基于MOOC的“物理化学”教学设计与实践

王安杏，张庆

（安徽职业技术学院 环境与化工学院，安徽 合肥 230011）

“物理化学”是化学化工专业的一门重要专业基础课，它从物理现象与化学现象的内在联系入手，运用物理学的研究方法和实验技术，探究化学体系中存在的最普遍、最基本的规律和理论，是化学科学体系最为重要的理论基础[1-2]。“物理化学”课程涉及概念和公式较多，课程理论性、系统性和逻辑性很强，对提高学生数理能力、逻辑推理能力和抽象思维能力具有重要作用。MOOC（Massive Open Online Course），又称慕课，指大规模开放在线课程，具有大规模性、开放性、共享性、创新性、自主性和广泛参与性等特点[3-4]。MOOC作为信息化技术与教学深度融合的产物，已成为“互联网+”课程教学模式改革的新浪潮，为高等教育带来了挑战和机遇。基于MOOC 的发展及其先进的教育理念，结合“物理化学”课程的特点，本文分析了MOOC 在“物理化学”课程教学中的作用。

1 MOOC在“物理化学”课程教学中的作用

MOOC 的出现为“物理化学”的课程改革提供了载体，通过将“物理化学”与MOOC有机融合，将“物理化学”教学内容以MOOC 的形式优化整合，再将整合后的教学内容充分碎片化，便于学生利用碎片时间高效学习。

1.1 MOOC作为一种新型在线教学模式，呈现形式多样化，利于提高学生学习兴趣

传统的教学模式很容易让学生对理论性强的“物理化学”知识的学习感到枯燥疲倦。基于信息化技术支撑的MOOC 教学，极大地丰富了教学资源的呈现形式，有效地拓展了学习的时空，为学生自主学习与加强师生交流提供了便利[5]。MOOC 呈现形式多样化，使知识点以文本、视频、动画、数字化资源、拓展资源、试题等多种形式呈现，使抽象的内容变得直观、生动、具体，不仅可以加深学生理解记忆, 而且有助于激发学习兴趣。

1.2 MOOC将课程内容碎片化，为学生自主学习提供便利

由于MOOC视频的长度约10 min, 所以教学设计时以知识点为基本单元，重组整合教学内容，确保每一个知识点的相对独立性，便于学习者选择[6]。同时基于MOOC 共享性、开放性等特点，学生可以灵活利用零碎的空闲时间学习知识点。基于学生基础差异，利用MOOC 可以实现分层推送：对于基础一般的学生，主要推送基础知识；对于学有余力的同学，除了基础知识，还可以推送一些拓展资源，实现因材施教，满足不同层次学生对不同知识点的个性化学习，激发学生学习的积极性和主动性。

1.3 集中重难点、易错点讲授，提高教学效果

将“物理化学”教学中的重难点及易错点做成MOOC，通过视频、动画等展示给学生，有针对性地解决学生学习过程中遇到的问题，实现重点和难点的突破，加深学生对知识的内化，提高学习效果。

2 “物理化学”MOOC教学设计

2.1 教学内容的选择

结合专业培养目标，按照“必需、够用、少而精”原则[7]，以应用为目的，优化课程体系，整合教学内容，以MOOC形式进行教学设计。为适应不同专业的需求，内容要有所侧重，既要考虑到基本的教学内容，又要兼顾专业的需求[8]。如针对化学工程与工艺专业的学生，可以增加二组分系统气液相图的介绍，为学生后期学习“化工原理”中精馏部分知识打好基础；还应注意增加动力学中的简单级数反应和多相催化反应的学习，为学习化学反应工程作铺垫[9]。表1列出了不同模块所选取的教学内容，表2列出了部分知识点的教学设计。

表1 选取的部分教学内容

表2 部分知识点的教学设计

2.2 教学内容的设计

教学内容的设计主要包括知识点的导入，讲解、举例、总结、拓展等环节，例如关于熵判据的教学设计，可以从热力学第二定律—克劳修斯不等式引入。克劳修斯不等式只能判断过程的性质是否可逆，并不能判断过程的方向是否自发。实际生产生活中，我们经常需要判断一个过程进行的方向与限度，如果用熵来判断过程的变化方向和限度时，即为熵判据。因此将克劳修斯不等式应用到隔离系统中, 就得到了熵判据，这样很自然地就引入了熵判据。讲解熵判据时，以实例说明熵判据的应用，并与熵增加原理比较，引导学生思考如果将克劳修斯不等式应用到绝热系统中，那么得出的是熵判据吗？通过内容讲解使学生真正理解熵判据，并会使用熵判据。由于熵判据需计算系统熵变和环境熵变，比较复杂，引导学生思考“对于更有实际意义的等温等压且无非体积功的体系，有没有能够直接判断体系发生某一变化的方向函数”，为后面学习吉布斯函数判据作铺垫。表2 列出了选取的部分知识点的教学设计。

3 “物理化学”MOOC教学设计时注意问题

3.1 教学设计注重系统性

“物理化学”各模块之间联系紧密，相辅相成，表面现象和电化学等内容就是对热力学知识的应用，反过来也为深入掌握热力学提供新的思路和方向[12]，同时“物理化学”为学生学习化学材料类专业课程提供理论基础，所以“物理化学”与其他课程中相关内容的联系也较为紧密[13]，因此在进行MOOC 教学设计时，要注重知识的关联性、系统性与逻辑性。为了使学生在碎片化知识点基础上建立对“物理化学”课程的完整认知，就要求统筹教学设计，抓住知识点的内部联系，掌握知识点之间的衔接，确保学生在学习过程中的连贯性。

3.2 教学设计注重整体性

在设计每一个知识点时，要注重内容的完整性，从知识点导入、讲解、举例、总结、拓展等方面讲解知识点，这样才能使知识点的讲解比较透彻，使学生比较容易构建完整的知识体系。知识点导入时可以由知识点的应用实例或知识点对应理论的产生背景导入，由浅入深，比较容易激发学生的学习兴趣。讲解知识点时要以理论的实际应用为案例。最后，总结知识点，并以知识点为核心进行拓展深化，可以介绍目前理论最新的研究成果及科学前沿，提升学生对物理化学的感性认识，同时为学有余力的同学提供进一步学习的机会。

3.3 教学设计注重理论联系实践

在教学内容设计时一定要理论联系实际，将理论知识与实际应用联系起来，这样才能让学生切实感受理论知识的实用性，着力提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。如讲解“物理化学”中化学势时，要将化学势的物理意义解释清楚，可以结合化学势在生产生活中的实际应用案例进行讲解。在介绍化学势与温度和压力的关系时，可以通过比较不同温度或不同压力下的化学势大小，深化学生理解化学势与温度和压力的关系，强化学生对此部分知识的理解记忆，这样有利于学生将普通的数学公式与实际的“物理化学”过程紧密联系起来，深化对理论知识的理解。

4 结束语

“物理化学”是多学科交叉构成知识体系的一门课程，理论性和逻辑性较强。基于MOOC理念，结合“物理化学”课程特点及专业要求，以应用为目的，对“物理化学”内容进行优化整合，进行“物理化学”MOOC 教学设计。在教学设计过程中要突出课程的应用性，注重知识的关联性、系统性、整体性、独立性以及理论与实践的紧密联系，这样才能取得较好的教学效果。