創(chuàng)新能力培養(yǎng)的物理化學(xué)教學(xué)改革研究論文
摘要：學(xué)生在學(xué)習(xí)物理化學(xué)這門(mén)課程過(guò)程中普遍感到枯燥、抽象、難于理解。這在很大程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，對(duì)物理化學(xué)的課堂教學(xué)改革勢(shì)在必行。以物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容和發(fā)展現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂；實(shí)現(xiàn)探索式、逐步深化式教學(xué)；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加了對(duì)大型精密儀器使用，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力實(shí)訓(xùn)。進(jìn)而摸索出有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)素養(yǎng)的課堂教學(xué)改革方案，最終滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)科研工作者和技術(shù)人員的創(chuàng)新能力的要求。
關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；教學(xué)；創(chuàng)新能力；實(shí)踐
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
作者簡(jiǎn)介：王艷（1980-），女，漢族，遼寧葫蘆島人，博士，講師，主要研究新能源材料及電化學(xué)，沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034曹中秋，沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110034趙曄，沈陽(yáng)市第一O七中學(xué)，遼寧沈陽(yáng)110042朱景龍，沈陽(yáng)市一四六中學(xué)，遼寧沈陽(yáng)
《物理化學(xué)》是化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的理論基礎(chǔ)[1]。是化學(xué)、化工、材料、能源、冶金等專(zhuān)業(yè)本科生必修的專(zhuān)業(yè)主干基礎(chǔ)課之一。它是從化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手，借助數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的理論及其提供的實(shí)驗(yàn)手段，來(lái)探求化學(xué)變化中最具普遍性的基本規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。然而，物理化學(xué)的概念性、理論性、系統(tǒng)性以及邏輯性都極強(qiáng)，同時(shí)，涉及的公式較多，應(yīng)用條件的限定較為嚴(yán)格，同時(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)的聯(lián)系又非常緊密，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到枯燥、抽象、難于理解。這在很大程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。多年來(lái)，從事物理化學(xué)教學(xué)方面的教師不斷探索、創(chuàng)新[2-4]，在教學(xué)模式和方法上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但在很大程度上仍不能滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)科研工作者和技術(shù)人員的創(chuàng)新能力的要求。因此，如何在物理化學(xué)的課堂教學(xué)上培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力則顯得尤為重要。為此，以當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要為目標(biāo)，將探索式，逐步深化式教學(xué)融入其中，并將實(shí)踐和教學(xué)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而摸索出有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)素養(yǎng)的課堂教學(xué)改革方案。
1在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂
