物理化学科研型教学模式的构建与实践*

凌锦龙

(湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州 313000)

物理化学科研型教学模式的构建与实践*

凌锦龙

(湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州 313000)

科研型教学的特点是理论与实践相结合,目的是培养学生的学习主动性。本文从优化教学内容、培养学生科研兴趣和鼓励机制的实施等三方面,介绍了在物理化学课程中进行科研型教学的探索与实践。通过改革教学内容、教学手段和教学模式来培养大学生的自主学习能力和科研创新能力,从而培养和造就高素质的创新型人才。

物理化学;科研型教学;实践创新

随着当今科学技术的发展,对高素质、综合型人才的需求更为迫切,这使得有必要对传统的教育方式,教学体系进行合理的改革,以适应新形势下的教学理念。科研型教学模式是根据教学内容,教师精心安排和设计一系列科研问题,通过师生共同分析和讨论,确定相应课题内容,查阅相关知识,综合应用所学的基本理论和基本技能,从而达到解决问题和学习知识为目的[1,2]的一种教学模式。

物理化学是化学学科的理论基础,是研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科[3]。其基本内容是一相对成熟和稳定的知识体系,其理论性、方法性和观念性的特征,决定了它在其他化学专业课程中的指导性和基础性作用。通过物理化学课程的学习,能够培养学生一种理论思维的能力,即用物理化学的观点和方法分析和处理化学中一切问题的能力。比如,用热力学观点分析该过程或反应能否发生,以及程度如何;用动力学观点分析该过程或反应的速率,其反应机理如何;用分子、原子内部结构的观点分析化学变化的内因等等。在物理化学中任何有价值的理论,其提出和建立都具有生产实践和科学实验的基础,并能对实践起指导作用[3]。学习物理化学,只有通过不断的前后联系,反复思考,才能逐步达到较为熟悉或融会贯通的境界。

因此,物理化学课程教学模式的改革已受到各高校的普遍关注。已有大量的教学研究成果付诸于实践应用,如辨证逻辑方法、形式逻辑方法、比较法、理论模型化方法,以及严密的逻辑推理与教学处理相结合的方法等[4～5]。将这些教学方法和手段灵活有机的结合起来,无疑有助于教师提高课堂教学质量,提高学生对物理化学的学习兴趣和学习主动性。基于这样的思考,本文提出了在物理化学课程教学中采用科研型教学模式的探索和实践。科研是在实践过程中学习,是应用科学理论的具体行动,有利于开发和锻炼大学生独立思考能力、应变能力和分析解决问题的能力,是理论联系实际教学方法的具体应用。

一、优化教学内容,注重理论与实践相结合

物理化学传统教学往往是从概念和定理开始,通过推导,得出结论的教学模式,把教学内容和要求当作一成不变的,教师容易照本宣科,学生也听得乏味。这种重理论轻实践的教学模式显然不利于创新人才的培养,不符合现代高等教育的要求。因此,教师首先要转变传统教育观念,充分尊重学生的个性与创造性,培养学生自主创新能力,形成“以学生为中心,培养学生自主学习”[6～7]的教学新观念和新模式。

课堂是教授知识的第一场所,教师集中讲授基本概念、基础知识和共性问题;当学生具备了一定的知识背景,掌握和了解物理化学处理问题的一般方法以后,把一些课外内容和特殊问题留给学生,通过提前布置任务,让学生自主学习、广泛搜集资料,再集中进行小组研讨。例如,相律是各种平衡系统都必须遵循的规律,其一般形式为f=K-Φ+2。当将其应用于气液平衡和气固吸附平衡系统时,应该如何进行修正?这就涉及到相律所依据的热力学基本原理,要求深刻领会各平衡条件的内涵。表1列出了部分教学内容与相应的科研创新题目。

表1 教材内容与相应的创新研究题目

同时,任课教师应适时地把自己以及本学科其他教师的科研工作的重点内容、进展情况、遇到的问题等应用实例融入到教学中,启发学生的思维方式,开阔学生的视野,调动学生参与科学研究和实践的热情,这样既可以使学生在探讨中掌握知识,又激发学习的积极性和主动性。

