浅谈物理化学课程教师教学能力的提升方式与途径

宋大雷 李茹民 王艳力 王君

[摘 要]物理化学是化学学科的一个重要分支，也是化学学科的理论基础，学好该门课程的关键不仅在于学生，教师教学能力和教学技能的提升也起着决定性的作用。文章论述了作为教师如何通过自身教学能力的提升，丰富课堂内容。介绍了国内外教师对课堂组织形式和教师教学方式的区别。深入研究了教师在物理化学相关教材的解读、课堂组织形式的改革、教师的沟通与互动以及实验等方面提高教学能力的具体方式。为物理化学课程的教学和高校教学质量的提升，为学生创新能力的提高和高素质人才的培养奠定了基础。

[关键词]物理化学;教学能力;教学方式;提升

[基金项目]2017年哈尔滨工程大学教学改革研究项目“物理化学课程教师教学能力的提升方式与途径研究”（JG2017B49）

[作者简介]宋大雷（1984—），男，河南南阳人，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院讲师，硕士生导师，主要从事无机功能材料研究;李茹民（1973—），男，黑龙江绥化人，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院教授，硕士生导师，主要从事无机功能材料及电化学研究;王艳力（1974—），女，吉林榆树人，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院副教授，硕士生导师，主要从事材料表面改性及涂层研究;王 君（1970—），男，山东莱阳人，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院教授，博士生导师，主要从事无机功能材料及海洋防污涂料研究。

[中图分类号] O6[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）47-00-04[收稿日期] 2020-06-22

一、引言

在我国大力普及高等教育的高速發展时期，高校教师的教学能力与教学质量、学生培养紧密相关。提升教师教学能力和实践能力是高等教育从“数量”到“质量”转变新阶段的迫切要求，是提高人才培养质量、推动高等教育教学改革的关键所在[1-2]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中指出“以中青年教师和创新团队为重点，建设高素质的高校教师队伍，大力提高高校教师教学水平……”，加强教师队伍建设，构建高水平的师资队伍是提高教育质量和人才培养水平的关键[3-6]。因此，提高教师教学能力与实践能力就成为当前高校的迫切任务，以不断提升教学和人才培养的质量。

现代科学技术的发展，各类边缘学科和综合学科的兴起，要求高校教师必须具有丰厚的知识基础，才能够融会贯通，有所把控，有所创造。为适应这一要求，目前，国内高校教师十分活跃，教师教学能力的提升也越来越引人注目。教师的教学能力和授课方式要做到“与时俱进”，在原有教学方式上对教学能力进行提升和改进。教学能力的提升不仅要参考国内外高校化学教师的教学方式、教学内容、借鉴国内外优秀教师的先进理念和做法，还要引入先进的科技前沿课题，注重趣味性和理论联系实际，强调理论在实际应用中的价值，从而转变教学理念，创新教学模式，贴近社会，贴近生活，在提供丰厚基础知识的同时进一步激发学生学习的兴趣。充分发挥物理化学在基础扎实、视野开阔、适应时代发展的新世纪创造性人才培养过程中的作用。提升高校教师的教学能力与教学质量，能够促进新形势下课程改革与教学内容建设，有力推动我国高校教师队伍的建设。

二、国内外研究现状分析

20世纪90年代后期，随着我国高等教育大众化的进展，高校需要大量教师以满足大众化阶段的需要[7]。教师教学能力在教学中表现出的问题也成为教育学界研究的热点课题，我国也由此开始了对高校教学能力进行研究，而国外对高校教师教学能力提升途径的研究由来已久，期间经历若干阶段，逐渐趋于成熟，并取得了显著的成果，旨在提升教师教学能力的项目陆续得以开展[8]。20世纪80年代，美国高校开始关注教师专业化发展的研究，高校教师逐渐进行本科生教育的教学方法革新和实验。1990年代，美国高校教师从“讲台上的智者”转变成为“边上的指导者”。有关高校教师教学能力的研究成为高等教育研究的重要内容。对青年教师的培养采取了许多积极有效的措施。在高等教育发达的德国，通过高等院校教学法指导中心来加强对青年教师的培训[9-11]。英国采取了设立“高校教师发展培训联合会”的方式，来提高高校教师的教学能力。在我国随着社会的发展和对高等教育的重视，高校教师的教学能力也在逐步提高，课堂组织形式、教师教学能力及自身知识的构成也由单一走向多元化。

