為B組)兩組具體情況如表1所示。
2 課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)
2.1 傳統(tǒng)教學(xué)(A組)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
授課所選的實(shí)驗(yàn)為單純的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括物理化學(xué)實(shí)驗(yàn):熱力學(xué)原理、相平衡原理、動(dòng)力學(xué)原理、表面現(xiàn)象、溶膠性質(zhì)等,藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn):鑒定新型制劑中間體的形成、制備穩(wěn)定的乳劑的重要理論基礎(chǔ)、藥物制劑有效期、表面活性劑是藥物制劑中常用的輔料1、電位是判斷微粒制劑(如微乳)穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù)[1]。課上教師利用20 min的時(shí)間通過(guò)提問(wèn)、引導(dǎo)的方式對(duì)理論課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理,以便學(xué)生能加深記憶。能夠把理論知識(shí)應(yīng)用到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,獨(dú)立的完成物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
2.2 物理化學(xué)與藥物制劑學(xué)整合(B組) 的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
(1)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
為了把物理化學(xué)的理論知識(shí)與藥物制劑學(xué)理論進(jìn)行完美的融合,使學(xué)生能夠把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到日后的實(shí)際工作中,在韓翠艷主任的帶領(lǐng)下,全體教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì),整合后的實(shí)驗(yàn)主要有五個(gè):差熱分析固體分散體或包合物、乳劑配方的篩選、Vc和青霉素或硫酸鏈霉素有效期的測(cè)定[2]、表面活性劑的篩選、微乳制備及電位測(cè)定[3]。
3 教學(xué)效果的分析
課堂上學(xué)生的表現(xiàn)與期末考試成績(jī)是檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果的最好手段。
3.1 考核內(nèi)容及考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)
3.2 成績(jī)分析比較
(1)從實(shí)驗(yàn)課成績(jī)來(lái)看,A組平均分為38.8,得分率為77.6%;而B(niǎo)組平均分為45,得分率為90%,可見(jiàn)采用整合后的綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)生實(shí)際操作能力明顯高于整合前的傳統(tǒng)授課。
(2)從期末考試成績(jī)來(lái)看,A組平均分為32,得分率為64%;而B(niǎo)組平均分為37分,得分率為74%,可見(jiàn)采用整合式教學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生成績(jī)明顯高于傳統(tǒng)授課專(zhuān)業(yè),但考慮實(shí)驗(yàn)班學(xué)生入學(xué)時(shí)成績(jī)較高,學(xué)習(xí)努力,因此,期末考試成績(jī)僅做參考。
(3)平均成績(jī)來(lái)看,A組的平均成績(jī)?yōu)?0.8分,B班的平均成績(jī)?yōu)?2分,可見(jiàn)兩組成績(jī)有明顯差異。
4 結(jié)語(yǔ)
采用物理化學(xué)與藥物制劑學(xué)課程相互融合進(jìn)行教學(xué),可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析,這樣可使學(xué)生更深切地理解理論的真諦,另一方面培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問(wèn)題以及查閱文獻(xiàn)的實(shí)際能力,另外通過(guò)學(xué)生的聽(tīng)課效果反饋,實(shí)驗(yàn)班學(xué)生普遍認(rèn)為整合后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)踐性更強(qiáng),對(duì)其提高綜合能力幫助很大,因此在以后的教學(xué)過(guò)程中應(yīng)面向藥學(xué)專(zhuān)業(yè),體現(xiàn)藥學(xué)專(zhuān)業(yè)特色,選擇合理的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,探索最有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段,提高教學(xué)質(zhì)量,為國(guó)家培養(yǎng)合格的藥學(xué)專(zhuān)業(yè)人才做出自己的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
物理化學(xué)課程是我校中藥學(xué)、藥物制劑和藥學(xué)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)化學(xué)課程,它是針對(duì)藥學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)的學(xué)生開(kāi)設(shè)的,與后續(xù)藥劑學(xué)、藥物動(dòng)力學(xué)以及藥物化學(xué)課程關(guān)系密切,在基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程之間起著重要的橋梁和紐帶作用。物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手,利用物理儀器和實(shí)驗(yàn)手段來(lái)探求化學(xué)變化基本原理和規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。物理化學(xué)具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、邏輯性較強(qiáng)、公式繁多等特點(diǎn),其教學(xué)內(nèi)容不僅涉及無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的知識(shí),而且還要用到物理學(xué)和高等數(shù)學(xué)的知識(shí)。我校藥學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,數(shù)理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱,抽象思維和邏輯思維較差。因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)物理化學(xué)時(shí)感到非常吃力,畏難情緒嚴(yán)重,難以學(xué)以致用,缺乏學(xué)習(xí)的興趣和熱情。針對(duì)以上這些問(wèn)題,我們結(jié)合藥學(xué)專(zhuān)業(yè)特色,從教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué)改革,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。
1.結(jié)合藥學(xué)專(zhuān)業(yè)特色,精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容
在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中,結(jié)合藥學(xué)專(zhuān)業(yè)特色,精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容。適當(dāng)減少熱力學(xué)部分的授課學(xué)時(shí),增加相平衡、動(dòng)力學(xué)及表面現(xiàn)象等與藥學(xué)密切相關(guān)的授課學(xué)時(shí)[1]。熱力學(xué)部分的重點(diǎn)在于學(xué)生對(duì)熱力學(xué)研究方法的理解和掌握,而不是熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系,省去復(fù)雜的公式推導(dǎo),讓學(xué)生清楚公式的使用條件和應(yīng)用范圍即可。相平衡部分重點(diǎn)介紹吉布斯相律、單組分和二組分體系的相圖,要求學(xué)生掌握相、組分?jǐn)?shù)和自由度等基本概念,學(xué)會(huì)分析單組分體系和二組分體系的相圖及應(yīng)用,特別是蒸餾和精餾的原理以及萃取的基本原則。化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分主要講授濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響,阿累尼烏斯公式及其應(yīng)用,催化作用等,對(duì)反應(yīng)速率理論可以不做介紹,作為課外閱讀要求學(xué)生自學(xué)。表面現(xiàn)象是藥學(xué)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分,與后續(xù)藥學(xué)專(zhuān)業(yè)課關(guān)系最為密切。重點(diǎn)介紹比表面、表面吉布斯自由能、鋪展、潤(rùn)濕與吸附等知識(shí),難點(diǎn)是高分散度對(duì)物理性質(zhì)的影響,拉普拉斯方程和開(kāi)爾文公式的推導(dǎo)及應(yīng)用。膠體化學(xué)部分,重點(diǎn)介紹膠體的動(dòng)力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)以及大分子溶液的基本性質(zhì)、溶解規(guī)律及其應(yīng)用。
2.優(yōu)化教學(xué)方法
在物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,要徹底摒棄傳統(tǒng)的滿堂灌、填鴨式的教學(xué)方法,積極倡導(dǎo)問(wèn)題式、探究式和啟發(fā)式的教學(xué)方法。尤其是在互聯(lián)網(wǎng)+教育的理念下,我們更應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),優(yōu)化教學(xué)方法,使教學(xué)活動(dòng)能夠在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行,老師在互聯(lián)網(wǎng)上教,學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上學(xué),師生可以互動(dòng),學(xué)生之間也可以相互討論和交流。這就需要教師不斷提升自身的業(yè)務(wù)水平,提高教育信息技術(shù),做好教學(xué)網(wǎng)站和教學(xué)視頻的建設(shè),改進(jìn)教學(xué)模式,轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,改變現(xiàn)在學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài),從要我學(xué)變成我要學(xué),真正成為學(xué)習(xí)的主人。
3.豐富教學(xué)手段
目前我們大多采用多媒體課件和板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)手段,兩者可以相互補(bǔ)充,大大增加課堂信息量,提高課堂教學(xué)效果[2]。目前多媒體課件作為輔助教學(xué)手段,可以節(jié)省板書(shū)的時(shí)間,增加授課內(nèi)容,但是形式比較單一,基本上以文字和圖片為主,很少出現(xiàn)音頻和視頻等媒體,教學(xué)手段仍需要豐富。在互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代背景下,我們可以借助互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),搜集各大網(wǎng)站的音頻和視頻等教學(xué)資料,制作教學(xué)網(wǎng)頁(yè)和教學(xué)視頻,利用各種在線教學(xué)資源來(lái)豐富教學(xué)手段。當(dāng)下非常流行的“翻轉(zhuǎn)課堂”、微課、慕課等新興的教學(xué)手段勢(shì)必應(yīng)用到物理化學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中,使我們的教學(xué)手段更加多元化和國(guó)際化。
4.改革考核評(píng)價(jià)制度
原有的成績(jī)考核分為實(shí)驗(yàn)成績(jī)和理論成績(jī)兩部分,其中實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%,理論成績(jī)占70%。改革后的考核評(píng)價(jià)制度,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生課堂出勤和課堂表現(xiàn)的考核,促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),積極思考,增強(qiáng)課堂的互動(dòng)效果。另外加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)的考核,不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生日常學(xué)習(xí)的積極性,還可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立思考的能力;最后加強(qiáng)平時(shí)作業(yè)質(zhì)量考核,特別是要求學(xué)生查閱科技文獻(xiàn)的相關(guān)作業(yè),培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng),訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用學(xué)科語(yǔ)言的能力。在新的考核制度中學(xué)生總成績(jī)包括課堂表現(xiàn)成績(jī)、平時(shí)作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和理論考試成績(jī),其中課堂表現(xiàn)成績(jī)占20%、平時(shí)作業(yè)成績(jī)占20%,實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%,理論考試成績(jī)占40%。通過(guò)以上幾個(gè)方面的教學(xué)改革證明,學(xué)生對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性得到了很大的提高,能夠主動(dòng)參與課堂討論,敢于提出問(wèn)題,解決問(wèn)題。學(xué)生對(duì)待物理化學(xué)課程的態(tài)度有了明顯的改觀,覺(jué)得物理化學(xué)對(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作是有幫助的,改變了以往被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。當(dāng)然,物理化學(xué)教學(xué)改革任重而道遠(yuǎn),我們將根據(jù)學(xué)生的實(shí)際反映和需求,及時(shí)作出調(diào)整。在國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代背景下,進(jìn)一步加深對(duì)物理化學(xué)課程教學(xué)的改革和探索,改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí),從而提高物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
