談寧馨　朱權(quán)

[摘 要]在近年的教學(xué)實(shí)踐中，將小班研討應(yīng)用于工科物理化學(xué)課堂教學(xué)，通過多層次、全方位、針對(duì)專業(yè)特色地精選研討內(nèi)容，來循序漸進(jìn)地培養(yǎng)人才的綜合素質(zhì)；在夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，最大限度地發(fā)揮小班研討的作用。

[關(guān)鍵詞]小班研討 工科 物理化學(xué) 教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2014）05-0021-02

物理化學(xué)是大化工類各專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是理論性、系統(tǒng)性、邏輯性都很強(qiáng)的一門課程。由于學(xué)科本身公式繁多、概念嚴(yán)格、推導(dǎo)復(fù)雜，容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難，知識(shí)掌握不牢、理論與實(shí)際脫節(jié)等問題，對(duì)大化工類相關(guān)專業(yè)的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)帶來不利影響。[1]長期以來，物理化學(xué)的學(xué)習(xí)一直是學(xué)生的難點(diǎn)。近年來，小班研討這種創(chuàng)新性的教學(xué)模式由于在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情、引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和知識(shí)交流的能力等方面具有優(yōu)勢(shì)，逐漸被應(yīng)用于許多學(xué)科的課堂教學(xué)。[2]

通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為，將小班研討應(yīng)用于工科物理化學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，教師要充分發(fā)揮在教學(xué)過程中的主導(dǎo)地位[3]，合理地選擇研討內(nèi)容，這樣才能發(fā)揮小班研討的上述優(yōu)勢(shì)，達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。結(jié)合本校工科物理化學(xué)教學(xué)的實(shí)際情況，我們對(duì)工科物理化學(xué)小班研討的研討內(nèi)容，提出下列的思考并進(jìn)行了實(shí)際的探索。

本校使用的教材是科學(xué)出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材《物理化學(xué)教程》。在該教材的框架體系下，我們認(rèn)為工科物理化學(xué)課程除了培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、良好的邏輯思維能力，建立科學(xué)的思維方法外，還應(yīng)當(dāng)突出基礎(chǔ)理論與實(shí)際應(yīng)用并重、注重聯(lián)系實(shí)際的工科特色；并能夠關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿，理解新興領(lǐng)域的研究思路。因此，在小班研討的研討內(nèi)容選擇上，就要兼顧上述三個(gè)方面。

此外，本校本科學(xué)生在二年級(jí)上學(xué)期和下學(xué)期學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程，這時(shí)學(xué)生正處在由基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程學(xué)習(xí)的過渡期，學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新意識(shí)都較薄弱；同時(shí)，多數(shù)學(xué)生的口頭表達(dá)能力尚需鼓勵(lì)和培養(yǎng)。在研討內(nèi)容的選擇上也需要考慮這個(gè)問題。

一、基礎(chǔ)核心內(nèi)容的研討

對(duì)于熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡和相平衡這部分基礎(chǔ)核心內(nèi)容，在教學(xué)過程中，為了讓學(xué)生形成完整的知識(shí)系統(tǒng)，教師要站在整個(gè)學(xué)科的高度向?qū)W生講述物理化學(xué)的主要框架和思想方法。

首先，研討內(nèi)容中學(xué)生的陳述內(nèi)容可選擇對(duì)每章的重點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，討論內(nèi)容可以選擇學(xué)生易于混淆的概念、定理和基本原理進(jìn)行辨析。對(duì)基礎(chǔ)核心內(nèi)容的難點(diǎn)問題，教師可通過擬定思考題的形式由學(xué)生進(jìn)行討論。這樣做一方面可以夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為理論應(yīng)用于實(shí)際打下基礎(chǔ)；另一方面，可以逐漸培養(yǎng)學(xué)生的口頭表達(dá)能力和學(xué)術(shù)交流能力，使研討能夠循序漸進(jìn)地越做越好。

