理科试验班背景下物理化学教学模式探索

张一卫　周钰明　刘松琴　张进　娄亚琴

[摘 要]如何在“理科试验班”大类招生模式下有效提高学生学习物理化学的积极性这一问题亟待探索。文章结合理科试验班学生学习基础和培养方案，从优化课程结构、改革教学模式及完善课程考核三个方面，阐述了物理化学教学改革的可行性和必要性，旨在提升课堂的教学质量和教学效果，从而提高理科试验班学生学习物理化学的兴趣。

[关键词]理科试验班;物理化学;教学改革;学习兴趣

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）05-0120-03

2019年开始，东南大学化学化工学院（以下简称“我院”）本科生实行理科试验班、工科试验班模式的大类招生。其中大一的理科试验班涵盖数学、物理、化学等专业的学生，待学习结束后，学生可自主选择专业，完成专业分流，这一举措对学生更合理地选择专业具有较好的指引作用。理科试验班模式招生培养方案具有重基礎、通识化等优点，以培养全方位的综合性人才为目标。此外，理科实验班开设了高等数学、线性代数、大学英语、大学物理等课程，夯实学生的数学、物理、英语基础，为后续的学习打下良好基础。理科试验班招生模式和普通大类招生有些许差别。理科试验班学生更侧重数理知识，而化学类相关课程较少，后续选择化学专业的学生可能会在之后的课程学习中遇到一些困难。再者，学生普遍反映物理化学课程公式繁多，理论性及逻辑性太强，因此对其存在抵触心理[1]。鉴于此，我们对理科试验班基于分流后选择化学专业的学生进行调查统计，发现学生普遍反映物理化学教学模式僵化，忽略实践能力与创新精神的培养，且以考试为主、知识为辅。这无疑会影响课堂的教学质量和教学效果。因此，根据理科试验班学生的具体课程学习情况来改革传统教学模式变得尤为重要和迫切。笔者基于我院理科试验班学生的实际学习情况，针对目前物理化学课程教学中的不足，结合物理化学课程的综合性、逻辑性与理论性强等特点[2]，从三个方面探索改革物理化学课程教学模式，以期适应理科试验班学生的学习特点，培养学生的应用能力和创新思维。

一、进一步优化课程结构

针对我院理科试验班学生的招生培养特点，结合理科试验班学生分流后不同专业的培养方案，通过改革物理化学课程结构，设定不同层次的教学目标，以此更好地引导学生全面理解、掌握物理化学知识体系，全面提高学习质量。物理化学课程存在内容繁多、公式推导复杂[3]、短时压力大的特点，导致很多重难点不能完全细化讲解。课程结构优化改革可以考虑从教学大纲着手，以物理化学课程在教学计划中的要求、作用为依据[4]，进一步优化教学内容，简化理论知识与基础原理，明确重难点。

在制订教学大纲的基础上，首先，可以精简细化教学内容。例如对于量子力学、统计热力学等内容难度较大、实践性较低的部分，可以考虑删除或者简要概述，教师也可提供课件给感兴趣的学生自行学习。其次，可根据理科试验班学生课程内容需要调整授课重难点以及相关内容的授课顺序。任课教师要充分了解学生对已修课程的掌握情况，例如物理化学课程中化学动力学、热力学的基本关系式等章节涉及高等数学中的微积分及偏微分知识，而理科试验班学生数学基础较好，因此涉及公式推导等数理知识时，以提点为主，引导学生自行推导，着重培养其逻辑思维能力及应用能力。再次，可通过不断调整教学内容设置，以提高理科试验班学生的学习积极性为主，把基础知识的验证与生活中的相关实例相结合，利用随处可见的生活现象激发学生的学习兴趣。例如讲解亨利定律时可以引入啤酒起泡的实例，由于对瓶盖和啤酒加高压，瓶盖一打开，压强降低，二氧化碳就形成了很多气泡。用物理化学知识解释生活中的现象，引导学生掌握知识的应用性，可以增加物理化学课堂的趣味性。也可以物理化学家的事迹为切入点，例如吉布斯、普朗克等，通过讲述他们在科研工作中的艰辛，让学生体会到做任何事情都需要坚持不懈地努力，以此来激发学生献身科研的热情。

在教学方法上，可充分利用理科试验班学生的学习特点，引入模块化教学方式，将课程分为基本概念、与其他学科的交叉内容、实际应用三大模块。基于理科试验班学生已修课程的情况，整合其他相关课程的内容，明确每门课的重难点，删减重复内容，优化时间利用率，从而提高学习效率。这样任课教师可以有充足的时间在课堂上深入讲解学生不易理解的内容，避免出现因课程内容繁多，而敷衍讲解、草草了事的问题。此外，由于理科试验班学生之前了解化学知识的渠道较少，相关知识储备不足，因此可安排教材内容之外的学术报告、专题讲座供学生自我提升。课程内容的多样化选择，使传统枯燥的物理化学公式推导变得有趣;而多层次的知识点切入，使学生开拓思路、激发灵感。

