材料物理专业普通化学课程中多元化教学模式探索

李艳艳 周艳艳 李 湘 吴昊洋

(宝鸡文理学院物理与光电技术学院 陕西 宝鸡 721016)

0 引言

《普通化学》课程主要是针对材料物理专业的学生开设的一门专业基础课。这门课程的主要教学目的是使学生掌握基本的化学原理并将它们应用于实际生活当中。如何用一种简单的方式将《普通化学》课程系统地传授给学生，使他们能够在学习其他化学课程之前获得相应的化学知识储备，是这门课程目前的主要任务[1]。然而，目前这门课程存在诸多问题，例如教材不能紧跟时代，教学内容繁冗，缺乏配套的实验课程，评价体系单一。这些问题使得这门课程目前不能取得良好的教学效果[2]。笔者已经积累了相关的教学经验，对《普通化学》课程有了系统而深刻的认识，现针对这门课程目前存在的问题提出多元化教学模式。

1 优化课件，采用多媒体辅助教学

《普通化学》课程涵盖知识较广，覆盖了四大化学的主要知识点，并且公式繁杂。传统的板书式教学模式过于单调、抽象，容易导致学生消极的学习情绪，无法集中注意力，这极大地减弱了教学效果。多媒体辅助教学是一种集合图像、声音、颜色等为一体的教学模式，可以将抽象难懂的理论知识以生动的形式展现出来，激发学生的学习兴趣，增强教学效果。虽然目前的大学课堂均已采用多媒体教学，但是大多数老师仅限于把书本上的文字、公式搬到PPT中。上课的过程中课件播放速度快，像公式推导类的知识学生无法跟上教师速度，这样的方式相比于传统的板书式教学，效果更差。对于抽象的纯理论概念，动画仿真可以帮助学生建立良好的知识构架，并且加深他们的理解。例如，讲解原电池中的化学反应时，学生总是无法正确区分正负极以及电子的流动方向，则可以将铜锌原电池做成动画的形式，让学生直观地看到电子的流向以及负极(锌)被腐蚀、正极(铜)有金属析出的过程，从而加深学生的印象。然后通过和铜银原电池对比，让学生总结出在两种情况下，同一电极在什么情况下充当正极，在什么情况下充当负极，从而巩固学生对于原电池正负极的判断和理解。除了画面和声音的刺激之外，可以通过雨课堂等软件的辅助，对于重要的知识点，设置相应的题目，在讲完知识点之后立马将题目推送给学生，让学生在手机上作答。作答完成之后公布作答结果，根据学生的作答情况可以很好地了解到学生对该知识点的掌握情况，然后再对题目进行讲解，加以巩固。除此之外，学生往往不可能整堂课都集中注意力，通过设置题目作答时长，让学生在作答完之后可以稍作休息，在后半堂课中才可以更加集中注意力。并且学生课后可以对不懂的课件进行标注，根据学生标注的情况，可以详细地了解到学生对于整堂课的掌握情况，然后对于学生标注较多的知识点再次进行讲解。需要注意的是，多媒体并不是任何情况下都适用的，教师不能过于依赖。例如，对于公式的推导，还需要以板书的形式展现，在教师一步步推导的过程中，学生的思维紧跟教师，才能给予学生更多的时间去思考。

2 将课本与实际生活和科学前沿相联系

对于《普通化学》这门课程来说，虽然有很多公式和理论推导，但是所涉及的化学知识和实际生活联系非常紧密，可以在讲授完知识点之后再插入相应的生活常识。例如，第一章热化学可以和能源的合理利用联系起来，第二章化学反应的基本原理可以和大气污染和环境化学联系起来，第三章水溶液化学可以和污水处理联系起来，等等。学生往往会觉得学习书本上的知识没有实际用途，通过这种方式，可以让学生更加清楚地认识自己所学的课本知识在实际生活中的重要性。除此之外，在讲授相应的知识点之后，可以插入科学前沿，为学生以后上研究生选择研究方向打好基础[3]。例如，在讲授完第四章电化学之后，可以将目前比较热门的钙钛矿太阳能电池的文章给学生作简单介绍；在讲解完第六章无机化合物之后，可以将目前无机材料的相关前沿给学生作简单介绍。现在的学生大部分都有考研的打算，但是他们完全不知道如何选择导师和研究方向。通过这种方式，一方面可以激发学生的科研热情，另一方面可以为他们以后选择导师打好基础。

3 采取主题讨论和学生讲授的方式

在传统课堂中，一般都是老师讲授，学生听取的方式，这种“填鸭式”教学中学生的积极性没有得到开发，再加上大学课堂讲授内容多且难，学生无法全程集中注意力听课。因此，开发以学生为中心的教学模式可以给学生提供更多的学习空间，增强学生独立学习的能力，改变学生被动学习的方式，可以达到事半功倍的效果。对于一些能够引起学生兴趣的知识点，可以采用这种模拟教学的模式，在这种模式中学生在课堂上讲授、讨论，以达到巩固知识的目的。在这个模式中，学生需要积极准备，收集资料。在这个过程中，学生需要了解知识点的来龙去脉，通过一个知识点的学习，可以将相关的知识点全部复习一遍，从而构建更加完整的知识体系。另一方面，在互换角色的过程中，可以训练学生的表达和组织能力，了解备课和教学的过程，感受教师备课和上课的不易，培养学生的同理心以及尊重他人的品质，达到价值观的教育目的。例如，讲到无机材料基础的时候，可以给学生指派几个无机材料相关的研究方向，让学生分组调研，然后再派代表给大家介绍相关前沿。采用这样的方式，一是可以调动学生学习的积极性，二是可以加深学生对知识点的掌握。所谓“授人以鱼不如授人以渔”，通过这种方式可以让学生掌握学习新知识的方法，从而增强学生解决问题的能力，而不再是依赖老师。

