李明霞 曲陽 焦艷清
摘 要:文章針對(duì)傳統(tǒng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生自主研學(xué)能力與創(chuàng)新思維的問題出發(fā),以黑龍江大學(xué)為例,提出了基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施策略。
關(guān)鍵詞:工科;物理化學(xué);教學(xué)模式
中圖分類號(hào):G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-4107(2016)12-0062-02
一、工科物理化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀
工科物理化學(xué)課程是黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院的化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)和制藥工程等工科專業(yè)的學(xué)位基礎(chǔ)課程。物理化學(xué)是化學(xué)和物理的交叉學(xué)科,工科專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程的時(shí)候,既要學(xué)習(xí)本專業(yè)所涉及的必備基礎(chǔ)理論知識(shí),為今后學(xué)習(xí)專業(yè)課奠定良好的理論基礎(chǔ);又要掌握分析、歸納、演繹等科學(xué)分析方法,從而得到數(shù)理推導(dǎo)能力、圖解分析能力和實(shí)驗(yàn)操作能力的鍛煉[1-3]。所以,物理化學(xué)這門課程對(duì)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力等方面的培養(yǎng)起著非常重要的作用。但是,在傳統(tǒng)的工科物理化學(xué)教學(xué)中,還存在一些問題:教學(xué)內(nèi)容陳舊,理論與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)的問題;學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾;內(nèi)容枯燥與學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高的矛盾;教學(xué)活動(dòng)難以發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用等。這些問題的存在,常常令學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài),難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4-6]。但是,社會(huì)的快速發(fā)展,要求工科專業(yè)的學(xué)生不僅要具有堅(jiān)實(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和相關(guān)的前沿知識(shí),還要求學(xué)生具備一定的動(dòng)手實(shí)踐能力、把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中的能力和創(chuàng)新能力[7-8]。實(shí)踐表明,工科專業(yè)畢業(yè)生如果具有較好的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備,在工作中會(huì)表現(xiàn)出適應(yīng)能力強(qiáng),邏輯思維縝密,處理問題靈活性高,發(fā)展空間大等特點(diǎn)??梢娢锢砘瘜W(xué)課程在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、實(shí)踐能力、適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力等方面都起著非常重要的作用[9-10]。因此,構(gòu)建基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式,以適應(yīng)新世紀(jì)對(duì)化學(xué)、化工人才的需求是工科物理化學(xué)教學(xué)亟待解決的問題。黑龍江大學(xué)以工科物理化學(xué)課程為載體,結(jié)合化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)和制藥工程等工科專業(yè)的特點(diǎn),在 “基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式” 的構(gòu)建和實(shí)施上進(jìn)行了有益的探索。
二、基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施策略
基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式使得工科物理化學(xué)課程具有整體性、綜合性、探究性、新穎性、前沿性和應(yīng)用性的特點(diǎn),可激發(fā)學(xué)生的研學(xué)興趣并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外,在整個(gè)教學(xué)實(shí)施過程中,學(xué)生是主體,教師是主導(dǎo),激發(fā)教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性并發(fā)揮二者的協(xié)同作用,全面培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的綜合能力,使學(xué)生具有獨(dú)立思考能力、實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力。在教與學(xué)的過程中,除了教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí),還要給學(xué)生提供培養(yǎng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的條件和環(huán)境。讓學(xué)生能夠把學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來?;趧?chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)建和實(shí)施主要包括:(1)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法;(2)基礎(chǔ)理論與科學(xué)前沿相結(jié)合,奠定學(xué)生創(chuàng)新的理論基礎(chǔ);(3)加強(qiáng)課外科學(xué)研究基本能力的培養(yǎng),拓寬學(xué)生創(chuàng)新的視野。
(一)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法
邏輯思維的形成是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。物理化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)體系具有很強(qiáng)的邏輯性,并且物理化學(xué)知識(shí)體系的建立、研究以及不斷完善的過程,也是一個(gè)邏輯創(chuàng)新思維不斷完善的過程。因此,在工科物理化學(xué)的教學(xué)中,教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí),還要引導(dǎo)學(xué)生掌握與基礎(chǔ)理論知識(shí)體系相關(guān)的科學(xué)研究方法。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中,感受到知識(shí)體系的邏輯性,并通過邏輯推理的方法拓展有限的書本知識(shí)。同時(shí),值得注意的是要培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成善于觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。并培養(yǎng)學(xué)生建立基礎(chǔ)理論研究的邏輯思維,為科學(xué)研究中分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在具體教學(xué)中,主要通過以下兩方面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的邏輯思維。