其次，在基礎(chǔ)理論建立的過程中，通過分析科學(xué)家的研究過程、研究方法，可以學(xué)習(xí)科學(xué)家的邏輯思維方法。因此，從物理化學(xué)發(fā)展的歷史中，選取某些知識(shí)的起源、發(fā)展和完善的歷史作為研討內(nèi)容，通過學(xué)科發(fā)展和背景的討論能促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論和公式的深刻理解，讓學(xué)生掌握系統(tǒng)的學(xué)科思想方法。此外，科學(xué)家的生平介紹，研究方向的確立與變化，也可作為研討內(nèi)容，這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

此外，融合章節(jié)間的研討內(nèi)容可以讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力。例如：以某一具體實(shí)例，將熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來，研究化工生產(chǎn)的反應(yīng)條件。首先采用熱力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)的等溫方程判定反應(yīng)的自發(fā)性，再采用等壓方程優(yōu)化反應(yīng)溫度，結(jié)合動(dòng)力學(xué)中溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，在綜合考慮平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速度的基礎(chǔ)上，確定最佳反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)。這類的研討內(nèi)容可以提高學(xué)生分析問題的能力。物理化學(xué)課程中有許多相似的邏輯關(guān)系，這種相似的邏輯關(guān)系背后隱藏著更深刻的內(nèi)在聯(lián)系。例如，基于熱力學(xué)的狀態(tài)函數(shù)方法獲得的相變焓與溫度的關(guān)系，與化學(xué)反應(yīng)焓變與溫度的關(guān)系極其相似；在相變熱力學(xué)中純物質(zhì)氣液或氣固兩相平衡中，飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系，在化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)中，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，速率常數(shù)與溫度的關(guān)系，三者極其相似。這些沒有現(xiàn)成答案的研討可以活躍學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生探索未知領(lǐng)域的意識(shí)和勇氣。

二、擴(kuò)展內(nèi)容的研討

工科物理化學(xué)的擴(kuò)展內(nèi)容為電化學(xué)、膠體化學(xué)和表面化學(xué)，這部分內(nèi)容與科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，學(xué)生既可以用基本原理來解釋自然現(xiàn)象，又可以用基本原理來解決實(shí)際問題。這部分的研討內(nèi)容相當(dāng)豐富，也是探討的重點(diǎn)。

例如：在電化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，研討腐蝕產(chǎn)生的原因以及應(yīng)對(duì)策略，如陽極保護(hù)、陰極保護(hù)、鈍化等措施的應(yīng)用；研討玻璃電極、離子選擇性電極、化學(xué)電源、電化學(xué)合成的原理、裝置和應(yīng)用。在表面化學(xué)的學(xué)習(xí)中，研討表面活性劑，從表面活性劑的結(jié)構(gòu)到表面活性劑的性質(zhì)，再到用途，如作為潤滑劑、去污劑、增溶劑和乳化劑等；研討膜分離技術(shù)，基于膜具有較大比表面的特殊的表面性質(zhì)，被應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)療、衛(wèi)生等領(lǐng)域；研討具有巨大比表面的吸附劑和納米材料，它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的用途；可研討毛細(xì)現(xiàn)象，解釋“鋤下有水”，“棉布吸水”等自然現(xiàn)象；研討潤濕現(xiàn)象，解釋眼鏡起霧的原理，并采取有效措施預(yù)防。學(xué)習(xí)膠體化學(xué)時(shí)，研討解釋膠體穩(wěn)定性的DLVO理論，找到膠體穩(wěn)定存在的原因，從而制定出破壞膠體的措施或者穩(wěn)定膠體的對(duì)策；研討電泳的原理，在分析化學(xué)、生物化學(xué)、臨床化學(xué)、毒劑學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)、食品化學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

這部分的研討著重從基本原理的應(yīng)用，到實(shí)驗(yàn)裝置或生產(chǎn)設(shè)備的建立，再到工藝條件的選擇，能訓(xùn)練學(xué)生將基本原理用于解決問題的習(xí)慣和能力，有助于學(xué)生形成系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

