大数据时代的大学化学基础课程建设——以“物理化学”课程教学为例

于开源，迟晓星，钱丽丽

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆　163319）

大数据时代的大学化学基础课程建设
——以“物理化学”课程教学为例

于开源，迟晓星，钱丽丽

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319）

在大数据时代背景下大学基础课程——“大学化学”的课程建设过程中，结合农业院校“物理化学”的特点，通过搭建基于计算机、互联网的教学平台，进一步改进教学方式，以适应大数据时代下对大学化学基础课程教学的影响与改变，同时还搭建了学生的网络学习平台，通过手机等移动终端加强了学生课余时间的学习，产生互动，充分利用学生的空闲时间解决好教师教学与学生学习的关系，从而适应现代教育体制改革的发展和需要。

大数据；大学化学；物理化学

0　引言

在当代的时代背景下，大数据及云计算广泛应用于生活和生产的各个方面［1-2］，如何培养学生的计算思维与相关的理科（物理、数学及化学）运算思维相结合，是当前各个相关课程体系探寻的教育方法和手段改革的重点内容，更重要的是如何培养学生运用好大数据环境下资源重组、计算及思维能力的培养。计算思维是人们运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、系统设计，以理解和掌握相关理论计算过程中的一系列思维活动［3］。“物理化学”是从研究物理和化学现象入手，用物理的方法和手段解决实际过程中化学反应现象的一门边缘学科，也是工程类学生，如化学工程与工艺、食品工程、生物工程及制药工程等专业的基础课程。课程的性质决定了“物理化学”理论性比较强，要求学生掌握的理论内容抽象、繁琐、难理解。该门课程很多的理论需要推导过程，故需要学生有较强的理科逻辑思维和解决问题的能力，但学生对于抽象的理论无感性认识是会给学生学习过程带来较多不便，故在本研究中通过“大数据时代”云技术等手段，加强学生对一些理论问题的理解。在大数据时代下，学生不必只依靠传统的数学思维、物理思维来思考问题、解决问题，计算思维也将成为人类最基本的思维方式之一［4］。“物理化学”的基础理论和数据都是从实际过程和经验归纳总结转变而来，通过猜测假定、定性或定量的总结出相应的静态或动态的方程，伴随着思维模式的转变，人们的认知过程也由猜测假定的设计转变为基于事实和经验的归纳总结。同时，科学发展的方式也将从过去几十年间的计算模拟型转变成数据探索型。各种理论、实验、模拟都统一在信息处理这种数据探索框架之下［5］。

化学是食品、化工类学生所必修的专业基础课程，也是学好后续专业课的必要准备［6］。由于其具有与数学、物理等科目联系性强，数理推导多、公式繁杂等特点，学生在学习“物理化学”时感到知识跨度较大、理论性强，对该门课程的学习都有不同程度的畏难情绪，在一定程度上影响教学质量的提高［7］。随着近年来教学改革的不断深入，“物理化学”学时数不断压缩。在这种形势下，如何教好“物理化学”这门重要的专业基础课绝非易事。本研究重点是让学生们用手机、电脑等多种大数据平台、云计算等手段，查阅和推导“物理化学”中相关理论与计算，达到加深对学习内容的理解，从而加深对抽象理论公式的理解和记忆提高教学的效果；在教学改革过程中及时发现和解决学生们遇到的问题，采取不同的应对办法，以调整教学方法。

1　突出教材和课程建设提高教学质量

编写出版了结合食品科学与工程、食品质量与安全及营养、生物技术专业适用的一套教材《应用物理化学》及《应用物理化学实验》，此门课程组结合食品相关的实例编写该教材，充实基础理论的内容，阐述简明清晰，便于化学基础不够强的学生自学。

进一步深入各专业化学基础课程建设。针对不同专业分别开设了“工程化学基础”“大学基础化学”“物理化学”“食工原理”等系列课程，从而构建了多元化化学相关课程体系，有重点突出了各专业学生的化学基础学科特点。

