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簡論無機非金屬材料工程專業《物理化學》的課程教學改革研究論文
1前言
近年來，隨著我國中長期教育改革和發展規劃綱要提出“全面提升高等教育質量”是高等教育發展的首要任務，國內各大院校開始投入到教育質量改革的大潮中。陜西科技大學作為西部地區唯一一所以輕工為特色的多科性大學，也將高等教育專業認證作為學校保障本科教育質量的重要手段。我校無機非金屬材料工程優勢特色專業率先實施了工程教育專業認證。物理化學課程作為無機非金屬材料工程專業本科教學的專業基礎必修課，應從解決專業工程問題的實際出發，探索適合本專業學生的一套教學模式。
2應用型人才培養目標定位
為了滿足行業資質認證考核的要求，無機非金屬材料工程專業確立了與行業接軌的應用型人才培養目標：立足陜西、面向行業，培養具有以陶瓷、玻璃為特色，涵蓋無機非金屬材料相關領域所需的工程知識;具有利用現代工具對相關復雜工程問題進行分析、研究、解決和管理能力;具有良好的職業素養、團隊精神、創新意識、溝通交流與自我提升能力;具備社會、法律、環境等意識及評價能力的應用型人才。在新的培養模式下，物理化學課程對材料專業學生提出了相應的畢業要求：掌握化學的基礎知識和基本原理，能就簡單的工程過程進行分析，選擇正確方法，對所研究的對象進行合理優化。為此，物理化學課程建立了“重基礎、強實踐、突出綜合應用能力”的全新教學體系。
3改革教學模式，加強綜合應用能力培養
無機非金屬材料工程專業物理化學課程教學內容改革緊緊圍繞基礎理論知識與實際工程操作相互貫通，理論知識與創新能力培養相互滲透的創新教育模式展開，注重大學生綜合應用能力的培養，力求激發每個學生的學習興趣和能動性，提高大學生自主學習能力和運用專業理論知識來解決實際復雜工程問題的能力，提升我國工程技術人才的國際競爭力。
4結合專業特色，優化教學內容
對于無機非金屬材料工程專業，物理化學教學內容應實現化學與材料專業的對接，突顯“陶瓷、玻璃材料”特色，注重理論知識與材料科學研究、實際工程問題的有機結合。教學中，著重講授物理化學應用在材料科學領域的相關理論知識，注重大學生運用物理化學的基本理論分析解決無機非金屬材料相關的相圖分析及應用、晶相反應體系動力學、薄膜制備及研究、復合材料設計及合成等復雜工程問題的能力培養。材料專業物理化學教學內容調整重點從以下幾個方面開展：(1)分時分配。我校物理化學課程全年總學時為80學時。依據無機非金屬材料專業需求，對各章節學時進行重新分配�；瘜W熱力學基礎兩章由18學時壓縮至12學時;第五章相平衡由6學時增至10學時;第七章電化學由17學時壓縮至8學時;第九章表面現象由6學時增至10學時;膠體化學由6學時增至10學時。(2)適當消減與專業不太相關的復雜邏輯推導部分和理論知識，重點講解無機非金屬材料相關的重要理論及應用。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程方程、卡諾定理、各體系化學勢計算公式、理想液體混合物混合性質、開爾文公式等推導過程。熱力學基礎部分應重點講授無機材料系統(凝聚態系統)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)等復雜過程發生的方向和限度問題。講授中應強調上述凝聚態體系中進行的物理化學過程往往達不到熱力學意義上的平衡，因此，探討反應進行的方向性問題比探討反應平衡更有實際意義。此外，利用相圖可以預測新材料的性質，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。化學動力學部分重點講解固相反應的速率和機理。實際上，固相反應通常多為復合反應，整個反應的速率可以用速率控制步驟法近似處理。表面化學和膠體化學對于無機非金屬材料專業學生顯得尤為重要，重點講解納米材料、功能梯度復合材料的表面(界面)結構和特性、納米材料的發展新動態、溶膠的傳統和新穎制備技術、溶膠的電性性質和溶膠穩定聚沉理論等，拓展學生的視野。
5教學方法多樣化
在物理化學的課堂教學中，選取合理靈活有效的教學方法至關重要。對此，除了傳統的講授方式還增加了啟發式教學、專題講座、課堂討論、應用舉例、參與式教學等多樣化教學方法，充分激發學生的學習能動性和創新思維。啟發式和提問式教學能培養學生獨立思考能力和獨立解決實際問題的能力，如在節流膨脹時可先提問冰箱的工作原理，講授表面張力時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先提問植物如何輸送水分，在講授過飽和蒸氣時先提問人工降雨的原理是什么，在介紹瑞利公式時可提問晴朗的天空為什么呈藍色等，讓學生帶著問題主動地學習相關的物理化學理論。對于重點難點理論和基本原理可采用課堂討論和應用舉例方式，這種教學方式是培養學生發現問題、分析問題、解決實際問題能力的重要途徑。如潤濕現象這部分內容可采用課堂討論形式進行，首先讓學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生繼續展開課堂討論。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)的發展動態進行討論，這樣才能做到在有限課堂時間獲得良好的授課效果。在講授學科發展前沿時可采用專題講座形式，在開拓學生視野的同時也激發了學生的科學研究興趣。此外，物理化學教學中采用參與式教學是提高課堂教學效果的極為有效的方法之一。實踐中發現該方法從真正意義上體現了教學以學生為中心，學生由被動學習轉為主動參與，從主觀意識上能積極主動參與到課堂學習教學環節中，這也充分體現了工程教育專業認證的基本理念——以學生為本，面向全體學生。
6建立合理的課程考核評價體系，促進課程持續改進
持續改進是工程教育專業認證的基本理念，合理的課程考核評價體系是對教學效果的有效檢驗，是課程持續改進工作的重要保障。在新的教學體系中，物理化學采用了累加式的考核方式：平時成績和卷面成績相結合。其中，平時成績占總成績30%，由課后作業、平時考勤、課堂提問組成，課后作業占平時成績的60%。這種新的考核方式，不僅極大地激發學生的求知欲，而且能更好地體現學生的綜合能力。此外，在期末考試的命題中，注重重要基礎理論的理解和實際應用方面的考查，特別是試卷中新增了一道與無機非金屬材料專業緊密結合的綜合性大題，以考察學生運用化學的基礎知識和原理分析和解決實際問題的綜合能力。
7結束語
提高高等教育的教學質量，一直是我國高等教育工作者不變的追求。在無機非金屬材料工程專業物理化學課程的教學改革中，不斷地調整課堂教學內容、教學方法和評價體系，建立一套完整的適應社會和學科發展的教學新體系，進而提高學生的邏輯推理能力、分析解決實際復雜工程問題的能力，增強學生的創新能力，從真正意義上來提高教學質量。
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