物理化学立体化课程体系的构建与探索

郭 畅，吴腊霞

（安庆师范大学化学化工学院，安徽安庆246133）

我校物理化学课程1999年经安徽省教育厅批准，确立为首批省重点建设课程；2004年，被评为首批省级精品课程。随着学校的不断发展壮大，物理化学课程覆盖延展成为“物理化学”“物理化学实验”“结构化学”“统计热力学”“化学动力学与催化”“界面与胶体化学”“配位化学”等系列课程，授课对象由原来的化学专业扩展成应用化学、材料化学、化学工程与工艺、化学、环境工程、车辆工程、自动化等多个专业。为了适应新专业新形势的需要，进一步扩大学校学科影响力，提升化学化工学院学科发展能力，不仅要细化物理化学课程在各专业的侧重点，还要保证物理化学知识点在各专业的延展和扩充[1-2]。据此，课题组按照3个递进层次进行了物理化学立体化课程体系的构建和探索。第1层次是完善原有化学专业基础课程“物理化学”，建设以多媒体课件为主体，精品课程网站为辅助，视频教学、在线答疑、课堂研讨、模拟实验、自编教材讲义等多种手段为脉络的物理化学课程教学体系。第2层次是在第1层次建设基础上，立足于化学专业、化学工程与工艺专业、材料化学专业以及资源环境学院环境工程专业的发展，参照国家职业资格标准和专业技术人员职业水平标准，致力于培养高素质复合型“新工科”人才，改革各专业“物理化学”课程结构和教学内容，规范课程教学基本要求，形成适用于不同专业的物理化学课程体系。第3层次，在前两个层次的基础上，进行大物理化学学科课程群建设，这也是课题组课程建设的终极目标。将第2层次建设的“物理化学”课程作为大立体化课程体系的主干课程，以物理化学的理论基础即化学专业必修课“结构化学”、物理化学基础知识应用于化工专业所衍生出来的“化工热力学”、物理化学知识在材料化学专业的主要应用“材料科学基础”这3门课程构建核心课程群。围绕主干课程和核心课程群，设计立体化课程内容体系与实践项目开发，探索构建大物理化学立体化课程体系。

1 制定、完善立体化课程体系教学大纲和教学内容

目前，本校有4个专业将“物理化学”设置为专业基础课，课题组针对各专业的相关单位和企业的岗位要求进行了调研，坚持以学生为本，致力于为各专业后续课程夯实基础，结合2018版培养方案的要求，精心调整了不同专业“物理化学”课程教学内容，制定了相应的教学大纲。

化学专业主要任务是培养中学化学教师，物理化学课程作为理论化学，对于中学化学重难点的深入理解至关重要。鉴于中学化学涉及平衡反应移动、电化学以及动力学基础知识，在化学专业的物理化学授课时，就要注重章节相关案例的罗列和解释。化学化工学院一直学风浓厚，化学专业大部分同学都愿意继续深造，积极准备研究生入学考试，而“物理化学”课程就是一门必考的专业基础课。为了服务这一部分同学，在大三下学期专门开设了“高等物理化学”，主要目的是进一步深化物理化学相关学习，除了介绍了统计热力学这部分内容以外，还对热力学、动力学和电化学的重难点进行了回顾和总结。

对于化学工程与工艺专业，仔细调研相关后续课程的内容和要求，将其中物理化学相关知识点进行整理和细化，发现“化工原理”涉及相平衡中精馏的知识点，“化工热力学”涉及热力学中卡诺循环，“化工工艺流程”之合成氨工业生产的原理中同时涉及化学平衡和表面动力学，而“化学反应工程”对动力学中的简单级数反应和多相催化反应的要求比较高。结合这几门课程的具体要求，对“物理化学”课程中的热力学、化学平衡、相平衡和动力学的相关内容进行了强化和调整。考虑到国家对从事化工工程（包括化工、石化、化纤、医药和轻化）设计及相关业务活动的专业技术人员实行执业资格注册管理制度，相关技术人员必须通过注册化工工程师执业资格考试。而“物理化学”正是专业基础科目之一，是化工专业毕业生进入化工行业的必备知识，所以，对化工专业的授课更注重应用方面，强化数学知识的应用，要求工科同学能独立进行公式推导和相关证明，要能学以致用，切实掌握相关物理化学知识点。

材料化学专业突出热力学、相平衡和表面化学的教学内容，为后续“材料科学基础”“材料物理”等课程奠定基础。因为目前化学化工学院的材料化学专业偏高分子方向，所以，在进行表面和胶体的教学中，对高分子的相对分子量和各种粘度进行了重点介绍。

环境工程专业重点强化热力学函数基本概念、平衡原理的实际应用、溶液、反应速率方程、电解表面现象、胶体化学等教学内容，为后续“环境生态学”“大气污染控制”等课程的学习提供方法和理论指导。

