于開源，遲曉星，錢麗麗

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，黑龍江大慶　163319）

大數(shù)據(jù)時代的大學化學基礎(chǔ)課程建設(shè)
——以“物理化學”課程教學為例

于開源，遲曉星，錢麗麗

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，黑龍江大慶163319）

在大數(shù)據(jù)時代背景下大學基礎(chǔ)課程——“大學化學”的課程建設(shè)過程中，結(jié)合農(nóng)業(yè)院?！拔锢砘瘜W”的特點，通過搭建基于計算機、互聯(lián)網(wǎng)的教學平臺，進一步改進教學方式，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代下對大學化學基礎(chǔ)課程教學的影響與改變，同時還搭建了學生的網(wǎng)絡(luò)學習平臺，通過手機等移動終端加強了學生課余時間的學習，產(chǎn)生互動，充分利用學生的空閑時間解決好教師教學與學生學習的關(guān)系，從而適應(yīng)現(xiàn)代教育體制改革的發(fā)展和需要。

大數(shù)據(jù)；大學化學；物理化學

0　引言

在當代的時代背景下，大數(shù)據(jù)及云計算廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的各個方面［1-2］，如何培養(yǎng)學生的計算思維與相關(guān)的理科（物理、數(shù)學及化學）運算思維相結(jié)合，是當前各個相關(guān)課程體系探尋的教育方法和手段改革的重點內(nèi)容，更重要的是如何培養(yǎng)學生運用好大數(shù)據(jù)環(huán)境下資源重組、計算及思維能力的培養(yǎng)。計算思維是人們運用計算機科學的思想與方法進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計，以理解和掌握相關(guān)理論計算過程中的一系列思維活動［3］。“物理化學”是從研究物理和化學現(xiàn)象入手，用物理的方法和手段解決實際過程中化學反應(yīng)現(xiàn)象的一門邊緣學科，也是工程類學生，如化學工程與工藝、食品工程、生物工程及制藥工程等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。課程的性質(zhì)決定了“物理化學”理論性比較強，要求學生掌握的理論內(nèi)容抽象、繁瑣、難理解。該門課程很多的理論需要推導(dǎo)過程，故需要學生有較強的理科邏輯思維和解決問題的能力，但學生對于抽象的理論無感性認識是會給學生學習過程帶來較多不便，故在本研究中通過“大數(shù)據(jù)時代”云技術(shù)等手段，加強學生對一些理論問題的理解。在大數(shù)據(jù)時代下，學生不必只依靠傳統(tǒng)的數(shù)學思維、物理思維來思考問題、解決問題，計算思維也將成為人類最基本的思維方式之一［4］?！拔锢砘瘜W”的基礎(chǔ)理論和數(shù)據(jù)都是從實際過程和經(jīng)驗歸納總結(jié)轉(zhuǎn)變而來，通過猜測假定、定性或定量的總結(jié)出相應(yīng)的靜態(tài)或動態(tài)的方程，伴隨著思維模式的轉(zhuǎn)變，人們的認知過程也由猜測假定的設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榛谑聦嵑徒?jīng)驗的歸納總結(jié)。同時，科學發(fā)展的方式也將從過去幾十年間的計算模擬型轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)探索型。各種理論、實驗、模擬都統(tǒng)一在信息處理這種數(shù)據(jù)探索框架之下［5］。

化學是食品、化工類學生所必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學好后續(xù)專業(yè)課的必要準備［6］。由于其具有與數(shù)學、物理等科目聯(lián)系性強，數(shù)理推導(dǎo)多、公式繁雜等特點，學生在學習“物理化學”時感到知識跨度較大、理論性強，對該門課程的學習都有不同程度的畏難情緒，在一定程度上影響教學質(zhì)量的提高［7］。隨著近年來教學改革的不斷深入，“物理化學”學時數(shù)不斷壓縮。在這種形勢下，如何教好“物理化學”這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課絕非易事。本研究重點是讓學生們用手機、電腦等多種大數(shù)據(jù)平臺、云計算等手段，查閱和推導(dǎo)“物理化學”中相關(guān)理論與計算，達到加深對學習內(nèi)容的理解，從而加深對抽象理論公式的理解和記憶提高教學的效果；在教學改革過程中及時發(fā)現(xiàn)和解決學生們遇到的問題，采取不同的應(yīng)對辦法，以調(diào)整教學方法。

1　突出教材和課程建設(shè)提高教學質(zhì)量

編寫出版了結(jié)合食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全及營養(yǎng)、生物技術(shù)專業(yè)適用的一套教材《應(yīng)用物理化學》及《應(yīng)用物理化學實驗》，此門課程組結(jié)合食品相關(guān)的實例編寫該教材，充實基礎(chǔ)理論的內(nèi)容，闡述簡明清晰，便于化學基礎(chǔ)不夠強的學生自學。

進一步深入各專業(yè)化學基礎(chǔ)課程建設(shè)。針對不同專業(yè)分別開設(shè)了“工程化學基礎(chǔ)”“大學基礎(chǔ)化學”“物理化學”“食工原理”等系列課程，從而構(gòu)建了多元化化學相關(guān)課程體系，有重點突出了各專業(yè)學生的化學基礎(chǔ)學科特點。

