摘要:学生在学习物理化学这门课程过程中普遍感到枯燥、抽象、难于理解。这在很大程度上影响了学生的学习兴趣和创新能力的培养。因此,对物理化学的课堂教学改革势在必行。以物理化学的研究内容和发展现状为出发点,在教学内容的选择上,把科研以及生产生活实践环节上收集的素材及时充实到课堂;实现探索式、逐步深化式教学;在实验教学环节上,适当增加了对大型精密仪器使用,加强学生动手能力实训。进而摸索出有利于培养学生的探索精神和科学素养的课堂教学改革方案,最终满足现代社会发展对科研工作者和技术人员的创新能力的要求。

关键词:物理化学;教学;创新能力;实践

中图分类号:G642.0文献标识码:C

作者简介:王艳(1980-),女,汉族,辽宁葫芦岛人,博士,讲师,主要研究新能源材料及电化学,沈阳师范大学化学与生命科学学院,辽宁沈阳110034曹中秋,沈阳师范大学化学与生命科学学院,辽宁沈阳110034赵晔,沈阳市第一O七中学,辽宁沈阳110042朱景龙,沈阳市一四六中学,辽宁沈阳

《物理化学》是化学及相关学科的理论基础[1]。是化学、化工、材料、能源、冶金等专业本科生必修的专业主干基础课之一。它是从化学现象与物理现象的联系入手,借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段,来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。然而,物理化学的概念性、理论性、系统性以及逻辑性都极强,同时,涉及的公式较多,应用条件的限定较为严格,同时与数学知识的联系又非常紧密,学生在学习过程中普遍感到枯燥、抽象、难于理解。这在很大程度上影响了学生的学习兴趣和创新能力的培养。其教学质量直接关系到学生运用理论知识解决实际问题的综合素质和能力的培养。多年来,从事物理化学教学方面的教师不断探索、创新[2-4],在教学模式和方法上积累了丰富的经验,但在很大程度上仍不能满足现代社会发展对科研工作者和技术人员的创新能力的要求。因此,如何在物理化学的课堂教学上培养学生的学习兴趣,动手能力及创新能力则显得尤为重要。为此,以当今社会发展的需要为目标,将探索式,逐步深化式教学融入其中,并将实践和教学有机结合,进而摸索出有利于培养学生的探索精神和科学素养的课堂教学改革方案。

1在教学内容的选择上,把科研以及生产生活实践环节上收集的素材及时充实到课堂

物理化学的主要包括热力学、电化学、动力学、表面化学以及胶体化学五部分。这门课的理论性较强,对初学者而言,其理论知识比较抽象,难于理解。因此,在教学内容的选择上,把科研以及生产实践环节上收集的素材及时充实到课堂上,避免学生在新知识面前困惑,理不清头绪。例如,在讲授电化学中二次电池相关内容的时候,可以把科研项目中涉及到的关于锂离子电池的研究融入其中,从电池的构造,组装以及阴阳极材料,电解质材料的选取等方面入手,让学生对锂离子电池有一个较为全面的了解,同时对阴阳极反应采取动态演示的方式给予展示,让学生清晰的看清脱嵌锂的过程,认清反应进程,电子转移的方向,电流的流向等。在讲授电导水以及水的杂质去除方面的知识的时候,首先让学生了解什么电导值范围的水可以认定为是“电导水”,对于非电导水即含有杂质的水如何纯化的问题时,可以让学生在课前预习时了解一下目前家用的“净饮机”,详细查看一下各级过滤材料的组成成分,然后在讲述其去除杂质的方法。让学生自己去分析究竟属于去除杂质方法的那类以及相应的原理,这样将生活中实际遇到的问题充实到课堂,相信学生对所涉及的知识内容会有更好的理解和更深的印象,而不是仅仅把去除杂质的方法简单的罗列。当讲授到“金属腐蚀与防护”方面内容的时候,不妨让学生联想一下在海上航行的船舶,为了避免腐蚀,在船底四周要镶嵌上锌块,这就会使得较活泼的金属锌在船舶的腐蚀过程中充当阳极,失去电子而还原(反应:Zn→Zn2++2e-),此时,船体本身充当阴极收到保护,而锌块则代替船体而受腐蚀,实现了牺牲阳极的阴极保护法。通过以上的实例,我们可以看到在基础理论的讲授过程中,引入适当比例的科研以及生产生活实践环节上的典型案例,能够深化学生对理论内容的理解,激发学生探究自然规律的兴趣。