4 完善考核机制

目前，大多数课程的考核方式是平时成绩与期末考试成绩加权而成，一般平时成绩占比30%左右。在这种情况下，期末考试成绩基本决定了学生能否通过这门课程，所以造成学生平时不学，考前突击的现象。除此之外，平时成绩主要由课后作业成绩决定。而学生在完成课后作业的过程中，抄袭现象严重，导致平时成绩区分度不大，所以课后作业成绩不能准确地反映学生对知识的掌握程度。总而言之，这种考核方式过于单一，不够客观，导致部分学生认为，平时作业抄一抄，考前突击几天就能通过考试。为了综合评定学生对知识的掌握程度和应用化学知识解决实际问题的能力，以前这种结果考核制应该改变为过程考核制。最终的总分应该包括作业、随堂测验、实验设计和最终考试成绩。首先，作业成绩包括课后作业和课堂中插入的题目的分数。之前已经提到过在上课过程中对于重要的知识点设置相应题目，随堂推送给学生，参与程度和正确率也作为作业成绩的一部分。而课后作业则可以布置讨论型或调查型题目，避免学生之间互相抄袭。其次，对于每章重点的知识，可出相应的计算题让学生随堂完成，既减少了学生课后作业的负担，也保证了作业完成的独立性。例如，在讲解热化学部分时，如何计算反应的标准摩尔吉布斯函数变是这一部分的重点，可以让学生计算不同温度下碳酸银分解反应的标准摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行的方向。通过这道题目的计算，既让学生掌握了相应的公式，又让学生巩固了影响化学反应方向的因素之一：温度。对于实验设计，鼓励学生之间互相合作，在教师的指导下查阅相关文献，寻找与材料物理专业相关的化学前沿热点课题，设计相关实验，学习化学的基本研究方法和手段，开发学生的创新能力和独立获取知识的能力，并且可以提高他们的科研能力。最后，期末考试成绩的占比可以相应减少。若学生平时已经认真学习，前三项考核已经完成地非常好了，证明学生对知识点的掌握比较好，期末也不用花费太多功夫去复习，减少了学生期末考试的负担。而对于平时不学习的同学来说，也不可能通过突击通过这门课程。所以，通过这样的方式，可以引起学生对这门课程和平时成绩的重视，而最终的成绩也可以全方位客观地反映学生对这门课程的掌握程度。

5 加入思政化元素，提高学生的爱国热情

习近平总书记在全国高校思政工作会议上提出“课程思政”的概念，他指出坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程。因此，在专业课教学中加强课程思政教育具有非常重要的意义。教师可以结合专业知识与社会实际问题，迎合学生的学习特点，促进学生对知识的吸收。在此基础上，教师的经验和对于专业发展的理解可以帮助学生规划他们的职业生涯，清晰地分析行业的短板，思忖未来行业发展的多种可能性，以此来鼓励学生在化学和材料领域执着追求。除此之外，我们应该结合社会主义核心价值观和学生个人价值观，使学生真正意识到通过专业知识建设中国特色社会主义的责任感和使命感，将个人发展和国家未来发展导向密切联系起来。

例如，在讲到热化学时，可以将其和能源的合理利用联系起来，通过给学生介绍石油、天然气、氢能、太阳能等能量的特点，让学生意识到在当前能源危机和环境污染的背景下，我们应该尽量使用清洁能源。而对于氢气的制备和储存、太阳能的转换等，又可以和科学前沿联系起来。再例如，讲到水溶液化学时，可以给学生介绍水污染的几种形式，让学生认识到现代水荒并不是由于自然界水分不足以支持人类发展，而是人类使用得过于粗放和无序，从而意识到节水防污不只是一个科学问题，更是一项关系全社会、需全社会共同参与的重大事业。通过这种方式不但可以引导学生学习化学知识，同时可以加强他们对化学相关领域的理解，拓宽思考问题的维度。最重要的是，这种方式将理论知识和实际生活联系起来。学生不仅能够理解化学理论，还可以了解到化学知识在实际生活中的指导作用，使学生能够看见化学未来的发展空间和社会对化学的需求。

6 结语

总而言之，随着时代的变迁和社会的进步，社会对大学生的要求已经发生了巨大的变化。因此，教师应该不断地学习和开发新的教学模式。在传统教学方法的基础上，我们应该不断思考和改革，融合新的教育理念，建立多样化的教学模式，激发学生自主学习的潜力，锻炼学生独立思考的能力。总之，教学应以学生为本，对不同的课程和不同的学生尝试合适的教学方式，激发学生的学习兴趣和热忱，培养学生独立思考和解决问题的能力。