物理化學(xué)是一門(mén)借助物理的基本原理,揭示化學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科,也是一門(mén)理論性、系統(tǒng)性、邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科,具有理論公式多,推導(dǎo)復(fù)雜的學(xué)科特點(diǎn)。初學(xué)者往往感到抽象難懂,對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)要求高,容易產(chǎn)生畏難情緒,也往往認(rèn)為理論知識(shí)學(xué)了沒(méi)有用途,導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)的興趣。為了解決物理化學(xué)中抽象難懂的問(wèn)題,通常采用的方法是在教師授課時(shí)列舉一些與生活實(shí)踐相關(guān)的現(xiàn)象,借助物理化學(xué)知識(shí)加以解決,但是這只是一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用,并且借助于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都能得到容易理解的結(jié)果,但是對(duì)于有一定知識(shí)水平的大學(xué)生似乎顯得過(guò)于簡(jiǎn)單,并不能激發(fā)他們對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)興趣,解決他們對(duì)物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)的困惑,展示理論知識(shí)與科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐的緊密聯(lián)系,從而體現(xiàn)物理化學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科的價(jià)值。另外,物理化學(xué)中化學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)公式都是從科學(xué)實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的,能指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。因而,在物理化學(xué)實(shí)際教學(xué)中,除了要結(jié)合生活實(shí)踐之外,教師應(yīng)該適當(dāng)闡述理論公式的實(shí)際科研來(lái)源以及這些理論知識(shí)在科學(xué)前沿研究和生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用價(jià)值,才能引導(dǎo)學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)知識(shí)理論學(xué)習(xí)的重要性,同時(shí)也可以通過(guò)科研實(shí)例刺激學(xué)生的好奇心和求知欲,從而激發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。因此,教師科研能促進(jìn)物理化學(xué)理論教學(xué),也能促進(jìn)學(xué)生對(duì)當(dāng)前科研前沿的了解,激發(fā)學(xué)生的求知欲,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1科研實(shí)踐對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的促進(jìn)作用
1.1物理化學(xué)理論在科研實(shí)踐中的應(yīng)用
盡管物理化學(xué)科研實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)方法和手段比較復(fù)雜,但是常常使用了大學(xué)物理化學(xué)書(shū)本上的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí),因而,我們可以選擇一些合適的科研實(shí)踐活動(dòng)將其應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中,以提高學(xué)生對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)理論重要性的認(rèn)識(shí),幫助他們更好地理解這些基礎(chǔ)知識(shí),激發(fā)他們對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應(yīng)用來(lái)闡述物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性。已有文獻(xiàn)報(bào)道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中,通過(guò)原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子[1]。這金屬離子自發(fā)還原沉積碳納米管上的現(xiàn)象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應(yīng),電極反應(yīng)分別是PtCl42-+2e-=Pt+4Cl-,AuCl4-+3e-=Au+4Cl-。根據(jù)電極電勢(shì)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算出PtCl42-和AuCl4-的還原電勢(shì)以及碳納米管的氧化電勢(shì),并比較它們的大小,從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進(jìn)一步地研究表明利用原電池效應(yīng)可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價(jià)態(tài)的金屬氧化物,計(jì)算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢(shì)ΔE=φ(Fe3+/Fe2+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)、ΔE=φ([Cu(NH3)4]2+/[Cu(NH3)2]+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)和ΔE=φ(V5+/V4+)-φ(R-CNTs/O-CNTs),通過(guò)控制溶液的pH值和碳納米管的結(jié)構(gòu)等反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)中間價(jià)態(tài)的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面,關(guān)鍵是通過(guò)原電池效應(yīng)合成的碳納米管-金屬氧化物復(fù)合材料在催化加氫反應(yīng)、苯酚羥基化反應(yīng)等催化反應(yīng)中展示了比其他方法合成的該種復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能,體現(xiàn)了合理的使用電化學(xué)方法合成材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值[2-4]。盡管這些科研工作涉及的內(nèi)容比較廣泛,考慮的因素復(fù)雜,但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學(xué)中原電池電極電勢(shì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)際上,物理化學(xué)中熱力學(xué)、溶液中的化學(xué)勢(shì)、物質(zhì)的相圖、吸附脫附、動(dòng)力學(xué)研究等基本知識(shí)在當(dāng)前的科研都有廣泛的應(yīng)用,利用這些基本知識(shí)來(lái)驗(yàn)證過(guò)程的可行性或者借助它們推斷出物理化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科中更深層次的機(jī)理或者原理[5-7]。因此,物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)在當(dāng)前的科學(xué)研究工作中仍然具有重要的價(jià)值,是學(xué)生為今后工作和學(xué)習(xí)所必須要掌握的。
1.2科研實(shí)踐對(duì)學(xué)生物理化學(xué)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用
物理化學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)都是比較抽象,數(shù)學(xué)公式比較多,這增大了學(xué)生學(xué)習(xí)的困難,但是這些基礎(chǔ)知識(shí)都是來(lái)自科學(xué)實(shí)踐,相應(yīng)地能用來(lái)指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng),因而,學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候借助于科研實(shí)踐來(lái)展示這些知識(shí),能幫助學(xué)生更好了解和掌握這些知識(shí)。首先,科研實(shí)踐的學(xué)術(shù)論文為了更好地解釋相關(guān)原理往往都使用大量的圖表或者視頻,直觀地展示和支撐他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,幫助讀者理解論文的結(jié)論。教師可以根據(jù)物理化學(xué)相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容提煉這些學(xué)術(shù)論文,在教學(xué)中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學(xué)生展示對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),使得抽象的知識(shí)圖像化、具體化,同時(shí)將枯燥無(wú)味的理論知識(shí)形象生動(dòng)地呈現(xiàn)到學(xué)生的面前,加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的印象,促進(jìn)學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。其次,物理化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中可以借助科研實(shí)踐論文生動(dòng)地展示給學(xué)生,不僅能幫助學(xué)生理解這些知識(shí)點(diǎn),更能讓學(xué)生意識(shí)到物理化學(xué)課程中基礎(chǔ)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際有緊密的聯(lián)系,而不是為了學(xué)習(xí)抽象的知識(shí)而學(xué)習(xí)這些知識(shí)。它們能夠直接應(yīng)用到實(shí)際科研和生產(chǎn)實(shí)踐中,并指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng),使得學(xué)生不再認(rèn)為理論知識(shí)難學(xué)而沒(méi)有用途,更不會(huì)消極地學(xué)習(xí)和理解這些物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)。學(xué)生會(huì)更加積極主動(dòng)理解和掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn),甚至通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)工具,更進(jìn)一步地詳細(xì)了解與物理化學(xué)書(shū)本上相關(guān)知識(shí)內(nèi)容,從而間接地提高他們的自學(xué)能力,培養(yǎng)他們積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。最后,借助物理化學(xué)教學(xué)引入科研生產(chǎn)實(shí)踐的概念,讓學(xué)生接觸基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到令人好奇的未知世界,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的興趣。既使學(xué)生學(xué)習(xí)到必須掌握的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)又接觸到物理化學(xué)方向科研和生產(chǎn)實(shí)踐的前沿,掌握當(dāng)前物理化學(xué)科研和生產(chǎn)實(shí)踐的動(dòng)態(tài)。讓學(xué)生從一開(kāi)始學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)灌輸科研實(shí)踐的相關(guān)知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本學(xué)科發(fā)展前沿和科研動(dòng)態(tài),使學(xué)生浸潤(rùn)在科研的氛圍下,產(chǎn)生濃烈的科研傾向[8]。從而使學(xué)生尋找自身喜歡的學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)興趣,建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲泻蛯W(xué)習(xí)態(tài)度,刺激學(xué)生對(duì)未知世界的求知欲望,并潛移默化地培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng),為今后的工作學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。因此,物理化學(xué)教學(xué)中引進(jìn)科研實(shí)踐,不僅將枯燥無(wú)味的理論知識(shí)形象生動(dòng)化,而且能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性,培養(yǎng)他們的基本科學(xué)素養(yǎng),激發(fā)他們對(duì)未知世界的求知欲望。
