以培养应用型人才为目标的物理化学教学改革<br/>——以铜仁学院制药工程专业为例

以培养应用型人才为目标的物理化学教学改革
——以铜仁学院制药工程专业为例

2021-05-08杨凯旭舒亚非杨晓红

山西青年 2021年7期

王霞杨凯旭舒亚非杨晓红舒华

（铜仁学院材料与化学工程学院，贵州铜仁 554300）

物理化学位列四大经典化学，一方面因其知识内容的基础性而成为化学的支柱课程之一，另一方面又因其研究领域、研究方法的特殊性而成为融合各科知识、跟踪学科前沿的一大基石。物理化学课程目前是我校制药工程、材料物理、化学、食品科学与工程等专业的必修课，是一门重要的理论基础课。然而，该课程理论性极强，内容抽象，概念多、公式多、条件多[1-3]，需要扎实的数学和物理基础。同时，由于工科专业物理化学课时较少，使侧重于工程能力培养的工科专业学生学习起来颇有难度，以致学习兴趣不高。

铜仁学院作为地方性本科院校，依托武陵、服务社会，以培养满足地方经济和社会发展需求的应用型人才为办学目标。结合物理化学课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段、评价方式等方面进行教学改革，探讨以培养应用型人才为目标的物理化学教学改革的具体做法。以制药工程专业为试点，根据学校的办学定位，在物理化学课程教学中树立课程教学服务于授课专业的意识，让学生学以致用，培养学生解决实际问题的能力，增强课堂教学的实效性。

一、以基础知识够用为前提，精简优化教学内容

（一）教学内容的选取及学时分配

本校制药工程专业主要培养能够在生产一线从事产品开发、技术管理、质量监控、设备设计、产品销售等方面工作的应用型人才，因此，教学内容的选取应充分体现课程“基础性、应用性、服务性”的特点，遵循“基础够用、应用为本、培养能力”的原则，加强基础知识的教学。同时，物理化学课程作为制药工程专业的基础课、桥梁课，是学习专业课的铺垫，具有衔接性[4-5]，教学内容的取舍需参照后续专业课，如《药剂学》的内容进行选取。本专业本课程所选教材为南京大学沈文霞教授编写的《物理化学核心教程（第二版）》，设定课程学时为48，教学课时少。如何在保证教学体系基本完整的前提下，充分体现课程内容的系统性和实用性成为改革的难点。本改革结合专业需求及后续课程体系特点，对各部分内容学时进行精简、优化，见表1。

表1 制药工程专业物理化学教学内容与学时分配

其中，热力学第一定律和热力学第二定律是化学热力学的基础，学时分配较多，占总学时的25．0%；化学热力学在多组分系统、化学平衡和相平衡中的应用几章内容不多，三章共占总学时的22．9%；化学动力学和胶体与表面现象在制药工程中应用广泛，在实际教学过程中要结合专业需求进行教学，且该部分内容与后续专业课《药剂学》联系紧密，需加大学时，为学生将来学习《药剂学》及参加工作打好基础，分别占总学时的16．7%和31．2%；电化学知识在制药工程专业中应用不多，了解即可，因此所占学时不多，仅4．2%。

（二）结合生产生活中的实例，将抽象知识形象化

在教学内容改革方面，遵循以基础知识为抓手、着力培养学生实践能力的原则，实际授课中充分做到理论联系实际，同时注重科技前沿[6]。

例如在讲稀溶液的依数性时，让学生结合所学知识，讨论为什么眼药水和马拉松运动员喝的饮料必须是等渗溶液、为什么生理盐水的浓度必须是0．9%，并对其进行详细解释；在讲各因素对化学平衡的影响时，让学生思考讨论在原料制成药品的过程中温度、pH值、溶液浓度、反应时间等因素对反应的影响及产生该影响的原因，从而有效利用物理化学的规律和原理来指导生产，并将其与同时进行的企业见习和实习相结合，探究企业实际生产中降低生产成本和提高生产效率及药物药效等的具体方法；在讲水的相图时给学生介绍冷冻干燥法，通过分析水的相图来解释冷冻干燥法的工作原理，让学生理解冷冻干燥法在制药工程方面的应用；讲授具有简单级数反应的特点时结合药物的保质期及定点吃药等日常知识；讲表面活性剂时介绍安瓿瓶、针剂等进行疏水处理的原理；讲聚沉值与聚沉能力时可介绍“卤水点豆腐”等等。