通过制定不同专业“物理化学”教学大纲，课程组对第3层次课程体系中的主干课程把握性更强，为大物理化学的立体化建设奠定了坚实的思想基础，有力保障了教学质量。在立体化课程体系的核心课程群建设中，充分利用主干课程建设成果，拓展深化各核心课程相关知识点，在总结近几年教学实践和经验的基础上，制定了三门相关核心课程的教学大纲。“结构化学”是通过了解微观体系中微粒的运动规律，获得原子、分子和晶体结构的基本理论和基本知识，为学生今后从事教学和科研或继续深造打下坚实的理论基础。化学专业的结构化学单独开课，在2018年培养方案中，材料化学的结构化学作为“物理化学(2)”开设。化工专业开设的“化工热力学”和材料化学专业开设的“材料科学基础”也属于核心课程，课题组打破按专业划分教研室的格局，积极吸纳化工和材化专业授课教师，互相学习，共同讨论，将相关物理化学知识点深化细化到各门核心课程，鼓励教师引入工科类别科研实践和相关课题实例，教学效果明显。

2 构建物理化学立体化课程体系教学平台

在第二层次课程建设中，通过集体备课，制定适用于不同专业的主干课程“物理化学”课件。积极利用新技术，结合ppt和Cam tasia Studio程序尝试制作视频课程，直接上传至QQ教学群，学生可在线或下载观看，遇到难点还可以重复学习，反复揣摩。在占有和整合大量资料的基础上，建立第3层次大物理化学教学辅导网站。针对主干课程“物理化学”，上传了各章节练习题和思考题，制作了各章节在线测试，提供了大量物化相关学习资料。同时将核心课程群相关资料，如教学大纲、课件、仿真实验、实训视频等上传至网站，便于不同专业同学进行发散性学习。

3 打造开放型、多元化、立体化物理化学教学团队

物理化学教研室9名教师中博士6名，硕士3名，35岁以下教师占50%，一支充满活力，教学特色鲜明，学术造诣高，教学能力强，学术研究背景互补，职称结构、年龄结构、学缘结构合理，开放型、多元化的教学团队已大体形成。项目组鼓励年轻教师进行教学研究，实行导师制和听课制，不仅保证了教学质量，也增强了凝聚力。吸收思想活跃的年轻教师，集体备课、集体讨论，形成良性循环。课题组教师结合在研课题，先后在教学中引入有机电合成、锂离子电池、光电催化、光解水、电子铜箔关键技术等多个新型课题实例，有机结合专业理论和科学研究，拓展本科教学资源，提高学生学习兴趣，培养学生综合素养以及创新创业能力，先后指导学生获得安徽省“挑战杯”课外科技作品竞赛一等奖、安徽省大学生化学竞赛一等奖等多个省级竞赛奖励。同时，为了紧密结合企业人才需求，积极安排专业教师到研究机构、企业顶岗实践，提高技能水平，并专门聘请相关化工企业工程师作为兼职教师，参与制定人才培养方案，设计工科课程考核标准，提供生产实习和毕业实习的相关指导，在人才培养方面给出宝贵建议。课题组还设想邀请物理化学方面的知名校友，定期为学生开设学术讲座，介绍学科前沿动态。鼓励师生充分利用网络资源，注册国外知名大学相关MOOC，在英语氛围下进行学习讨论，培养国际化开放式思维。

4 变革教学组织形式，引进新的教学方法，推行立体化考核方式

在第2层次的课程建设中，为了对课堂教学进行补充、方便学生与教师的双向沟通，课题组针对各专业不同年级建立了3个QQ教学群，专门用于课外辅导和交流。目前，群在线人数逾700人，群文件超过2G，教师担任管理员，坚持天天在线解答。课题组2018年成功申报安徽省大规模在线开放课程示范项目，正积极进行物理化学MOOC录制和制作，为结合在线教学，进一步实施翻转课堂提供有力支持。

为了探索物理化学课程的终结性评价模式，引入了形成性评价方式。在主干课程各章节结束之后，引导组织学生参与各种形式的测试、抢答和讨论，设置学生感兴趣的、难易程度适中的任务，提高学生参与度，激发学生学习兴趣[3-5]。充分利用MOOC平台的在线评价功能，章节作业、课后问答、在线测试的动态化评价结果都可作为最终评分的部分依据，真正做到形成性评价，充分调动学生学习兴趣。

5 总结

通过三个不同层次的物理化学立体化课程体系的建设，本课题组2014年获批安徽省重大教学改革研究项目“物理化学立体化课程体系建设”，2018年该项目通过结题答辩并评为优秀，同期结题的284个省级重大教改项目中，只有6个被评定为优秀等级。同年，主干课程“物理化学”成功申报省级大规模在线开放课程（MOOC）示范项目。目前，以第1层次和第2层次物理化学课程的立体化建设为辐射点，带动核心课程群建设，主干课程和核心课程群互相融合彼此促进，第3层次的大物理化学立体化课程体系已经初具规模，取得了较好的教学效果和社会反响。