創新能力培養的物理化學教學改革研究論文

學識都 人氣:2.35W

摘要:學生在學習物理化學這門課程過程中普遍感到枯燥、抽象、難於理解。這在很大程度上影響了學生的學習興趣和創新能力的培養。因此,對物理化學的課堂教學改革勢在必行。以物理化學的研究內容和發展現狀爲出發點,在教學內容的選擇上,把科研以及生產生活實踐環節上收集的素材及時充實到課堂;實現探索式、逐步深化式教學;在實驗教學環節上,適當增加了對大型精密儀器使用,加強學生動手能力實訓。進而摸索出有利於培養學生的探索精神和科學素養的課堂教學改革方案,最終滿足現代社會發展對科研工作者和技術人員的創新能力的要求。

創新能力培養的物理化學教學改革研究論文

關鍵詞:物理化學;教學;創新能力;實踐

中圖分類號:G642.0文獻標識碼:C

作者簡介:王豔(1980-),女,漢族,遼寧葫蘆島人,博士,講師,主要研究新能源材料及電化學,瀋陽師範大學化學與生命科學學院,遼寧瀋陽110034曹中秋,瀋陽師範大學化學與生命科學學院,遼寧瀋陽110034趙曄,瀋陽市第一O七中學,遼寧瀋陽110042朱景龍,瀋陽市一四六中學,遼寧瀋陽

《物理化學》是化學及相關學科的理論基礎[1]。是化學、化工、材料、能源、冶金等專業本科生必修的專業主幹基礎課之一。它是從化學現象與物理現象的聯繫入手,藉助數學、物理學等基礎科學的理論及其提供的實驗手段,來探求化學變化中最具普遍性的基本規律的一門學科。然而,物理化學的概念性、理論性、系統性以及邏輯性都極強,同時,涉及的公式較多,應用條件的限定較爲嚴格,同時與數學知識的聯繫又非常緊密,學生在學習過程中普遍感到枯燥、抽象、難於理解。這在很大程度上影響了學生的學習興趣和創新能力的培養。其教學質量直接關係到學生運用理論知識解決實際問題的綜合素質和能力的培養。多年來,從事物理化學教學方面的教師不斷探索、創新[2-4],在教學模式和方法上積累了豐富的經驗,但在很大程度上仍不能滿足現代社會發展對科研工作者和技術人員的創新能力的要求。因此,如何在物理化學的課堂教學上培養學生的學習興趣,動手能力及創新能力則顯得尤爲重要。爲此,以當今社會發展的需要爲目標,將探索式,逐步深化式教學融入其中,並將實踐和教學有機結合,進而摸索出有利於培養學生的探索精神和科學素養的課堂教學改革方案。

1在教學內容的選擇上,把科研以及生產生活實踐環節上收集的素材及時充實到課堂

物理化學的主要包括熱力學、電化學、動力學、表面化學以及膠體化學五部分。這門課的理論性較強,對初學者而言,其理論知識比較抽象,難於理解。因此,在教學內容的選擇上,把科研以及生產實踐環節上收集的素材及時充實到課堂上,避免學生在新知識面前困惑,理不清頭緒。例如,在講授電化學中二次電池相關內容的時候,可以把科研項目中涉及到的關於鋰離子電池的研究融入其中,從電池的構造,組裝以及陰陽極材料,電解質材料的選取等方面入手,讓學生對鋰離子電池有一個較爲全面的瞭解,同時對陰陽極反應採取動態演示的.方式給予展示,讓學生清晰的看清脫嵌鋰的過程,認清反應進程,電子轉移的方向,電流的流向等。在講授電導水以及水的雜質去除方面的知識的時候,首先讓學生了解什麼電導值範圍的水可以認定爲是“電導水”,對於非電導水即含有雜質的水如何純化的問題時,可以讓學生在課前預習時瞭解一下目前家用的“淨飲機”,詳細查看一下各級過濾材料的組成成分,然後在講述其去除雜質的方法。讓學生自己去分析究竟屬於去除雜質方法的那類以及相應的原理,這樣將生活中實際遇到的問題充實到課堂,相信學生對所涉及的知識內容會有更好的理解和更深的印象,而不是僅僅把去除雜質的方法簡單的羅列。當講授到“金屬腐蝕與防護”方面內容的時候,不妨讓學生聯想一下在海上航行的船舶,爲了避免腐蝕,在船底四周要鑲嵌上鋅塊,這就會使得較活潑的金屬鋅在船舶的腐蝕過程中充當陽極,失去電子而還原(反應:Zn→Zn2++2e-),此時,船體本身充當陰極收到保護,而鋅塊則代替船體而受腐蝕,實現了犧牲陽極的陰極保護法。通過以上的實例,我們可以看到在基礎理論的講授過程中,引入適當比例的科研以及生產生活實踐環節上的典型案例,能夠深化學生對理論內容的理解,激發學生探究自然規律的興趣。