二、“线上+线下”混合教学模式，优化教学形式

以往的物理化学课程授课主要是以教师为主的知识灌输模式[5]，教师是传授学生知识的主体，学生只是被动接受知识并进行机械练习，并没有深入理解、应用知识。这就使得教学效果大打折扣，并且学生的学习主观能动性也在一定程度上被扼制，对学习效果不利。因此，笔者根据理科试验班学生的特色，引入线上教学，通过线上平台分享化学学习资料，让化学基础较差的学生及时“充电”。提供线上平台可以让学生互相交流、互相激励，个别学生由于紧张不敢在线下课堂提的问题都可以在线上提出，任课教师要及时引导、解答困惑。同时，任课教师可通过线上平台提前发布电子课件、典型例题、重点习题等辅助学习的资料[6]，要求学生在规定时间内自主完成学习和预习。课后，教师可根据理科试验班学生的课堂掌握情况，发布授课内容概要，及时与学生进行在线交流、答疑解惑，通过师生互动营造一个轻松的教学氛围，从而提高教学效率。线上无法解决的疑难问题可以在线下课堂深入讨论，达到“线上+线下”双倍教学效果。

线上课堂分课前预习和课后升华两大板块：1.课前预习。教师根据理科试验班学生的学习情况精心设计各章的导学内容，包括各章学习的重点和难点，帮助学生梳理知识框架，让学生快速理解、掌握相关核心内容。2.课后升华。教师根据实际教学情况总结、提炼教学重难点，精心设计不同类型、不同难度的练习题，检测学生对相关内容的掌握情况[7]，并根据学生的掌握程度及时调整授课安排，进行针对性的查漏补缺。

线下课堂主要起课内深化作用。任课教师精心设计教学课件，以别具一格的讲课方式调动理科试验班学生的积极性。例如通过对物理化学课程中某个公式的推导与拓展，引导学生提出解题思路，并对其求解过程的正确性与否进行适当讨论，总结其关键思路，提供一定的课堂时间进行小组讨论;或者通过对随处可见的生活现象进行分析，引导学生用物理化学知识进行交流讨论，从而让学生在探讨过程中深刻理解相关原理和应用;也可通过对各章节知识的梳理与比较，明确课程知识体系的系统性，引导学生思考。部分疑难问题可在线下讨论，学生在讨论过程中解决问题的能力逐步得到提高。这样的学习过程可以有效避免教师的“满堂灌”教学，真正实现以学生为中心的教学模式[8]。

“线上+线下”混合教学模式实施过程分为课前自学、课内深化、课后升华，三个阶段的核心在于教学内容的完整性。教师不仅要自己精心备课，还需花费更多时间和精力了解理科实验班学生的学习情况，更要考虑如何调动学生的学习兴趣、布置哪些课前学习任务，以及时刻关注学生学习进度。线上课堂对线下课堂起到强化、补充作用，两者相辅相成，效果倍增。该教学模式将以教师为主体的知识灌输模式转变为教师引导、学生主体的学习、交流模式，使学生的课堂参与度显著提升，满足了理科试验班背景下对高素质人才培养的要求。

笔者为更好地把握“线上+线下”混合教学模式的教学效果，对理科试验班的学生进行了问卷调查（见表1）。

问卷调查结果显示，理科试验班有99%的学生对改革后的物理化学教学现状表示满意，认同混合教学模式。课堂反馈发现全班学生都能认真听讲，积极参与课堂交流、讨论，真正达到以学生为主体。在线上和线下混合教学模式的知识输入下，理科试验班学生的化学基础逐步提高，其语言表达能力、知识应用能力、创新实践能力、综合素养等都有了明显提升。

教研组对采取“线上+线下”混合教学模式授课的班级学生进行了满意度调查，统计结果如图1所示。

结果显示，有97%的学生对该教学模式表示满意（包括特别满意），表示不满意（包括一般）的仅有3%，这表明大多数学生对该教学模式比较认可。另外，有96%学生对引入线上环节特别满意，有4%学生觉得满意，他们认为此模式下多方位的知识输入拓宽了学习渠道，使学习更加便捷高效。学生可以随时在线上讨论区展开交流，任课教师和学生能共同讨论、解答困惑，学习氛围浓厚，总体效果良好。此外，调查结果显示学生很喜欢任课教师在课堂中讲解物理化学在生活、电影中的应用，以及名人故事、前沿化学等知识拓展内容，此模式下课堂氛围轻松愉快。这一结果表明“线上+线下”混合教学模式与理科试验班学生的学习特点、培养方案相契合，重新激起了学生对物理化学的学习热情，使学生深刻理解和掌握了相关原理与应用，提高了对相关知识的应用能力。

