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物理化学的发展前景
物理化学课的地位及作用
物理化学是从物质的物理现象和化学现象联系入手来探求化学变化过程基本规律,揭示化学变化本质的一门科学。
《物理化学》课包括化学热力学、统计热力学、结构化学、量子
化学、化学动力学、电化学、表面与胶体,即所谓“大物化”,是
高等学校化学教育的骨干课程,是化学、化工、材料、冶金、农林、医药、地质、生物等学科的理论基础,因此其重要性是不容置疑的。
教学中存在的问题
长期以来,由于我国在高校中传统地把化学分为无机化学、分析化学、有机化学、物理化学四大化学基础课,形成以无机化学为基础,先无机后分析,最后物理化学的模式,久而久之这种课程结构暴露出诸如课程内容重复、各门课程自成体系、各自为教等许多不足。另外,根据现代化高校的人才培养方式和学生现状,原有的教学方法和手段已经不适应社会发展的需要。
一、物理化学实验的现状
传统的物理化学实验项目以验证性实验居多, 应用性、设计性和综合性实验占很少比例。验证性实验内容简单, 学生只需按部就班就能完成实验, 这样不利于学生思维能力的提高,不能激发学生的积极性和创造热情。另外, 随着科学技术的飞速发展, 实验仪器设备的不断更新, 实验室现有的仪器设备与实验教材中的仪器差别较大,造成学生的预习内容与实际操作脱节。而且在重理论轻实验的旧观念影响下, 实验学时少, 实验室及实验教学缺少统一科学的协调管评估; 实验课堂上只重视验证书本上的知识和基本操作细节, 考核方法简单, 实验考试所占分值比例偏低, 因此考试对学生的激励作用不大。这种旧的实验教学模式已不适应21 世纪的高等化学教育的新形式, 改革成为必然趋势。为此, 我们对本科化学教育专业的物理化学实验课进行了改革。
二、物理化学实验改革的内容
1.课程体系的改革
将单纯的物理化学实验课程改革为: 由实验理论课、基础实验课和综合实验课3部分组成。前两部分安排在三年级, 第三部分尝试着安排在四年级第二学期, 学生考研结束后进行。
这个时期学生的积极性最高、效果最好, 可以使学生通过综合
实验课的训练, 从选题、查阅文献、设计实验、仪器安装等方面得到充分的锻炼, 增强学生的动手能力, 拓宽知识面, 为学生进一步学习深造奠定基础, 同时对学生写毕业论文大有益处。
2.教学内容的改革
实验理论课的目的, 是为了让学生在实验前了解实验所涉及的理论基础及技术, 也是为了弥补学生因不懂仪器、设备原理所造成的知识面窄的问题。因此, 实验理论课的内容一方面是常用实验的基础理论和技术, 另一方面是化学领域最新发展动态、新技术、新方法、新仪器的原理介绍。基础实验课的内容根据教育部理科化学教学指导委员会1999 年公布的“化学教学基本内容”的要求以及学校仪器设备的现状进行安排, 内容力求新颖, 不重复, 并且有环境保护和绿色化学的意识; 实验数据的采集和处理要多采用先进的微机系统, 增加计算机模拟实验, 使实验基础课的内容能更好地适应当前科学技术的发展。
综合实验课的目的是使学生得到充分的实验锻炼。在内容方面, 结合院里仪器设备的现状以及一些教师的科研课题, 专门为学生设计一些实验。实验内容包括多种实验方法和实验技术的综合应用, 如化合物的合成、结构及性质测定等。这部分内容需要认真思考, 精心编排。通过综合实验课, 真正使学生了解和掌握学科前沿的新知识和先进的实验技术, 提高相关知识和技能的能力, 提高学生的综合素质, 培养学生的创新意识和创新能力。
3.教学模式的改革
实验理论课采用多媒体教学的方式, 不仅可以使学生的学习变得生动有趣, 而且可以弥补仪器不足的问题。在基础实验教学中, 由原来教师准备好实验、学生单纯地做实验, 改为让学生从实验准备阶段就进入实验室, 从仪器的配套选择、安装调试、药品的领取、溶液的配制以及实验室的整理等方面, 尽可能全方位地参与, 为提高学生的动手能力提供机会。当然, 基础实验课教学改革的关键是教师。这主要体现在教师的思想认识水平和基本业务素质两个方面。实验指导教师应当站在培养现代化科技人才的高度, 充分认识实验课教学改革的必要性和迫切性, 自觉加强教学改革的力度, 不能满足于目前对经典实验的程式化教学。进行实验基础课教学改革是有一定难度的, 这就要求教师努力学习新知识, 提高自身素质和专业能力, 接受新信息, 创造新经验。
2、物理化学教学课件的作用
（1）应当根据学科的特点，围绕教学难点来寻求电脑软件的帮助．例如，物理化学各章节都有烦琐的公式推导过程，这些公式必须要应用高等数学的微分和积分原理，并且还要不断联系教材前面章节的知识点和相应公式，所有这些对于高职院校的学生来说都是不小的难题．以往教师板书书写，既浪费了大量的课堂时间，还增加了学生记笔记的沉重负担，师生都极易产生疲劳，而且效果欠佳．应用辅助教学的计算机软件就使这些问题迎刃而解，突破了常规教学难以突破的难点．
（2）计算机课件还体现了解释原理上的辅助性．课堂教学中，学生时常难以领会一些抽象的理论原理，即使采用阶梯思考题启发学生探索，往往也不容易突破．例如热力学第二定律部分中对抽象的熵增原理的判断，化学动力学部分，对基元反应等知识点的理解上等等，这些知识点通过常规的实验手段也很难解决，现在应用计算机辅助手段就很容易得到突破．
（3）计算机课件还体现了解题指导上的辅助性：（1）审题上的辅助性．利用计算机课件知识丰富性的特点，可以对一些疑难点、陌生的知识设置热区，在讲解时给予提示，这可以培养学生发散思维的能力。（2）分析、书写的辅助性．在分析启发学生思考的过程中，可以使用计算机把教师的口头分析格式化，引导学生在思考时注意表达的规范性，提高课堂效率．（3）物理化学教学课件的制作物理化学课程的难度体现在理论的抽象性、知识的综合性、实验手段的缺乏性和局限性等方面．因此，制作课件时应做到几个结合．一是声像结合，使教学具有生动性和形象性．例如，在相平衡一章中，就声像结合的办法轻松地解决了单组分体系相图、多组分体系相图以及双液系的汽—液平衡等难点问题，把抽象的理论和实验直观的展现给学生，收到较好的教学效果．二是提纲和图表结合，使教学更加具有条理性和逻辑性．例如，热力学第二定律中的热力学函数间的基本关系式，化
学动力学中的对峙反应、平行反应、连串反应、链反应等内容的教学，采用了提纲和图表结合的办法，把所有分散的、具有对比性的问题集中体现，利用对比归纳的方法使学生很快就解决了难点问题，效果良好．
多媒体辅助教学是一种挑战，也是一种机遇．我们要不断学习新的计算机知识，提高自己对语言、图像、声音、文字的综合处理能力，不断修改、完善教学课件，寻找教学与课件的最佳结合点．
综上所述，应用多媒体技术辅助高职院校物理化学教学，具有其它手段无法替代的功能．只要善于将这种现代化教学手段与传统教学相结合、互相渗透、互相补充和完善，必将大大优化课堂教学，提高教学质量。