一方面,在教學(xué)中突出科學(xué)研究方法的邏輯思維總結(jié)。在每章的學(xué)習(xí)中,教師對(duì)本章的知識(shí)體系和相關(guān)的科學(xué)研究方法做簡單介紹,給學(xué)生指出重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容,讓學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研工作,和學(xué)生一起進(jìn)行研討式學(xué)習(xí)。然后結(jié)合科學(xué)研究熱點(diǎn)內(nèi)容及基礎(chǔ)理論在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用,使學(xué)生初步了解物理化學(xué)原理是如何應(yīng)用在各個(gè)實(shí)踐領(lǐng)域中的,并靈活掌握如何運(yùn)用物理化學(xué)科學(xué)研究方法解決問題。另一方面,在教學(xué)中重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯思維關(guān)系的總結(jié)。物理化學(xué)原理中有很多的相似邏輯關(guān)系,要讓學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三。這樣會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中融會(huì)貫通,事半功倍。例如:在熱力學(xué)的教學(xué)中,學(xué)生在學(xué)習(xí)了單純的p-V-T變化過程的狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用后,就應(yīng)該可以結(jié)合狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)自主學(xué)習(xí)相變化過程和化學(xué)反應(yīng)變化過程的各狀態(tài)函數(shù)變化值的計(jì)算。
(二)基礎(chǔ)理論與科學(xué)前沿相結(jié)合
工科物理化學(xué)的知識(shí)體系相對(duì)成熟,教學(xué)內(nèi)容比較穩(wěn)定。但是科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,要求物理化學(xué)課程的內(nèi)容也必須不斷充實(shí)新理論、新技術(shù)。與之相矛盾的是,工科物理化學(xué)的學(xué)時(shí)很少。因此,在工科物理化學(xué)的教學(xué)中,首先要精選經(jīng)典的教學(xué)內(nèi)容,在講授知識(shí)點(diǎn)時(shí)要精準(zhǔn),重點(diǎn)突出,注意知識(shí)的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性、完整性和應(yīng)用性,使學(xué)生能夠牢固地掌握物理化學(xué)基本概念、基本原理、基本公式并能夠靈活應(yīng)用;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合基礎(chǔ)理論、原理和方法,深入淺出地介紹物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展的新理論、新技術(shù)、新成果、新動(dòng)向和新熱點(diǎn),開闊學(xué)生的視野和思路,利用有限的課時(shí),不僅讓學(xué)生能夠扎實(shí)地掌握基本概念和原理,還能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。但是,課時(shí)畢竟是有限的,因此,教師要引導(dǎo)并教會(huì)學(xué)生充分利用圖書館的數(shù)字化文獻(xiàn)資源進(jìn)行課外自主學(xué)習(xí);此外,教師還可以通過案例教學(xué)開闊學(xué)生的視野。這些方法會(huì)讓學(xué)生了解物理化學(xué)學(xué)科所涉及的科學(xué)的最前沿領(lǐng)域及物理化學(xué)基礎(chǔ)理論在前沿領(lǐng)域中的應(yīng)用。這種教學(xué)模式能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新科學(xué)思維。例如:學(xué)習(xí)稀溶液依數(shù)性的基礎(chǔ)理論時(shí),可以結(jié)合制藥工程和環(huán)境科學(xué)等工科專業(yè)的特點(diǎn),選擇增加藥物單體的純度分析、反滲透原理進(jìn)行海水淡化和膜技術(shù)在廢水處理中的使用等方面的應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容;學(xué)習(xí)電化學(xué)原理時(shí),在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)原電池的基礎(chǔ)上,可以結(jié)合太陽能電池、鋰電池和燃料電池等新型新能源電池,分析不同種類電池的原理、優(yōu)缺點(diǎn)。
(三)加強(qiáng)課外科學(xué)研究基本能力的培養(yǎng)
在工科物理化學(xué)的教學(xué)中,既要物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的輔助,幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握物理化學(xué)基礎(chǔ)理論及基礎(chǔ)理論的應(yīng)用,還要注意加強(qiáng)學(xué)生課外科學(xué)研究基本能力的培養(yǎng)。因此,教師要充分整合和利用學(xué)校現(xiàn)有的科研資源,給學(xué)生創(chuàng)造進(jìn)行科學(xué)研究的環(huán)境和條件,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的主觀能動(dòng)性。向?qū)W生們簡單介紹學(xué)?,F(xiàn)有的科研課題的研究方向、研究內(nèi)容和研究成果,鼓勵(lì)學(xué)生參與到相關(guān)教師的科研課題中去,讓學(xué)生真正地參與到科研的各個(gè)環(huán)節(jié)中(例如調(diào)研文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)、分析總結(jié)文獻(xiàn)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題、選擇研究方向、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論和撰寫論文或?qū)@龋?。在進(jìn)行科學(xué)研究的過程中能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究的基本能力。此外,還可以讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)科學(xué)文獻(xiàn)的查閱以及文獻(xiàn)綜述的撰寫,結(jié)合理論與實(shí)際應(yīng)用的研究課題開展課外研討和結(jié)合物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)研究,來加強(qiáng)課外科學(xué)研究基本能力的培養(yǎng)。
基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的工科物理化學(xué)教學(xué)模式已經(jīng)在化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)和制藥工程等工科專業(yè)進(jìn)行了兩年的教學(xué)實(shí)踐,該教學(xué)模式逐步得到完善,發(fā)展為化學(xué)工程與工藝、環(huán)境科學(xué)和制藥工程等工科專業(yè)的特色教學(xué)模式,而且取得了理想的教學(xué)效果。學(xué)生們普遍反映這種模式的教學(xué)更具有趣味性、挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性,不僅極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性,還培養(yǎng)了工科學(xué)生的獨(dú)立思考能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力和科研創(chuàng)新能力。
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