蔡星偉，趙玉媛，鄭紹軍，陳立莊

（1.江蘇科技大學，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.鎮(zhèn)江高等?？茖W校，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

腐蝕與防護屬于交叉學科，涉及金屬學、電化學、物理化學、流體力學、固體力學等，是一門應用性很強的學科。腐蝕包括自然環(huán)境腐蝕和工業(yè)環(huán)境腐蝕。自然環(huán)境腐蝕包括大氣腐蝕、土壤腐蝕，以及水環(huán)境腐蝕和微生物腐蝕。工業(yè)環(huán)境腐蝕包括酸腐蝕、堿腐蝕、鹽腐蝕、工業(yè)水腐蝕和熔融鹽腐蝕。針對不同的腐蝕環(huán)境和腐蝕介質(zhì)，可以選擇不同的防腐蝕方法。一般要提高金屬材料自身的耐腐蝕性，即選擇合金材料等；形成保護層，比如涂料和搪瓷等；改變腐蝕環(huán)境，比如可以改變環(huán)境的酸堿性、脫鹽脫氧或者加緩蝕劑等；防腐蝕結構設計；電化學保護、陰極保護和陽極保護等；腐蝕與防護學科交叉性和綜合性強，與應用化學、高分子材料與工程、環(huán)境工程及化學工藝等專業(yè)聯(lián)系緊密，相互融合和互相依托。物理化學為四大化學之一，是化工類、材料類、生物類等工學和理學專業(yè)基礎課，在人才培養(yǎng)中扮演重要的作用。而物理化學課程也是腐蝕與防護學科最重要的專業(yè)基礎課之一，在腐蝕與防護專業(yè)課程建設及人才培養(yǎng)等方面起到舉足輕重的作用。

物理化學學習難度大，學生學習積極性不高。已有很多老師根據(jù)自己的教學經(jīng)驗提出了一些好的方法。孫元元等[1]認為要建設知識體系架構，增加教學方式改革。具體的可以采用案例式、交互式、故事性教學，加強師生互動，提高學習趣味性和效率。褚玉婷等[2]采用教學內(nèi)容上強調(diào)相互關聯(lián)性、線下教學和線上互動雙管齊下、增加案例教學，激發(fā)學生興趣，以及考核方式的改革等方式。史雷等[3]認為在物理化學教學過程中要融入思政元素，要加深對辯證唯物主義、愛國主義、集體主義、環(huán)境保護、科學態(tài)度和科學方法的理解，引導學生樹立正確的人生觀和價值觀。

1 采用啟發(fā)式教學，激發(fā)學生學習興趣

物理化學理論性強、公式多、計算量大，學生學習難度大，學習興趣不高，所以，提高學生學習物理化學課程的興趣是首要問題?；邮浇虒W是一種非常有效的教學方法，通過課堂提問和角色互換增加教學的趣味性和互動性[4]。增加案例式教學能夠激發(fā)學生的學習興趣[5]。講到表面化學時，可以講講新房裝修后，甲醛等氣體小分子超標，通過活性炭包的使用可以顯著減少新房中甲醛含量。引入工廠實際生產(chǎn)過程涉及物理化學問題，讓學生有一個具體的印象，而不是都是公式和定理及枯燥的模型，例如，在講述熱力學第一定律時，可以結合工廠生產(chǎn)化學品過程中，需要加熱，加熱過程是反應釜內(nèi)物料內(nèi)能增加，再比如汽車行駛過程中通過汽油的燃燒熱不斷轉(zhuǎn)化為汽車行駛的動能等具體生活和生產(chǎn)中實際的案例，可以極大增加學生學習的興趣，給學生的不僅僅是公式和定理，而是具體的應用，讓學生覺得物理化學不是空中樓閣。

物理化學是一門集理論性和應用性于一體的學科，尤其是理論性較強，學習起來難度較大。在學習到具體章節(jié)時，要及時梳理出章節(jié)的重點和難點，比如熱力學部分，重點是熱力學第一和第二定律，難點是熱力學第二定律及圍繞熱力學第二定律的計算，以及熵的意義等，這樣能讓學生清楚物理化學這門課程應該掌握什么，學習到什么程度等。

2 努力提升授課教師的綜合素質(zhì)