1.3教師科研實(shí)踐對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的重要影響
對(duì)于普通本科院校來(lái)講,無(wú)論什么樣的教學(xué)改革都是圍繞教學(xué)方式和手段在課堂教學(xué)過(guò)程中的運(yùn)用,無(wú)法代替教師的角色,無(wú)法改變教師授課主體的本質(zhì),因而,教師在教學(xué)過(guò)程中起著重要的作用。只有通過(guò)教師的教導(dǎo)和示范作用才能使課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)鮮活,也對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和行為有直接地引導(dǎo)作用。因而,教師自身的專(zhuān)業(yè)水平?jīng)Q定了他的教學(xué)水平和教學(xué)能力,而科研實(shí)踐活動(dòng)對(duì)教師有很大的鍛煉和啟發(fā)作用,增加了教師的業(yè)務(wù)知識(shí)水平,對(duì)課堂教學(xué)有非常大的促進(jìn)作用,因而,要提高教師的專(zhuān)業(yè)水平應(yīng)該鼓勵(lì)教師積極參與科研實(shí)踐工作[9]。首先,本學(xué)科專(zhuān)業(yè)教師開(kāi)展科研實(shí)踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻(xiàn)資料,了解當(dāng)前科技發(fā)展的動(dòng)態(tài),及時(shí)跟蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新進(jìn)展,更新和豐富本學(xué)科的理論和知識(shí)。這個(gè)過(guò)程有利于提高教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,并不斷更新和完善自己的知識(shí)體系,能更好地將當(dāng)前本學(xué)科科技發(fā)展動(dòng)態(tài)傳授給學(xué)生,同時(shí)隨著知識(shí)水平的提高教師將以新的高度去思考學(xué)科發(fā)展趨勢(shì),自然而然地應(yīng)用到教育教學(xué)和人才培養(yǎng)的模式,進(jìn)而思考未來(lái)人才的發(fā)展趨勢(shì)和人才培養(yǎng)的最佳方法。其次,教師從事科研工作對(duì)該學(xué)科未知領(lǐng)域的探索研究是一個(gè)長(zhǎng)期而艱苦的過(guò)程,能提高教師的邏輯思維能力和表達(dá)能力,能培養(yǎng)教師一絲不茍和勇于創(chuàng)新的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、頑強(qiáng)拼搏的精神以及良好的科研素質(zhì),激發(fā)教師的創(chuàng)新思想,迎合當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對(duì)學(xué)生起到表率作用,促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、頑強(qiáng)拼搏精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),對(duì)學(xué)生成才起到推動(dòng)作用。此外,教師的科研成果能讓學(xué)生直接感受到科研并非遙不可及,對(duì)學(xué)生有很大的引導(dǎo)和促進(jìn)作用,同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的興趣和求知欲望,主動(dòng)參與到教師的科研實(shí)踐,激起他們對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的熱情[9]。因此,教師要實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的改革創(chuàng)新,適應(yīng)當(dāng)前形式下物理化學(xué)教學(xué)的發(fā)展,僅憑教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須從事科學(xué)研究去實(shí)踐、去探索、去創(chuàng)新,進(jìn)一步提高本學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu),從而加快教育觀念的更替,逐步形成具有自身特色的教學(xué)方式,將新理論、新方法滲透到物理化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中,才能改變多年從教的疲憊與困惑,同時(shí)也激發(fā)了自身潛在的創(chuàng)造力。
物理化學(xué)是在物理和化學(xué)兩大學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它以豐富的化學(xué)現(xiàn)象和體系為研究對(duì)象,大量采納物理學(xué)的理論成就與實(shí)驗(yàn)技術(shù),探索、歸納和研究化學(xué)的基本規(guī)律和理論,構(gòu)成化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ),也是本科教學(xué)中四大基礎(chǔ)化學(xué)之一[1]。物理化學(xué)的形成與進(jìn)步得力于數(shù)學(xué)、物理學(xué)兩大基礎(chǔ)科學(xué)的基本理論與技術(shù),同時(shí)反過(guò)來(lái)也推動(dòng)了它們的發(fā)展,豐富了它們的內(nèi)涵。物理化學(xué)的水平在相當(dāng)大程度上反映了化學(xué)發(fā)展的深度。對(duì)于非化學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生,例如:建筑工程、環(huán)境專(zhuān)業(yè),物理化學(xué)也是這些專(zhuān)業(yè)的必修課程之一,并且我校安排的授課學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí),授課時(shí)間為一學(xué)期。目前各化學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)在縮減,而對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和素質(zhì)的要求則在提高,這就要求對(duì)基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容大膽改革,與時(shí)俱進(jìn),不斷地進(jìn)行整合與更新。由于該課程是一門(mén)概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性都很強(qiáng)的學(xué)科,涉及的公式多,應(yīng)用條件嚴(yán)格,且比較抽象,因而對(duì)于本科初學(xué)者感覺(jué)《物理化學(xué)》難學(xué)難懂,就連教師也感覺(jué)難教難講。在這種情況下,如何使得教師講好此門(mén)課程,充分帶動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提高教學(xué)質(zhì)量?通過(guò)《物理化學(xué)》課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生新的思考問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力,培養(yǎng)學(xué)生更多、更好地掌握新的理論、新技術(shù)的能力。因此,主要在以下幾個(gè)方面做了些有益的嘗試。
1強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性
對(duì)于非化學(xué)化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),物理化學(xué)不屬于本專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程,所以學(xué)生會(huì)有只要考試考及格就可以的想法。面對(duì)這種局面,教師在上課的時(shí)候就要首先強(qiáng)調(diào)物理化學(xué)課程的重要性以及與學(xué)生專(zhuān)業(yè)的相關(guān)性,以期改變學(xué)生的這種想法,這對(duì)以后的上課是非常有益的。目前對(duì)化學(xué)分為“無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)”四個(gè)分支,有人比喻說(shuō):無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)是化學(xué)的軀體,分析化學(xué)是化學(xué)的眼睛,物理化學(xué)是化學(xué)的靈魂,可見(jiàn)物理化學(xué)的地位有多重要。這些學(xué)生雖然沒(méi)有接受化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生系統(tǒng)的各種化學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí),但是大部分學(xué)生都學(xué)習(xí)過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)或者工程化學(xué)基礎(chǔ),這些課程里面已經(jīng)包含了簡(jiǎn)單的物理化學(xué)基本知識(shí),特別是熱力學(xué)的一些基本知識(shí)[2]。物理化學(xué)的任務(wù)是把化學(xué)領(lǐng)域中各種現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái),對(duì)其中的一般規(guī)律予以更深刻、更本質(zhì)的探討,所以學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)有種看不見(jiàn)、摸不著、抽象難理解的感覺(jué)。所以,教師的第一堂課是非常重要的[3],根據(jù)學(xué)生手中的課本,簡(jiǎn)單介紹各章節(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系,使學(xué)生對(duì)整個(gè)課程安排有個(gè)基本的了解。同時(shí),由于物理化學(xué)概念多公式多,學(xué)生按照以往死記硬背的學(xué)習(xí)方法達(dá)不到較高的學(xué)習(xí)效率。所以,第一堂課中教師要幫助學(xué)生建立正確的學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生盡快地進(jìn)入物理化學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。
2多種教學(xué)手段并用
隨著近年來(lái)多媒體教學(xué)在課堂教學(xué)中的普及,從小學(xué)到大學(xué),多數(shù)教師上課時(shí)會(huì)使用多媒體教學(xué)[4]。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵是課件制作。每個(gè)教師都有自己獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格,因此教師自己編制課件也會(huì)體現(xiàn)自己的教學(xué)風(fēng)格,使課件具有自己的特色。這在教師備課的過(guò)程中尤為重要,通過(guò)自己制作課件,可以有意識(shí)地突出課程的重點(diǎn)、難點(diǎn),并將各種知識(shí)按照自己的習(xí)慣連貫起來(lái),這樣在講課的時(shí)候才會(huì)得心應(yīng)手。目前,各門(mén)課程在網(wǎng)上的課件都有很多,很多教師會(huì)直接下載網(wǎng)上的課件或拷貝其他教師的課件,這對(duì)于課程整體的把握沒(méi)有幫助,因此教師自己制作課件也是對(duì)課程系統(tǒng)性和連貫性的把握。任何新生事物有利也有弊,多媒體教學(xué)也不例外。經(jīng)過(guò)大量的教學(xué)實(shí)踐,多媒體教學(xué)的弊端也顯現(xiàn)了出來(lái)。例如,信息量過(guò)大,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)文字、公式的印象不深;課件講解太快,不利于學(xué)生理解和簡(jiǎn)化晦澀難懂的數(shù)學(xué)公式,縮短了學(xué)生的思考時(shí)間。同時(shí),這門(mén)課程的內(nèi)容又較多較難,48學(xué)時(shí)僅僅夠教師按照課件快速講解。如果多些板書(shū)或者講解再深入些、和學(xué)生互動(dòng)多些,那么這些學(xué)時(shí)就完全不夠了。為了盡量避免這些弊端,作者在授課時(shí)會(huì)采用多媒體和板書(shū)相結(jié)合的方式,特別是一些難點(diǎn)、重點(diǎn),邊講邊板書(shū)可以放慢講解速度,使學(xué)生有足夠的時(shí)間思考,有助于學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系有清楚的理解。按照學(xué)校的教學(xué)大綱要求,在教學(xué)時(shí)所有知識(shí)點(diǎn)都要涉及,但是可以選擇性的將一些重點(diǎn)、難點(diǎn)課上詳細(xì)講解,而一些易懂易學(xué)的內(nèi)容留待學(xué)生自己學(xué)習(xí),教師講課時(shí)可以盡快的一帶而過(guò),這也鍛煉了學(xué)生自學(xué)的能力。
3活躍課堂氣氛,提高學(xué)生的興趣
