物理化学课程教学改革反思

2022-09-21 16:20:21 来源:写作指导

[摘要]随着工业4.0时代的来临,“新工科”建设的深入推进,急需加快人才培养模式、课程体系和课程教学改革。本文在分析了“新工科”建设要求的基础上,结合多年教学经验,提出从课程内容回归解决实际工程问题、利用多媒体技术和互联网技术以及课程论文着手,强化培养学生的创新意识、科研能力、科学精神,从而培养出具有责任心、创造力的复合应用型优秀化学化工人才。

[关键词]新工科;物理化学;课堂教学;教学改革

进入新世纪以来,以智能制造为核心,数字化、网络化、智能化技术的应用为标志的工业发展进入4.0时代。工业4.0时代,世界高等教育正在发生革命性变化,并呈现出了“大众化、多样化、国际化、终身化、信息化”的趋势,高等工程教育面临新的挑战迫使人才培养模式必须做出调整。在此背景下,我国高等工程教育积极推进“新工科”建设,先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”,全力探索满足我国工业发展需求的人才培养模式。2017年2月底,教育部了《关于开展新工科研究与实践的通知》,倡导高校开展新工科的研究与实践活动。“新工科”要求树立工程教育的新理念、塑造学科专业的新结构、探索人才培养的新模式、提高教育教学的新质量、建立分类发展的新体系[1-2]。物理化学作为化工、材料、医药、生物工程等专业的一门重要的基础理论课程,通过该课程的学习,学生在有效理解化学过程中的能量变化过程的同时,其解决相关实验和生产中的实际遇到的问题的能力也能得到很好的培养。由于物理化学内容抽象、公式繁多、逻辑性强造成教师难教、学生难学,不断压缩的教学课时更是加剧了物理化学教学的难度,如何使学生能够在有限的学习时间内领会物理化学的精髓、掌握物理化学的学习方法并开拓其创新能力则是当前物理化学改革的指导思想。尤其,在新工科背景下,改革传统物理化学课程教学模式,在提升学生工程意识、专业兴趣和科学素养上下功夫尤为重要。笔者根据自身和课程组老师物理化学课程多年教学经验和感悟,从以下几方面探讨新工科背景下如何有效提升物理化学课程教学效果,以期供同行们参考。

1让课程内容回归解决实际工程问题,培养学生的工程意识

工程意识不仅是学生在大学阶段受教育期间,即使走出校门在工程实践中乃至一生都是自我不断修炼的内容。因此,在大学阶段结合专业学习将工程意识作为培养、教育学生的内容至关重要。在物理化学课程教学中引入工程实例,从具体的工程问题中提炼出科学模型,并对模型进行分析,进而总结出解决问题可供参考的思路,这样一方面可增强学生的工程意识,另一方面也可使枯燥的理论易于理解进而可提升学生对知识点的理解激发学习兴趣。在讲解单组分系统相变热力学克劳修斯-克拉佩龙方程时,教师可以引入“高压锅设计使用原理”的实例,向学生介绍高压锅主要是利用气压不同而对于水的沸点不一样的原理设计的,在高压锅内通过对水加热形成的水蒸气在密封环境下形成高温高压,使气压大于一个大气压,使水要在高于一百度时沸腾。在介绍的过程中剥离出具体的分析模型,明确其本质是计算饱和蒸气压和沸点关系的模型公式即克劳修斯-克拉佩龙方程。再举一反三,让学生分析实验室常用仪器旋转蒸发仪工作原理以及速滑运动员冰刀的设计原理等。在课程其余章节的讲解中最好也能都结合一个工程实例进行讲解,并引导学生进行分析。例如在讲解气体性质的玻意耳定律时结合“压井”工作原理进行讲解;在讲解稀溶液依数性时结合海水淡化-反渗透技术、宇航员吸氧排氮的科学原理;在讲解电化学时结合汽车蓄电池、手机锂离子电池的组成与工作原理。实践表明,在教学过程中引入工程实例可有效加深学生对知识点的理解,强化培养学生的工科思维,还可活跃课堂氛围。此外,教师还可将自己及同事的科研发现引入到教学中,在提高学生的学习积极性和培养学生的创新意识和创新能力也有很好效果。

2利用多媒体技术和互联网技术,有效提升学习效果

物理化学具有知识内容抽象、深奥、逻辑性强、公式繁多、推导困难等特点。传统口述加板书的教学方式已无法满足现代大学生对知识的获取。因此教师需要积极学习和运用互联网技术以及多媒体技术,将一些晦涩难懂的定律、原理和公式推导转变成比较生动形象的图像、影像和动画,通过运用投影仪、音响等多媒体资源,运用动画、图像演示等多种方式对枯燥晦涩的定律和公式进行诠释,使学生能够通过多种感官的相互配合在较短时间内,加深对物理化学知识的理解和掌握。另外,在“互联网+”背景下,学生的学习方式还可由课堂延伸到课余,学生可以通过慕课、云课堂、雨课堂等多种形式进行物理化学课程的学习,从而进一步提升物理化学课程学习效果。

3利用课程论文培养学生科学素养

培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,课程论文无疑是重要的途径之一。以OBE理念进行课程论文设计,为避免固定题目难以满足学生发现和提出问题的能力,我们让学生自主选题,将发现和提出有创意的问题作为论文水平评价的第一指标,倡导学生对现有知识进行对比、评论和批判,鼓励他们挑战书本、挑战权威、敢于突破。为提升学生的科学素养,要求学生提交的课程论文需体现出系统缜密的思考和严谨求实的态度,课程论文的必须按照期刊论文的格式和规范进行撰写。强化课程论文的交流和借鉴,引导学生开展自我评价和互评,成绩评定公开、公正、公平。成绩评定时注重论文的创新性和挑战性,强调撰写的科学性、严谨性和规范性,以此来培养学生思维的系统性、逻辑性、严谨性,勇于质疑、敢于批判,同时让学生明确学术道德底线。

4结束语

在物理化学课程教学过程中不仅要注重学习兴趣的培养和专业知识的掌握,更应注重培养学生的创新意识、科研能力、科学精神,从而培养出具有责任心、创造力的复合应用型优秀化学化工人才。

参考文献

[1]李丽,贝绍轶,倪彰,等.“新工科”背景下的汽车传感器与测试技术课程优化[J].高教学刊,2019(7):73-75.

[2]罗钧,侍宝玉,付丽.新工科专业学位研究生应用型人才培养模式探讨[J].中国现代教育装备,2018(17):75-77.

[3]李立国.工业4.0时代的高等教育人才培养模式[J].清华大学教育研究,2016,37(01):6-16.

作者:陈燕勤 李锋 谭瑞康 单位:新疆农业大学