2023年材料专业物理化学实验改革研究.docx

材料专业物理化学试验改革争辩 :基于“新工科〞和“双一流〞建设的背景及要求，针对材料专业物理化学试验教学中的问题，通过教学内容、教学模式、课程思政及英文教学等方面对于试验课程进行改革探究，兼具“科学〞与“工程〞特色，不断革新试验内容、改革教学模式、融入课程思政及探究留同学培育模式，对于工科专业根底试验课程改革供给参考，并为“卓越工程师〞的培育奠定根底。 关键词:材料专业;物理化学试验;教学改革 自2023年2月以来，教育部乐观推动新工科建设，先后形成了“复旦共识〞，“天大行动〞和“北京指南〞。随着2023年以来“双一流〞建设的如火如荼开展，对于新工科建设提出了进一步的挑战，特殊是高校的试验教学，这种实践性要求比拟高的课程［1－2］。物理化学试验作为化学、化工、材料、药学等专业的必修根底试验课程，是一门兼具理论学问和实践应用的课程，特殊突出强调实践性，是培育同学一丝不苟的科学态度、严谨认真的试验作风以及灵敏创新的分析和解决问题力量的重要教学环节。然而，现在的物理化学试验内容多为较传统试验，以验证性试验为主，且与实际生活关联性较小，不利于激发同学的学习动力;教学模式较单一，多为“填鸭式教学〞，课堂上老师讲解和演示操作，同学只是把握了根本的试验操作技能，不利于思维创新力量的培育;课堂讲解多为枯燥的试验相关的单一理论学问点，很难保证同学时刻集中留意力，不利于学问的学习及综合运用学问力量的培育;此外，目前多为中文教学或者中英双语授课，不利于留同学的培育及外乡同学全球视野的培育［3－4］。因此，针对目前物理化学试验课程的现状，基于“新工科〞与“双一流〞建设的背景及要求，通过对物理化学试验课程教学过程中的经验积累及同学反响状况，对于材料专业的物理化学试验课程进行改革已是当务之急，刻不容缓。本文主要通过试验教学内容、教学模式、课程思政及英文教学等方面进行改革探究，旨在推动材料专业物理化学试验课程的不断革新，为新时代德才兼备的“卓越工程师〞的培育助力。 1创新试验内容，兼具“科学〞与“工程〞特色 传统的物理化学试验主要包括热力学、动力学、电化学、外表化学(胶体化学)和物质结构五个局部的内容，从五个方面选取局部试验让同学进行操作及学习。试验内容多为验证性试验，上课时同学只需依据试验方案，并依据老师讲解及演示进行操作，同学能够把握试验操作技能，但缺乏对于试验的认知与思考，不能激发同学的思考与创新思维。由于试验内容偏理论，且试验试剂多为日常生活中并不常见物质，不利于激发同学学习爱好，从而导致同学学习缺乏乐观性和主动性。因此，我们通过“燃烧热的测定试验〞对于物理化学试验内容改革进行初探。传统且经典的“燃烧热的测定试验〞测定的物质为苯甲酸和萘，通过测定一种物质的恒容燃烧热，计算出量热计的比热容，然后再通过测试和计算得到另一种物质的燃烧热。本试验可以培育化学专业同学的一系列根本试验技能，是理科的经典试验，但是作为材料专业的工科同学，既要把握根本的“科学〞技能，又要具备“工程〞实践力量，因此，本试验将苯甲酸和萘换成了木头、煤炭和木炭，以日程生活最常见的“烧烤〞引入，提出问题:为什么我们烧烤接受木炭作为燃料，而不使用煤炭和木头呢同学会从多方面进行答复，如木头简洁将食物外表烧糊，煤炭烟尘比拟大等，进一步引导同学哪种燃料的热值比拟大呢，同学会猜测可能是木炭，那么我们通过试验进行验证，所谓的“热值〞就是试验中我们要测定的“燃烧热〞，通过试验测定三种可燃物质的燃烧热，并从科学角度答复日常生活中的问题。为了充分熬炼同学的动手力量，试验预备了木棒、煤块和木炭块，并预备了刀锯和锤子，同学需要自己将样品制作成1克左右的小块，因此，同学纷纷动手使用刀锯将木棒锯成1克的短棒，用锤子将煤块和木炭块分割成1克左右的小块。同学在制备样品过程中体会到了“劳动〞的乐趣，也为以后的工业实习奠定了实践根底。试验中通过称量、充氧、使用量热计测定温度变化，将“科学〞根底理论与“工程〞实践相结合，通过实际动手操作并计算试验结果答复了日常生活中的实际问题，提高了同学分析问题和解决问题的力量，激发了同学学习的乐观性和主动性，并且有利于提升同学的思维和创新力量。 2融入“微课〞和“雨课堂〞的混合教学模式创新 传统的试验教学模式为课前同学依据老师供给的试验方案进行预习，课堂上老师讲解并演示操作之后，同学动手试验，课后提交试验报告并进行成果评定。这种教学模式导致同学预习效果不佳，课堂上师生互动较少，课后缺乏总结与思考，且对于同学成果的评定不够全面。随着“互联网+〞及信息技术的进展，探究将“微课〞和“雨课堂〞融合进行混合式试验教学［5］。