課堂教學(xué)中,師生之間除了知識(shí)信息的傳遞外,情感的交流與互動(dòng)也是很重要的一個(gè)方面。如果一個(gè)學(xué)生喜歡這個(gè)教師,也會(huì)“愛(ài)屋及烏”的喜歡這個(gè)教師所上的課,在課堂中就會(huì)積極主動(dòng)的按照老師的要求去完成,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。那么,如何增加課堂的吸引力呢?興趣是最好的老師,尤其對(duì)物理化學(xué)這種理論性強(qiáng),抽象難懂公式多的課程更是如此。學(xué)生在上課時(shí)往往很難長(zhǎng)時(shí)間集中注意力和保持較高的興趣。因此,教師在講課時(shí)要通過(guò)一些技巧來(lái)增加課堂的吸引力。例如,講課時(shí)聲音洪亮,音調(diào)抑揚(yáng)頓挫,語(yǔ)速適中,語(yǔ)氣親切。使用富有感染力、豐富多彩的語(yǔ)言來(lái)提高學(xué)生的興趣。其次,注重課堂提問(wèn)與討論。將“教為中心”的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;學(xué)為中心”的課堂,讓課堂真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)的場(chǎng)所,讓學(xué)習(xí)成為課堂活動(dòng)的核心。許多教師會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著學(xué)生年級(jí)的增長(zhǎng),學(xué)生的課堂活躍性越差。長(zhǎng)久以往,教師在課堂上不再提問(wèn),學(xué)生不再回答,完全變成了“教師講,學(xué)生聽(tīng)”的模式。往往低年級(jí)的學(xué)生對(duì)于老師的課堂提問(wèn)都非常踴躍的回答,但是高年級(jí)的學(xué)生就不是這樣。作者在課堂上也遇到這種問(wèn)題的時(shí)候沒(méi)有氣餒,而是繼續(xù)鼓勵(lì)學(xué)生積極討論和回答問(wèn)題。采取了讓學(xué)生主動(dòng)回答或者坐在座位上回答問(wèn)題,而不是選擇某個(gè)同學(xué)站起來(lái)回答問(wèn)題,這樣可以摒棄學(xué)生心理上害怕回答問(wèn)題出錯(cuò)而覺(jué)得丟臉的想法。通過(guò)多次課堂實(shí)踐,這樣的方式確實(shí)會(huì)起到提高課堂教學(xué)氣氛的效果,學(xué)生也能接受這樣的方式,同時(shí)在學(xué)習(xí)新知識(shí)的時(shí)候也復(fù)習(xí)了舊知識(shí)。
4理論和實(shí)踐相結(jié)合
由于物理化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很難有直接的感官認(rèn)識(shí),認(rèn)為物理化學(xué)知識(shí)只是書(shū)本上的知識(shí),與日常生活無(wú)關(guān),導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)完課程后除了應(yīng)付考試,好像不知道這門(mén)課到底有什么用處。因此,教師除了講授書(shū)本知識(shí)之外,還要結(jié)合生活生產(chǎn)中的各方面介紹應(yīng)用,真正讓學(xué)生做到學(xué)為所用。例如講解稀溶液的依數(shù)性時(shí),公式講完后順便介紹依數(shù)性的應(yīng)用,加深學(xué)生印象[5]。利用凝固點(diǎn)下降原理,將食鹽和冰(或雪)混合,可以使溫度降低到252K,所以,北方的下雪天會(huì)在地上撒些食鹽。溶液的滲透壓在生物學(xué)中有很重要的作用,為什么土壤中的水分可以運(yùn)輸?shù)街参锏捻敹??為什么海水中的魚(yú)不能在淡水中生活?為什么人類(lèi)靜脈注射生理鹽水的濃度一般都是0.9%?這些都與滲透壓有關(guān)。再比如,新房裝修后使用活性炭來(lái)除甲醛,荷葉上的小水滴近似呈球形并且能夠滾來(lái)滾去,日常生活中各種表面活性劑(洗滌、農(nóng)藥噴灑)的使用,人工降雨,納米材料等都離不開(kāi)界面現(xiàn)象的知識(shí)。在講授物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí),也可以將物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與教師自身的科研內(nèi)容相結(jié)合,進(jìn)一步鞏固課堂上所學(xué)的知識(shí),鼓勵(lì)學(xué)生培養(yǎng)自己的科研興趣。例如,催化是物理化學(xué)中很重要的一個(gè)分支,在化學(xué)、化工生產(chǎn)、能源、環(huán)境、醫(yī)藥、生命科學(xué)等領(lǐng)域都有及其重要的意義。實(shí)現(xiàn)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)需要兩方面的因素—熱力學(xué)可行性和動(dòng)力學(xué)可行性。一個(gè)熱力學(xué)上可行的反應(yīng)如果反應(yīng)速度太慢也是不能實(shí)現(xiàn)的。催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用不僅可以加快反應(yīng)速度,也可以提高反應(yīng)的選擇性。目前大部分催化劑都屬于納米材料,納米材料巨大的比表面積,以及大量表面原子的過(guò)高表面張力使納米材料與常規(guī)材料表現(xiàn)出性能的差異。因此,催化劑可以加快反應(yīng)速度主要因?yàn)榇呋瘎┛梢愿淖兎磻?yīng)的路徑,降低反應(yīng)的活化能。由此可以看出,催化研究包含了物理化學(xué)中熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、界面等多方面知識(shí)的應(yīng)用。通過(guò)簡(jiǎn)單的講解,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到枯燥、難懂的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也有如此之多,從心里上消除這門(mén)課程無(wú)用的想法,重新燃起學(xué)習(xí)物理化學(xué)知識(shí)的興趣。
5結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)幾年的物理化學(xué)教學(xué)工作,事實(shí)證明:要上好這門(mén)課,就要不斷的進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué)改革的嘗試和探討,努力培養(yǎng)學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)積極性和主觀能動(dòng)性,通過(guò)學(xué)習(xí)物理化學(xué)訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為今后學(xué)習(xí)其它學(xué)科打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐知識(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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[3]王艷玲.論物理化學(xué)緒論課的重要性及教學(xué)方法[J].考試周刊,2011,51:174-175.
2理論知識(shí)的講授聯(lián)系日常生活,引發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣
由于物理化學(xué)是以數(shù)學(xué)、物理工具來(lái)剖析化學(xué)問(wèn)題,建立的公式形式復(fù)雜、種類(lèi)繁多,容易顯得知識(shí)內(nèi)容枯燥乏味,致使學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣不濃厚。如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也是物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中需進(jìn)行改革之處。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在講授理論知識(shí)時(shí),利用知識(shí)點(diǎn)解釋日常生活中的相關(guān)物理化學(xué)現(xiàn)象,能極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如,在講解稀溶液依數(shù)性時(shí),提及人們?cè)谘┑厣先鳆}以防止結(jié)冰路滑的行為。以提問(wèn)的方式,引導(dǎo)學(xué)生思考人們這種行為的原因、是利用了什么物理化學(xué)原理,讓學(xué)生領(lǐng)悟如何利用理論知識(shí)解決日常生活問(wèn)題。同時(shí),讓學(xué)生列舉出日常生活中利用稀溶液依數(shù)性的例子,分析該例子中的物理量分別對(duì)應(yīng)于相關(guān)理論公式中的什么物理量。再比如,在講授毛細(xì)現(xiàn)象時(shí),誘導(dǎo)學(xué)生思考與聯(lián)想在醫(yī)院體檢化驗(yàn)指血時(shí)為什么將透明玻璃細(xì)管放在手指扎即可讓血流入玻璃管而沒(méi)有施加任何負(fù)壓。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步聯(lián)想日常生活中遇到的什么問(wèn)題可以利用毛細(xì)現(xiàn)象原理加以解決。通過(guò)這樣的教學(xué)互動(dòng)方式,一方面提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的主觀能動(dòng)性與學(xué)習(xí)興趣,另一方面培養(yǎng)了學(xué)生善于觀察、善于思考與分析問(wèn)題的良好習(xí)慣,為進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。
3理論知識(shí)的講授聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣
由于物理化學(xué)是冶金專(zhuān)業(yè)本科生的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,因此在講授物理化學(xué)時(shí),除了要引發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣、使掌握物理化學(xué)知識(shí)框架外,還需要讓學(xué)生了解物理化學(xué)在冶金專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系中的作用、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)冶金專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。為達(dá)此目的,在物理化學(xué)理論知識(shí)的講授過(guò)程中,需對(duì)應(yīng)用性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展講解,介紹相關(guān)的冶金生產(chǎn)技術(shù)。比如,在講授完畢表面活性劑的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí),擴(kuò)展介紹利用表面活性劑的特性而發(fā)展的浮選技術(shù)。引導(dǎo)學(xué)生查閱書(shū)籍與文獻(xiàn)資料,通過(guò)閱讀了解浮選的目的、浮選工藝過(guò)程與主要設(shè)備等;結(jié)合所講授的表面活性劑的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),理解如何根據(jù)礦物性質(zhì)選用表面活性劑進(jìn)行浮選。再比如,在講授固相完全互溶的二組分相圖關(guān)于區(qū)域熔煉的原理后,給學(xué)生列舉目前常用區(qū)域熔煉技術(shù)提純的材料種類(lèi),讓學(xué)生分析這些體系中雜質(zhì)與待提純物質(zhì)分別是什么、并指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)區(qū)域熔煉的裝置。通過(guò)將理論知識(shí)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性,讓學(xué)生了解冶金技術(shù)的由來(lái),初步體驗(yàn)如何利用理論知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題,逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)冶金專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣和樂(lè)趣。
4教學(xué)與科研互動(dòng),讓學(xué)生體會(huì)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)科技創(chuàng)新的重要性
在物理化學(xué)講授過(guò)程中實(shí)施教學(xué)與科研互動(dòng),在講授重要知識(shí)點(diǎn)時(shí)進(jìn)行拓展,向?qū)W生介紹基于此知識(shí)點(diǎn)的前沿科技成果。特別地,所介紹的前沿科技成果是教師本身的科研成果時(shí),能將教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深入理解與體會(huì)更好地傳授給學(xué)生。比如,筆者在講授膠束的形成及特性時(shí),向?qū)W生介紹了本課題組新近發(fā)展的膠束介導(dǎo)法合成復(fù)合納米材料的原理、并展示了所合成的納米材料的形貌與性質(zhì),讓學(xué)生感受到科技創(chuàng)新是立足于扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)的。倘若這些前沿科技成果是高年級(jí)本科生完成的,這將更加鼓舞學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),也能調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的積極性。比如,在講授多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)時(shí),筆者引入了大學(xué)三年級(jí)學(xué)生完成的釩渣焙燒熟料酸浸動(dòng)力學(xué)研究成果。以該實(shí)際體系為例,讓學(xué)生深入理解多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)所經(jīng)歷的典型步驟,讓學(xué)生深入體會(huì)如何使用基礎(chǔ)知識(shí)解決科研中的相關(guān)問(wèn)題。同時(shí),由于該研究成果是由高年級(jí)本科生完成的,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)重要性的認(rèn)識(shí),增強(qiáng)了參與科研活動(dòng)的信心和勇氣。通過(guò)這種教學(xué)與科研互動(dòng)的新型教學(xué)方式,一方面加深了學(xué)生對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與掌握;另一方面也讓學(xué)生深刻體會(huì)到基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)科技創(chuàng)新的重要性,只有掌握扎實(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)才能發(fā)展與完善冶金技術(shù)或創(chuàng)建冶金新技術(shù)。
5發(fā)展“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的教學(xué)模式
