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《物理化学》教学过程中学生综合能力培养的研究与实践

发布时间:2014-07-07 17:20

物理化学》是高等学校制药工程、食品科学与工程、化学工程与工艺(精细化工)、无机非金属材料等专业的一门必修技术基础理论课,学生在已学到的数学、物理、化学的基本知识和实验技能的基础上,学习本课程,掌握化学变化的基本规律。学生可通过理解体会怎样从实验结果出发进行归纳、演绎,由假设和模型上升为理论,并结合具体条件,应用理论解决实际问题的学科特点,得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。
  可是目前学生中有一部分人在学习《物理化学》的学习方式上,从师型过多,自主型过少。而传统的教学就是以教师为中心,以课堂为中心,以教材为中心的教学模式;在课堂上,往往是教师在上面不停地讲,学生在下面不停地划书本、记笔记,这种教学方式虽然可能使学生在考试中会获取好的成绩,但对培养学生的学习能力和综合能力是极为不利的。
  本课题通过在课堂教学和实验教学实践过程中,确立教学目标,设计教学内容,选择教学方法和进行教学活动等一系列方面入手,研究如何培养学生的创新精神和综合能力,努力提高学生的综合能力和综合素质。
  一、课堂教学实践过程中学生综合能力培养
  课堂教学是培养学生最直接、最有效的重要环节,而绝不是简单地机械教学。特别是对于物理化学这样集抽象性、逻辑性、多学科性于一身的课程,更是要求教师不仅对课程内容有深刻的理解,还要注重在课堂上以自己的体会,采用生动、形象的现代化教学手段,深入地给学生展示一个完整缜密的逻辑思维过程,才能切实提高学生的综合能力。
  1.注重启发式教学。
  启发式教学方法的好处在于既能激发学生的学习兴趣,又能吸引学生听课时的注意力。物理化学学科中有些内容比较抽象,不容易被学生接受和理解。为此,我们在教学中巧用生活中的实例,进行对比分析,从而很好地解决了这一问题。如在讲授克拉佩龙方程时,引入生活中的实例——“溜冰的秘诀”:按克拉佩龙方程,冰刀在接触面上冰的熔点应降低,即在冰面温度下就有部分冰变为水,这样等于在冰刀和冰面之间涂了一层润滑油,减小了滑动摩擦,加快了滑行速度。按一般人的体重穿着冰鞋踩在冰面上的压力计算,-10℃到-15℃的冰面温度较为合适,既可以产生“润滑油”,又使冰面保持一定硬度,有利于运动员得到较好的反弹力,所以容易创造速滑的好成绩。利用上述原理还可以解释为什么高山上的冰川是会滑动的。
  通过这样理论联系实际,深入浅出的讲解,一方面增加了学生学习物理化学的兴趣,另一方面加深了对理论的进一步掌握,提高了学生解决实际问题的能力。
  2.注重类比法教学。
  初学者在《物理化学》学习过程中,普遍感到熵函数的概念不好掌握。我们在讲授熵函数过程,作如下的类比来帮助理解:在不作非体积功的等容过程中,dU=δQv,体系所吸收的热就等于体系某个状态函数U的增量,这个函数就是内能(热力学能);类似的在不作非体积功的等压过程中,dU=δQp,体系所吸收的热就等于体系某个状态函数H的增量,这个函数就是焓;类似地,当体系经历一个微小的可逆过程时,体系所吸收的热δQr除以环境温度T,此值就等于体系某个状态函数S的增量dS,这个函数就是熵。
  类比法的结果使学生顺利掌握了熵函数的概念,同时使类比学习的方法深入到每个学生的心中,培养了学生的逻辑思维能力。
  3.采用现代化教学手段,在物理化学中将起到事半功倍的效果。
