簡論無機非金屬材料工程專業(yè)《物理化學(xué)》的課程教學(xué)改革研究論文
1前言
近年來，隨著我國中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要提出“全面提升高等教育質(zhì)量”是高等教育發(fā)展的首要任務(wù)，國內(nèi)各大院校開始投入到教育質(zhì)量改革的大潮中。陜西科技大學(xué)作為西部地區(qū)唯一一所以輕工為特色的多科性大學(xué)，也將高等教育專業(yè)認(rèn)證作為學(xué)校保障本科教育質(zhì)量的重要手段。我校無機非金屬材料工程優(yōu)勢特色專業(yè)率先實施了工程教育專業(yè)認(rèn)證。物理化學(xué)課程作為無機非金屬材料工程專業(yè)本科教學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，應(yīng)從解決專業(yè)工程問題的實際出發(fā)，探索適合本專業(yè)學(xué)生的一套教學(xué)模式。
2應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)定位
為了滿足行業(yè)資質(zhì)認(rèn)證考核的要求，無機非金屬材料工程專業(yè)確立了與行業(yè)接軌的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)：立足陜西、面向行業(yè)，培養(yǎng)具有以陶瓷、玻璃為特色，涵蓋無機非金屬材料相關(guān)領(lǐng)域所需的工程知識;具有利用現(xiàn)代工具對相關(guān)復(fù)雜工程問題進行分析、研究、解決和管理能力;具有良好的職業(yè)素養(yǎng)、團隊精神、創(chuàng)新意識、溝通交流與自我提升能力;具備社會、法律、環(huán)境等意識及評價能力的應(yīng)用型人才。在新的培養(yǎng)模式下，物理化學(xué)課程對材料專業(yè)學(xué)生提出了相應(yīng)的畢業(yè)要求：掌握化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本原理，能就簡單的工程過程進行分析，選擇正確方法，對所研究的對象進行合理優(yōu)化。為此，物理化學(xué)課程建立了“重基礎(chǔ)、強實踐、突出綜合應(yīng)用能力”的全新教學(xué)體系。
3改革教學(xué)模式，加強綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)
無機非金屬材料工程專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容改革緊緊圍繞基礎(chǔ)理論知識與實際工程操作相互貫通，理論知識與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相互滲透的創(chuàng)新教育模式展開，注重大學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，力求激發(fā)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動性，提高大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和運用專業(yè)理論知識來解決實際復(fù)雜工程問題的能力，提升我國工程技術(shù)人才的國際競爭力。
4結(jié)合專業(yè)特色，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
對于無機非金屬材料工程專業(yè)，物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)實現(xiàn)化學(xué)與材料專業(yè)的對接，突顯“陶瓷、玻璃材料”特色，注重理論知識與材料科學(xué)研究、實際工程問題的有機結(jié)合。教學(xué)中，著重講授物理化學(xué)應(yīng)用在材料科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)理論知識，注重大學(xué)生運用物理化學(xué)的基本理論分析解決無機非金屬材料相關(guān)的相圖分析及應(yīng)用、晶相反應(yīng)體系動力學(xué)、薄膜制備及研究、復(fù)合材料設(shè)計及合成等復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)。材料專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容調(diào)整重點從以下幾個方面開展：(1)分時分配。我校物理化學(xué)課程全年總學(xué)時為80學(xué)時。依據(jù)無機非金屬材料專業(yè)需求，對各章節(jié)學(xué)時進行重新分配。化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)兩章由18學(xué)時壓縮至12學(xué)時;第五章相平衡由6學(xué)時增至10學(xué)時;第七章電化學(xué)由17學(xué)時壓縮至8學(xué)時;第九章表面現(xiàn)象由6學(xué)時增至10學(xué)時;膠體化學(xué)由6學(xué)時增至10學(xué)時。(2)適當(dāng)消減與專業(yè)不太相關(guān)的復(fù)雜邏輯推導(dǎo)部分和理論知識，重點講解無機非金屬材料相關(guān)的重要理論及應(yīng)用。具體可以刪去以下內(nèi)容：Cp,m-CV,m=R、理想氣體的絕熱可逆過程方程、卡諾定理、各體系化學(xué)勢計算公式、理想液體混合物混合性質(zhì)、開爾文公式等推導(dǎo)過程。熱力學(xué)基礎(chǔ)部分應(yīng)重點講授無機材料系統(tǒng)(凝聚態(tài)系統(tǒng))的固相反應(yīng)(晶體和玻璃體)、液相反應(yīng)(高溫熔體和水溶液)、相變化(多晶轉(zhuǎn)變、固液相變、結(jié)晶)等復(fù)雜過程發(fā)生的方向和限度問題。