材料类专业物理化学精品课程建设的思考*
时间：2023-06-02 09:35:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李静莎，郭春显，沈杨彬，杨鸿斌，杨晓刚，李佐习
(苏州科技大学材料科学与工程学院，江苏 苏州 215009)
精品课程是具有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点的示范性课程。自2003年3月，教育部启动了“质量工程”，提出开设精品课程建设，已经走过了17个春夏秋冬，目前精品课程已经成为高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，基本形成了校、省、国家三级精品课程建设体系。最近教育部推进一流本科和一流课程建设，对精品课程和金课的重视程度越来越高，因此，教育的任务和目标落在以学生为中心的教育理念上。特别是面对2020年突如其来的新冠疫情，要求在有限的时间和空间上实现人才的高效培养，更加凸显了精品课程建设的重要性，为“停课不停教、停课不停学”提供了极大的便利[1-2]。
苏州科技大学材料科学与工程学科是培养创新型、复合型、应用型人才的重要方向，而专业基础知识的讲授是专业科技人才培养的第一步。大学生在校学习期间需要修读许多课程，包括通识教育课程、学科教育课程、专业教育课程等。课程与教学内容的如何选择和安排对学生的培养发展起着至关重要的作用。物理化学课程是我校材料科学与工程学院本科生的一门基础必修课，对学生以后的工作和深造起着举足轻重的作用。苏州科技大学材料科学与工程学院成立于2020年7月，基于材料科学与工程学科和材料科学与器件研究院专门建设的研究教学型学院，目前有功能材料专业和新能源材料与器件专业，已拥有教授10名，副教授10名，讲师22名，专任教师博士学位率高达97%。为了更好地培养材料科学与工程专业技术人才，学院师资团队将按照材料类专业的培养方案的相关标准要求，结合苏州科技大学材料科学与工程学院“科研促进教学和人才培养”的特色和定位，培养学生对物理化学基础理论知识的理解能力、应用能力和创新能力，使学生在今后的材料科学基础等专业方面具备扎实的基础理论知识。物理化学是我院本科专业的基础课，开课学期为大二学年下学期和大三学年上学期。学生前期已经学习过无机及分析化学、有机化学、高等数学、大学物理等课程，后期为材料科学基础、材料制备原理与工艺、现代材料分析方法等课程的学习奠定理论基础。本文结合我校本科专业培养的要求，介绍了基于材料类专业物理化学精品课程的建设与教学改革实践。这有利于培养创新能力强的材料科学与工程专业技术人才，同时提高教师的教学水平和物理化学课程的教学质量。
1.1 物理化学的重要性
《物理化学》作为四大基础化学之一，是材料科学与工程专业一门重要的基础必修课，这门课程在学生以后工业生产中从事专业技术工作或考研深造中起着举足轻重的作用。物理化学，又叫“理论化学”，它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，来探求化学变化基本规律的一门科学，在实验方法上也主要是采用物理学中的方法。作为化学学科的一个分支，物理化学是化学学科、生命科学、材料科学、医学等其他学科的理论基础，它在理论和实验方法上的成就大大充实了其他学科的研究内容和研究方法，因此，这些学科的深入发展已经离不开物理化学。该课程对培养学生创造能力，提高学生综合素质有着极其重要的作用，并能为以后从事化学和材料研究打下坚实的基础。另一方面，学习物理化学，能帮助学生树立正确自然观、掌握科学方法论。
1.2 课程建设
物理化学与无机化学、分析化学、有机化学一起构成了四大化学基础课程，是材料类专业的专业必修基础课程，也是材料类和化学类专业研究生入学考试的必考科目之一，同时也是一门难教、难学的理论基础课程。作为物理与化学交叉性的学科，物理化学这门课程具有公式繁多与应用条件严格、内容逻辑推理性强、研究内容枯燥且概念抽象等特点[3-4]。另外，与化学类专业相比，材料类专业物理化学学时相对较少。因此对于基础薄弱的材料类专业学生理解起来更为困难，要想在有限的学时内全面掌握物理化学的知识是比较困难的。在这种挑战下，如何能让学生对这门重要而又枯燥难学的课程产生兴趣并努力学好便成为教师必须思考的重要问题。
材料类专业学习物理化学这门课程的目的主要是使学生了解和掌握化学变化过程中的一些基本规律和原理，同时培养学生独立思考和独立解决问题的能力，为今后材料科学与工程专业更高级课程的学习，为将来在材料领域的进一步研究工作奠定良好的基础。目前国内拥有物理化学国家精品课程的高校有清华大学、复旦大学、天津大学、南京大学、武汉大学、中南大学、大连理工大学、北京化工大学等。虽然这些具有一流教学水平的精品课程在强化学生的基础知识和培养学生的独立解题能力方面具有重要的作用，然而随着高等教育改革的不断深入，材料类专业物理化学课程学时数的相对减少与材料科学与工程专业人才培养要求的日益提高的矛盾明显加剧，打造材料类专业物理化学精品课程迫在眉睫。本文以我校材料科学与工程学院关于物理化学精品课程建设为例，介绍了打造材料科学与工程专业的精品课程的教学改革实践，这有利于培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的材料科学与工程专业技术人才。
精品课程的打造需要有一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材及一流的教学管理[5-8]。
3.1 一流的教师队伍