2　用大数据不断完善和提高教学质量

2.1建立学生自学的新型教学模式

在课堂上教师引发学生，学生为主体对主要问题进行研讨，形成“教师引导，学生自学”的研究型教学，学校在每个教室都设有多媒体教学平台，同时还设有网络，教师可以边授课，边教授学生查阅相关理论数据计算实例，进行现场演示，充分发挥教师的主导性和学生的主体性，从而促进学生对知识体系的理解和掌握，形象生动的教学，从而将所学的知识深入的理解。

2.2重组教学内容，适应网络教学模式

通过优化和压缩物理化学原理，以及相关现象与规律，在教学内容的更新上，可以适当增加了学科的新进展和新发现，边教学边实践，让学生对物理化学的抽象的原理，有了更形象化、具体化的理解。例如，对食品工程专业的学生，在相平衡及胶体等章节，结合乳化、浓缩、均质等工艺特点，可以在网络上查阅相关工艺流程的创造工艺视频，同时还可以结合现在物理化学微观化的发展，可以用现在的扫描电镜及透射电镜图，更形象化的、有针对性的加深学生对这些内容的理解，取得了良好的教学效果。

2.3利用课程外的课余时间

（1）教学内容的设计注重“大数据”。随着课程体系的压缩，大学生有大量的课余时间，如果充分利用好学生的课余时间，指导和调动学生对课程体系的兴趣，使他们变被动学习为主动学习，是课题组现在主要的努力方向。在大数据背景下，手机终端、APP等占据了大量的学生业余时间，如何提出问题，让学生能够结合相关设备查阅相关资料，是主要研究的内容，也是主要教学方法改革的目的。例如，成绩评定系统中加大了课堂平时成绩的比例，通过对学生“课后布置讨论问题—课上提问相关问题—对难解问题课后讨论”，加深了学生对物理化学难解知识点的理解。“放轻理论的讲解，重视技能的培养，增进理论的应用”为主线设计教学内容［1］。

笔者设计了相关内容的专题讨论，如对热力学、动力学中的基本概念及经典理论设定专题，分别设计专业讨论组，可以选出或指派的方式，设定专人管理（主要是协助教师对任务的布置，收集相关材料、汇总、发言等），给学生设定相关课题，可以通过查阅数据库完成课程论文，通过学生的报告和论文的成绩，及时发现和整改教学的重点，同时也调动学生学生的积极性，从而提高学生熟练应用物理化学原理和方法，解决实际问题的能力。

大数据时代下的学生们并没有像教师一样会运用大数据，课余期间，学生们除用大量的时间玩手机、聊天、微信等以外，没有用手机或电脑数据终端与学习建立起相关性，如何教授学生用数据库，让学生建立起对学习问题的思考、提出问题、建立模型并上升为理论，是“物理化学”分析问题的主要方法。经常听人们说：“理工科的学生要在大学里学习的不是基本定理的公式、如何背公式，而是让学生充分理解前人是如何从大量的试验数据中找出相关规律，得出归纳的模型、定理和定律”。

2.4教学手段与方法的多样化，丰富了教学的内容

采用生动活泼、形象的多媒体辅助教学，增加了教学过程中的形象性和生动性，提高了学生的积极性和听课效果。在理论教学过程中，要以培养学生应用计算机和计算思维解决实际问题的基本能力为核心，注重基础知识的教学，强调对问题的求解、设计与实现模型的学习与训练，改变以往技能讲解学习为基础的培养方式。例如，在课堂教学过程中，加入网络资料及数据收集、试验数据处理等计算机运动的讲解，可以现场操作和演示课程中“物理化学”数据计算与公式推导，有助于学习从各种现象和大数据中总结相关规律，把握“物理化学”的内在本质。