  从2000年至今,我们相继制出符合本校自身教学版本的电子教学课件,所有这些手段的运用,不仅对本校的物理化学教学起到了很好的辅助作用,而且对全国所有从事物理化学教育和研究的同仁们来说,笔耕论文,都进行了虚心的交流。一方面借鉴高水平院校的现代化教学手段的研发成果,另一方面开发和制作具有特色的适合自己的多媒体教学课件,将枯燥乏味的变化过程用动漫、幻灯片的形式演示,既具有较好的视觉效果,前后内容界面切换方便,又活跃了课堂气氛,使课堂气氛生动活泼,提高了学生的学习兴趣,记忆深刻。在现代化教学手段应用方面,我们有意识地吸引一些有计算机特长和对物理化学感兴趣的学生,参与到电子教学课件的制作过程中,进一步提高了这些学生的综合能力。
  二、实验教学实践过程中学生综合能力的培养
  物理化学实验教学不但要使学生加深理解物化实验的基本概念和规律,更注重的是培养学生的基本综合实验能力、理论联系实际能力以及独立工作能力,从而达到提高学生的基本综合实验能力,科学思维及严格的科学态度,以便为后继的专业实验与科学研究建立必要的基础。
  1.实验教学实践过程中学生综合能力培养的方法
  (1)探索法
  探索法教学可培养学生的观察能力,独立思考能力及归纳总结能力。学校近几年对学生进行了开放性实验,并且给学生创造一定的探索条件,如给学生准备充足的实验材料或提出一些讨论的问题,然后让学生通过观察、实验、分析、总结,最后得出正确的结论。而不是教师把现成的实验现象和实验数据直接拿来给学生。由于学生是主动的学习,所以学得扎实,同时在学习中培养了能力。
  在实验课的讲解过程中,教师要更多地激励学生思考,帮助学生不断发现问题和矛盾,根据学生的特点和需要来达到教学的目标。在指导化学实验中不是仅仅“照方配药”,而是要对所开设的实验深入思考,找到创新意识的生长点,有意识地去唤醒学生的潜能,开发学生智力资源,通过提问的形式解释实验中为什么这样做?以及为什么会有这样的现象?帮助他们回忆理论课的知识,让他们学会将理论知识应用到实验过程中。比如在做双液系的气液相图的实验时,要让学生明白加热的电热丝及其接触点为何不能露出液面,温度计的水银球的位置为何一半浸在溶液中,一半露在蒸汽中。
  (2)讨论法
  物化实验中,一些实验要用到有毒有害物质,这对做实验的学生和教师的健康是非常不利的。比如,物理化学中的水银以及有关实验过程中用到有毒有害的药品和试剂。如果能将其改成毒性较小,而且效果明显、容易验证的体系,那么无论对于教学还是对于师生健康,都将起到积极有利的作用。基于以上原因,让更多的学生展开讨论,不仅对物化实验的革新起到促进作用,还锻炼了学生分析问题的能力。
  物理化学实验中对实验数据的处理,目前大多还是采用坐标纸手工作图的传统方法,即通过作图,获取斜率、截距,或在手工绘制的曲线上作切线等,这种方法不仅费时费力,而且作图的误差不可避免地影响到实验结果的准确性,因此培养学生选择适当的计算机应用程序来辅助物理化学实验教学的新方法还有待探索和加强。例如利用Origin软件可方便地进行作图、线性拟合、非线性曲线拟合等数据处理,以满足物化实验数据处理的要求。
  2.实验教学实践过程中学生综合能力培养方法的实例分析
  实例:随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。我市发现市场出售的纯净水有九成细菌超标或电导率不合格,鉴于此,引导学生利用物理化学中的电化学知识,检验该市纯净水的纯度。学生经过理论查证:(1)普通蒸馏水的电导率κ≈1×10-3S·m-1;(2)重蒸馏水和去离子水的电导率κ<1×10-4S·m-1;(3)理论计算纯水的κ应为5.5×10-6S·m-1;(4)高纯度的水,要求κ<1×10-4S·m-1。利用电导率仪检验该市纯净水的样品,结合常识,可以判断该市的纯净水合格与否。通过本次选修实验,大大开拓了学生的视野,增强了学生分析问题和解决问题的能力,使其具备了简单的科研能力。

本文编号:2218


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