以创新能力培养为导向的物理化学教学改革探索*

张 芯，李亚萍，王和平

(安康学院化学化工学院，陕西 安康 725000)

物理化学作为化学、化工、材料、制药工程等专业的基础课程，是通过物理原理及物理实验技术，研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科[1-3]。物理化学课程涉及到大量的数学和物理的知识及方法，学习过程中会运用到物理知识、数学推理及运算，逻辑性较强。同时，课程包含的知识点又与科研发展及我们的日常生活息息相关[4-6]，应用性有特别突出。因此，学生在物理化学的学习过程中，要特别注意对于基础理论知识的理解，又要同时做到学以致用，能够将课本里的理论知识运用到分析问题、解决问题的实际过程中。因此，本门课程的学习对于学生独立思考的能力、创新能力都会有很好的锻炼[7]。而进一步改革物理化学课程教学，对培养优秀的创新人才具有重要的意义。

1 注重培养学生的逻辑思维能力

提高学生的创新能力，逻辑思维能力的培养至关重要。物理化学作为一门逻辑性很强的课程，逻辑思维贯穿所有章节。这就要求教师在授课过程中，不仅要注重基础理论知识的讲授，更应该注意引导学生对物理化学知识体系中涉及的研究方法、原理等内容之间的逻辑关联的理解，使学生感受到理论知识的逻辑性，逐步形成逻辑思维。

物理化学的学习内容包括：化学热力学、化学平衡、相平衡、电化学、表面化学、化学动力学等。其中，化学平衡与相平衡属于化学热力学的具体应用，因此，教师在讲授化学平衡、相平衡章节过程中，要注意与热力学定律联系起来。另外，在每一章节知识点学习过后，要注意引导学生对于基础概念及各知识点之间的关系进行总结。例如，在讲解分子间作用力过程中，引入理想气体与非理想气体之间的区别、分子间作用力的发现历程，加深学生对于抽象概念的理解与掌握。又如，在化学热力学的教学过程中，热力学定律概念繁杂、内容抽象、容易混淆，而且，这一部分涉及到的公式推导比较多，而且每一个公式都有其特定的运用条件，教师应讲解公式的推导过程，课后学生通过练习公式推导过程及完成练习题巩固对公式的掌握程度。同时，教师可以采用思维导图等教学方法，配合学生自己完成思维导图等内容，使学生感受到逻辑的魅力，从而使他们的逻辑思维能力得到充分的锻炼和培养。

2 积极推动线上线下混合教学模式

为了充分凸显“以学生为中心，以教师为主导”等教学理念，通过课堂教学改革创新，使得本身让学生听起来就比较乏味的理论课就变得生动有趣。利用课堂教学的平台充分发挥教师专业知识讲授和思想引领的双重功能，将课堂教学与学风建设、专业学习与思政教育充分结合。教师作为学生学习的引导者，应摒弃过去上课时满堂灌的教学方式，积极开展线上线下混合教学，具体来讲，可以建设网络课程，或者充分利用已有的网络教学资源，例如可以利用中国大学MOOC平台上的优质资源，建立SPOC课程，教师可以在正式上课前利用“慕课堂”或“雨课堂”布置学习任务，让学生提前预习SPOC课程上的理论知识，引导学生自主学习，并进行自测，这有助于教师提前了解学情，从而在线下课堂能实现精准教学。线下课堂，着力于引导学生思考，通过理论知识跟实践的结合案例，培养学生运用知识、解决问题的能力。另外，根据本科专业设置特点，调整讲授内容安排，对不同的专业侧重不同理论知识的讲解。同时，可以在课程的讲授过程中引入课程思政的内容。培养热爱祖国，具有良好的科学文化素养和高度社会责任感的人才。