在傳統(tǒng)物理化學(xué)教學(xué)模式中,是以教師為主、學(xué)生被動(dòng)接受物理化學(xué)知識(shí)。由于物理化學(xué)新概念多、公式多且復(fù)雜,學(xué)生常感到枯燥無(wú)味、難以掌握教學(xué)內(nèi)容。鑒于此,積極建立“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的雙主體教學(xué)模式。從教師角度看,由教師引導(dǎo)學(xué)生建立物理化學(xué)知識(shí)框架。通過(guò)問(wèn)答互動(dòng)、學(xué)生板書(shū)、學(xué)生查閱資料并宣講、學(xué)生設(shè)問(wèn)學(xué)生答等教學(xué)環(huán)節(jié),充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,以學(xué)生為教學(xué)主體,讓學(xué)生由被動(dòng)灌輸知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)吸取知識(shí)。從學(xué)生角度看,學(xué)生在教師的幫助下建立物理化學(xué)知識(shí)框架。比如,在推導(dǎo)各級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程時(shí),教師先推導(dǎo)零級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程積分式,由學(xué)生在黑板上推導(dǎo)一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程積分式。再設(shè)問(wèn)二級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程積分式如何推導(dǎo),在學(xué)生進(jìn)行初步嘗試后,教師再在黑板上演繹推導(dǎo)過(guò)程。通過(guò)實(shí)踐,該種“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的雙主體教學(xué)模式能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,將枯燥無(wú)味的教學(xué)過(guò)程變得生動(dòng)有趣,受到學(xué)生歡迎。這無(wú)疑將促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的掌握。
6傳統(tǒng)教學(xué)手段與先進(jìn)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合
物理化學(xué)涵蓋內(nèi)容廣,對(duì)于不同教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)其自身特點(diǎn)選擇適宜的教學(xué)手段。比如,對(duì)于熱力學(xué)部分,由于理論公式較多,采用黑板板書(shū)教學(xué)能讓學(xué)生跟隨教師思路理解公式推導(dǎo)或建立的過(guò)程。對(duì)于相圖部分,黑板板書(shū)會(huì)降低教學(xué)效率,而采用多媒體教學(xué)便起到事半功倍的效果。這不但節(jié)省了在課堂上畫(huà)圖的時(shí)間、利于控制教學(xué)進(jìn)度;還可以在幻燈片上圖文并茂地向?qū)W生展示相圖中各區(qū)域的物相狀態(tài)、以不同字體或顏色突出重點(diǎn),從多方面刺激學(xué)生加深印象。除幻燈片外,還可以采用動(dòng)畫(huà)方式向?qū)W生展示變化過(guò)程。比如,采用Flas向?qū)W生展示膠束的形成過(guò)程、如何根據(jù)氣液二組分系統(tǒng)的p-x圖作T-x圖、蒸餾的原理與過(guò)程等。因此,在物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)采用傳統(tǒng)教學(xué)手段與先進(jìn)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行,相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。對(duì)于公式推導(dǎo)類(lèi)內(nèi)容,在幻燈片上展現(xiàn)公式的同時(shí),還需在黑板上演繹推導(dǎo)過(guò)程、加深學(xué)生的理解。對(duì)于相圖類(lèi)需以多媒體教學(xué)為主的教學(xué)內(nèi)容,還需輔以板書(shū),在黑板上板書(shū)重點(diǎn)概念與規(guī)律以強(qiáng)化學(xué)生印象。采用這種多種手段結(jié)合的方式進(jìn)行物理化學(xué)教學(xué),能增添物理化學(xué)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的理解,促進(jìn)學(xué)生建立物理化學(xué)知識(shí)框架。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,是傳授知識(shí)、技能、訓(xùn)練科學(xué)思維、培養(yǎng)科學(xué)精神和品質(zhì),全面實(shí)施化學(xué)教育的最有效形式[1,2],在化學(xué)教育中起著重要的作用。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是教育部規(guī)定獨(dú)立開(kāi)設(shè)的一門(mén)實(shí)驗(yàn)課程[3],它要求從事科學(xué)研究和從事化學(xué)教育的各類(lèi)人才必須具備完整全面的知識(shí)及各種技能,知識(shí)可以通過(guò)學(xué)習(xí)獲得,各種技能要通過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練才能掌握。當(dāng)代高校的教育不僅要傳授知識(shí),更要注重各種技能的訓(xùn)練。
一
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握物理化學(xué)理論知識(shí)及相應(yīng)的操作技能,培養(yǎng)他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)他們將理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力,具有物理化學(xué)理論教學(xué)不可取代的作用;是物理化學(xué)課程教學(xué)的重要組成部分;是一門(mén)獨(dú)立的實(shí)踐性及技術(shù)性很強(qiáng)的課程;是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和科學(xué)研究能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié);在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合能力上發(fā)揮著重要的作用。然而在部分高校,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然沒(méi)有得到足夠的重視,認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的輔助部分,是對(duì)理論教學(xué)的驗(yàn)證。在這種教學(xué)理念的指導(dǎo)下,投入不足導(dǎo)致儀器設(shè)備陳舊、數(shù)量不足,教學(xué)程序簡(jiǎn)單化,不能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),綜合能力的培養(yǎng)。要徹底改變這種狀況,就必須進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)管理秩序等方面的系統(tǒng)改革。本文介紹了我院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行的一些改革,探討進(jìn)一步深化物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路。
1.增加新的精密儀器及設(shè)備,改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件。
近幾年隨著我院的發(fā)展,我們使用世行貸款購(gòu)進(jìn)了一些新的儀器及新設(shè)備,并使用到實(shí)驗(yàn)中來(lái)。在許多物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,傳統(tǒng)的測(cè)溫、測(cè)壓儀器都是大量含汞的儀器。如在測(cè)定液體飽和蒸汽壓實(shí)驗(yàn)中使用的U型管水銀壓力計(jì)、測(cè)量凝固點(diǎn)下降實(shí)驗(yàn)中使用的貝克曼溫度計(jì)、測(cè)量大氣壓實(shí)驗(yàn)中使用的水銀氣壓計(jì)等。水銀是有毒有害的物質(zhì),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一旦操作不慎,發(fā)生泄漏,會(huì)造成污染,危害教師和學(xué)生的健康。為此,我們購(gòu)進(jìn)了新型的測(cè)溫測(cè)壓儀器,用數(shù)字式精密溫差測(cè)量?jī)x取代了原有的貝克曼溫度計(jì),用數(shù)字式低真空測(cè)壓儀取代了原有的U型管水銀壓力計(jì),用數(shù)字式氣壓計(jì)取代了水銀氣壓計(jì)。它們的特點(diǎn)是采用新型傳感技術(shù),精確度高、穩(wěn)定性好、無(wú)污染。這些儀器的使用不僅解決了實(shí)驗(yàn)室的汞污染問(wèn)題,而且操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)清晰、測(cè)量精度高,使得整個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)溫測(cè)壓手段更方便安全。此外,有許多實(shí)驗(yàn)(如燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn))利用計(jì)算機(jī)在線測(cè)定和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2.改進(jìn)舊的教學(xué)模式,提高教學(xué)效果。
改進(jìn)舊的教學(xué)模式已是形勢(shì)所迫,勢(shì)在必行。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用到的儀器、設(shè)備具有數(shù)量多、投資大等特點(diǎn),國(guó)內(nèi)大部分高校都受到儀器、設(shè)備數(shù)量的限制,在同一時(shí)間里開(kāi)設(shè)同一個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一定的困難,多采用在同一時(shí)間里開(kāi)設(shè)多個(gè)實(shí)驗(yàn),然后再進(jìn)行輪換。這樣做會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)方面的不良后果:首先,會(huì)造成教師投入嚴(yán)重不足,不能很好地輔導(dǎo)學(xué)生。其次,給學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)帶來(lái)了很多不便。由于在一學(xué)期內(nèi)要做完那么多實(shí)驗(yàn),勢(shì)必要在開(kāi)學(xué)后的很短時(shí)間內(nèi)就要開(kāi)設(shè)好幾個(gè)實(shí)驗(yàn),有些實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)學(xué)生還沒(méi)有學(xué)到,就要進(jìn)行操作,這樣在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)上學(xué)生只能是走馬觀花,達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。目前我們采用延長(zhǎng)做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,由原來(lái)的一學(xué)期改為兩學(xué)期;其次實(shí)行了小循環(huán)實(shí)驗(yàn),即每四個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為一個(gè)單元,然后進(jìn)行輪換,這樣做可部分克服以前存在的問(wèn)題,增加了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣,提高了教學(xué)效果。
3.加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作。
實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)與否及預(yù)習(xí)的程度,對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行起著關(guān)鍵性作用。如果實(shí)驗(yàn)前不進(jìn)行充分的預(yù)習(xí),對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟、儀器及設(shè)備的結(jié)構(gòu)操作規(guī)程及注意事項(xiàng)等一無(wú)所知,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就會(huì)手腳忙亂,造成儀器使用不當(dāng),或不能及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。為了保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,我們大力加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作,要求每個(gè)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真書(shū)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告,由指導(dǎo)教師檢查簽字確認(rèn)后,方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前知道實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該做什么不該做什么,做到心中有數(shù),為保證實(shí)驗(yàn)順利有序地進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核制度。