物理化學(xué)的主要包括熱力學(xué)、電化學(xué)、動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)以及膠體化學(xué)五部分。這門(mén)課的理論性較強(qiáng)，對(duì)初學(xué)者而言，其理論知識(shí)比較抽象，難于理解。因此，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂上，避免學(xué)生在新知識(shí)面前困惑，理不清頭緒。例如，在講授電化學(xué)中二次電池相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候，可以把科研項(xiàng)目中涉及到的關(guān)于鋰離子電池的研究融入其中，從電池的構(gòu)造，組裝以及陰陽(yáng)極材料，電解質(zhì)材料的選取等方面入手，讓學(xué)生對(duì)鋰離子電池有一個(gè)較為全面的了解，同時(shí)對(duì)陰陽(yáng)極反應(yīng)采取動(dòng)態(tài)演示的.方式給予展示，讓學(xué)生清晰的看清脫嵌鋰的過(guò)程，認(rèn)清反應(yīng)進(jìn)程，電子轉(zhuǎn)移的方向，電流的流向等。在講授電導(dǎo)水以及水的雜質(zhì)去除方面的知識(shí)的時(shí)候，首先讓學(xué)生了解什么電導(dǎo)值范圍的水可以認(rèn)定為是“電導(dǎo)水”，對(duì)于非電導(dǎo)水即含有雜質(zhì)的水如何純化的問(wèn)題時(shí)，可以讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)時(shí)了解一下目前家用的“凈飲機(jī)”，詳細(xì)查看一下各級(jí)過(guò)濾材料的組成成分，然后在講述其去除雜質(zhì)的方法。讓學(xué)生自己去分析究竟屬于去除雜質(zhì)方法的那類(lèi)以及相應(yīng)的原理，這樣將生活中實(shí)際遇到的問(wèn)題充實(shí)到課堂，相信學(xué)生對(duì)所涉及的知識(shí)內(nèi)容會(huì)有更好的理解和更深的印象，而不是僅僅把去除雜質(zhì)的方法簡(jiǎn)單的羅列。當(dāng)講授到“金屬腐蝕與防護(hù)”方面內(nèi)容的時(shí)候，不妨讓學(xué)生聯(lián)想一下在海上航行的船舶，為了避免腐蝕，在船底四周要鑲嵌上鋅塊，這就會(huì)使得較活潑的金屬鋅在船舶的腐蝕過(guò)程中充當(dāng)陽(yáng)極，失去電子而還原（反應(yīng)：Zn→Zn2++2e-），此時(shí)，船體本身充當(dāng)陰極收到保護(hù)，而鋅塊則代替船體而受腐蝕，實(shí)現(xiàn)了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。通過(guò)以上的實(shí)例，我們可以看到在基礎(chǔ)理論的講授過(guò)程中，引入適當(dāng)比例的科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上的典型案例，能夠深化學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解，激發(fā)學(xué)生探究自然規(guī)律的興趣。
2實(shí)現(xiàn)探索式、逐步深化式教學(xué)
傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)多采用“填鴨式”教學(xué)模式進(jìn)行理論知識(shí)的講解，學(xué)生僅僅是被動(dòng)的學(xué)，這在很大程度上抑制了學(xué)生的學(xué)生個(gè)性、學(xué)習(xí)興趣、思維能力以及創(chuàng)新能力的提高[5]。鑒于此，我們?cè)诮虒W(xué)形式上進(jìn)行了改革，通過(guò)探索式、逐步深化式教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境方式，讓學(xué)生在探索，思考和實(shí)踐的過(guò)程中吸取理論知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。比如，在講授“電導(dǎo)測(cè)定”的內(nèi)容時(shí)，通過(guò)之前授課內(nèi)容的講解，提示學(xué)生電導(dǎo)的測(cè)定實(shí)際上就是電阻的測(cè)定，而電阻的測(cè)定在高中教材中就已講過(guò)。此時(shí)讓學(xué)生們回憶一下“韋斯頓電橋的基本原理是什么？”，通過(guò)這一問(wèn)題逐步展開(kāi)。進(jìn)而讓學(xué)生了解到當(dāng)電橋達(dá)到平衡時(shí)，會(huì)有怎樣的結(jié)果產(chǎn)生。然而再講授電導(dǎo)測(cè)定，以及相應(yīng)的裝置�？梢�(jiàn)，通過(guò)對(duì)電阻測(cè)定相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)，對(duì)于電導(dǎo)測(cè)定的逐步深化就顯得易于理解，這樣由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由淺入深的思路，就會(huì)使學(xué)生很好的掌握電導(dǎo)測(cè)定的原理。在講授極化曲線(xiàn)的測(cè)定時(shí)，由于極化這一知識(shí)比較抽象，首先讓學(xué)生了解什么是極化曲線(xiàn)，它實(shí)質(zhì)上反映的是電流密度和電極電勢(shì)之間的關(guān)系。這時(shí)讓學(xué)生探討一下電流如何測(cè)定，電極電勢(shì)如何測(cè)定，因?yàn)椴还苁请娏�，還是電極電勢(shì)的測(cè)定在之前的章節(jié)講授中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，學(xué)生會(huì)有較深的印象。這樣經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間的探討，然后通過(guò)學(xué)生主動(dòng)答復(fù)的方式來(lái)解決此問(wèn)題。如此下來(lái)，極化曲線(xiàn)的測(cè)定就顯得比較易于理解。此時(shí)再講授極化曲線(xiàn)測(cè)定所需的實(shí)驗(yàn)裝置，即三電極系統(tǒng)。待測(cè)電極和輔助電極構(gòu)成的電解池中的安培表即用來(lái)測(cè)定電流的，通過(guò)調(diào)節(jié)電路中的滑動(dòng)變阻器，可實(shí)現(xiàn)電流值的調(diào)節(jié)。而在某一電流下，待測(cè)電極和參比電極構(gòu)成的原電池就是用來(lái)測(cè)定待測(cè)電極的電極電勢(shì)的。很顯然，學(xué)生會(huì)很容易掌握關(guān)于極化曲線(xiàn)的測(cè)定的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)這種探索式、逐步深化式的教學(xué)模式，能夠在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更深入的掌握所學(xué)的理論知識(shí)，能夠取得更好的課堂效果。
