基于创新人才培养的物理化学课程的教学改革

马英一 ，董丽敏 ，周 宏 ，陈宇飞

(哈尔滨理工大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

物理化学是哈尔滨理工大学材料学院高分子专业、无机非金属专业、金材专业和材型专业本科生必修的专业基础课程。它是一门理论性和逻辑性极强的课程，涉及到大量的数学和物理的知识及方法。在物理化学的学习过程中，既要求学生掌握本专业的基础理论知识，又要求其掌握物理化学中所涉及到的科学分析方法，并且将其应用到实际问题的分析和解决中[1-4]。所以，物理化学课程的学习对培养学生独立思考的能力，用所学基础知识解决实际问题的能力以及创新能力等都起到极其重要的作用[5-7]。而进一步改革物理化学课程教学，对培养优秀的创新人才具有重要的意义。

1 重视对学生逻辑思维的培养

逻辑思维的培养对于创新能力的提高具有举足轻重的作用，而物理化学是一门逻辑性极强的课程，在其理论发展的各个阶段都体现了很强的逻辑思维，因此，在教学过程中，不但要向学生传授基础的理论和知识，还要注重引导学生学会物理化学知识体系中涉及的相关研究方法，做到让学生在学习基础知识的过程中，感受到其逻辑性，逐渐形成逻辑思维。例如，在每部分的讲授过程中，都对其研究方法进行介绍，使学生了解物理化学所应用的科学研究方法。而且，大部分物理化学中的概念以及知识点之间都具有某些逻辑关系，在每一章、每一部分的学习后，引导学生进行概念及知识点之间关系的总结和分析，将得到的结论用于分析近似的逻辑关系中，从而有助于学生逻辑思想的建立，为创新能力的培养打下坚实的基础。

2 将基础知识与科学前沿相结合

纵观各大高校的物理化学课程，大多教学内容较为固定，这就不免让学生产生内容过于陈旧，与高科技发展脱轨的误解，事实上却并非如此，许多科学前沿领域都要用到物理化学的知识，都需要以物理化学相关的理论为指导，因此，也要适时的更新物理化学的教学内容，以适应科技的高速发展及其对人才需求的转变。具体来说，在物理化学的每一章授课过程中，既要介绍相关知识点在传统领域中的作用，又要讲解其在新兴领域中的应用。例如，在讲解表面现象这一章节中关于亲疏水性相关的内容时，既可以举例疏水性涂料在传统的建筑等领域的应用，也可以介绍其在近些年流行起来的冲锋衣中的应用，这些都是基于亲疏水性这一概念，这些防水涂料的研发过程中不可避免地会用到接触角和疏水性、乃至超疏水等相关的物理化学知识。不只是在生活领域，在军工领域也遍布物理化学相关的知识，在讲解相图这一章节的知识时，既可以举例铁碳相图在传统碳钢中的应用，也可以介绍其在近年来军工中大放异彩的特种钢中的应用，如锰钢，其硬度很高，可用于制造钢盔和弹头等。此外，在讲授水的相图时，还可以介绍超临界流体的概念及其在废水处理和萃取等方面的应用。通过介绍这些物理化学知识在科学前沿领域中的应用，不仅会极大激发学生的学习兴趣，使他们意识到物理化学知识的重要性，而且会激发学生的创新欲望，培养他们的创新意识。

3 基础知识与实际应用并重，注重联系实际

为了让学生深刻了解物理化学的重要性，为其创新提供足够的理论基础，在物理化学的教学过程中，更加注重将知识点联系实际，激发其学习兴趣，培养其创新能力。 对物理化学知识在实际应用的介绍主要分为以下三个部分。

3.1 与生活实际相结合

在教学过程中，将知识点与生活中的实例相结合，能够吸引学生的注意，激发学生的兴趣，培养他们发现、分析和解决实际问题的能力，取得了良好的教学效果。例如在讲解热力学第一定律时，列举钻木取火、风力发电、冬天搓手取暖等生活实例；在讲解热力学第二定律时，通过提问冬天热宝暖手以及食盐溶解的逆过程是否能自动发生而引入熵的概念；在讲解化学势时，列举植物施肥，适量有益于植物的生长，但是过量反而有害等例子；在讲解化学平衡时，列举高中学过的化学知识，压力对合成氨反应的影响；在学习亨利定律时，列举喝饮料时有气泡产生的现象；学习克-克方程时，列举高压锅和普通电锅的区别；学习相图时，列举食盐提纯的过程；学习表面能时，列举面粉厂易爆炸的例子；学习接触角时，列举荷叶上的露珠、雨衣和雨伞等；学习胶体系统时，列举天空的颜色、云、雾等；学习动力学时，列举吃药的间隔。 通过这些实例的介绍，有利于学生基础创新能力的培养。

3.2 与科研实际相结合

在教学过程中，将物理化学的知识与科研实际相结合，介绍前沿科研领域相关的物化知识点不仅会激发学生的学习热情，而且可以培养学生的科研创新能力。在学习界面相关的内容时，结合本组的研究内容，介绍利用水滴在界面的自组装制备蜂窝状有序多孔膜的过程，通过多媒体展示微乳液的制备过程及性质，以及利用微乳液制得多孔膜的过程和结构，使学生了解物理化学知识在指导科研实际中的作用。另外，也尽量将物理化学知识与院系老师或校内外专家的研究内容相结合，例如，介绍胶束相关的内容时，介绍胶体界面领域研究者所做的一些胶囊载药相关的内容，利用特定的分子进行自组装形成胶囊状的胶束，在胶束内部负载药物分子，在某些外界条件刺激下，胶束解组装，进而实现药物的可控释放。这些物理化学知识点的相关科研介绍既可以吸引学生认真听讲，又有助于培养学生的创新思维。

3.3 与生产实际相结合

对于本专业的学生来说，毕业后大部分都会去相关企业就业，所以将物理化学的知识与生产实际相结合，即在教学过程中介绍生产实际相关的物理化学知识，用物理化学的理论分析实际的生产过程，有利于培养学生利用所学理论知识解决实际问题的基础创新能力。例如，在介绍相图相关的内容时，会讲解精馏的原理，同时也会介绍企业中的精馏塔装置，让学生深刻体会到所学基础知识对实际生产的指导作用。另外，也会将一些常见的工业化产品带到物理化学课堂上，对其进行探讨，实现实际产品和物理化学知识的关联思考，例如，在介绍乳液相关的知识时，将生活中常用的卸妆油、乳液、化妆水等带入课堂，分析讨论乳液的形成和性质。 不但会引起学生的学习兴趣，还有利于培养学生将所学知识用于实际生产的基础创新能力。

总之，物理化学课程对于学生创新思维的形成和创新能力的培养具有重要的作用，作为一名物理化学教师，要时刻关注科学前沿，不断地充实自己，提高自身的素养，更要不断更新教学内容，适时引入学科前沿内容，激发学生的学习兴趣和创新意识，培养学生的创新能力。