物理化学课程是我校化工、材料学和核专业学生的必修课程。该课程集数学、物理、化学知识于一体，具有概念多、公式多、公式使用条件严格、涉及其他学科如高等数学和大学物理等特点，这些特点使得很多学生感到这门课程起点高、难度大，也使得该课程是公认的难教、难学和难考的课程之一[12]。在本科教学过程中，我校面向化工、无机功能材料及核化工专业开设的物理化学课程为80学时，面向高分子专业开设的物理化学课程为48学时。在规定的学时中，教师要使学生在课堂上完全掌握热力学三大定律、相图的分析和应用、电化学相关知识、界面及表面化学、化学反应动力学、胶体化学等内容，难度相对较高。在美国的内布拉斯加大学林肯分校，物理化学根据专业不同分成多门课程，共计有18门与之相关的课程供学生选课。美国田纳西大学的物理化学课程也是其化学、化工、环境、材料、生物专业本科生的骨干基础课程，物理化学课程的教学受到学校的高度重视，在改进教学方法、提高教学效果方面取得的成就令人瞩目[13]。而我国高校化学及化学相关专业对物理化学课程也都有所讲授，东华大学针对不同的学院分别开设了物理化学课程，材料学院和环境学院的物理化学为64学时，化工生物学院为80学时，该校在开学前已经把课程的所有信息全部贴到网上，包括课程内容、安排等等类似教学日历的内容，每次上课前，教师会更新课件，供学生下载，也会提前告诉学生本次课程涉及书本的页码范围，让学生们做好预习工作。华南理工大学的物理化学课程分别设为84学时、64学时和48学时三类，该校的课堂教学以教师讲授为主，学生有问题一般在课下向教师提问，教师进行解答。近年来我国大力倡导师生互动教学，力图改革传统的教学模式。

三、教师教学能力提升的途径与方式

（一）教师向国外课堂教学的学习

探究国外优秀教学内容，通过购买优秀的英文原版教学资料，对英文原版教学资料进行阅读和评价，了解国外著名大学的物理化学课程体系建设、课堂教学方式和教师教学能力的提升途径。利用网络、图书馆等资源搜集国外著名大学的研究性教学经验，讨论物理化学的课堂组织形式，教师的教学方式和对课堂的把控能力。

教师要对国外的一些先进教学模式进行分析、总结，并能够完美的应用的物理化学的教学过程中，从而提高自己的教学能力，国外的一些教學理念比如美国塔巴“三步九阶段”教学模式：塔巴反对教师把现成的结论直接传授给学生，提倡学生通过自己处理信息来形成自己的结论，认为思维技能是通过教学来进行传授的，但它必须通过特定的教学策略来进行，并且这些策略要按一定的顺序来使用，因为一种思维技巧的建立和获得往往要以另外一些思维技能的建立和获得为前提。这种教学的策略和理念如何能够和物理化学课程契合，对于教师课堂的安排能起到什么作用，都是需要教师不断学习和研究的。此外，赞可夫的“发展性”教学体系、威廉斯创造性教学模式等，都是我们在讲授物理化学课程时可以借鉴和学习的教学模式。

（二）教师对教材内容的深入研究

教师的课堂教学内容应力求语言生动，把培养兴趣的主旨贯彻到整本书中。明确概念的严密性，图表的科学性，教材中的数据与名称要及时更新，单位符号要统一。教师教学过程中，对于书中相关知识点的基本概念、问题分析的基本方法、切题思路和实验操作中的注意事项，尤其是有关公式的推导过程及使用条件要清晰化。教师要学习多种教材，不能局限于大纲规定的一本教材，通过对各种教材的研读与分析，吸取各家之长，用浅显的语言让学生理解并掌握烦琐、冗长的物理化学理论及公式。