往往一个问题,学生们可以有几种不同的解答思路和观点,他们在讨论中可以发表自己的看法,提出不同的意见,展示自己的才华,这将有效地培养他们的学习兴趣,也使得程度各异的学生都从中受益,对学生的成才起到重要的促进作用。

科研型教学模式的实施应以探究为基础,强化自主学习、思考、创新和合作能力,强化师生共同学习、探索和发现的能力,这种教学模式体现了"以学生为主、以人为本"的教育理念,深受学生欢迎。

二、培养学生科研兴趣

根据物理化学教研组各个教师承担的科研项目及研究场地的容纳量等情况,合理分配参与科研的学生人数。目前教研组有专职教师5位,实验室管理人员1位。一般一名教师指导5-10名学生。科研不同于平时教学的基础实验课,这是一项连续的、持久的工作,所以要求学生具有吃苦耐劳的精神及较强的责任心。提倡学生从低年级开始,同研究生和教师一起,就某个课题进行研究和实验,就像科研人员那样从事科学研究工作,培养独立学习和研究的能力。

学生在参与科研项目过程中,通过认真学习、观察和思索,对科研逐步产生兴趣。当学生对所研究的项目有一定的认识与了解以后,应适时鼓励有兴趣的学生,从项目中找出可独立完成的问题,设计成子课题,并申报校级或者省级的大学生科技创新计划和科研项目。指导教师本着为培养学生创新实践能力的思想,从撰写申请书,设计实验方案,课题实施与结题等方面给予全程指导,并在经费上保证课题的完成。因此,指导教师主要作用是培养学生的科研兴趣,激发学生的创新灵感,发扬学生的科研团队精神,使学生亲身经历完整、真实的科研过程,享受科研的乐趣与成就感,同时也让学生承担自己的责任。

我校对学生设立的实验室开放性项目,就是培养学生科研兴趣的基础研究平台。学院各实验室为学生创造良好的研究条件,如充足的实验材料、设施完善的实验场地。学生首先自己提出问题,进行小组研讨,然后查阅相关的国内外文献,设计实验方案,进行可行性论证,最后由指导教师把关。每个课题指定指导教师1 -2名,由学生通过观察、实验、分析和总结,最后得出正确的结论。项目完成过程中抽象的化学知识变成了具体的实验内容。尤其是在实验数据处理过程中,学生对原来不熟悉的Excel、Origin和Chemdraw等软件可以自如的使用,为今后的深造及科研工作打下良好的基础。

科研型教学模式为学生提供了一个探求未知的平台。学生为了完成课题的任务,就必须努力围绕课题去思考、观察和实践。遇到未知的知识和疑难问题就会主动向书本学习,向教师请教,与同学探讨。被动学习变为主动学习,抽象的基本概念变为具体的科研内容。所以,学生在完成课题的同时,对综合能力的提高也有很大的帮助。学习能力、观察和思考问题的能力、研究设计的能力、团队之间的协作能力以及逻辑思维、语言表达能力等,都得到了锻炼和提高。

教学工作科研化,就是把教学变成应用科学研究的方法和形式进行的教学。这是同开展大学生的教学研究工作相联系的。科研工作教学化,就是把科研工作和教学内容结合起来,并在教学过程中加以实施,且使科研内容与教学课程相适应。这是同开展大学生参加的科研工作和教师的教学研究相联系的。这样能大大激发大学生参加科研的积极性,使学生初步获得从事科研的本领,培养独立工作的能力,因而学生在读书期间,便表现出很强的科研能力,毕业后能很快适应社会的需要[8],而教师置身于教学与科研的互动中,科研激发教学的灵感,也有助于更好的培养人才。

三、鼓励机制的实施

(一)鼓励学生积极申报各种渠道的科研项目

包括学校实验室开放项目,校级、市级和省级的大学生科技创新计划和科研项目,每个项目均配备指导教师,从申请书的撰写,实验的设计,课题的实施与结题等方面给予全程指导。对于完成并顺利结题的学生给予一定的奖励以及创新学分。目前,学生科研是我校学生取得创新学分的主要来源。

