新能源材料与器件专业物理化学课程改革初探

邹忠利 马金福 陈占林

（北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏 银川750021)

物理化学是新能源材料与器件专业的一门专业基础课。该课程是从化学现象和物理现象的联系中，寻找和探索化学反应过程中普遍性变化规律的一门科学[1]，研究内容包括化学热力学、化学动力学、电化学及表面化学等，其研究目的是探究物质变化过程的基本规律，用于解决科学研究和实际生活中的问题。“新能源材料与器件专业”是今年教育部2010年公布的战略性新兴产业相关专业之一，全国共有十余所高校获准设立该新专业。物理化学课程可为新能源材料与器件专业后续课程、创新实验和毕业设计提供重要理论支撑。通过新能源专业的教学实践，笔者从以下几方面谈几点认识和体会，供大家探讨。

1 存在的问题

物理化学课程内容理论性强，公式多，概念多，需要教授的知识点多，而课时却非常有限。正由于这些特点使得该课程成为高等院校中有名难学难懂的专业课，考试通过率普遍很低。通过本校新能源专业的教学实践，学生也普遍反映该课程理论概念抽象、相关公式和使用的限定条件众多，十分难学，在学习过程极易产生厌倦和抵触的情绪。

此外，物理化学存在的另一问题是学习起点高。前修课程包括高等数学，大学物理，无机化学。由于各课程自成体系，互相封闭，各自为教造成基础课，基础课与专业课存在重复不协调现象严重。使得教与学都十分困难，教师要耗费大量时间解释相关课程的基础知识，而学生也难以理解和接受。比如在微积分和微分方程都没有学到情况下，让学生理解化学动力学中n级反应，显然是不恰当的，再如多组分系统热力学中偏摩尔量的概念，没有高数知识也是无法理解的，这样的教学脱离了学生的基础，也违背了循序渐进的教学原则[2]。

2 教学内容的改革

针对目前物理化学的现状，笔者首先从教学内容进行改革，对教学内容和教学体系进行了重新梳理，具体包括以下三方面。

2.1 修订教学大纲，力求内容少而精

目前全国大多数高校中开设的物理化学课程学时至少在80学时以上，而本校物理化学课程的学时只有48学时。这造成了在选取教材方面存在极大的困难，物理化学的经典教材有很多，然而即使在简明教材中也难有一种符合本校专业的培养要求。本课程曾经选用的教材在实践教学中发现，虽然是面向材料专业编写的，并且在课程内容方面对材料专业也有所侧重，但书籍阅读理论基础较高，学生普遍反映看不懂。综合考虑采用清华大学朱文涛教授主编的《物理化学简明教程》，该书对传统物理化学的内容去繁就简，内容也深入浅出。在此基础上要求教师在授课过程中也不唯书，不照本宣科，对原有教学大纲进行修订，比如去掉物质的状态与表征一章，合并表面和胶体两章，使其更具有科学性和概括性。

2.2 教学内容与实践结合，激发学生兴趣

兴趣是最好的老师，如何提高学生的学习兴趣一直是物理化学教学中关注的问题[3]。物理化学是一门系统性很强的课程，在讲授过程中注重科学发展史的介绍。例如热力学第二定律的讲授过程中增加热力学定律研究和产生的历史过程，引入永动机的起源和争论，既可以引发学生的听课兴趣，培养学生严密的科学思维。再如冰箱制冷与卡诺循环、中暑与熵病、土壤保墒与开尔文公式、卤水点豆腐与胶体聚沉等，将生活中常见的现象与本课程有机地联系起来。此外结合专业以课程内容为主线，介绍一些与新能源专业联系紧密的科技进展，如在电化学章节可增加与新能源专业联系紧密的锂离子电池、燃料电池等的发展，经过教学实践收到了很好的教学效果。

2.3 梳理知识结构，协调与其他学科的关系

在教学过程中教师需要经过思维加工，设计出课程知识体系，以便于学生理解掌握。物理化学的概念多，对于每一个概念教师在上课过程中确切说明：问题是怎么提出来的？它的定义是如何表述的，其物理意义是什么？适用范围是什么？等等。通过举例的方式详细讲解各个章节的重点和难点，将知识点联系起来，融会贯通[4]。针对无机化学与本课程在内容上有一定重复，避免低层次的重复，充分利用学生已有的知识和经验，重点介绍以前未学的知识点，使得两门课程可以很好地衔接起来。针对物理化学中大量定义、结论、推导过程都使用了大量的数学知识，在实际教学过程，教师有意识地提前安排学生进行课外复习，对于一些重要的数学知识，可以在课堂上进行简要复习[2]。

3 多种教学方法和教学手段

3.1 改进教学方法

教学方法的改革包括在课堂教学过程中摆脱满堂灌的模式，要想调动学生的学习积极性，设疑启发是一个有效途径[5]，在教学过程中多提示、多启发，将理论和例题讲解相结合的方式，讲述理论时可以选用学生熟悉的生活现象来设置疑问，进而引出理论解释；讲解精选例题时多启发学生，引导学生培养正确的思维方式，实现教师为主导、学生为主体的双向互动，充分调动学生的参与意识、主动性和积极性，促进教学质量的提高。

3.2 多种教学手段相结合

多媒体相对于传统板书教学有着不可比拟的功能，可以形象使用图表动画形式演示抽象的物理化学理论，提高课堂效率，还可以通过视频形式向学生展示一些重要的科技前沿成果，激发学生的学习兴趣，启发学生的创新思维[6]。此外，在采用多媒体辅助教学的基础上，课下可依托学校的网络教学平台建立该课程的学习平台，使得课堂教学得以延续和补充。将课程简介、教学大纲、教学日历、教案、参考书目等相关内容上传，让学生根据自己实际情况在课下自由选择时间进行学习，解决自身存在的不同问题，同时可以强化学生对知识的理解和掌握，提高学生的自学能力。

4 总结

物理化学教学改革任重道远，需要广大高校教师不断探索，完善和改进，笔者以上几点体会希望能起到抛砖引玉的作用。通过对教学内容、教学方法和教学手段的改革，结合新能源材料与器件专业的特点进行教学实践，学生的学习兴趣和主动性明显增加，综合素质得到了提高。同时教师也体会到了“教学相长”的道理，丰富了自身的教学经验，提高了教学效果。

［1］苏静,葛利,文衍宣,等.浅谈 STS教育在物理化学课程教学改革中的渗透[J].广州化工,2012,40(12):213-214.

［2］刘维桥,朱雯,陈旭红,等.物理化学教学改革中几个问题的探讨[J].江苏技术师范学院学报,2008,13(6):77-80.

［3］马传国,王亚珍,陈国华.对物理化学课程教学方法改革的初步探索[J].高教论坛,2010(5):31-33.

［4］肖琦,黄珊.物理化学教学改革探索[J].大学教育,2012(5):81-81.

［5］王新葵,石川,靳长德,等.物理化学教学方法的探讨[J].化工高等教育,2006,3(23).

［6］肖士民,谢家声,谢逢春.在物理化学教学中突出科学方法的讲授[J].化工高等教育,2003(3):68-69.