為了促進(jìn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的更進(jìn)一步提高,針對(duì)以往對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核只憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)整齊程度和理論考試成績(jī)來(lái)評(píng)定的弊端,近年來(lái)對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的考核做了如下改革:第一制定了“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)生成績(jī)考核細(xì)則與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)”,明確實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核的具體內(nèi)容為預(yù)習(xí)、操作的熟練程度、紀(jì)律、安全、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、操作考試、理論考試七部分及各部分所占的比例。第二實(shí)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程階段性考試,主要對(duì)基本原理、基本操作、基本技能的現(xiàn)場(chǎng)抽題考試,抽題是由學(xué)生本人隨機(jī)抽簽,有筆試、口試、現(xiàn)場(chǎng)操作三種形式。通過(guò)以上改革,避免了以往只憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定成績(jī)的弊端,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核趨向科學(xué)化,有利于規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理。
5.增加設(shè)計(jì)和綜合性實(shí)驗(yàn),調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有更直接的感性認(rèn)識(shí)和加深記憶的作用。但單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)往往使學(xué)生處于一個(gè)被動(dòng)的位置上,創(chuàng)造性思維受到一定限制,通過(guò)增加設(shè)計(jì)和綜合性實(shí)驗(yàn),學(xué)生的主觀能動(dòng)性得到充分的發(fā)揮,有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
二
經(jīng)過(guò)幾年來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷改革,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前有了較大的改觀,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和研究能力有了較大提高,大大地增加了學(xué)生的興趣,教學(xué)效果明顯。今后還要繼續(xù)加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革,主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革:
1.加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投資力度,進(jìn)一步改變教學(xué)條件。
雖然我院的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件在近年來(lái)有了很大改善,但還是不能滿足國(guó)家教委規(guī)定的一人一組的要求。以后我們要逐漸加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投資力度,徹底改變兩人一組甚至多人一組的現(xiàn)狀。
2.進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,注重能力培養(yǎng)。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容應(yīng)該達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的目的。而目前物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),這樣的教學(xué)內(nèi)容已不能滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。因此,有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)改革,增加一些應(yīng)用性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。
3.提高實(shí)驗(yàn)教師的業(yè)務(wù)水平,加強(qiáng)師資力量。
加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室教師的培訓(xùn)工作,提高業(yè)務(wù)水平;促進(jìn)校際間的實(shí)驗(yàn)交流與學(xué)習(xí);另外讓一些理論水平高、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有經(jīng)驗(yàn)的理論課教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué),通過(guò)這種方法可以改善實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍的結(jié)構(gòu),增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)力,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
總之,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及教學(xué)過(guò)程的方方面面,需要做大量的工作。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革不是在短時(shí)間內(nèi)就能夠完成的,只有不懈努力、不斷探索,把注重學(xué)生的能力培養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要任務(wù),把實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作搞好,才能夠?yàn)閲?guó)家培養(yǎng)出更多有用人才。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:
全校公選課;碩士研究生;表面物理化學(xué);分類(lèi)教學(xué)
2007年,哈爾濱工業(yè)大學(xué)(哈工大)開(kāi)始在一級(jí)學(xué)科進(jìn)行碩士研究生分類(lèi)培養(yǎng)的改革試點(diǎn)工作[1,2]。2009年,哈工大化工學(xué)科開(kāi)始實(shí)施碩士研究生培養(yǎng)模式改革,確定了學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型研究生培養(yǎng)方案,其中“表面物理化學(xué)”既是學(xué)術(shù)型研究生的學(xué)位課程,也是應(yīng)用型研究生的學(xué)位課程。同時(shí)由于表面、界面科學(xué)在化學(xué)、化工學(xué)科和其他交叉學(xué)科研究中作為共性的基礎(chǔ)理論支撐作用,“表面物理化學(xué)”在研究生院統(tǒng)一協(xié)調(diào)下確定為全校公選課,除化學(xué)、化工學(xué)科外,還服務(wù)于其他交叉學(xué)科研究生的培養(yǎng)。那么,“表面物理化學(xué)”成為全校公選課后,針對(duì)各種類(lèi)型學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和研究生分類(lèi)培養(yǎng)的需要,如何確定課程內(nèi)容體系?如何組織和實(shí)施教學(xué)?以及如何在教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合?這些問(wèn)題則成為“表面物理化學(xué)”課程建設(shè)和改革的關(guān)鍵。針對(duì)以上問(wèn)題,我們基于“表面物理化學(xué)”課程特點(diǎn),從學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型人才培養(yǎng)以及交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)的具體要求出發(fā),進(jìn)行了全校公選課“表面物理化學(xué)”分類(lèi)教學(xué)改革和實(shí)踐。
1“表面物理化學(xué)”分類(lèi)教學(xué)內(nèi)容體系的確立
表面科學(xué)因其學(xué)科交叉特色突出,越來(lái)越受到人們的重視。國(guó)內(nèi)外各理工科類(lèi)高校一般都為研究生(材料、化學(xué)、化工學(xué)科居多)開(kāi)設(shè)了表面科學(xué)類(lèi)課程。從課程內(nèi)容看,主要是講授表面科學(xué)基本原理及應(yīng)用和表面科學(xué)分析方法,并有針對(duì)性地對(duì)表面科學(xué)不同應(yīng)用領(lǐng)域(如催化、納米材料等)進(jìn)行深入介紹。各個(gè)學(xué)校講授的內(nèi)容側(cè)重各不相同,課程名稱(chēng)也不一致。我?;W(xué)科從20世紀(jì)80年代起就為化學(xué)、化工學(xué)科研究生開(kāi)設(shè)了“表面物理化學(xué)”課程,在長(zhǎng)期的課程建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中形成了適于(學(xué)術(shù)型)研究生培養(yǎng)的課程體系。
1.1分類(lèi)教學(xué)的必要性
研究生分類(lèi)培養(yǎng)是教育發(fā)展過(guò)程的必然選擇[3,4],它涉及研究生培養(yǎng)的各個(gè)方面和環(huán)節(jié),其中也包括課程內(nèi)容體系的確定及教學(xué)的組織和實(shí)施。雖然2009年制定的培養(yǎng)方案中“表面物理化學(xué)”作為全校公選課,供化學(xué)、化工學(xué)科以及其他交叉學(xué)科的研究生選修。但是,在開(kāi)始的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中仍然為各類(lèi)學(xué)生集中上課。在教學(xué)過(guò)程中,注重表面物理化學(xué)原理的講授以強(qiáng)化基礎(chǔ),還注重將基本原理與能源、材料、生物、環(huán)境等國(guó)際熱門(mén)領(lǐng)域和學(xué)術(shù)前沿相結(jié)合,啟發(fā)學(xué)生的科研思路和創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中,采用了多種教學(xué)方法(設(shè)立討論課、自學(xué)報(bào)告和課程作業(yè)等),針對(duì)不同類(lèi)型的研究生提出不同的學(xué)習(xí)要求:如學(xué)術(shù)型研究生在討論課中要求講述表面物理化學(xué)在當(dāng)今學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域的研究成果和進(jìn)展,應(yīng)用型研究生要求講述表面物理化學(xué)基本原理在工程實(shí)際中的具體運(yùn)用,而交叉學(xué)科的研究生則要求講述表面物理化學(xué)基本原理與本學(xué)科的交叉實(shí)例。在自學(xué)報(bào)告和課程作業(yè)方面也根據(jù)學(xué)生類(lèi)型的不同而提出了不同的要求。這樣,一定程度上滿足了學(xué)生分類(lèi)培養(yǎng)的要求。然而,從前期的教學(xué)實(shí)踐效果看,該課程教學(xué)中存在如下問(wèn)題:(1)這種統(tǒng)一集中上課的教學(xué)模式,存在著教學(xué)追求全面性與不同類(lèi)型研究生學(xué)習(xí)需求不同的矛盾,使得分類(lèi)培養(yǎng)的針對(duì)性不強(qiáng)。(2)從學(xué)生反饋來(lái)看,學(xué)術(shù)型研究生認(rèn)為表面物理化學(xué)基本原理的學(xué)習(xí)過(guò)于簡(jiǎn)單,而交叉學(xué)科的研究生由于化學(xué)基礎(chǔ)薄弱而認(rèn)為理論介紹難度過(guò)大,內(nèi)容偏多。這一問(wèn)題還導(dǎo)致學(xué)生成績(jī)分布不合理,交叉學(xué)科學(xué)生選課的積極性不高。因此,“表面物理化學(xué)”課程切實(shí)的分類(lèi)教學(xué)改革勢(shì)在必行。
1.2適應(yīng)分類(lèi)教學(xué)的“表面物理化學(xué)”課程內(nèi)容體系的確立
“表面物理化學(xué)”分類(lèi)教學(xué)要依據(jù)研究生培養(yǎng)目標(biāo)所需要的知識(shí)結(jié)構(gòu),統(tǒng)籌考慮本科已有的基礎(chǔ)和不同授課對(duì)象的需求。在研究生分類(lèi)培養(yǎng)的新形勢(shì)下,“表面物理化學(xué)”課程作為全校公選課,在教學(xué)內(nèi)容上既要滿足化學(xué)、化工學(xué)科學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型這兩類(lèi)人才培養(yǎng)模式的需要,又要滿足非化工學(xué)科研究生選修本課程的新需求。在教學(xué)過(guò)程中,既要滿足學(xué)術(shù)型研究生對(duì)表面/界面科學(xué)知識(shí)的深度和系統(tǒng)性的需求,又要滿足應(yīng)用型研究生將表/界面科學(xué)知識(shí)有效運(yùn)用于工程實(shí)際的需求,還要使得其他交叉學(xué)科研究生能夠建立界面觀點(diǎn)、掌握表/界面基本原理并能運(yùn)用于自身的科研工作中。此外,本課程還要為不同研究方向的研究生奠定理論基礎(chǔ)?;W(xué)科目前有9大具體研究方向(表面與界面化學(xué),高分子復(fù)合與改性,化學(xué)電源,金屬電沉積與化學(xué)沉積,功能材料制備與性能,催化劑與催化反應(yīng)工程,生物合成與分離工程,生物分子工程,新能源化工),涉及到能源、材料、生物、環(huán)境四大國(guó)際熱門(mén)領(lǐng)域和學(xué)術(shù)前沿。這些領(lǐng)域都需要從分子水平上研究材料、能源、生命中的相界面物理化學(xué)變化規(guī)律,這里涉及界面的共性知識(shí)和理論是本課程重要的內(nèi)容體系。因此,本課程以表面/界面的物理化學(xué)原理和規(guī)律為基礎(chǔ),以界面科學(xué)及應(yīng)用新進(jìn)展為前沿,以拓展科研思路與方法、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力為目標(biāo),把各具體學(xué)科研究方向要求的知識(shí)結(jié)構(gòu)細(xì)化為知識(shí)點(diǎn),用知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系,協(xié)調(diào)界面物理化學(xué)原理、規(guī)律、應(yīng)用及前沿進(jìn)展的內(nèi)容,進(jìn)行分類(lèi)教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建。本課程從化工學(xué)科9大研究方向中,凝練出3個(gè)共性的表面科學(xué)知識(shí)和理論方向,即表面熱力學(xué)基礎(chǔ)、固體表面與界面以及表面活性劑。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的學(xué)術(shù)型研究生的需要,重點(diǎn)介紹固/液界面的電化學(xué)熱力學(xué)與電結(jié)晶過(guò)程中成核與長(zhǎng)大的影響因素及潤(rùn)濕規(guī)律等;針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的應(yīng)用型研究生及食品、航天、材料等交叉學(xué)科的研究生,重點(diǎn)講授固體表面態(tài)和鍵合、表面層結(jié)構(gòu)性質(zhì)及表面改性技術(shù),以及潤(rùn)濕現(xiàn)象的應(yīng)用等內(nèi)容?;谏鲜鏊悸罚薷牧嘶W(xué)院的研究生培養(yǎng)方案,取消了原來(lái)的“固體表面與鍵合”課程,將其有關(guān)內(nèi)容納入“表面物理化學(xué)II”,作為應(yīng)用型研究生的學(xué)位課程及非化學(xué)、化工學(xué)科研究生的全校公選課;原“表面物理化學(xué)”改為“表面物理化學(xué)I”,作為學(xué)術(shù)型研究生的學(xué)位課。