物理化学课程的教师不能仅局限于该课程的教材，还要购买其他相关课程的教材，比如无机化学、大学化学、大学物理、化工原理、微积分等。这样在授课过程中就能够把相关知识点延伸开来，让学生知道公式的由来。比如原电池电动势和吉布斯自由能关系的推导，需要涉及大学化学热力学和微积分中偏微分的内容，而电动势准确数值的获取则是通过大学物理中波根多夫对消法的测定，电化学中电导的测定，则需要涉及大学物理中惠斯通电桥的分析与理解。所以高校教师提高教学能力最基本的途径就是全面学习各种相关课程的资料，深入研究每本书中的相关内容。

（三）教师对教学内容安排的连续性研究

教师在课堂内容的设计上，要体现各章节之间的相对完整性，并尽可能地系统化，全面考虑各个章节之间的联系和前后一致性。每一章、每一节内容的引入都要建立在上一章或是上一节的内容基础之上。使整个物理化学课程的授课过程具有高度的连续性。比如关于热力学基本公式的讲解，首先是在封闭体系中进行研究，则可以推导出相应的公式为dG=-SdT+Vdp，随着学习的扩展，封闭体系延伸到了敞开体系，由于系统和环境间不仅具有能量交换，而且还具有物质交换，那么此时的热力学基本公式可推导出dG=-SdT+Vdp+ΣμBdnB，也由此进入了多组分系统热力学这一部分的学习，当变化过程的物质颗粒比较小，比表面积特别大时，就需要考虑界面能的大小，热力学基本公式又扩展为dG=-SdT+Vdp+ΣμBdnB+

γdAs，由此进入界面化学的学习。因此，在课堂内容的安排上，教师要熟悉整本书的内容，掌握各个知识点之间的相互联系，清楚各个理论和公式的应用范围和应用条件，使教学内容条理化、清晰化、关联化，这样才能稳步提升教师教学能力。

除此之外，教师要对教学内容做好充足的准备，授课内容的选择和课堂的设计是教学准备活动中的两个非常重要的组成部分，也是教师在教学过程中需要重点准备的内容，对于物理化学授课内容的确定，在满足培养目标的前提下，可以根据维果茨基最近发展区理论进行选择。该理论认为学科知识可以划分为太难的知识、可教的知识和已学的知识。太难的知识位于远离学生知识已组网区，可教的知识位于最近发展区，已学的知识位于学生知识已组网区。维果茨基的看法及给出的教学建议是：太难的知识由于学生没有准备或还没有准备好，因此不教;对已学的知识，知识已组网，因此不教。实际教授的内容仅仅是可教的知识这一部分。但是对于物理化学这门理论课很强的课程，仅仅讲授可教的知识还是不够的，需要让学生知道相关知识点及公式的来龙去脉，前面承接哪一个知识点，后续可以为哪些知识点做铺垫，都是需要教师帮助学生去梳理的。不过课堂连续性和维果茨基最近发展区理论并不矛盾，可教区需要重点去讲解，确保学生能听懂，知道推导过程，后续会应用相关理论去解决问题。而太难的知识和已学的知识则是起到穿针引线的作用，让学生体会物理化学这门课程是一个整体的体系。这种教学内容安排连续性的研究也是教师教学能力提升的基础。

（四）教师与学生之间的互动与沟通

教师教学能力的提升最直观地体现在学生，学生是否对这门课感兴趣，是否能够接受教师的讲解方法，是否能掌握该课程的基本理论和基础知识，能否用该课程的知识去分析问题、解决问题，是教师教学能力提升的出发点和关键点。物理化学课程理论性较强，学生学习起来会感觉到枯燥乏味，这就要求教师在课堂教学时不能照本宣科，教师要能够走近学生，从学生的角度了解他们对课堂知识的掌握程度，每讲完一个知识点儿，就列举与之相关的现象或者化工生产过程，让学生自己对该现象或者化工生产过程进行分析、解释，从而提高学生的学习兴趣，加深对知识点的理解。通过与学生的沟通，教师的教学能力也能够逐步提高。