2實現探索式、逐步深化式教學

傳統的物理化學教學多采用“填鴨式”教學模式進行理論知識的講解,學生僅僅是被動的學,這在很大程度上抑制了學生的學生個性、學習興趣、思維能力以及創新能力的提高[5]。鑑於此,我們在教學形式上進行了改革,通過探索式、逐步深化式教學模式,創設問題情境方式,讓學生在探索,思考和實踐的過程中吸取理論知識和應用知識,進而培養學生的創新思維能力。比如,在講授“電導測定”的內容時,通過之前授課內容的講解,提示學生電導的測定實際上就是電阻的測定,而電阻的測定在高中教材中就已講過。此時讓學生們回憶一下“韋斯頓電橋的基本原理是什麼?”,通過這一問題逐步展開。進而讓學生了解到當電橋達到平衡時,會有怎樣的結果產生。然而再講授電導測定,以及相應的裝置。可見,通過對電阻測定相關知識的複習,對於電導測定的逐步深化就顯得易於理解,這樣由簡單到複雜,由淺入深的思路,就會使學生很好的掌握電導測定的原理。在講授極化曲線的測定時,由於極化這一知識比較抽象,首先讓學生了解什麼是極化曲線,它實質上反映的是電流密度和電極電勢之間的關係。這時讓學生探討一下電流如何測定,電極電勢如何測定,因爲不管是電流,還是電極電勢的測定在之前的章節講授中已經學習過,學生會有較深的印象。這樣經過一小段時間的探討,然後通過學生主動答覆的方式來解決此問題。如此下來,極化曲線的測定就顯得比較易於理解。此時再講授極化曲線測定所需的實驗裝置,即三電極系統。待測電極和輔助電極構成的電解池中的安培表即用來測定電流的,通過調節電路中的滑動變阻器,可實現電流值的調節。而在某一電流下,待測電極和參比電極構成的原電池就是用來測定待測電極的電極電勢的。很顯然,學生會很容易掌握關於極化曲線的測定的相關知識點。通過這種探索式、逐步深化式的教學模式,能夠在很大程度上提高學生的學習興趣,使學生更深入的掌握所學的理論知識,能夠取得更好的課堂效果。

3在實驗教學環節上,適當增加對大型精密儀器使用,加強學生動手能力實訓

王等[6]曾指出:實踐教學在大學生的創新意識、創新思維和創新精神的培養中具有不可替代的作用。在實驗教學環節上,以往多采用的方式是驗證性教學模式,類似於“照方抓藥”的模式,這樣學生自身創造性思維在很大程度上根本得不到鍛鍊,更難以滿足當今社會對人才培養的要求。針對以上問題,根據現有實驗儀器和設備以及物理化學教學大綱的要求,在實驗教學環節上,適當增加對大型精密儀器使用。一般情況下,對於大型精密儀器來講似乎是研究生同學的專利,本科生同學很少能接觸到。其實,對於本科畢業後的學生來講,無論是繼續學業,攻讀碩士研究生,還是參加相關實踐工作,各種大型儀器都會有或多或少的接觸。試想,如果在攻讀學士學位的本科期間,就能對一些大型精密儀器有一個很好的瞭解,甚至是上手操作,無疑是百利而無一害的事情。因此,我們可以開設一些更能反映當代科學前沿以及生產生活實踐的綜合性實驗項目,充分利用現代分析測試手段。例如,我們設計了“鉻合金在酸性介質中極化曲線的測定”這一綜合性實驗,設計這一實驗的目的首先是讓學生對極化這一相關理論知識有一個更好的把握和理解,同時也是更重要的是能夠讓學生熟悉和使用“電化學工作站”來測定極化曲線,進而判斷所測合金的腐蝕情況,這恰恰也有金屬腐蝕的相關理論知識很好的結合起來。同時讓學生參與到實驗樣品的製備、拋光以及電化學測試等全過程中來,讓學生主動思考實驗過程,根據儀器掃描出的極化曲線,來分析在酸性介質中鉻合金的腐蝕情況,這樣既直觀,有益於理解,同時更利於調動學生的積極性,最終達到提高學生創新思維能力的目的。

4結語

爲了避免在物理化學教學過程中,學生在學習過程中普遍感到枯燥、抽象、難於理解的現象,提高學生的學習興趣和創新能力。我們以其研究內容和發展現狀爲出發點,在教學內容的選擇上,把科研以及生產生活實踐環節上收集的素材及時充實到課堂;實現探索式、逐步深化式教學;在實驗教學環節上,適當增加了對大型精密儀器使用,加強學生動手能力實訓。進而摸索出有利於培養學生的探索精神和科學素養的課堂教學改革方案,最終滿足現代社會發展對科研工作者和技術人員的創新能力的要求,最大限度地培養學生的創新能力。

參考文獻:

[1]傅獻彩,沈文霞,姚天楊等.物理化學[M].高等教育出版社,2006.

[2]肖利,劉建華,唐嫺敏等.冶金-材料類專業物理化學課程教學改革與實踐[J].湖南工業大學學報,2011,(25):93-96.

[3]方文軍,雷羣芳,王國平等.工科物理化學教學改革與實踐[J].化工高等教育,2005,(2):33-35.

[4]張業中,謝修銀,龔銀香等.物理化學教學研究型實驗模式與實踐研究[J].教育與教學研究,2009,(23):86-87,102.

[5]朱映雪,董偉武.大學生自主創新的主要障礙[J].南陽師範學院學報(社會科學版),2009,(8):104-111.

[6]王其軍,呂棟樑,辜音奎等.實驗室開放對學生創新能力培養的研究[J].實驗科學與技術,2009,(7):88-89.