(二)与学生毕业论文挂钩,提高毕业论文质量

将科研课题与毕业论文接轨。毕业论文是对每个学生参加科研实践活动的基本要求,也是培养学生实践创新能力的重要过程。在科研过程中,学生的任务是选题立项、实验设计、完成实验、形成论文及发表论文的全过程。该项目将引导学生提前进入实验室,最好是大二或大三,开始时主要帮教师做一些辅助性的工作,阅读一些相关文献,包括国内和国外的,使其逐渐对研究项目有一定的了解,之后在教师指导下,由学生自主立项,设计实验方案,处理实验数据,分析和讨论实验结果,撰写论文。这样指导教师将有时间对学生的毕业论文进行全方位的指导,从而提高学生毕业论文的质量。

(三)以科研锻炼为契机,提高考研录取率

从以往的情况来看,参加教师科研的学生在考研录取率上明显要高很多。物理化学作为一门理论化学,在化学专业的研究生入学考试中,是大部分专业都要求的一门考试课程。学生通过参与或承担科研项目,拓展了自己的知识面,在考研中往往能取得较好的成绩,另外因为有了大量的实践经验,在研究生面试环节也具有优势。

四、结 语

教学的过程应该是教学相长和共同发展的过程。科研型教学模式能使学生在课堂外学到更多东西,并与课堂上所学的理论知识结合起来,提高学习兴趣,培养学生动手能力,使原本晦涩难懂的物理化学内容变得生动有趣、易于理解,达到理想的教学效果,有助于培养学生自身的创造性思维和实践能力,激发和提高学生对物理化学的学习兴趣和学习主动性,最终达到提高物理化学教学质量的目的。

参考文献:

[1]王平祥,陈晓琳.开展研究性教学的探索与实践[J].中国大学教学,2008(4).

[2]李志义.高水平研究型大学本科教学模式的选择[J].中国高等教育,2007(23).

[3]傅献彩,沈文霞,姚天杨,等.物理化学[M].北京:高等教育出版社2005:7.

[4]黄华良,田琦峰,刘安昌.理想化模型与物理化学教学[J].科技创新导报,2012(23).

[5]刘道胜.问题式教学法在物理化学教学中的应用[J].化工高等教育,2010(3).

[6]石玉芳.物理化学教学改革研究[J].中国科技创新导刊,2009(17).

[7]王旭珍,王新平,石川,等.物理化学研究型教学模式的构建与实践[J].教育教学论坛,2012(5)

[8]安永辉,刘春波.从两份数据报表中引发的思考-谈如何培养和提高大学生的科研能力[J].长春师范学院学报,1997(6).

Establishment of the Scientific Research Mode in the Course of Phy-chemistry

LING Jin-long
(School of Life Sciences,Huzhou University,Huzhou 313000,China)

The characteristics of scientific research teaching method is integrating theory with practice,the purpose of which is to cultivate students’learning initiative.This essay introduces the exploration and practice in the scientific research mode of the phy-chemistry course from the three aspects of optimizing the teaching content,cultivating students’scientific research interest and implementing the encouraging mechanism.Through the reform of teaching content,teaching means and teaching mode,students’self-learning ability and innovation ability of scientific research are cultivated,so as to train and bring up high quality innovative talents.

phy-chemistry;scientific research teaching method;practice innovation

G424

A

10091734(2014)12007704

更正启事

2014-09-27

湖州师范学院高等教育教学改革项目(项目编号:JGB13041)研究成果。

凌锦龙,副教授,硕士,从事物理化学、材料化学的研究。

本刊2014年第六期《高校文化育人视阈下的大学生外语节功能——以湖州师范学院"外语节"为例》一文系2013年浙江省教育厅科研项目"高校文化育人视阈下的大学生外语节功能研究"(项目编号: Y201326674)的部分研究成果,特此补充。