（五）教师与教师之间的互动与沟通

教师教学能力的提升离不开同事之间的相互学习、研讨。不同的教师对于相同的知识点，授课方式也不同。因此，要广泛听取其他教师对该门课程的讲授，了解其他教师对知识点的讲解、教学内容的安排以及和学生之间的互动，然后结合自己的具体情况，摸索出适合自己的讲解方式，并在不断的听课中提高自己的教学能力。此外，可以邀请有经验的教师来课堂听取自己的讲课内容，这样能更快、更好的发现在讲课中存在的问题，比如板书的规范性、课堂的把控性、学生的互动性等，物理化学课程比较注重公式的推导和公式应用，而理论公式的推导又往往会占据大量的黑板空间和课堂时间，如果板书处理不好，则容易给学生一种条理不清晰的感觉，理解起来较为困难。而课堂节奏把控不好的话，一节课下来可能一个公式都没推导出来，学生听得也比较迷糊。比如说界面现象这一章中涉及的开尔文公式RTln（pr/p）=2γM/ρr，描述了小液滴半径和饱和蒸气压的关系，应用该公式可以解释很多常见的现象，而该公式的推导则应用到化学势、热力学能、吉布斯自由能、偏微分、物质的量的计算、球的体积及表面积计算等大量物理知识、数学知识和化学知识，过程也相对烦琐，如何设计板书、如何能让学生理解，对教师具有不小的挑战。课堂讲解中存在的这一系列问题都可以通过听课教师的听课提出宝贵的意见和建议，从而促使教师从细微处发现自己不易觉察的问题，不断调整自己的授课方式，逐步提高自己的教学能力。

教師还可以与校外相同课程或相关课程的教师一起分析研究授课中遇到的问题。比如开尔文公式的推导，不同学校的不同教师其推导方式也不同，甚至用到的知识也不一样，但是都能得到相同的结果。通过教师间的相互交流，吸取各种方法的长处，自己授课的时候看学生更习惯于何种方法，这样就能显著提高该部分内容的授课效率。另外，教师还可以去其他高校进行访问和学习，走进其他高校的物理化学课堂，了解不同高校的课堂氛围、教师的课堂设计、课件制作及讲课方式，然后通过总结制定更加合理的讲课计划。

（六）教师对物理化学理论发展史及著名化学家的研究

增加物理化学中某些理论的发展史和国内外著名化学家的研究方法、思路和成果的介绍，教师在物理化学理论发展史及对更多化学家的了解中提升自己的教学能力。围绕社会和科技热点的关系在某些章节的后面附加一些专题，作为课外阅读资料，从而使学生了解物理化学与提高人类生活质量的关系、物理化学在社会可持续发展中的地位和作用，以激发学生从事科学研究的热情和信心。比如物理化学中胶体化学这一章中双电层理论的提出与发展，首先是亥姆霍兹提出的平板双电层，在此基础上，古依和查普曼提出了更为准确的扩散双电层理论，之后斯特恩对扩散双电层理论进一步修正，认为吸附在固体表面的紧密层约有一两个分子层的厚度，后被称为Stern层，这样胶体化学的双电层理论才较为完善，可见一个理论的提出是经过不断的发展、多个化学家的共同努力的结果，每个化学家都采用了什么样的研究方法，研究思路是如何来的，取得了什么样的成果，都可以作为课外资料让学生进行了解，从而增加学生对物理化学课程的兴趣。