三、與專業(yè)相結(jié)合的學(xué)科前沿的研討endprint

本校每年學(xué)習(xí)物理化學(xué)的本科生有1000多名，專業(yè)涵蓋大化工的許多專業(yè)，如冶金、材料、化工、環(huán)境、輕工等專業(yè)。大化工的不同專業(yè)的后續(xù)課程對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的延伸和應(yīng)用存在差異。比如，冶金和材料類的專業(yè)對(duì)相平衡知識(shí)應(yīng)用較多，制藥和紡織等專業(yè)對(duì)膠體化學(xué)的知識(shí)應(yīng)用較多。針對(duì)這一特點(diǎn)，小班研討的內(nèi)容可視學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)而定，由學(xué)生自主選題，著重于工程應(yīng)用和學(xué)科前沿。

在小班研討的實(shí)踐過程中，這部分的研討尤其讓教師深刻地體會(huì)到學(xué)生自身的巨大潛力和可塑性。例如：學(xué)習(xí)了相圖中的臨界狀態(tài)，引出新興的超臨界流體萃取技術(shù)，食品專業(yè)的學(xué)生主要研討用于萃取啤酒花、香辛料、植物色素和動(dòng)物油脂等超臨界流體萃取的原理、裝備和工藝條件等；制藥專業(yè)的學(xué)生主要研討將之應(yīng)用于中藥有效成分的提取和中藥的現(xiàn)代化；化工專業(yè)的學(xué)生主要研討天然香精香料和天然色素等的提??；環(huán)境專業(yè)的學(xué)生研討萃取污水中的有毒物質(zhì)，如有機(jī)氯、有機(jī)硫等。關(guān)于電化學(xué)的應(yīng)用，對(duì)環(huán)境科學(xué)和工程專業(yè)的學(xué)生，研討將電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、電凝聚和電滲析等方法用于廢水處理；對(duì)化工專業(yè)的學(xué)生，討論燃料電池、新型海洋電池的設(shè)計(jì)原理、工作方式等；對(duì)生物化工專業(yè)的學(xué)生，研討生物電催化、微電極傳感器的原理及應(yīng)用。當(dāng)學(xué)習(xí)表面張力的時(shí)候，研討內(nèi)容對(duì)冶金專業(yè)可選擇表面活性劑用于礦石的浮選原理與應(yīng)用；對(duì)紡織專業(yè)，可選擇荷葉效應(yīng)對(duì)材料制作的啟迪；對(duì)于生物化工專業(yè)，新型的生物表面活性劑又是研究的熱點(diǎn)，由于它與環(huán)境具有兼容性，既無毒又可被生物降解，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，生物表面活性劑越來越受到人們的關(guān)注，需要研討生物表面活性劑的結(jié)構(gòu)、制備、應(yīng)用以及與傳統(tǒng)表面活性劑的優(yōu)缺點(diǎn)比較等。在膠體化學(xué)中，微乳狀液的制備和應(yīng)用，雙向凝膠電泳的技術(shù)及應(yīng)用也是目前研究的新方向，可以提供給高分子材料專業(yè)的學(xué)生作為研討內(nèi)容。

四、結(jié)論

在知識(shí)更新迅速和信息爆炸的時(shí)代，迫切需要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，具備將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力，能夠客觀分析各行業(yè)的實(shí)際需求，創(chuàng)新性地解決問題的人才。在近幾年小班研討的實(shí)踐中，我們逐漸發(fā)現(xiàn)，只有通過多層次、全方位、針對(duì)專業(yè)特色地精選研討內(nèi)容，才能循序漸進(jìn)地培養(yǎng)人才的綜合素質(zhì)。在夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，能進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，最大限度地發(fā)揮小班研討的作用。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 肖琦，黃珊.物理化學(xué)教學(xué)改革探索[J].大學(xué)教育，2012（5）：81-82.

[2] 孫燕君，盧曉東.小班研討課教學(xué)：本科精英教育的核心元素[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（8）：16-19.

[3] 談寧馨，李娟琴，朱權(quán).在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)——談物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體會(huì)[C].第五屆“大學(xué)化學(xué)化工課程報(bào)告論壇”論文集.北京：高等教育出版社，2010：20-21.

[責(zé)任編輯：陳 明]endprint