3在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加對(duì)大型精密儀器使用，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力實(shí)訓(xùn)
王等[6]曾指出：實(shí)踐教學(xué)在大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)中具有不可替代的作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，以往多采用的方式是驗(yàn)證性教學(xué)模式，類(lèi)似于“照方抓藥”的模式，這樣學(xué)生自身創(chuàng)造性思維在很大程度上根本得不到鍛煉，更難以滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。針對(duì)以上問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備以及物理化學(xué)教學(xué)大綱的要求，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加對(duì)大型精密儀器使用。一般情況下，對(duì)于大型精密儀器來(lái)講似乎是研究生同學(xué)的專(zhuān)利，本科生同學(xué)很少能接觸到。其實(shí)，對(duì)于本科畢業(yè)后的學(xué)生來(lái)講，無(wú)論是繼續(xù)學(xué)業(yè)，攻讀碩士研究生，還是參加相關(guān)實(shí)踐工作，各種大型儀器都會(huì)有或多或少的接觸。試想，如果在攻讀學(xué)士學(xué)位的本科期間，就能對(duì)一些大型精密儀器有一個(gè)很好的了解，甚至是上手操作，無(wú)疑是百利而無(wú)一害的事情。因此，我們可以開(kāi)設(shè)一些更能反映當(dāng)代科學(xué)前沿以及生產(chǎn)生活實(shí)踐的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分利用現(xiàn)代分析測(cè)試手段。例如，我們?cè)O(shè)計(jì)了“鉻合金在酸性介質(zhì)中極化曲線(xiàn)的測(cè)定”這一綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)這一實(shí)驗(yàn)的目的首先是讓學(xué)生對(duì)極化這一相關(guān)理論知識(shí)有一個(gè)更好的把握和理解，同時(shí)也是更重要的是能夠讓學(xué)生熟悉和使用“電化學(xué)工作站”來(lái)測(cè)定極化曲線(xiàn)，進(jìn)而判斷所測(cè)合金的腐蝕情況，這恰恰也有金屬腐蝕的相關(guān)理論知識(shí)很好的結(jié)合起來(lái)。同時(shí)讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)樣品的制備、拋光以及電化學(xué)測(cè)試等全過(guò)程中來(lái)，讓學(xué)生主動(dòng)思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程，根據(jù)儀器掃描出的極化曲線(xiàn)，來(lái)分析在酸性介質(zhì)中鉻合金的腐蝕情況，這樣既直觀，有益于理解，同時(shí)更利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，最終達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力的目的。
4結(jié)語(yǔ)
為了避免在物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到枯燥、抽象、難于理解的現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。我們以其研究?jī)?nèi)容和發(fā)展現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，把科研以及生產(chǎn)生活實(shí)踐環(huán)節(jié)上收集的素材及時(shí)充實(shí)到課堂；實(shí)現(xiàn)探索式、逐步深化式教學(xué)；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，適當(dāng)增加了對(duì)大型精密儀器使用，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力實(shí)訓(xùn)。進(jìn)而摸索出有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科學(xué)素養(yǎng)的課堂教學(xué)改革方案，最終滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)科研工作者和技術(shù)人員的創(chuàng)新能力的要求，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
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