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[摘要]隨著工業4.0時代的來臨，“新工科”建設的深入推進，急需加快人才培養模式、課程體系和課程教學改革。本文在分析了“新工科”建設要求的基礎上，結合多年教學經驗，提出從課程內容回歸解決實際工程問題、利用多媒體技術和互聯網技術以及課程論文著手，強化培養學生的創新意識、科研能力、科學精神，從而培養出具有責任心、創造力的復合應用型優秀化學化工人才。
[關鍵詞]新工科；物理化學；課堂教學；教學改革
進入新世紀以來，以智能制造為核心，數字化、網絡化、智能化技術的應用為標志的工業發展進入4.0時代。工業4.0時代，世界高等教育正在發生革命性變化，并呈現出了“大眾化、多樣化、國際化、終身化、信息化”的趨勢，高等工程教育面臨新的挑戰迫使人才培養模式必須做出調整。在此背景下，我國高等工程教育積極推進“新工科”建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，全力探索滿足我國工業發展需求的人才培養模式。2017年2月底，教育部了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，倡導高校開展新工科的研究與實踐活動。“新工科”要求樹立工程教育的新理念、塑造學科專業的新結構、探索人才培養的新模式、提高教育教學的新質量、建立分類發展的新體系[1-2]。物理化學作為化工、材料、醫藥、生物工程等專業的一門重要的基礎理論課程，通過該課程的學習，學生在有效理解化學過程中的能量變化過程的同時，其解決相關實驗和生產中的實際遇到的問題的能力也能得到很好的培養。由于物理化學內容抽象、公式繁多、邏輯性強造成教師難教、學生難學，不斷壓縮的教學課時更是加劇了物理化學教學的難度，如何使學生能夠在有限的學習時間內領會物理化學的精髓、掌握物理化學的學習方法并開拓其創新能力則是當前物理化學改革的指導思想。尤其，在新工科背景下，改革傳統物理化學課程教學模式，在提升學生工程意識、專業興趣和科學素養上下功夫尤為重要。筆者根據自身和課程組老師物理化學課程多年教學經驗和感悟，從以下幾方面探討新工科背景下如何有效提升物理化學課程教學效果，以期供同行們參考。
1讓課程內容回歸解決實際工程問題，培養學生的工程意識
工程意識不僅是學生在大學階段受教育期間，即使走出校門在工程實踐中乃至一生都是自我不斷修煉的內容。因此，在大學階段結合專業學習將工程意識作為培養、教育學生的內容至關重要。在物理化學課程教學中引入工程實例，從具體的工程問題中提煉出科學模型，并對模型進行分析，進而總結出解決問題可供參考的思路，這樣一方面可增強學生的工程意識，另一方面也可使枯燥的理論易于理解進而可提升學生對知識點的理解激發學習興趣。在講解單組分系統相變熱力學克勞修斯-克拉佩龍方程時，教師可以引入“高壓鍋設計使用原理”的實例，向學生介紹高壓鍋主要是利用氣壓不同而對于水的沸點不一樣的原理設計的，在高壓鍋內通過對水加熱形成的水蒸氣在密封環境下形成高溫高壓，使氣壓大于一個大氣壓，使水要在高于一百度時沸騰。在介紹的過程中剝離出具體的分析模型，明確其本質是計算飽和蒸氣壓和沸點關系的模型公式即克勞修斯-克拉佩龍方程。再舉一反三，讓學生分析實驗室常用儀器旋轉蒸發儀工作原理以及速滑運動員冰刀的設計原理等。在課程其余章節的講解中最好也能都結合一個工程實例進行講解，并引導學生進行分析。例如在講解氣體性質的玻意耳定律時結合“壓井”工作原理進行講解；在講解稀溶液依數性時結合海水淡化-反滲透技術、宇航員吸氧排氮的科學原理；在講解電化學時結合汽車蓄電池、手機鋰離子電池的組成與工作原理。實踐表明，在教學過程中引入工程實例可有效加深學生對知識點的理解，強化培養學生的工科思維，還可活躍課堂氛圍。此外，教師還可將自己及同事的科研發現引入到教學中，在提高學生的學習積極性和培養學生的創新意識和創新能力也有很好效果。
2利用多媒體技術和互聯網技術，有效提升學習效果
物理化學具有知識內容抽象、深奧、邏輯性強、公式繁多、推導困難等特點。傳統口述加板書的教學方式已無法滿足現代大學生對知識的獲取。因此教師需要積極學習和運用互聯網技術以及多媒體技術，將一些晦澀難懂的定律、原理和公式推導轉變成比較生動形象的圖像、影像和動畫，通過運用投影儀、音響等多媒體資源，運用動畫、圖像演示等多種方式對枯燥晦澀的定律和公式進行詮釋，使學生能夠通過多種感官的相互配合在較短時間內，加深對物理化學知識的理解和掌握。另外，在“互聯網+”背景下，學生的學習方式還可由課堂延伸到課余，學生可以通過慕課、云課堂、雨課堂等多種形式進行物理化學課程的學習，從而進一步提升物理化學課程學習效果。
3利用課程論文培養學生科學素養
培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，課程論文無疑是重要的途徑之一。以OBE理念進行課程論文設計，為避免固定題目難以滿足學生發現和提出問題的能力，我們讓學生自主選題，將發現和提出有創意的問題作為論文水平評價的第一指標，倡導學生對現有知識進行對比、評論和批判，鼓勵他們挑戰書本、挑戰權威、敢于突破。為提升學生的科學素養，要求學生提交的課程論文需體現出系統縝密的思考和嚴謹求實的態度，課程論文的必須按照期刊論文的格式和規范進行撰寫。強化課程論文的交流和借鑒，引導學生開展自我評價和互評，成績評定公開、公正、公平。成績評定時注重論文的創新性和挑戰性，強調撰寫的科學性、嚴謹性和規范性，以此來培養學生思維的系統性、邏輯性、嚴謹性，勇于質疑、敢于批判，同時讓學生明確學術道德底線。
4結束語
在物理化學課程教學過程中不僅要注重學習興趣的培養和專業知識的掌握，更應注重培養學生的創新意識、科研能力、科學精神，從而培養出具有責任心、創造力的復合應用型優秀化學化工人才。
參考文獻
[1]李麗，貝紹軼，倪彰，等．“新工科”背景下的汽車傳感器與測試技術課程優化[J]．高教學刊，2019(7)：73-75．
[2]羅鈞，侍寶玉，付麗．新工科專業學位研究生應用型人才培養模式探討[J]．中國現代教育裝備，2018(17)：75-77．
[3]李立國．工業4.0時代的高等教育人才培養模式[J]．清華大學教育研究，2016，37(01)：6-16．
作者:陳燕勤 李鋒 譚瑞康 單位:新疆農業大學