2“表面物理化學(xué)”課程分類(lèi)教學(xué)的組織和實(shí)施
在課堂教學(xué)組織與實(shí)施中,首要考慮的是學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型這兩類(lèi)研究生培養(yǎng)目標(biāo)的不同及交叉學(xué)科研究生的學(xué)習(xí)需求。“表面物理化學(xué)I”是針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的學(xué)術(shù)型研究生開(kāi)設(shè),重點(diǎn)在于基本理論的深度理解和掌握。在教學(xué)過(guò)程中偏重于演繹法,從解釋表面現(xiàn)象開(kāi)始,深入到基本原理的推導(dǎo)過(guò)程和基本規(guī)律的理論分析,注重知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完整性;將表面科學(xué)的學(xué)術(shù)前沿與表面科學(xué)基本理論結(jié)合起來(lái),提高學(xué)生對(duì)學(xué)術(shù)前沿中表面科學(xué)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)深度;同時(shí),在教學(xué)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)、科研興趣和科學(xué)思維習(xí)慣。“表面物理化學(xué)II”是針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的應(yīng)用型研究生和交叉學(xué)科的研究生開(kāi)設(shè)的。其教學(xué)過(guò)程中偏重于采用歸納法,從各類(lèi)表面現(xiàn)象及工程實(shí)際應(yīng)用入手,在物理化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上介紹表面科學(xué)的基本知識(shí)和理論,注重基本理論與工程應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合,加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生在工程應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)表面科學(xué)問(wèn)題和運(yùn)用表面科學(xué)原理的能力,突出表面科學(xué)原理在工程實(shí)際中的應(yīng)用創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新。其次,在教學(xué)過(guò)程中還要考慮研究生原本科階段的表面化學(xué)以及物理化學(xué)課程的知識(shí)基礎(chǔ)。我?;W(xué)科為本科生開(kāi)設(shè)了表面化學(xué)類(lèi)課程“應(yīng)用表面化學(xué)與技術(shù)”,化學(xué)學(xué)科開(kāi)設(shè)了“表面化學(xué)”,還有服務(wù)于全校本科生的創(chuàng)新研修課“應(yīng)用表面化學(xué)基礎(chǔ)”。但是化學(xué)、化工學(xué)科每年招收的碩士研究生有相當(dāng)一定比例的學(xué)生在本科階段沒(méi)有學(xué)過(guò)表面化學(xué)類(lèi)課程,而交叉學(xué)科的研究生學(xué)習(xí)過(guò)此類(lèi)課程的人數(shù)更少。為解決這一類(lèi)研究生表面化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的問(wèn)題,我們建議有條件的學(xué)生選修相關(guān)的表面化學(xué)類(lèi)本科生課程。另外,由于本課程對(duì)本科生的物理化學(xué)知識(shí)要求較高,因此針對(duì)沒(méi)有物理化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生(主要是來(lái)自交叉學(xué)科的研究生),要求課外自學(xué)由授課教師指定的相關(guān)內(nèi)容,或利用緒論課適當(dāng)補(bǔ)講相關(guān)內(nèi)容。再次,通過(guò)累加式考核的導(dǎo)向作用,細(xì)化各項(xiàng)考核的要求,加強(qiáng)不同類(lèi)型研究生的分類(lèi)培養(yǎng)。“表面物理化學(xué)I”針對(duì)學(xué)術(shù)型研究生對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和學(xué)術(shù)前沿知識(shí)要求高的特點(diǎn),確定考核內(nèi)容如下:閉卷考試,占60分,考核基本理論和原理等;討論課每名學(xué)生以PPT方式講述與本人課程相關(guān)的表面科學(xué)前沿問(wèn)題,占20分;以理論推導(dǎo)和討論為主的開(kāi)卷考試,占10分;以教材為藍(lán)本自學(xué)其中的第二章固體表面的自學(xué)報(bào)告,占10分。“表面物理化學(xué)II”針對(duì)應(yīng)用型研究生和交叉學(xué)科研究生注重理論與工程實(shí)際相結(jié)合的特點(diǎn),采用如下考核方式:閉卷考試,占50分,考核基本理論和原理等;討論課每名學(xué)生以PPT方式講述表面科學(xué)問(wèn)題或表面分析方法在工程實(shí)際的應(yīng)用,占20分;作業(yè)占20分,包括運(yùn)用表面基本原理對(duì)某一表面現(xiàn)象和問(wèn)題進(jìn)行解釋和綜述某一固體材料表面或界面的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面;隨堂開(kāi)卷測(cè)驗(yàn)2次,共10分。
3通過(guò)教學(xué)與科研相結(jié)合、理論與實(shí)踐相統(tǒng)一,服務(wù)于兩類(lèi)研究生人才培養(yǎng)
研究生的課程教學(xué)不僅是傳授基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí),也是拓展科研思路與方法、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力的有效途徑。表面物理化學(xué)內(nèi)容的學(xué)科交叉特色突出,使得該課程具有教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。本課程在滿足教學(xué)基本要求的前提下,利用界面化學(xué)涉及面廣的特點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)術(shù)型研究生從界面的物理化學(xué)原理和規(guī)律走向?qū)W術(shù)前沿、應(yīng)用型研究生將表面化學(xué)基本理論應(yīng)用到工程實(shí)際,使“表面物理化學(xué)”課程教學(xué)有效地服務(wù)于研究生的分類(lèi)培養(yǎng)。
3.1教學(xué)過(guò)程中注重教學(xué)與科研相結(jié)合
本課程在長(zhǎng)期的建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中形成了課程組,建立了適合于研究生培養(yǎng),特別是學(xué)術(shù)型研究生培養(yǎng)的課程體系,在教學(xué)與科研相結(jié)合方面也進(jìn)行了大量卓有成效的工作。本課程組的授課教師利用自身的科研優(yōu)勢(shì),將自己與表面科學(xué)相關(guān)的研究成果運(yùn)用于教學(xué)之中,啟發(fā)學(xué)生的科研思路、培養(yǎng)科研興趣;課程組成員的部分研究成果直接轉(zhuǎn)化為與課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,納入學(xué)院的研究生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[5]之中,建立學(xué)院層面的“表面物理化學(xué)”課程實(shí)踐環(huán)節(jié);此外,課程組教師在研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)上,服務(wù)于科研方向與表面科學(xué)密切相關(guān)的研究生導(dǎo)師,對(duì)研究生學(xué)位論文中與表面科學(xué)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行把關(guān)和理論指導(dǎo),反饋于科研工作。
3.2加強(qiáng)理論與實(shí)踐相統(tǒng)一,強(qiáng)化應(yīng)用型研究生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)
針對(duì)我國(guó)研究生人才培養(yǎng)和實(shí)際需求脫節(jié)的問(wèn)題,2009年起教育部即宣布研究生培養(yǎng)將從過(guò)去的學(xué)術(shù)型為主轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用型為主,現(xiàn)在應(yīng)用型研究生招生比例逐年增加[6]。為提高我?;瘜W(xué)、化工學(xué)科應(yīng)用型研究生的工程實(shí)踐能力,化工學(xué)科在研究生院的支持下建立了校內(nèi)外實(shí)踐基地[7],并與“表面物理化學(xué)II”有機(jī)結(jié)合起來(lái),工程實(shí)踐活動(dòng)成為課程的生動(dòng)實(shí)例。如在課程組成員參與建立的“化工學(xué)科應(yīng)用型研究生校內(nèi)實(shí)踐基地”,研究生可以在生產(chǎn)線上進(jìn)行鋰離子電池制造各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐活動(dòng),包括材料合成、電極制備、電池組裝及電池性能檢測(cè),全面系統(tǒng)地掌握鋰離子電池的制造技術(shù),培養(yǎng)化工學(xué)科研究生的工程實(shí)踐能力,提高其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造的系統(tǒng)觀、全局觀,特別是使學(xué)生體會(huì)到了本課程的基本原理和規(guī)律在電池制備中的理論指導(dǎo)作用,真正做到了理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。再如在化工學(xué)科的“上海山富數(shù)碼噴繪復(fù)合材料有限公司校外實(shí)踐基地”,研究生可以進(jìn)行從膠水、涂料、涂布、貼合、分切,到產(chǎn)品包裝的一條龍生產(chǎn)實(shí)踐,使應(yīng)用型研究生能真實(shí)了解企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)的基本過(guò)程,又深刻體會(huì)到界面問(wèn)題的重要性。
4“表面物理化學(xué)”課程分類(lèi)教學(xué)實(shí)踐效果
全校公選課“表面物理化學(xué)”課程的分類(lèi)教學(xué)在我校研究生院支持下正式實(shí)施以來(lái),本課程的學(xué)生成績(jī)分布更趨合理,學(xué)生選課情況和學(xué)習(xí)興趣都呈現(xiàn)了良性的發(fā)展態(tài)勢(shì)。從學(xué)習(xí)效果看,此前本課程閉卷考核中成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生都集中在化學(xué)、化工學(xué)科,并以學(xué)術(shù)型研究生居多;現(xiàn)在由于分類(lèi)教學(xué)中基于不同類(lèi)型學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容和考核要求,使得學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型研究生各出現(xiàn)一定比例的優(yōu)秀生,特別是來(lái)自交叉學(xué)科的研究生成績(jī)也出現(xiàn)了優(yōu)秀。其二,分類(lèi)教學(xué)實(shí)施后,選“表面物理化學(xué)II”課的交叉學(xué)科研究生從航天、食品、材料學(xué)院又增加了機(jī)械、電子和能源等學(xué)院,表明分類(lèi)教學(xué)法的實(shí)施符合交叉學(xué)科研究生對(duì)表面化學(xué)類(lèi)課程的學(xué)習(xí)需求。因此,可以預(yù)期“表面物理化學(xué)”全校公選課會(huì)吸引更多的交叉學(xué)科研究生選課,選課波及面也會(huì)進(jìn)一步加大。其三,由于課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與各類(lèi)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)更為一致,從而使得研究生的學(xué)習(xí)興趣提高,學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)明顯增強(qiáng)。特別是課間學(xué)生找老師討論問(wèn)題的現(xiàn)象明顯增多,既有對(duì)課堂上課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的討論,也有把自己課題方向中與表面科學(xué)相關(guān)的問(wèn)題與授課教師交流。學(xué)生反饋結(jié)果表明,選修此課的研究生對(duì)“表面物理化學(xué)”分類(lèi)教學(xué)普遍認(rèn)可。另外,我院應(yīng)用型研究生在培養(yǎng)上增加了校內(nèi)外實(shí)踐基地的實(shí)踐與考核環(huán)節(jié),從學(xué)生對(duì)校內(nèi)外實(shí)踐基地實(shí)踐活動(dòng)的總結(jié)報(bào)告中可以發(fā)現(xiàn),有相當(dāng)一部分學(xué)生將表面科學(xué)問(wèn)題與具體的工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái),將在“表面物理化學(xué)”課程中學(xué)習(xí)的知識(shí)原理直接運(yùn)用到具體實(shí)踐之中。在教學(xué)過(guò)程中設(shè)置的討論課上,有一定比例的研究生將自己將要進(jìn)行的碩士研究課題中的表面物理化學(xué)問(wèn)題在課堂上與老師和同學(xué)直接交流,這樣授課教師可以直接進(jìn)行理論指導(dǎo),使教學(xué)更好地服務(wù)于研究生的學(xué)位論文工作。