講授中應(yīng)強調(diào)上述凝聚態(tài)體系中進行的物理化學(xué)過程往往達(dá)不到熱力學(xué)意義上的平衡，因此，探討反應(yīng)進行的方向性問題比探討反應(yīng)平衡更有實際意義。此外，利用相圖可以預(yù)測新材料的性質(zhì)，確定制備、加工工藝等。相平衡講授中應(yīng)側(cè)重相律的應(yīng)用，特別是二組分凝聚系統(tǒng)和三組分凝聚系統(tǒng)相圖的識圖、相變規(guī)律等。化學(xué)動力學(xué)部分重點講解固相反應(yīng)的速率和機理。實際上，固相反應(yīng)通常多為復(fù)合反應(yīng)，整個反應(yīng)的速率可以用速率控制步驟法近似處理。表面化學(xué)和膠體化學(xué)對于無機非金屬材料專業(yè)學(xué)生顯得尤為重要，重點講解納米材料、功能梯度復(fù)合材料的表面(界面)結(jié)構(gòu)和特性、納米材料的發(fā)展新動態(tài)、溶膠的傳統(tǒng)和新穎制備技術(shù)、溶膠的電性性質(zhì)和溶膠穩(wěn)定聚沉理論等，拓展學(xué)生的視野。
5教學(xué)方法多樣化
在物理化學(xué)的課堂教學(xué)中，選取合理靈活有效的教學(xué)方法至關(guān)重要。對此，除了傳統(tǒng)的講授方式還增加了啟發(fā)式教學(xué)、專題講座、課堂討論、應(yīng)用舉例、參與式教學(xué)等多樣化教學(xué)方法，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性和創(chuàng)新思維。啟發(fā)式和提問式教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和獨立解決實際問題的能力，如在節(jié)流膨脹時可先提問冰箱的工作原理，講授表面張力時可提出為什么小液體呈球形，肥皂泡要用力吹才能變大，在講授毛細(xì)管現(xiàn)象時先提問植物如何輸送水分，在講授過飽和蒸氣時先提問人工降雨的原理是什么，在介紹瑞利公式時可提問晴朗的天空為什么呈藍(lán)色等，讓學(xué)生帶著問題主動地學(xué)習(xí)相關(guān)的物理化學(xué)理論。對于重點難點理論和基本原理可采用課堂討論和應(yīng)用舉例方式，這種教學(xué)方式是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決實際問題能力的重要途徑。如潤濕現(xiàn)象這部分內(nèi)容可采用課堂討論形式進行，首先讓學(xué)生討論自然界中固體表面的`潤濕現(xiàn)象都有哪些，再分析這些潤濕現(xiàn)象的潤濕程度差異，然后由教師講解接觸角和楊氏方程這一重要理論，針對楊氏方程的實際應(yīng)用由教師設(shè)定討論主題：如玻璃表面的防水處理和噴灑農(nóng)藥讓學(xué)生繼續(xù)展開課堂討論。在防水材料主題討論中教師應(yīng)把握主題，不能偏離正題，緊緊圍繞防水機理、自然界中的超疏水現(xiàn)象(典型的如荷葉表面、水稻葉、水黽的腿和蟬的翅膀等)、防水材料(含氟材料和有機硅材料等)的發(fā)展動態(tài)進行討論，這樣才能做到在有限課堂時間獲得良好的授課效果。在講授學(xué)科發(fā)展前沿時可采用專題講座形式，在開拓學(xué)生視野的同時也激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)研究興趣。此外，物理化學(xué)教學(xué)中采用參與式教學(xué)是提高課堂教學(xué)效果的極為有效的方法之一。實踐中發(fā)現(xiàn)該方法從真正意義上體現(xiàn)了教學(xué)以學(xué)生為中心，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動參與，從主觀意識上能積極主動參與到課堂學(xué)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)中，這也充分體現(xiàn)了工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念——以學(xué)生為本，面向全體學(xué)生。
6建立合理的課程考核評價體系，促進課程持續(xù)改進
持續(xù)改進是工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念，合理的課程考核評價體系是對教學(xué)效果的有效檢驗，是課程持續(xù)改進工作的重要保障。在新的教學(xué)體系中，物理化學(xué)采用了累加式的考核方式：平時成績和卷面成績相結(jié)合。其中，平時成績占總成績30%，由課后作業(yè)、平時考勤、課堂提問組成，課后作業(yè)占平時成績的60%。這種新的考核方式，不僅極大地激發(fā)學(xué)生的求知欲，而且能更好地體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。此外，在期末考試的命題中，注重重要基礎(chǔ)理論的理解和實際應(yīng)用方面的考查，特別是試卷中新增了一道與無機非金屬材料專業(yè)緊密結(jié)合的綜合性大題，以考察學(xué)生運用化學(xué)的基礎(chǔ)知識和原理分析和解決實際問題的綜合能力。
7結(jié)束語
提高高等教育的教學(xué)質(zhì)量，一直是我國高等教育工作者不變的追求。在無機非金屬材料工程專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)改革中，不斷地調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評價體系，建立一套完整的適應(yīng)社會和學(xué)科發(fā)展的教學(xué)新體系，進而提高學(xué)生的邏輯推理能力、分析解決實際復(fù)雜工程問題的能力，增強學(xué)生的創(chuàng)新能力，從真正意義上來提高教學(xué)質(zhì)量。
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