以讲解表面张力这一节内容为例，表面与界面的概念这样一些基础的定义内容学生可以自主学习，课堂教学可以一带而过。线下课堂，开篇以自然界中的一些现象来提出问题，例如，“不粘锅为什么可以防粘黏”？“温度计里的水银洒落在地为什么呈球形”？这些问题的提出会激发起学生的学习兴趣。学习完之后，再由学生运用所学内容来解释前述问题，引导学生学以致用，以用促学。同时，线下利用雨课堂智慧教学，推送练习题，并开启“弹幕、投屏”功能，学生参与其中，实现跟学生的高效互动。最后，为理论联系实际环节，解释跟表面张力有关的现象，巧用多媒体手段搜集课程有关的信息让大家共享，以防雾护目镜的开发为例，讲解与表面张力有关的现象-亲水。以新冠肺炎疫情为切入点，激励学生好好学习理论知识，同时，加强学生对社会主义制度的优越性的认识，厚植爱国主义情怀。课后，布置讨论话题，让学生分组完成，培养学生的创新能力。

3 注重理论与实际运用相结合

理论联系实际，在实际教学过程中，教师应注意将课本的知识点与生产、生活实际结合起来，培养他们的学习兴趣，课后可以通过分小组完成任务，比如：“请你用你学过的物理化学知识解释生活中存在的现象”等，激发学生的学习热情，同时也培养了他们发现问题、分析问题、解决问题的能力。

例如，在讲解润湿概念的时候，引入植物的亲疏水性与农药药液之间的关系。有研究发现，表面活性剂的加入可以提高农药的润湿能力。这样既减轻农药对环境的污染，又保证了对有害生物的防治效果。讲解工业生产中涉及的合成反应，以工业合成氨反应为例，通过启发式的教学手段，使学生明白现代工业上合成氨的最佳反应条件，以及为什么适当提高氮含量，可以有利于提高反应速率。通过合成氨这一反应，学生清楚的感受到所有的反应过程都必须综合热力学和动力学两方面的因素。从而给学生以科学方法层面与思维能力的启迪。在讲解相图这一章节时，会涉及到精馏(或蒸馏)的基本原理，通过详细讲解精馏过程中的温度-组成图，加深学生对于精馏的理解，同时向学生介绍工业中运用的精馏塔装置。关键问题是如何根据需要设计蒸馏塔中的塔板数，在工业生产中不仅要考虑产品的质量要求，还要考虑设备、能源等生产成本问题，让学生深刻体会到所学理论知识对实际生产的指导作用。

4 注重学生动手能力的培养

物理化学虽然包含了很多复杂的公式概念，但它也是由众多事实与实验过程所支撑起来的课程。为了使学生更好的理解与掌握这门课程，我们在学习过程要讲理论与实践相结合。例如，“表面张力的测定方法”这部分内容。以往的教学会把测定方法放在实验课中来讲授，这样可能会造成理论知识跟实践环节的脱离。现在把实验课需要讲解的内容融入到理论教学中，真正做到理论跟实践相结合。又如在化学动力学教学过程中，涉及到一个重要且抽象的参数-反应速率常数，我们可以安排实验：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定，测定实验过程中反应体系的电导值，最终得到该反应的反应速率常数，锻炼了学生的动手能力，又达到了加深学生对概念的理解这一教学目标。

5 提升教师自身素质

想要教授好一门抽象的课程，必然要先提高教师自身的教学水平及素养。

在这个知识更新频繁的信息化时代，教师更要时刻关注科学前沿，不断学习，提升自己对知识的掌握程度，将科学研究与日常的教学工作结合起来，多多查阅科研文献及学科前言内容，不断更新教学内容，并适时引入学科前沿研究实例，激发学生的学习热情与创新意识，培养学生的创新能力。

6 结 语

物理化学课程对于学生创新思维的形成和创新能力的培养具有重要的作用。综上，采用高效的教育教学方法，引入思维导图、课堂讨论等教学环节，致力于培养学生综合分析和解决复杂问题的能力。采用不同的课程平台，推进课程信息化建设、混合式教学建设，强化自主学习能力培养。不断更新教学内容，使课程教学与科研、应用前沿对接，使学生可以更好的适应社会发展，从而培养出新时代条件下具有创新能力的化学人才。