2实现探索式、逐步深化式教学

传统的物理化学教学多采用“填鸭式”教学模式进行理论知识的讲解,学生仅仅是被动的学,这在很大程度上抑制了学生的学生个性、学习兴趣、思维能力以及创新能力的提高[5]。鉴于此,我们在教学形式上进行了改革,通过探索式、逐步深化式教学模式,创设问题情境方式,让学生在探索,思考和实践的过程中吸取理论知识和应用知识,进而培养学生的创新思维能力。比如,在讲授“电导测定”的内容时,通过之前授课内容的讲解,提示学生电导的测定实际上就是电阻的测定,而电阻的测定在高中教材中就已讲过。此时让学生们回忆一下“韦斯顿电桥的基本原理是什么?”,通过这一问题逐步展开。进而让学生了解到当电桥达到平衡时,会有怎样的结果产生。然而再讲授电导测定,以及相应的装置。可见,通过对电阻测定相关知识的复习,对于电导测定的逐步深化就显得易于理解,这样由简单到复杂,由浅入深的思路,就会使学生很好的掌握电导测定的原理。在讲授极化曲线的测定时,由于极化这一知识比较抽象,首先让学生了解什么是极化曲线,它实质上反映的是电流密度和电极电势之间的关系。这时让学生探讨一下电流如何测定,电极电势如何测定,因为不管是电流,还是电极电势的测定在之前的章节讲授中已经学习过,学生会有较深的印象。这样经过一小段时间的探讨,然后通过学生主动答复的方式来解决此问题。如此下来,极化曲线的测定就显得比较易于理解。此时再讲授极化曲线测定所需的实验装置,即三电极系统。待测电极和辅助电极构成的电解池中的安培表即用来测定电流的,通过调节电路中的滑动变阻器,可实现电流值的调节。而在某一电流下,待测电极和参比电极构成的原电池就是用来测定待测电极的电极电势的。很显然,学生会很容易掌握关于极化曲线的测定的相关知识点。通过这种探索式、逐步深化式的教学模式,能够在很大程度上提高学生的学习兴趣,使学生更深入的掌握所学的理论知识,能够取得更好的课堂效果。

3在实验教学环节上,适当增加对大型精密仪器使用,加强学生动手能力实训

王等[6]曾指出:实践教学在大学生的创新意识、创新思维和创新精神的培养中具有不可替代的作用。在实验教学环节上,以往多采用的方式是验证性教学模式,类似于“照方抓药”的模式,这样学生自身创造性思维在很大程度上根本得不到锻炼,更难以满足当今社会对人才培养的要求。针对以上问题,根据现有实验仪器和设备以及物理化学教学大纲的要求,在实验教学环节上,适当增加对大型精密仪器使用。一般情况下,对于大型精密仪器来讲似乎是研究生同学的专利,本科生同学很少能接触到。其实,对于本科毕业后的学生来讲,无论是继续学业,攻读硕士研究生,还是参加相关实践工作,各种大型仪器都会有或多或少的接触。试想,如果在攻读学士学位的本科期间,就能对一些大型精密仪器有一个很好的了解,甚至是上手操作,无疑是百利而无一害的事情。因此,我们可以开设一些更能反映当代科学前沿以及生产生活实践的综合性实验项目,充分利用现代分析测试手段。例如,我们设计了“铬合金在酸性介质中极化曲线的测定”这一综合性实验,设计这一实验的目的首先是让学生对极化这一相关理论知识有一个更好的把握和理解,同时也是更重要的是能够让学生熟悉和使用“电化学工作站”来测定极化曲线,进而判断所测合金的腐蚀情况,这恰恰也有金属腐蚀的相关理论知识很好的结合起来。同时让学生参与到实验样品的制备、抛光以及电化学测试等全过程中来,让学生主动思考实验过程,根据仪器扫描出的极化曲线,来分析在酸性介质中铬合金的腐蚀情况,这样既直观,有益于理解,同时更利于调动学生的积极性,最终达到提高学生创新思维能力的目的。

4结语

为了避免在物理化学教学过程中,学生在学习过程中普遍感到枯燥、抽象、难于理解的现象,提高学生的学习兴趣和创新能力。我们以其研究内容和发展现状为出发点,在教学内容的选择上,把科研以及生产生活实践环节上收集的素材及时充实到课堂;实现探索式、逐步深化式教学;在实验教学环节上,适当增加了对大型精密仪器使用,加强学生动手能力实训。进而摸索出有利于培养学生的探索精神和科学素养的课堂教学改革方案,最终满足现代社会发展对科研工作者和技术人员的创新能力的要求,最大限度地培养学生的创新能力。

参考文献:

[1]傅献彩,沈文霞,姚天杨等.物理化学[M].高等教育出版社,2006.

[2]肖利,刘建华,唐娴敏等.冶金-材料类专业物理化学课程教学改革与实践[J].湖南工业大学学报,2011,(25):93-96.

[3]方文军,雷群芳,王国平等.工科物理化学教学改革与实践[J].化工高等教育,2005,(2):33-35.

[4]张业中,谢修银,龚银香等.物理化学教学研究型实验模式与实践研究[J].教育与教学研究,2009,(23):86-87,102.

[5]朱映雪,董伟武.大学生自主创新的主要障碍[J].南阳师范学院学报(社会科学版),2009,(8):104-111.

[6]王其军,吕栋梁,辜音奎等.实验室开放对学生创新能力培养的研究[J].实验科学与技术,2009,(7):88-89.