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簡(jiǎn)論無(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)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(lái)，隨著(zhù)我國中長(cháng)期教育改革和發(fā)展規劃綱要提出“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)，國內各大院校開(kāi)始投入到教育質(zhì)量改革的大潮中。陜西科技大學(xué)作為西部地區唯一一所以輕工為特色的多科性大學(xué)，也將高等教育專(zhuān)業(yè)認證作為學(xué)校保障本科教育質(zhì)量的重要手段。我校無(wú)機非金屬材料工程優(yōu)勢特色專(zhuān)業(yè)率先實(shí)施了工程教育專(zhuān)業(yè)認證。物理化學(xué)課程作為無(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎必修課，應從解決專(zhuān)業(yè)工程問(wèn)題的實(shí)際出發(fā)，探索適合本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一套教學(xué)模式。
2應用型人才培養目標定位
為了滿(mǎn)足行業(yè)資質(zhì)認證考核的要求，無(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)確立了與行業(yè)接軌的應用型人才培養目標：立足陜西、面向行業(yè)，培養具有以陶瓷、玻璃為特色，涵蓋無(wú)機非金屬材料相關(guān)領(lǐng)域所需的工程知識;具有利用現代工具對相關(guān)復雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、研究、解決和管理能力;具有良好的職業(yè)素養、團隊精神、創(chuàng )新意識、溝通交流與自我提升能力;具備社會(huì )、法律、環(huán)境等意識及評價(jià)能力的應用型人才。在新的培養模式下，物理化學(xué)課程對材料專(zhuān)業(yè)學(xué)生提出了相應的畢業(yè)要求：掌握化學(xué)的基礎知識和基本原理，能就簡(jiǎn)單的工程過(guò)程進(jìn)行分析，選擇正確方法，對所研究的對象進(jìn)行合理優(yōu)化。為此，物理化學(xué)課程建立了“重基礎、強實(shí)踐、突出綜合應用能力”的全新教學(xué)體系。
3改革教學(xué)模式，加強綜合應用能力培養
無(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)內容改革緊緊圍繞基礎理論知識與實(shí)際工程操作相互貫通，理論知識與創(chuàng )新能力培養相互滲透的創(chuàng )新教育模式展開(kāi)，注重大學(xué)生綜合應用能力的培養，力求激發(fā)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習興趣和能動(dòng)性，提高大學(xué)生自主學(xué)習能力和運用專(zhuān)業(yè)理論知識來(lái)解決實(shí)際復雜工程問(wèn)題的能力，提升我國工程技術(shù)人才的國際競爭力。
4結合專(zhuān)業(yè)特色，優(yōu)化教學(xué)內容
對于無(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)，物理化學(xué)教學(xué)內容應實(shí)現化學(xué)與材料專(zhuān)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(shí)際工程問(wèn)題的有機結合。教學(xué)中，著(zhù)重講授物理化學(xué)應用在材料科學(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(wú)機非金屬材料相關(guān)的相圖分析及應用、晶相反應體系動(dòng)力學(xué)、薄膜制備及研究、復合材料設計及合成等復雜工程問(wèn)題的能力培養。材料專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)教學(xué)內容調整重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面開(kāi)展：(1)分時(shí)分配。我校物理化學(xué)課程全年總學(xué)時(shí)為80學(xué)時(shí)。依據無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)需求，對各章節學(xué)時(shí)進(jìn)行重新分配�；瘜W(xué)熱力學(xué)基礎兩章由18學(xué)時(shí)壓縮至12學(xué)時(shí);第五章相平衡由6學(xué)時(shí)增至10學(xué)時(shí);第七章電化學(xué)由17學(xué)時(shí)壓縮至8學(xué)時(shí);第九章表面現象由6學(xué)時(shí)增至10學(xué)時(shí);膠體化學(xué)由6學(xué)時(shí)增至10學(xué)時(shí)。(2)適當消減與專(zhuān)業(yè)不太相關(guān)的復雜邏輯推導部分和理論知識，重點(diǎn)講解無(wú)機非金屬材料相關(guān)的重要理論及應用。具體可以刪去以下內容：Cp,m-CV,m=R、理想氣體的絕熱可逆過(guò)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(kāi)爾文公式等推導過(guò)程。熱力學(xué)基礎部分應重點(diǎn)講授無(wú)機材料系統(凝聚態(tài)系統)的固相反應(晶體和玻璃體)、液相反應(高溫熔體和水溶液)、相變化(多晶轉變、固液相變、結晶)等復雜過(guò)程發(fā)生的方向和限度問(wèn)題。