2.5大数据建设改变教学手段和内涵

采用生动活泼、形象逼真的教学课件，增加了教学的形象性，信息量大使抽象的概念生动化，提高了学生的学习积极性，结合教学改革将改革方法思路以框图说明。

教学手段改革见图1。

图1　教学手段改革

3　搭建学生自主学习平台

结合学校共享的网络电子图书馆等多媒体教育资源，建设了网络数字化教学及辅助教学，实现了理论课程与实验课程的网络互动平台，学生可以利用网络教学平台进行自主学习、查阅资料、与教师互动交流，使教学过程丰富生动、教学效果突出。根据不同形式的课后作业，学生可以利用网络平台独立解决实际过程中的问题，提高了学生的主动性和直观性，增加了学生的创新思维，以达到了较好的教学效果。

4　结语

教育是自主，即自组织行为。对于新时代下的大学生来讲，他们不应该把思维只停留在书本、课堂，而是应该放眼未来；而新环境下的教师，也不应该把学生限定在眼前的学习，应该注重学生能力的培养。

大数据时代的到来为大学教育带来了巨大的机遇与挑战，“大学化学”是理工类大学生必修的基础课程，大学化学中“物理化学”又称“理论化学”，学生学习感觉枯燥乏味，教育者们如何应对机遇，把握好时代背景下的挑战是打好这场胜仗的关键。教师要从海量的学习与辅助教学资源中，培养学生以计算思维、创新能力、工程实践，改变传统的教学理念，让学生学会分析与预测大数据，以适应时代的要求。黑龙江八一农垦大学食品学院以食品科学与工程专业为一级学科建立起以工科为主的食品专业体系，课程建设中“大学化学”是学生学习的重要专业基础课程，“物理化学”课程建设中以大数据为契机，深化了计算机、化学及食品科学与工程综合型人才培养，并应用到其他专业课程中，对全院人才培养模式改革发挥出积极的指导作用。

［1］卞昭玲，张艳欣.大数据时代档案信息服务课程建设初探——以河北大学档案学专业教学为例 ［J］.档案学通讯，2015（1）：78-81.

［2］王移芝，鲁凌云，周围.以计算思维为航标拓展计算机基础课程改革的新思路 ［J］.中国大学教学，2012（6）：39-41.

［3］苟燕，赵希武.大数据时代下基于云平台的“大学计算机基础”课程建设 ［J］.内蒙古师范大学学报（教育科学版），2015（1）：93-95.

［4］王海啸.大数据时代的大学英语写作教学改革 ［J］.现代远程教育研究，2014（3）：66-72，86.

［5］刘中宇，刘海良.大数据时代高校云资源应用 ［J］.现代教育技术，2013（7）：59-62.

［6］田来进，程超，孙学军，等.高师有机化学课程建设与学生创新能力培养 ［J］.广州化工，2013（7）：188-189，215.

［7］侯文华，姚天扬.物理化学课程教学探索与实践 ［J］.中国大学教学，2012（7）：38-40.◇

The Construction of University Chemistry Foundation Course in Big Data Era：Taking Physical Chemistry as an Example

YU Kaiyuan，CHI Xiaoxing，QIAN Lili
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

In the era of big data in the university of basic courses in university chemistry course construction process under the background of the era of big data，combined with the characteristics of agricultural colleges and universities Physical Chemistry.By building a teaching platform based on computer and Internet，to further improve the teaching methods，in order to adapt to the era of big data under the basic courses of university chemistry teaching and the influence of the change.At the same time，also to build a network learning platform for students，through mobile phones and other mobile terminals to strengthen the spare time to learn and interact with each other，make full use of the students'spare time to solve good teachers to teach and students learning the relationship，in order to adapt to the development and needs of the modern education system reform.

big data；university chemistry；Physical Chenmistry

G642.0

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.051

1671-9646（2016）08b-0074-03

2016-06-17

黑龙江八一农垦大学教改项目（NDJY15B26）。

于开源（1978— ），女，硕士，讲师，研究方向为食品物理化学、天然产物提纯。