2　用大數(shù)據(jù)不斷完善和提高教學質(zhì)量

2.1建立學生自學的新型教學模式

在課堂上教師引發(fā)學生，學生為主體對主要問題進行研討，形成“教師引導(dǎo)，學生自學”的研究型教學，學校在每個教室都設(shè)有多媒體教學平臺，同時還設(shè)有網(wǎng)絡(luò)，教師可以邊授課，邊教授學生查閱相關(guān)理論數(shù)據(jù)計算實例，進行現(xiàn)場演示，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學生的主體性，從而促進學生對知識體系的理解和掌握，形象生動的教學，從而將所學的知識深入的理解。

2.2重組教學內(nèi)容，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學模式

通過優(yōu)化和壓縮物理化學原理，以及相關(guān)現(xiàn)象與規(guī)律，在教學內(nèi)容的更新上，可以適當增加了學科的新進展和新發(fā)現(xiàn)，邊教學邊實踐，讓學生對物理化學的抽象的原理，有了更形象化、具體化的理解。例如，對食品工程專業(yè)的學生，在相平衡及膠體等章節(jié)，結(jié)合乳化、濃縮、均質(zhì)等工藝特點，可以在網(wǎng)絡(luò)上查閱相關(guān)工藝流程的創(chuàng)造工藝視頻，同時還可以結(jié)合現(xiàn)在物理化學微觀化的發(fā)展，可以用現(xiàn)在的掃描電鏡及透射電鏡圖，更形象化的、有針對性的加深學生對這些內(nèi)容的理解，取得了良好的教學效果。

2.3利用課程外的課余時間

（1）教學內(nèi)容的設(shè)計注重“大數(shù)據(jù)”。隨著課程體系的壓縮，大學生有大量的課余時間，如果充分利用好學生的課余時間，指導(dǎo)和調(diào)動學生對課程體系的興趣，使他們變被動學習為主動學習，是課題組現(xiàn)在主要的努力方向。在大數(shù)據(jù)背景下，手機終端、APP等占據(jù)了大量的學生業(yè)余時間，如何提出問題，讓學生能夠結(jié)合相關(guān)設(shè)備查閱相關(guān)資料，是主要研究的內(nèi)容，也是主要教學方法改革的目的。例如，成績評定系統(tǒng)中加大了課堂平時成績的比例，通過對學生“課后布置討論問題—課上提問相關(guān)問題—對難解問題課后討論”，加深了學生對物理化學難解知識點的理解。“放輕理論的講解，重視技能的培養(yǎng)，增進理論的應(yīng)用”為主線設(shè)計教學內(nèi)容［1］。

筆者設(shè)計了相關(guān)內(nèi)容的專題討論，如對熱力學、動力學中的基本概念及經(jīng)典理論設(shè)定專題，分別設(shè)計專業(yè)討論組，可以選出或指派的方式，設(shè)定專人管理（主要是協(xié)助教師對任務(wù)的布置，收集相關(guān)材料、匯總、發(fā)言等），給學生設(shè)定相關(guān)課題，可以通過查閱數(shù)據(jù)庫完成課程論文，通過學生的報告和論文的成績，及時發(fā)現(xiàn)和整改教學的重點，同時也調(diào)動學生學生的積極性，從而提高學生熟練應(yīng)用物理化學原理和方法，解決實際問題的能力。

大數(shù)據(jù)時代下的學生們并沒有像教師一樣會運用大數(shù)據(jù)，課余期間，學生們除用大量的時間玩手機、聊天、微信等以外，沒有用手機或電腦數(shù)據(jù)終端與學習建立起相關(guān)性，如何教授學生用數(shù)據(jù)庫，讓學生建立起對學習問題的思考、提出問題、建立模型并上升為理論，是“物理化學”分析問題的主要方法。經(jīng)常聽人們說：“理工科的學生要在大學里學習的不是基本定理的公式、如何背公式，而是讓學生充分理解前人是如何從大量的試驗數(shù)據(jù)中找出相關(guān)規(guī)律，得出歸納的模型、定理和定律”。

2.4教學手段與方法的多樣化，豐富了教學的內(nèi)容

采用生動活潑、形象的多媒體輔助教學，增加了教學過程中的形象性和生動性，提高了學生的積極性和聽課效果。在理論教學過程中，要以培養(yǎng)學生應(yīng)用計算機和計算思維解決實際問題的基本能力為核心，注重基礎(chǔ)知識的教學，強調(diào)對問題的求解、設(shè)計與實現(xiàn)模型的學習與訓練，改變以往技能講解學習為基礎(chǔ)的培養(yǎng)方式。例如，在課堂教學過程中，加入網(wǎng)絡(luò)資料及數(shù)據(jù)收集、試驗數(shù)據(jù)處理等計算機運動的講解，可以現(xiàn)場操作和演示課程中“物理化學”數(shù)據(jù)計算與公式推導(dǎo)，有助于學習從各種現(xiàn)象和大數(shù)據(jù)中總結(jié)相關(guān)規(guī)律，把握“物理化學”的內(nèi)在本質(zhì)。

