秦润华 郝凌云 叶原丰

摘要：物理化学作为材料类专业的专业基础课，在人才培养中具有非常重要的地位与作用。本文立足应用型本科人才培养、材料类专业人才培养和工科学生人才培养的要求，结合教学实践，对物理化学的教学改革进行了初步探索，以期达到提高学生学习兴趣、改善教学效果的目的。

关键词：材料类专业；物理化学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）42-0115-02

一、引言

物理化学又称理论化学，是化学学科的一个重要分支，是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手来探求化学运动中具有普遍性的基本规律的一门学科，是物理学与化学最早相互渗透的一门交叉边缘学科，是化学及化工、材料、生物等学科的理论基础，被称为“化学的灵魂”[1，2]。物理化学作为材料类专业的一门专业基础核心课、必修课，与无机化学、有机化学、分析化学等课程共同构成了主要专业基础知识平台，居于承上（公共理论层次）启下（专业理论层次）的重要枢纽地位，对于学生科学素养的培养和动手能力、创造能力的提高起着至关重要的作用。物理化学的学习要求学生具备扎实的物理和数学理论功底，也要求学生具有较强的理论联系实际的能力。物理化学的这种跨学科性对学生提出了更高的要求，也加深了学生的学习难度。但是，材料类专业的学生化学基础较差，再加上物理化学这门课程逻辑性强，公式繁多，比较抽象，学生学习起来比较困难，难免产生畏难情绪，导致恶性循环。因此，如何提高物理化学的教学质量，成为每个物理化学教师必须思考的问题。本文根据专业特点，结合自己的教学实践，对材料类专业物理化学的教学改革及教学思路进行了如下思索和探讨。

二、深入浅出，把握主线，科学方法贯穿于教学中

鉴于物理化学逻辑性、系统性强，章节之间联系紧密的特点，教师注重课程整体性和系统性的把握，有助于学生从整体上理解课程的基本脉络和内在联系。因此，我们每次在讲述新内容之前都会将上次课程的主要内容进行一个简单回顾。如我们在讲“热力学第二定律”之前，就可以先回顾一下“热力学第一定律”的相关知识，阐述其能解决哪些问题，不能解决哪些问题，自然而然地就过渡到“热力学第二定律”。这样做除了可以起到对所学知识的复习、巩固外，还有助于学生找到各章节之间的联系，抓住各章节的重点、难点和关键点。

在传授学生学习知识的同时，也注意科学研究方法，如科学抽象法、理想模型法、本质揭示法、极限外推法、数值相关法、归纳演绎法等的渗透。例如，理想模型法是自然科学中重要的研究方法，也是物理化学理论的一个重要内容。理想模型法简化了实际过程，揭示了运动规律，透过现象抓住事物的本质。物理化学中的理想气体、理想溶液、可逆过程都是理想模型法的应用。教师从课堂教学的角度选择一些方法进行讨论，加深学生的认识。学习物理化学的基本知识，更须注重认识物理化学科学思维的研究方法，这几个要点互相渗透，相辅相成。有了正确的研究与学习方法，才能更好地掌握理论的基本内容与知识，并指导实践。学习中只有坚持理论与实践相结合，才能更深刻地理解与运用理论，并在解决实际问题中掌握理论和方法，培养创新能力。

三、改革教学内容，采用课堂讨论式、互动式教学方法

根据学校办学定位和专业培养目标及国家化学教学指导委员会制定的基本教学内容，针对材料类专业物理化学课时少（64学时，含16学时实验）的特点，编制《物理化学教学大纲》，明确教学要求与教学目的，规范教学内容。教学内容上体现“少而精”、“精而新”的原则，精简与材料基础化学Ⅰ重复的内容（如化学平衡），引进本学科领域最新科技成果，如热力学部分的不可逆热力学问题、信息熵等，动力学部分的微观反应动力学等，电化学中的纳米电化学[3]、燃料电池[4]、锂离子电池[5]等新能源技术等。适当引入一些科学家的内容，通过科学家小故事的介绍，使学生懂得科学道路的艰辛，学习科学家的科研方法与科学态度以及如何抓住机遇，获得成功。