对物理化学讲授的内容，要分层次区别对待。基本原理“少而精”，知识、概念“广而新”。这样的内容安排不仅保证了对学生基本原理方面的基本要求，而且补进了许多新鲜知识，增加了课程的时代特色和趣味性，这样能较好地解决知识内容不断发展更新与有限的课时之间的矛盾。而结合讲课教师的科研方向，把自己研究领域中的一些科研成果，以应用讲座的形式直接介绍给学生，既开拓了学生的视野，加深了对物理化学的了解和兴趣，更启发了学生的研究思路，培养提高了学生在今后工作中进行创新研究的能力和素质。

（七）教师在物理化学实验中提升自己的教学能力

物理化学属于化学学科的一个方向，同样也是一门实验性的学科，因此必要的化学实验在这门课的学习和讲授中起着非常重要的作用。与课程有关的化学实验方法和化学实验中常见的表征手段等在很大程度上开阔学生的知识面，加深学生对理论知识的理解与掌握。通过走进实验室，教师能和学生有更近距离的接触，能够实际观察到实验现象，通过实验的设计，现象的观察，教师能和学生一起讨论相关的问题，应用相关的理论去解释实验现象，教师不仅能在实验中提升自己的教学能力，学生也能通过实验增加对物理化学课程的兴趣，有利于其创新能力的培养，也为高素质人才培养奠定了基础。

四、结语

教师教学能力的提升主要是为了能够更好地服务学生，让学生能够扎实地掌握物理化学这门课程的相关知识和主要内容，作为该门课程的教师，应该注重师生的互动和课堂教学的组织形式，并且与时俱进，不断实施教学改革，要以物理化学为切入点，放眼整个化学学科，持续学习新知识、新技能，在和相关教师的沟通中互相学习，在向国外借鉴中不断进步，在化学实验中不断摸索，通过各种途径和方式提高自己的教学能力。

参考文献

[1]吴相豪.高校教师教学能力构成与提升机制探析[J].科技资讯，2013（30）：201.

[2]段润泽.高校青年教师提高教育教学技能的途径和方法[J].教育现代化，2019，6（101）：92-93.

[3]席龙胜.高校教师教学能力提升的策略探讨[J].经济研究导刊，2012（27）：305-307.

[4]杨波.高校青年教师专业发展动机及其影响因素研究[D].东北农业大学，2018.

[5]张忠.高职青年教师教学能力培养的现实困境与提升路径[J].教育与职业，2016（19）：70-72.

[6]李艳博.高校青年教师工作满意度的实证研究径[D].华中科技大学，2016.

[7]黄海涛.高校新教师专业发展需求现状与政策建议[J].江苏高教，2017（9）：59-63.

[8]赵立春.高等学校青年教师教学能力提升的问题与对策研究[J].文理导航，2018（5）：88-90.

[9]史金联.高校青年教师教学能力发展体系构建研究[J].高等农业教育，2013（6）：47-50.

[10]汪贤泽.美国的“未来师资培训计划”与博士生教育改革[J].比较教育研究，2001，22（3）：25-29.

[11]王新喜.中德高校青年教师培训比较与启示[J].出国与就业，2010（9）：33-34.

[12]沈丽.美国物理化学教学特点浅析[J].化工高等教育，2014 （3）：96-101.

[13]谢逢春.中美两高校物理化学课程教学的对比[J].化工高等教育，2009（3）：27-29.

Abstract： Physical Chemistry is not only an important branch of chemistry， but also the theoretical basis of chemistry. The key to learn this course well is not only the students， but also the improvement of teachers' teaching ability and teaching skills. This paper discusses how to enrich the content of the classroom teaching through the improvement of teachers' teaching ability and introduces the differences between domestic and foreign teachers in classroom organization and teaching methods. The specific ways to improve the teaching ability of teachers in the aspects of the interpretation of teaching materials related to Physical Chemistry， the reform of classroom organization， the communication and interaction of teachers and experiments are studied in-depth， which lays a foundation for the teaching of the Physical Chemistry Course， the improvement of teaching quality in colleges and universities， and the cultivation of students' innovation ability and high-quality talents.

Key words： Physical Chemistry; teaching ability; teaching methods; improvement