講授中應強調上述凝聚態(tài)體系中進(jìn)行的物理化學(xué)過(guò)程往往達不到熱力學(xué)意義上的平衡，因此，探討反應進(jìn)行的方向性問(wèn)題比探討反應平衡更有實(shí)際意義。此外，利用相圖可以預測新材料的性質(zhì)，確定制備、加工工藝等。相平衡講授中應側重相律的應用，特別是二組分凝聚系統和三組分凝聚系統相圖的識圖、相變規律等�；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)部分重點(diǎn)講解固相反應的速率和機理。實(shí)際上，固相反應通常多為復合反應，整個(gè)反應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(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)學(xué)生顯得尤為重要，重點(diǎn)講解納米材料、功能梯度復合材料的表面(界面)結構和特性、納米材料的發(fā)展新動(dòng)態(tài)、溶膠的傳統和新穎制備技術(shù)、溶膠的電性性質(zhì)和溶膠穩定聚沉理論等，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，除了傳統的講授方式還增加了啟發(fā)式教學(xué)、專(zhuān)題講座、課堂討論、應用舉例、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)習能動(dòng)性和創(chuàng )新思維。啟發(fā)式和提問(wèn)式教學(xué)能培養學(xué)生獨立思考能力和獨立解決實(shí)際問(wèn)題的能力，如在節流膨脹時(shí)可先提問(wèn)冰箱的工作原理，講授表面張力時(shí)可提出為什么小液體呈球形，肥皂泡要用力吹才能變大，在講授毛細管現象時(shí)先提問(wèn)植物如何輸送水分，在講授過(guò)飽和蒸氣時(shí)先提問(wèn)人工降雨的原理是什么，在介紹瑞利公式時(shí)可提問(wèn)晴朗的天空為什么呈藍色等，讓學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題主動(dòng)地學(xué)習相關(guān)的物理化學(xué)理論。對于重點(diǎn)難點(diǎn)理論和基本原理可采用課堂討論和應用舉例方式，這種教學(xué)方式是培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題能力的重要途徑。如潤濕現象這部分內容可采用課堂討論形式進(jìn)行，首先讓學(xué)生討論自然界中固體表面的潤濕現象都有哪些，再分析這些潤濕現象的潤濕程度差異，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(shí)際應用由教師設定討論主題：如玻璃表面的防水處理和噴灑農藥讓學(xué)生繼續展開(kāi)課堂討論。在防水材料主題討論中教師應把握主題，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(dòng)態(tài)進(jìn)行討論，這樣才能做到在有限課堂時(shí)間獲得良好的授課效果。在講授學(xué)科發(fā)展前沿時(shí)可采用專(zhuān)題講座形式，在開(kāi)拓學(xué)生視野的同時(shí)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(shí)踐中發(fā)現該方法從真正意義上體現了教學(xué)以學(xué)生為中心，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習轉為主動(dòng)參與，從主觀(guān)意識上能積極主動(dòng)參與到課堂學(xué)習教學(xué)環(huán)節中，這也充分體現了工程教育專(zhuān)業(yè)認證的基本理念——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(jià)體系，促進(jìn)課程持續改進(jìn)
持續改進(jìn)是工程教育專(zhuān)業(yè)認證的基本理念，合理的課程考核評價(jià)體系是對教學(xué)效果的有效檢驗，是課程持續改進(jìn)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(shí)成績(jì)和卷面成績(jì)相結合。其中，平時(shí)成績(jì)占總成績(jì)30%，由課后作業(yè)、平時(shí)考勤、課堂提問(wèn)組成，課后作業(yè)占平時(shí)成績(jì)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，注重重要基礎理論的理解和實(shí)際應用方面的考查，特別是試卷中新增了一道與無(wú)機非金屬材料專(zhuān)業(yè)緊密結合的綜合性大題，以考察學(xué)生運用化學(xué)的基礎知識和原理分析和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。
7結束語(yǔ)
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(wú)機非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)改革中，不斷地調整課堂教學(xué)內容、教學(xué)方法和評價(jià)體系，建立一套完整的適應社會(huì )和學(xué)科發(fā)展的教學(xué)新體系，進(jìn)而提高學(xué)生的邏輯推理能力、分析解決實(shí)際復雜工程問(wèn)題的能力，增強學(xué)生的創(chuàng )新能力，從真正意義上來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。
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