课前将试验操作录制成“微课〞，通过“雨课堂〞发布学习资料(包含微课)，同学依据学习资料进行预习，可利用碎片化时间观看“微课〞进行学习;课堂上通过“雨课堂〞进行测验，了解同学预习效果，并通过一些设计性题目进行互动沟通，同时也可通过“微课〞学习试验操作细节;课后老师发布试卷，同学可以对于试验进行总结与思考。“微课〞可以挂念同学试验操作的学习，“雨课堂〞可以翔实地记录同学的学习轨迹，老师可以照实把握同学的学习动态。通过“雨课堂〞发布调查问卷，约91%的同学认可这种教学模式，认为混合式教学能够很好地挂念试验教学。因此，通过将“微课〞和“雨课堂〞融合，能够将“课前－课中－课后〞进行串联，延长了教学的时间与空间，跟踪了同学的学习轨迹，对于同学的学习评价更加全面，从而促进同学的深度学习，并培育同学终身学习的力量。 3融入课程思政，培育家国情怀 作为一门根底的试验课程，物理化学试验很多经典的理论都是通过反复的试验测试及验证而得到的。科学家们在觉察各种真理过程中，付出了巨大的心血，为科学和社会的进展做出了重大的奉献。在“燃烧热测定〞的试验中，讲到量热计的原理及使用时，向同学表达量热计的制造及进展过程。最初是由法国化学家拉瓦锡和拉普拉斯通过简洁的将小鼠置于冰块做成的中空容器中，通过向装置里通入氧气，小鼠呼吸产生热量将冰溶化成水，测定水的质量来计算小鼠产生的热量，被称为“冰量热装置〞。后面通过科学家们的不断探究，才有了我们现在的氧弹式量热计。在我们试验中的小小设备都是经过了多人多年的努力才制造制造出来的，作为新时代的高校生，我们要勇于创新，特殊是在现在百年未有之大变局的国际形势下，同学作为祖国的将来和栋梁之才，更应努力学习，脚踏实地，不断实践探究，为“中国制造〞添砖加瓦，为国家进展奉献自己的力量。在每个试验的试验原理、试验设备及装置或者试验操作中引入课程思政，以“润物细无声〞的方式将家国情怀融入课堂，融入到同学的思维中，从而实现以德育人，培育高素养“卓越工程师〞［6］。 4全英文国际化教学，培育全球视野 南方科技高校自成立以来，始终提倡全英文教学，根底通修课程与专业课程尽量为英文授课，包括学习资料、老师讲义、课堂PPT及同学作业等。本试验课程由于选课同学有2名国际留同学，接受全英文授课，试验方案、讲义、授课以及同学撰写试验报告均为英文。在教学过程中，课前要求同学查阅相关资料，用英文撰写预习报告;课堂上老师讲课为英文PPT及英文授课，师生互动为英文沟通;课后同学需全英文撰写试验报告，能够娴熟把握专业术语，为阅读科研文献和撰写科研论文奠定根底。通过国际化教学，培育了同学的全球视野，为同学阅读科研英文文献及更好地适应科研生活奠定良好根底，同时也为留同学教育的培育探路［7］。 5结语 通过总结材料专业物理化学试验教学的现有状况，为了解决教学内容单一、教学模式传统、缺乏立德树人理念以及留同学培育等方面的问题，结合多年的教学积累经验，紧跟“新工科〞及“双一流〞建设的步伐，改革试验教学内容、结合信息技术引入“微课〞和“雨课堂〞进行混合式教学、融入课程思政，全面育人并接受全英文授课，探究留同学培育模式。通过多方面的改革对同学进行全方面的培育，有利于激发同学学习的乐观性和主动性，培育同学的思维创新力量以及分析问题和解决问题的综合力量，并且对于培育具有家国情怀及国际化全球视野的人才具有重要意义，为新工科试验课程的教学改革供给参考。虽然改革取得一些成效，但远远不够，照旧需要不断转变教育思想，提升教育理念，不断深化教育教学改革，为新时代人才的培育添砖加瓦。 参考文献 ［1］吴爱华，杨秋波，郝杰.以“新工科〞建设引领高等教育创新变革［J］.高等工程教育争辩，2023(01):1－7+61. ［2］马廷奇.“双一流〞建设与高校进展［J］.国家教育行政学院学报，2023(2023):9－14. ［3］徐艳，李新星，王红侠，等.材料专业物理化学试验教学改革与探究［J］.广州化工，2023，47(22):166－167，195. ［4］卢荣，赵彬侠，张朝旭.工科物理化学开放性试验的探究和争辩［J］.高等理科教育，2023(1):116－119. ［5］李艳艳，叶飞，廖成竹，等.微课和雨课堂融合的材料科学根底试验教学改革与实践［J］.广东化工，2023，47(20):185－186. ［6］徐虹.“课程思政〞视域下高校试验教学中思政元素的渗透［J］.群众文艺，2023(06):193－194. ［7］刘婧扬，方志刚，闫立东，等.物理化学双语教学及国际化人才培育［J］.山东化工，2023，49(4):225－226. 李艳艳 叶飞 章剑波 程化 单位：南方科技高校材料科学与工程系