物理化学不仅是化学、化工专业学生的重要理论基础课,同时也是环境工程、食品科学技术、制药工程、生物工程、建筑工程、材料工程等专业学生的理论基础课。由于该课程理论性较强、内容较抽象、概念较多,是四大基础化学中最难学、最枯燥也是最难教的一门课程。再加上学科的迅速发展和本课程所涉及相关技术更新,及教学改革后教学学时数减少,要在有限的时间内高质量地介绍更多知识,传统的教学理念、教学方法、教学手段都面临着挑战。如何在保证教学质量的情况下使枯燥无味的物理化学变得生动有趣?如何在有限的学时数内传授更多的知识?作者就7年的物理化学教学实践谈几点体会。
一、关于教学理念的思考
1.注重理论联系实际和学生兴趣培养。兴趣是创造性思维的源泉,兴趣是使学生变被动学习为主动学习的动力。如何提高学生对物理化学课程学习的兴趣是首先要解决的问题。所谓好的开端是成功的一半,上好第一节课就会使这一门课的后续教学事半功倍。第一节课是引导学生入门、引起学生兴趣的关键,在这节课中除了公式化的介绍课程的发展历史、涵盖内容外,我们还通常以提问的形式激发学生的兴趣。例如:H2和O2在室温下能否自动发生反应?石墨能变成金刚石吗?知道人工降雨是怎么回事吗?为什么北方的冬天要往路面撒盐?为什么高原上的水在七八十度就会沸腾?为什么水滴和汞滴会自动呈球形?为什么滴定管内水的液面是凹面?当带着问题学习时,学生的主动性和积极性是完全不一样的。
除了在第一节课设问以外,在后续的讲课中应适时的将理论联系实际。例如:在讲卡诺循环的时候,把冰箱、空调的制冷、制热原理一并讲解;讲不挥发性溶质稀溶液的依数性时,结合三鹿婴幼儿奶粉添加三聚氰胺事件,讲解国外在鉴定掺假奶的时候就是使用的凝固点降低原理;讲解渗透压,可以结合渗透现象对生物体的作用,同时把反渗透在海水提纯中的应用以及渗透膜的应用简单介绍;讲解水的相图时,可以把超临界流体的应用作简要介绍;讲两相完全互溶的二组分相图时,结合分离、提纯工艺上常用的分馏、精馏原理;讲解完全不互溶的双液系统的相图时,结合实例讲解水蒸气蒸馏在中药等领域中的应用;讲解表面活性剂章节时可以结合表面活性剂在常用的洗涤用品、化妆品、食品、药品等中的应用来讲解。这样可以大大提高学生对这门课程的学习兴趣,理论联系实际是激发学生兴趣的关键,只有理论联系实际才能让学生感觉到自己所学的东西并不枯燥,那些看似无用的理论推导和公式不单单是一些数字和字母,而是可以解决实际问题的工具。
2.注重知识相关性。知识相关性对于每一门课程的讲授都是非常重要的。这一点对教师的要求比较高,教师只有在非常熟悉教学内容同时能融会贯通、举一反三的情况下才能做到,而做到这一点即重要又必要。例如,在讲热力学第二定律中基本关系式的推导时,除了推导课本上的内容外,可以将后面章节的Gibbs-Helmholtz方程的推导以及相平衡中Clapeyron、Clausius-Clapeyron方程的推导作为该节内容的应用来讲,这样既巩固了本节内容,又把不同章节的内容关联起来,同时还节省时间。因为单独推导这些公式时,还得复习以前学的相关内容。在化学平衡章节中讲解温度对平衡常数的影响公式时,可以把相平衡中温度对两相平衡时的压力的影响以及动力学中温度对反应速度的影响公式一并提及并加以比较区别,因为这几个公式的表达形式非常相似,这样可以帮助学生理解记忆、举一反三。除此之外,教师还应注意学科之间的知识相关性,与学生学的其它专业课的相关内容结合起来。例如,讲相图时,结合化工原理课上常用的分馏、精馏原理,说明这是后续课程的理论基础;在讲溶胶电性质时,可以与生物化学上的电泳实验结合。这样使学生不单是孤立的在学习物理化学,这也符合物理化学作为一门交叉学科的理论基础课的性质。
3.注重例题、习题和课后作业。每次课后都应布置一定量的作业,这样可以帮助学生理解、掌握所学的知识。在例题讲解的时候也要讲究策略,教师不能唱独角戏。讲解例题时,可以先给学生3～5分钟自己看题考虑解题的思路,然后教师和学生一起解题,这样学生容易集中精力。
二、关于教学方法的思考
在讲解的过程中要注重启发式和互动式教学方法,教师不能只以自己为中心。上课时要注意多提示、多启发、多提问,当讲到重要知识点时,一定要及时了解学生的掌握情况,如果没有理解,可以再讲一次,直到学生掌握为止。
对于每一堂课,上课内容的安排非常重要。首先,要注意先讲什么后讲什么。每一个教师都有自己的讲课习惯和方法,常用的方法是首先对上次课的作业进行评讲,根据作业批改情况,指出学生容易犯的错误。其次,对上次课重点内容进行回顾。由于现在自觉进行课后复习的学生为数不多,与学生一起回顾上节课的重点内容,一方面帮助学生记忆,另一方面可以为本次新课内容作铺垫。最后才是新课内容讲解。对于每一章,我们一般先要对整个章节做简单、全面的介绍,每一章讲完后对讲过的内容进行复习,指出哪些是要求重点掌握的、哪些是要求理解的、哪些是要求了解的。在这几年的教学实践中,根据学生反馈回来的信息,这一教学方法得到绝大多数学生的认同。
三、关于教学手段的思考
传统的教学手段是板书加讲授,这一教学模式对于物理化学课程中的理论和公式的教学效果较好,学生能跟上教师讲课的节奏。但是,这与教学课时的缩减相矛盾,板书推导公式速度太慢,一堂课传授给学生的信息量太少,所以新的教学手段的应用势在必行。多媒体教学是目前各大高校普遍使用的新型教学手段,它以形象具体的图、文、声、像来创设生动的教学情景,使抽象的教学内容具体化、清晰化,有助于学生发挥学习的主动性,积极思考,并兴趣盎然地参与教学活动。同时能大大增加课堂信息量、提高教学效率,成为解决当前学时不足矛盾的重要手段。但是,什么都是双刃剑,多媒体教学如果应用不当,就会出现速度太快、信息量太大、学生跟不上教学节奏的弊端。所以如何合理有效地使用多媒体教学就显得格外重要。本课程组从2003年开始就使用多媒体进行物理化学教学,对于如何高效地在物理化学教学中使用多媒体教学积累了下面一些经验。(1)多媒体课件的制作需要内容清晰、特色鲜明、重点突出,特别注意字体大小、颜色对比度。(2)其次多媒体课件的播放需要有层次,公式推导的过程需逐一呈现,切忌首尾过程一起现。(3)对于推导出来的结果、重要的公式需要在黑板上板书,加深学生的印象,也提醒学生这是重点,一节课下来,板书内容就是这节课的主要内容。(4)授课过程中时时询问学生理解、记录情况,如果学生没理解,可以再讲一遍,如果没记录完,可以做短暂停顿。(5)多收集学生对教学效果的意见,适时做出调整。因为,一个教师上课效果的好坏,学生是最有发言权的。
总之,利用理论联系实际来培养学生兴趣、调动学生的学习积极性,使用好的教学方法配合有效的现代化教学手段,时时关注学生对课堂知识的理解情况,做到这几点完全可以在少学时数的情况下生动、形象、高效、高质量地教好物理化学。