教师是课程的实施者，想要打造精品课程，教师队伍的建设是必不可少的。近年来我们从南洋理工大学、中国科学院、中国科技大学、中南大学等高层次科研院校引进了6位博士组成教学团队。自材料科学与工程学院组建以来，物理化学教学队伍现有教授4名，具有博士学位6人，形成了一支以教授、博士为主体，职称、学位结构层次高，努力进取，有强大发展后劲的师资团队。教学上以老带新、取长补短，充分发挥各层次老师的优点，将教学和科研融为一体。
3.2 一流的教学内容
为了突出材料学院的特色和新工科建设特点，从整体上考虑化学教学的系统性，我们打破课程壁垒，对基础化学理论和实验教学内容进行重组、整合、优化，重新建立了材料特色突出、工科特点鲜明的教学新体系，做到少而精、博而通。整个课程教学注重教学内容与学院教师科研成果、前沿学科、国内外先进技术等相结合，解决了教学内容重复和臃肿等问题。在教学内容上，较好地处理了经典与现代、理论与实践、体系与特色的关系，重视和加强了实践教学中对学生的实践能力和创新能力的培养。功能材料和新能源材料与器件两个专业均属于材料类特色专业，然而在理论方面侧重不同，因此对于不同的专业，也要根据专业需要，选择不同的重点内容，并将各专业前沿领域的新知识、新技术、新方法、新成果及时嵌入到课堂教学中，从而做到因材施教。
3.3 一流的教学方法
“一支粉笔、一张嘴、一块黑板”是对传统板书教学的形象概括，教师通过板书可以将授课内容条理化、直观化，有利于启发学生的思考，帮助学生记忆、消化、巩固所学知识。然而，传统板书教学也存在不够直观、不利于抓住学生注意力等缺点。因此，随着多媒体技术的发展，传统的板书教学方式逐渐被多媒体教学所替代。当前多媒体教学已经成为高校最常见的教学方式之一，不仅能够直观且生动形象地反映教学内容，还可以增加课堂教学的信息量，从而一定程度上调动学生的学习积极性。但多媒体教学也有不利的一面，如课堂信息容量大、教学进度较快等会造成学生没有时间思考，跟不上课堂进度。因此，针对传统板书与多媒体教学各自的优缺点，学院物理化学教学团队认为，应当根据教学内容及教学目标，有目的建设线上线下混合课程，以线下为主线上为辅，将传统板书与多媒体教学结合起来，实现优势互补，提高教学效果。如热力学第一定律、热力学第二定律、化学动力学等章节理论性较强、公式较多，重要公式定理的推导过程及典型例题的思路讲解应以板书教学为主，这样能够较好地引导学生思考，教师也可以根据学生的反映及时调整课堂节奏。但对于绪论、相平衡、电化学、表面物理化学等章节介绍性部分较多，可以采用多媒体教学的方式生动形象地给同学们介绍一些生活中的现象或实例、化学家的小故事、科学前言等，这样可以吸引学生的注意力，提高学生学习物理化学的兴趣。
总之，我们将传统板书与多媒体教学相结合、课内和课外相结合、教学和科研相结合、教学和专题相结合，精心设计教学过程，将各种抽象的理论具体化、形象化、深入浅出、通俗易懂，极大地调动了学生的学习积极性，培养了学生的学习兴趣，促进学生能力的发展。学生能做到主动参与学习、融会贯通，从而形成了教学相长的良好教学模式。这具体表现在学生的上课出席率平均每班超过95%，考试及格率每班均高于90%，学生参与科研活动的积极性提高，主动参加老师的科研项目等创新活动。
3.4 一流的教材
教材是教学的知识载体，是教师开展教学工作的重要工具。目前，我院功能材料专业本科生采用的是由南京大学化学化工学院傅献彩等主编，高等教育出版社出版的《物理化学》第五版。该教材分为上、下两册，上册包括热力学第一、第二定律，多组分系统热力学及其在溶液中的应用、化学平衡、相平衡等章节，下册包括电解质溶液，可逆电池电动势及其应用，电解与极化作用，化学动力学，表面物理化学，胶体分散系统和大分子溶液等章节。此外，还有与本书配套的学习与解题指导书，多媒体网络课程等，是许多高校物理化学课程选用的教材或者参考书之一。我们在教学过程中，除了选定教材外，也针对性做了相关的教学文档作为补充，同时根据学院培养方案、培养目标等进行适当地调整。
3.5 一流的教学管理
长期以来，高等学校更多关注教师“教什么、如何教”和学生“学什么、如何学”，但却常常忽视教学管理的重要性。“三分技术、七分管理”，可见打造一流的本科教育不仅需要一流的教师队伍和学生，同样也需要一流的教学管理。而一流的教学管理体现在先进的管理理念、和谐的管理环境、高效的管理机制和优质的管理效能。材料科学与工程学院高度重视课程的教学管理工作，对建立和完善物理化学的教学管理体系提出了具体、明确的要求。学院倡导“以人为本”的教育理念，也即是“以学生为中心”，教研组全体教师参与、多视角多层次地服务学生的全面成长，充分尊重学生的受教育权，满足学生对学习的选择，同时学院也保障教师的学术自由，积极推进科研转化教学，实现寓教于研、教研融合。例如，在教学过程中建立了网上交流平台，学生可以与自己喜欢的老师充分交流沟通，这既能提高学生的学习积极性，又尊重了教师的授课权。在教学过程中，学校推动辅导员、班主任和本科生导师等通力协作与学生多方位沟通，关心学生的学业和生活，增进师生感情。及时反馈教学效果，有针对性开展难点和重点教学内容的授课，真正实现以学生为中心的三全育人教学模式。
综上所述，物理化学是苏州科技大学材料科学与工程学院本科生的一门非常重要的专业基础必修课，对学生后续专业课程的学习及今后的职业发展都有重要的指导作用。在精品课程的建设中，我们紧紧扣紧专业技术人才的培养目标，从教师队伍、教学内容、教学方法、精品教材及教学管理等方面入手探索教学模式改革，有利于调动学生的积极性和主动性，同时提高教师自身的教学和科研水平，打造精品金课，为新工科发展培养更多高素质创新型专业人才。
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