為了更好更全面地將知識輸出給學生，教師應該全面系統(tǒng)地掌握本學科的專業(yè)基礎知識、科學問題和學科前沿等。物理化學作為系統(tǒng)性極強的一門課程，不但學生不容易掌握，對老師也極具挑戰(zhàn)性。為此，可以從以下幾個方面來綜合提升教師的綜合素質(zhì)，以適應當前物理化學課程發(fā)展的新要求。①學習他人先進的教學經(jīng)驗，提高教學質(zhì)量[6]。多聽多觀摩本課程的主講教師的課程，包括網(wǎng)絡視頻、線下課程等，多學習老教師和有經(jīng)驗教師的講課方式和方法，包括語言表達、邏輯關系、師生互動等。②請本學科的專家教授蒞臨課堂，面對面指導。這樣可以將課程講授過程中存在的問題第一時間得以呈現(xiàn)和修正，堅持2～3 a 的時間，講課水平一定會大有進步。③要了解學科動態(tài)，將最前沿的物理化學問題與教學內(nèi)容適當適度結合。在講到界面化學這一章節(jié)時，可以適當拓展講講多相催化、膜科學和表面活性劑等，適度加深分析，讓學生對知識點有更深入的理解，提高學生對科研的興趣和求知欲。

3 將課堂內(nèi)容與科學實驗及生產(chǎn)實際相結合

實驗操作是培養(yǎng)學生動手能力的重要手段，也是檢驗學生是否牢固掌握理論知識的方法。實驗操作對學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，具有非常大促進和提升作用。為了提升學生對理論化抽象化問題的理解和認識，可以在課外開設一些本科生科研實踐訓練，比如本科生創(chuàng)新實驗，學生可以以團隊的方式在老師或者研究生的指導下，開展一些與物理化學課程相關的實驗內(nèi)容，實踐是增強對理論知識認識的最有力手段，同時還能夠培養(yǎng)學生動手能力及分析和解決問題的能力?？梢宰寣W生自己設計實驗，綜合利用所學過的知識來建立實驗方案、分析實驗數(shù)據(jù)、得出結論，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。另外，可以邀請工廠的技術工人來到講堂，即通過校企合作的方式培養(yǎng)人才。讓學生了解企業(yè)生產(chǎn)一線的實際情況，比如具體的實際操作、工藝流程、后處理過程等。還可以在生產(chǎn)實習中增加一部分與物理化學內(nèi)容相關的實習環(huán)節(jié)，通過生產(chǎn)實習，可以有效加強加深學生對專業(yè)理論的理解。實習過程中，可以增設一個腐蝕與防護專題，而物理化學中電化學腐蝕這一章節(jié)與此息息相關。金屬與介質(zhì)發(fā)生電化學反應而引起的變質(zhì)損壞等現(xiàn)象在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中非常普遍。而腐蝕機理就是物理化學中電化學這一章中涉及內(nèi)容，在工廠實習的過程中，可以將具體金屬設備和裝置的腐蝕來和書中的腐蝕機理結合起來。學生明白了電化學腐蝕的機理后，可進一步將工廠中的防腐蝕方法與書本中的防腐蝕內(nèi)容結合起來講解和闡述。比如可以通過電化學的陰極保護或者陽極保護等手段實現(xiàn)金屬防腐蝕。陰極保護是一項十分實用有效的防腐蝕技術，在工程上應用極其廣泛。核心是最佳保護電位的確定建立在科學和合理的基礎上，最突出的是IR 電位降的補償?？梢越o學生拓展這部分內(nèi)容，受陰極保護的結構件表面的電位和電流密度分布的計算是這項工作的基礎，這部分內(nèi)容很大程度上憑經(jīng)驗進行，工程計算中由于做了許多簡化，所以結果往往與實際偏離，所以設計中要留有余地，導致浪費。要避免這種情況，就必須掌握電位和電流密度的分布規(guī)律。需要學生掌握一些數(shù)學的手段和公式來處理物理化學中的問題，包括邊界元法、有限差分法、有限元法等。這樣學生可以很快地了解了生產(chǎn)實踐中存在的腐蝕問題與物理化學中的理論知識之間的關系，既了解了生產(chǎn)實際中存在的問題，同時也學會了解決問題的方法，可極大地促進理論知識的掌握和理解。