5結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)高校研究生階段人才培養(yǎng)的全校公選課一般為英語(yǔ)、數(shù)學(xué)或思想政治理論課等。而理論性較強(qiáng)的“表面物理化學(xué)”課程如何發(fā)揮其全校公選課的作用、有效地服務(wù)于研究生的分類(lèi)培養(yǎng),是“表面物理化學(xué)”課程建設(shè)的首要問(wèn)題。哈工大化工學(xué)院“表面物理化學(xué)”課程組在我校研究生院和化工學(xué)院的支持下,對(duì)“表面物理化學(xué)”分類(lèi)教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索。但是要真正實(shí)現(xiàn)從原來(lái)單一地服務(wù)于學(xué)術(shù)型研究生培養(yǎng)到服務(wù)于學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型兩類(lèi)研究生的分類(lèi)培養(yǎng),還需要進(jìn)一步的理論研究和實(shí)踐。
作者:姚忠平 姜兆華 黃玉東 岳會(huì)敏 安茂忠 韓曉軍 尹鴿平 單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)分層次教學(xué)模式的實(shí)施
廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院物理化學(xué)課程組承擔(dān)著全校理、工、生、農(nóng)等專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作,根據(jù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)大綱的不同,化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)這兩門(mén)理科專(zhuān)業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課,計(jì)108學(xué)時(shí);而工、生、農(nóng)專(zhuān)業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)理論課相結(jié)合,實(shí)驗(yàn)部分計(jì)33學(xué)時(shí)。課程組根據(jù)教學(xué)班級(jí)編制實(shí)驗(yàn)班并開(kāi)展工作:實(shí)驗(yàn)教學(xué)分層次培養(yǎng),分為基礎(chǔ)層次、提高性層次和科研性層次三類(lèi),它是在提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效率的同時(shí),把大綱要求的教學(xué)與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合起來(lái),在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),既完成教學(xué)大綱要求,又能使能力強(qiáng)、興趣濃的學(xué)生在創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力方面得到進(jìn)一步加強(qiáng)[3]。從表1中可以看出,實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不僅注重縱向分層次,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)循序漸進(jìn),在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)構(gòu)筑高地;也注重了橫向的分層次,將實(shí)驗(yàn)等級(jí)不斷提高,依據(jù)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)及他們的意愿和能力,選擇不同層次的實(shí)驗(yàn),給予學(xué)生更大的積極性和創(chuàng)造性的發(fā)展空間。
(一)基礎(chǔ)層次
基礎(chǔ)層次主要包括工、生、農(nóng)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,占開(kāi)展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)生的80%以上,該層次強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào),旨在讓學(xué)生更深入地理解和掌握物理化學(xué)的一些基本原理、基礎(chǔ)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)方法。目前開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)8個(gè),涵蓋了化學(xué)熱力學(xué)、相平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)和表面化學(xué)的內(nèi)容。其中電化學(xué)部分開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)1個(gè):波根多夫?qū)οy(cè)定原電池電動(dòng)勢(shì)。該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),可使學(xué)生對(duì)銅、鋅等電極有初步的感性認(rèn)識(shí),學(xué)習(xí)電極制備與處理的基本技能以及電化學(xué)測(cè)量體系的組建、電解池與電解質(zhì)溶液的選擇等基本操作;通過(guò)原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn),訓(xùn)練基本物理量電勢(shì)的測(cè)定以及電位差計(jì)的測(cè)量原理和正確使用方法。在教學(xué)上,由教師嚴(yán)格把關(guān),把實(shí)驗(yàn)要求、原理、步驟等較完整地提供給學(xué)生,使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),達(dá)到感性認(rèn)識(shí)的訓(xùn)練目的。
(二)提高層次
提高層次實(shí)驗(yàn)開(kāi)放的對(duì)象為本學(xué)院化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)這兩門(mén)理科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,每年向約80名學(xué)生開(kāi)放。旨在使學(xué)生在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下,通過(guò)認(rèn)真思考和研究完成實(shí)驗(yàn),達(dá)到更高層次上對(duì)電化學(xué)的全面掌握,除了基礎(chǔ)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,引入一些實(shí)驗(yàn)技能要求較高,知識(shí)點(diǎn)覆蓋更廣泛的實(shí)驗(yàn),同時(shí)開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。該層次開(kāi)放必修實(shí)驗(yàn)13個(gè),此外還有3~5個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。目前的電化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)《金屬-空氣電極的制備及性能檢測(cè)》是物理化學(xué)教學(xué)改革過(guò)程中將原有實(shí)驗(yàn)《鉛蓄電池及其充放電曲線的測(cè)定》改進(jìn)后開(kāi)設(shè)的,克服了原有使用成品密封鉛蓄電池,學(xué)生無(wú)法觀察電池的正負(fù)極、電解液和隔膜等結(jié)構(gòu),只能簡(jiǎn)單操作測(cè)試儀器,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一的缺點(diǎn)。并且金屬-空氣電池是目前化學(xué)電源的研究熱點(diǎn)之一,改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅涵蓋了原實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要點(diǎn),更是結(jié)合了實(shí)驗(yàn)設(shè)備等硬件設(shè)施建設(shè)情況,貼近社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平。在教學(xué)上,結(jié)合理科專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),要求提高層次的學(xué)生能在預(yù)習(xí)過(guò)程中就能夠結(jié)合所學(xué)的物理化學(xué)知識(shí)基本掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗蛯?shí)驗(yàn)步驟的講解,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師做補(bǔ)充并指出實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和注意事項(xiàng),同時(shí)引入討論課或小論文等環(huán)節(jié)。提高層次學(xué)生的教學(xué)目標(biāo)是:掌握實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范,實(shí)驗(yàn)報(bào)告正確,實(shí)驗(yàn)討論合理。上述措施旨在端正理科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的科研態(tài)度和提高學(xué)以致用的能力,為將來(lái)的科研實(shí)踐工作打基礎(chǔ)。
(三)科研層次
科研層次的教學(xué)是結(jié)合我?!按髮W(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和科技創(chuàng)新能力訓(xùn)練基金項(xiàng)目”進(jìn)行的,該項(xiàng)目于2012年7月開(kāi)始啟動(dòng),旨在鼓勵(lì)和支持本科生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)團(tuán)隊(duì),在導(dǎo)師指導(dǎo)下強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能,參與科學(xué)研究或工程設(shè)計(jì),增強(qiáng)本科生創(chuàng)新、實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)等四種能力,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此,參與項(xiàng)目的本科生需要開(kāi)展的是某一科研課題的研究,以有關(guān)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能為基礎(chǔ),充分利用物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件,在教師的指導(dǎo)下開(kāi)展科研活動(dòng)。項(xiàng)目開(kāi)展兩年多來(lái),第一批項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)題,學(xué)生均反映基礎(chǔ)層次和提高層次學(xué)到的一些實(shí)驗(yàn)技能,如電池測(cè)試、粘度測(cè)定,比表面測(cè)定等測(cè)試技術(shù)都能用在科研實(shí)踐中,相關(guān)理論知識(shí)也得到了進(jìn)一步鞏固。
三、分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的作用
實(shí)現(xiàn)分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也可以分層次進(jìn)行。2014年,課程組出版了新的《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材,使大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)適應(yīng)新的發(fā)展形勢(shì):針對(duì)更新后的設(shè)備,對(duì)基礎(chǔ)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整,如《乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定》。同時(shí),結(jié)合本次課程組教師的科研成果增加了一些提高層次的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),如《藥物有效期的測(cè)定》、《TiO2納米材料的制備與表征》等。對(duì)科研層次主要是引進(jìn)先進(jìn)的精密儀器,提高測(cè)定準(zhǔn)確率,目前物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室已更換了比表面測(cè)試儀,不僅能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起作用,更能為學(xué)生開(kāi)展科研項(xiàng)目提供分析測(cè)試平臺(tái),利用測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)表的科研成果也能夠激勵(lì)教師和學(xué)生及時(shí)地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,不斷更新實(shí)驗(yàn)題目,充分鍛煉教師和學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。