2.5大數(shù)據(jù)建設(shè)改變教學手段和內(nèi)涵

采用生動活潑、形象逼真的教學課件，增加了教學的形象性，信息量大使抽象的概念生動化，提高了學生的學習積極性，結(jié)合教學改革將改革方法思路以框圖說明。

教學手段改革見圖1。

圖1　教學手段改革

3　搭建學生自主學習平臺

結(jié)合學校共享的網(wǎng)絡(luò)電子圖書館等多媒體教育資源，建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化教學及輔助教學，實現(xiàn)了理論課程與實驗課程的網(wǎng)絡(luò)互動平臺，學生可以利用網(wǎng)絡(luò)教學平臺進行自主學習、查閱資料、與教師互動交流，使教學過程豐富生動、教學效果突出。根據(jù)不同形式的課后作業(yè)，學生可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺獨立解決實際過程中的問題，提高了學生的主動性和直觀性，增加了學生的創(chuàng)新思維，以達到了較好的教學效果。

4　結(jié)語

教育是自主，即自組織行為。對于新時代下的大學生來講，他們不應(yīng)該把思維只停留在書本、課堂，而是應(yīng)該放眼未來；而新環(huán)境下的教師，也不應(yīng)該把學生限定在眼前的學習，應(yīng)該注重學生能力的培養(yǎng)。

大數(shù)據(jù)時代的到來為大學教育帶來了巨大的機遇與挑戰(zhàn)，“大學化學”是理工類大學生必修的基礎(chǔ)課程，大學化學中“物理化學”又稱“理論化學”，學生學習感覺枯燥乏味，教育者們?nèi)绾螒?yīng)對機遇，把握好時代背景下的挑戰(zhàn)是打好這場勝仗的關(guān)鍵。教師要從海量的學習與輔助教學資源中，培養(yǎng)學生以計算思維、創(chuàng)新能力、工程實踐，改變傳統(tǒng)的教學理念，讓學生學會分析與預(yù)測大數(shù)據(jù)，以適應(yīng)時代的要求。黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院以食品科學與工程專業(yè)為一級學科建立起以工科為主的食品專業(yè)體系，課程建設(shè)中“大學化學”是學生學習的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，“物理化學”課程建設(shè)中以大數(shù)據(jù)為契機，深化了計算機、化學及食品科學與工程綜合型人才培養(yǎng)，并應(yīng)用到其他專業(yè)課程中，對全院人才培養(yǎng)模式改革發(fā)揮出積極的指導(dǎo)作用。

［1］卞昭玲，張艷欣.大數(shù)據(jù)時代檔案信息服務(wù)課程建設(shè)初探——以河北大學檔案學專業(yè)教學為例 ［J］.檔案學通訊，2015（1）：78-81.

［2］王移芝，魯凌云，周圍.以計算思維為航標拓展計算機基礎(chǔ)課程改革的新思路 ［J］.中國大學教學，2012（6）：39-41.

［3］茍燕，趙希武.大數(shù)據(jù)時代下基于云平臺的“大學計算機基礎(chǔ)”課程建設(shè) ［J］.內(nèi)蒙古師范大學學報（教育科學版），2015（1）：93-95.

［4］王海嘯.大數(shù)據(jù)時代的大學英語寫作教學改革 ［J］.現(xiàn)代遠程教育研究，2014（3）：66-72，86.

［5］劉中宇，劉海良.大數(shù)據(jù)時代高校云資源應(yīng)用 ［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2013（7）：59-62.

［6］田來進，程超，孫學軍，等.高師有機化學課程建設(shè)與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng) ［J］.廣州化工，2013（7）：188-189，215.

［7］侯文華，姚天揚.物理化學課程教學探索與實踐 ［J］.中國大學教學，2012（7）：38-40.◇

The Construction of University Chemistry Foundation Course in Big Data Era：Taking Physical Chemistry as an Example

YU Kaiyuan，CHI Xiaoxing，QIAN Lili
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

In the era of big data in the university of basic courses in university chemistry course construction process under the background of the era of big data，combined with the characteristics of agricultural colleges and universities Physical Chemistry.By building a teaching platform based on computer and Internet，to further improve the teaching methods，in order to adapt to the era of big data under the basic courses of university chemistry teaching and the influence of the change.At the same time，also to build a network learning platform for students，through mobile phones and other mobile terminals to strengthen the spare time to learn and interact with each other，make full use of the students'spare time to solve good teachers to teach and students learning the relationship，in order to adapt to the development and needs of the modern education system reform.

big data；university chemistry；Physical Chenmistry

G642.0

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.051

1671-9646（2016）08b-0074-03

2016-06-17

黑龍江八一農(nóng)墾大學教改項目（NDJY15B26）。

于開源（1978— ），女，碩士，講師，研究方向為食品物理化學、天然產(chǎn)物提純。