传统教学法是教师讲、学生听，课堂讲授是教学的重点和中心。为了调动学生的学习积极性和主动性，尽可能地采用讨论式、互动式等启发式教学为主，多种形式相结合的教学方法。例如，我们在讲“克劳修斯—克拉佩龙方程”的时候，在讲解完“高原地区随着压强的增加，水的沸点降低”这个例题之后，同学们终于明白为什么高原地区鸡蛋煮不熟的道理。基于此，我们可以顺势让同学们继续讨论这个方程还可以解释生活中的哪些现象等。这样不但可以调动课堂气氛，还可以激发学生的学习兴趣，使原本枯燥的课程显得不再那么单调，使学生由被动接受转为主动参与、思考，发挥学生的主体作用，培养学生的发散性和创造性思维。

四、及时复习，善于小结，坚持上好习题课

任课教师在全面深入理解和吃透教材的基础上，对授课内容进行深入浅出的讲解，让学生更好地掌握各章节的内在联系。每章讲完及时进行小结，使学生对所学内容有清晰的脉络，复习起来有重点、有方向。除此之外，课后作业也是非常重要的，作业的完成有助于学生更好地理解、强化并掌握所学内容。

习题课、答疑课是教学工作的有效补充，对物理化学基本概念和基本原理的理解，离不开教材中的例题和习题。因此，任课教师在讲清基本概念、基本原理的基础上，要坚持上好习题课、答疑课，从而加深学生对物理化学基本概念、基本原理的理解与掌握。通过实例和习题的练习，可以帮助学生正确理解和运用知识点，避免眼高手低。还可以调节学生的学习兴奋点，让学生能与书对话，及时消化阅读产生的问题，帮助学生理解所学内容，掌握和积累知识，让不懂的学生能提出问题，让听懂的学生会做作业。通过增删、变条件、延伸等手段，诱导学生构造思考题，鼓励学生发现和提出问题，对教学内容提出质疑。其目的是使学生乐于动脑，勤于思考，养成受益終生的良好学习习惯，提高分析问题和解决问题的能力。

五、科研进课堂，理论联系实际，培养解决实际问题的能力

采取理论联系实际的方法教学，培养学生运用物理化学基本原理解释生产和生活实际问题的能力。例如，通过热力学计算解决实际化工过程的能量恒算，产物的理论收率问题；利用相平衡原理解决金属冶炼和中草药有效成分提取等问题；利用电化学原理指导新型能源的设计与开发等。

强调科研对教学的促进作用，注重科研与教学的有机结合，把科研成果带入课堂，把最新的知识和信息传递给学生，以促进教学质量的不断提高。例如，在教学实践中，将教师承担的部级、省级重点科研项目的内容引入教学，作为教学案例，使学生通过实实在在的项目、研究内容加深对课本理论概念的理解及应用。实践证明，这些举措改变了那些只进行教学工作而不进行科研学术工作的教师在教学中只能教死书的状况。

六、结语

针对物理化学理论性、逻辑性和概括性强的特点，教学方法以讲解为主，同时辅以课堂讨论法、习题教学法、实验教学法等多种教学方法。教学中，强调学生的课前预习、课后复习和进行练习，几种教学方法灵活使用，有机结合，使学生系统掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对化学变化规律本质的认识，加深理解前期课程所学基本知识和基本理论的认识，从宏观和微观上能够理解和解释化学变化的本质。要系统掌握物理化学的科学、辩证的思维方法，培养学生发现问题、研究问题、分析问题和解决问题的能力，做到理论与实际相结合。

参考文献：

[1]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].第6版.北京：高等教育出版社，2017.

[2]傅獻彩，沈文霞，姚天扬，等.物理化学[M].第5版.北京：高等教育出版社，2005.

[3]王宗花，郭新美，夏建飞，等.基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展[J].分析测试学报，2011，30（11）：1216-1223.

[4]Y.Lee，J.Jang，J.G.Lee，et al.Optimization of the Pd-Fe-Mo Catalysts for Oxygen Reduction Reaction in Proton-Exchange Membrane Fuel Cells[J]. Electrochimica Acta，2016，220：29-35.

[5]朱文均.过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的纳米化构建及电化学性能[D].杭州：浙江工业大学，2013.