该教学模式对任课教师提出了更高的要求，他们不仅需要结合以往教学经验改革学生培养模式，精心设计、完善教学方案，还要思考在理科试验班招生背景下如何激发学生学习物理化学的兴趣，以弥补理科试验班学生化学基础的不足。任课教师要时刻关注学生的学习进度、掌握学生的学习情况，通过师生互动激发学生的创新灵感。

三、进一步完善课程评价体系

课程考核包括学习过程性评价与终结性评价。针对一些学生抱着完成学分任务的态度学习物理化学课程，只求通过最终考试的现状，任课教师首先应该让学生端正学习态度，引导他们以获取终身学习能力为主，而不是只为了应付考试，对物理化学的知识掌握、了解不应只停留在表面，要重视平时积累，从根本上理解相关知识、原理与应用。教师如果过分依赖以期末考試来检验学生的学习成果，会导致学生只进行考前突击，而不是真正学有所得。考虑到理科试验班学生化学知识储备不足，因此在本课程的教学改革中，学生的最终成绩不再单纯局限于期末卷面测试，而是更加注重考试方式的多样化，让理科试验班学生多层次、多方面进行知识积累。任课教师应侧重督促和关注学生的平时学习过程，引导理科试验班学生夯实基础、积蓄能量、厚积薄发。因此，项目组将平时成绩占比调整为30%，期末考试成绩占比为70%。平时成绩构成中，通过引入课堂主题交流、讨论环节，鼓励学生积极思考，踊跃发言;同时引入作业和重点章节随堂小测验环节，验证阶段性学习效果，并及时对学生的知识掌握理解情况进行查漏补缺，合理调控授课进度。我们要完善课程评价体系，全面客观地检验理科试验班学生的综合能力，让学生真正学有所得。

四、结语

笔者从课程结构、教学模式、课程评价体系三个方面对理科试验班学生物理化学教学改革进行探索，以提高理科试验班学生学习物理化学的兴趣为目标，在理解、掌握相关基础知识和原理的基础上，培养学生的科学素养、实践创新能力。

实践结果表明，该教学改革模式已有明显效果。我们发现，课程结构改革后，理科试验班学生的化学基础水平逐步提高，基础知识更加扎实;无论是线上还是线下课程讨论环节，学生都比平时更积极、更活跃地提出各种问题，讨论热情高涨;学生在教师的引导、课堂的交流与探讨中碰撞出思维的火花，变被动的听、记为主动的思考与表达，创新能力和表达能力有了一定程度的提高。完善后的课程评价体系以实践为中心，从多方面考查学生的综合实力，让学生学习体验感更加强烈，真正学有所得。

从整体来看，教学改革显著提高了教学质量，但笔者仍不断总结教学经验，及时与学生沟通，听取学生的反馈意见。根据理科试验班学生的学习特点，调整教学方案，以求真正实现以学生为主体的教学模式。接下来笔者将会思考如何更进一步促进理科试验班学生的深度学习和完善教学模式。教学改革探索任重而道远。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 董丽辉，李斌，范闽光，等.物理化学全程互动教学法初探[J].教育教学论坛，2017（29）：169-170.

[2] 叶天旭，张予辉.物理化学课堂教学改革探索[J].广州化工，2010（1）：231-233.

[3] 尚小红，赵振波.关于提高物理化学课程教学质量的几点思考[J].广州华工，2014（11）：213-214.

[4] 谭瑶. 以能力培养为目标的《物理化学》课程教学改革初探[J].化工管理，2020（10）：18-19.

[5] 杨景帅，王军，何荣桓.培养创新型人才的物理化学教学改革与实践[J].广州化工，2019（6）：134-136.

[6] 王旭珍，王新葵，宋雪旦，等.基于MOOC的物理化学翻转课堂教学改革与实践[J].中国大学教学，2019（5）：38-42.

[7] 傅丽，梁红莲，赵娣，等. 基于线上线下的混合教学模式在《物理化学》课程教学中的应用[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2020（1）：110-111.

[8] 唐元晖，曹俊雅. 面向化工专业的短课时“物理化学”课程教学改革探索[J].化工时刊，2020（4）：39-41.

[责任编辑：李香莲]