（三）介绍相关物理化学家的成就，培养学生热爱科学的情感

课堂教学过程中适时简单讲述相关科学家的故事，能够有效增强课堂的趣味性，激发学生学习兴趣，通过相关科学家的故事可以培养学生热爱科学的情感。例如，在讲授热力学第一定律时，简单介绍焦耳、迈耶、赫姆霍兹的生平及成就，鼓励学生向科学家学习，珍惜学习机会。同时可以介绍焦耳与第一类永动机的故事，让学生知道即使焦耳这样伟大的科学家在科学的道路上也犯过错、走过弯路，但只要及时改正，依然可以取得傲人的成绩；讲水的三相点时介绍我国著名的物理化学家和化学教育家黄子卿先生，学成归国后致力于化学教学和科研五十多年，一生勤奋好学，勇于探索，一丝不苟，是师生学习的楷模。

二、以能力培养为核心，多种教学方法相结合

物理化学内容枯燥乏味，理论性强，学生很难有学习兴趣。为了充分调动学生学习的积极性，引导学生自主学习，在课堂教学过程中应结合实际，灵活选择合适的教学方法。本项改革将学习环模式贯穿于整个教学过程。学习环模式是目前公认的理工科教学中最有效的教学模式，由美国的一项关于小学科学课程的项目——科学课程改善研究（science curriculum improvement study，简称SCIS）项目在20世纪50年代末60年代初首次提出[7-8]。它是基于问题的解决并“以‘学生为中心’、以‘活动为中心’的探究式教学法，是以建构主义教学法为基础所发展出的一套三阶段的教学模式”[9]，即：探索阶段、概念介绍和概念应用。该方法以问题为导向，在探索阶段，设置一个情景，在情景中提出问题，而问题的解决是学生目前所掌握的知识无法解决的，需要在学生原有知识体系的基础上学习新知识才能解决，这一问题的提出使得学生心理失衡，激发学生学习新知识的兴趣，此时需及时进入概念介绍阶段，将新知识讲授给学生，同时解决之前所提出的问题，最后进入概念应用阶段，加强学生对所学新知识的理解。整个学习环过程学生心理上经历了平衡-失衡-再平衡的过程，知识体系从原有旧知识体系达到新的更高层的知识体系，呈现螺旋上升趋势。加强理论与实践的融合，推行基于问题、基于项目、基于案例的教学方法和学习方法。该方法虽由小学科学课程项目提出，但同样适用于大学工科专业物理化学课程的教学。该方法已应用于我院2011-2018级制药工程专业，效果甚佳。

教学有法、教无定法，物理化学教学方法是多种多样的，在上述“学习环教学模式”中，采用不同教学方法，培养学生的交流合作能力和语言表达能力。到企业参观学习并请企业相关技术人员讲座也是物理化学教学方法的一种，通过参观企业实际生产，体会理论知识在实际生产中的应用会使学生更加直观地感受到所学知识是能够解决实际问题的，更能激发学生的学习热情。

三、取消单一考试制度，多种评价方式并用

对学生学习效果的评价方面，从以下两方面进行改革：一是考试试题分布，将原来的客观题占多数、主观题占少数改为主观题占多数、客观题占少数，且以应用分析题为重点，提高题目的灵活性，充分发挥学生的主动性；二是不再简单的采取期末试卷考试这一单一的方式，而是将平时的课堂讨论、课后作业、课程论文、线上学习等方面一并纳入评价中，提高学生参与度[10]，全面综合地对学生的学习效果进行评价。