4 梳理課程體系框架，讓學生清楚課程整體結構

物理化學整體分為四大塊內(nèi)容，包括化學熱力學、化學動力學、統(tǒng)計力學和結構化學。在課堂講學中，教師一定要給學生不斷強化整個知識框架，在這一大的知識框架下，展開具體章節(jié)的學習，學生才能夠整體把握物理化學學科的脈絡。了解物理化學的框架之后，到具體的章節(jié)需要學生掌握每一章的主線，比如化學熱力學這一章，要把握住熱力學第一定律、熱力學第二定律這一主線，所有的熱力學問題都離不開這兩個定律，都是這兩個定律在具體問題中的運用。所以，要求學生對熱力學第一定律和熱力學第二定律要牢牢地掌握，從定律的具體內(nèi)容到公式的推導和運用，都要求熟練并且會解決具體的實際問題。熱力學第一定律是解決過程的能量轉(zhuǎn)化與守恒問題，熱力學第二定律是解決過程的方向和限度問題，所有問題都是圍繞這兩個定律展開的，是這兩個定律在具體問題中的應用。熟悉和掌握熱力學第一、第二定律才能更好地解決遇到的具體問題。由熱力學第一定律和第二定律引出了熱力學能（U）、功（W）、熱（Q）、熵和吉布斯自由能（G）等核心概念，這些量之間又因為兩個定律存在著定量關系或者公式，由熱力學第一定律和第二定律得出了ΔU=Q+W以及ds=δQ/T兩個核心公式，后面幾乎所有的公式以及計算都是圍繞這兩個核心公式展開的，也就是用熱力學第一定律和熱力學第二定律具體解決客觀實際應用問題時，都是需要用到這兩個核心公式。這就要求老師在講到這一章節(jié)時，一定要把框架先梳理好，找到主線，牢牢把握住核心內(nèi)容，這樣無論是基礎題目還是后期的應用題目，都不會有問題，不會讓人覺得物理化學太玄妙，實際上物理化學，能解決生活中一大類問題，所以一定要掌握好物理化學的整個框架和脈絡，這是學好物理化學的關鍵所在。

5 混合遞進式教學，層層推進

教學工作中可以建立慕課平臺，這樣學生可在平臺上開展自主學習、測試、考試，方便快捷，極大地調(diào)動了學生的積極性，激發(fā)了學生學習物理化學課程的興趣。任課教師在學習平臺上提前布置好預習內(nèi)容，并設置少量作業(yè)和測試題目。學生可以在線預習、測試和考試。學生在預習之后可以自行在線做一些題目，以檢測自己的學習效果，根據(jù)在線測試情況，一定會遇到很多不懂的問題，這樣可以反過來再進行書本內(nèi)容的強化，將遇到的問題詳細梳理后，及時對照課本內(nèi)容，反復強化書本中對應的內(nèi)容，將預習和測試過程中的模糊點逐漸清晰化，由簡單到復雜，逐步深入。同時，學生不僅可以在慕課平臺上學習、交流和測試，還可以利用慕課平臺上其他教學資源開展學習，平臺上有很多關于物理化學課程的教學資源，學生可根據(jù)自身情況選擇自己感興趣的學習資源，深入學習，根據(jù)各個物理化學教學資源之間的特點，彌補自身的不足，將物理化學學習推向一定廣度和深度。在這個基礎上再開展線下教學，將線上和線下有機結合，學生會將預習過程中遇到的問題在線下課堂上通過老師的講解或者問詢得到解決，加深了對學習內(nèi)容的理解和認識。課后老師要提出更深層次的問題，讓學生及時反思所學內(nèi)容，促進對物理化學科學問題的理解和認識。從線上平臺預習到線下課堂再到課堂內(nèi)容的反思與提升，三個層次層層遞進，學習內(nèi)容從初級到高級，對整個課程體系的認知逐步加深，從廣度和深度上整體推進，這樣一定能學好物理化學。

6 結束語

物理化學課程是一門交叉性課程，在腐蝕與防護專業(yè)的人才培養(yǎng)和課程建設中占據(jù)重要位置。物理化學教學的改革，肩負著時代的使命，作為一名高校教師，應努力武裝自己，不斷提升自身的科學文化素養(yǎng)，不斷提升教學水平和技能，要引領學生用物理化學的眼光探究知識的海洋，培育學生“勞動光榮、技能寶貴、創(chuàng)造偉大”的價值觀。