不断教学改革 创建精品课程 安庆师范学院化学系 张德生摘要:安庆师院物理化学课程教学中创造了“四个第一”,研制出版了物理化学试题库(安庆办),被评为安徽省精品课程。比较详细地介绍了教学改革、课程建设的做法与体会。 关键词:物理化学 教学改革 课程建设物理化学是物理学与化学交叉的边缘学科,是化学学科的一个重要分支,是化学学科的理论基础。印永嘉先生说:“无机化学是化学的四肢,有机化学是化学的驱体,分析化学是化学的眼睛,而物理化学是化学的灵魂” ;“没有物理化学知识的人,不能说懂化学”。物理化学课程是化学专业本科生必修的一门重要的主干基础课,物理化学课程在化学人才培养中有负有极其重要的作用,对学生科学世界观和综合素质的培养、动手能力和创造思维能力的培养起着至关重要的作用。因此必须加强物理化学课程建设,不断深化教学改革,提高教学质量,创建精品课程,才能完成时代赋予我们的使命。一、 教学改革情况与课程建设成果。1980年国家教委批准建立安庆师范学院,成立了化学系, 建立了物理化学课程组,陈德宾老师(北京师大毕业)、叶松培老师(吉林大学毕业)、陈自诚老师(安徽大学毕业)等为物理化学课程早期建设做了大量工作,使物理化学教学达到本科的基本要求。1988年我们参加了全国高师物理化学教学改革协助组,开始进行教学改革,重视课程建设。十七年来,在院领导关心下,在系领导的大力支持下,在兄弟院校专家的帮助下,教学改革取得了丰硕成果。在安庆师范学院的教学改革与课程建设方面,创造了“四个第一”:(1)第一个实行教考分离。“标准化考试是提高教学质1988年开始,物理化学期末考试,采用全国高师物理化学中心组提供的统一标准化试卷,实行标准化考试,考试成绩送到中心组统计分析,与兄弟院校相比较,检查我们的教学水平。开始时,我们的学生成绩很差,平均只有分,安师大是66分多。与兄弟院校比,存在胶大的差距。经过检查分析,发现我们存在不少问题,教学内容达不到大纲要求,有的老师随意取舍内容,放低教学要求;教学中存在重视计算、轻视概念现象。针对这些问题进行教学改革,并且加强习题课教学,编写习题课教材。1990年我们的学生成绩达到分,在全国44所院校中排在第18名。自己与自己比,进步很大。并发表“努力提高客观题命题质量”、“上好习题课是提高教学质量的重要环量的好方法”等相关教学研究论文。(2)第一个建立微机管理的试题库。了许多试题1990年前,我们建立卡片,1991年从陕西师得到题库计算机管理软件,1991年开始用中山大学汉字系统,把卡片上试题输入到计算机中,建立了我院第一个微机管理的试题库,该题库有3000多个试题,主要用于本科班期中考试和专科班期末考试。(3)第一个开展计算机辅助教学。物理化学实验1993年开始把计算机运用到中,处理实验数据。用basic语言编写了8个实验数据程序,使实验数据处理标准化,提高了实验效果。1997年在北师大老师帮助下,得到多媒体工具软件,边学边做,研制出“化学热力学基本原理”和“化学热力学基本原理练习获得“优题”两个计算机辅助教学软件(又称CAI课件),是我院自己制作的第一个教学课件,该课件在第十一届高师物理化学教学研讨会上秀教学软件”奖。并发表“建立试题库,实行标准教考分离”、“用微机绘画物理化学实验中的图象”等教学研究论文。(4)第一个建立教学辅导网站-物理化学教学辅导网我们教学改革成果得到国内同行专家的认可,安庆师范学院物理化学教学研究在全国高师中占有一席之地,被选为高师物理化学中心组成员(安徽唯一的)。1991年中心组牵头建成的《高师物理化学标准化考试题库》(简称高师物化题库),是国内40多个所院校老师共同参与研制的,国家教委高教司、师范司鉴定为国内先进水平,1993年由高教出版社正式出版。大多数院校都购买使用过,当时,高师题库对推动各院校的教学改革,作出了很大的贡献。当时的计算机大都是PC/XT或PC/AT,高师题库使用CCDOS 中文操作系统,用dBASEⅢ数据库管理系统,图形用BASIC语言绘制。我们也在其中做了不少工作,并作为安徽省的唯一代表参加了在石家庄的鉴定会。后来随着计算机技术飞快发展,操作系统不断更新,使用奔腾微机,操作系统改为Windows95/98以上。在先进的微机上,高师题库基本上无法使用,丢弃十分可惜。要使几十所院校老师的心血不付之东流,就要对其进行改版、升级。然而改版、升级是一件十分艰难的、工作量巨大的事情,中心组以及很多重点大学都不愿承担这项任务。我们安庆师范学院在多年标准化考试研讨中,得到许多兄弟院校老师们的关心4站”。2001年,我院校园网开通,为教学改革提供了先进的环境,为了把先进的计算机网络技术运用到教学上,开展网上教学、网上辅导,推动教学改革,培养创新人才,我们边学边干,克服许多困难,建成了“安庆师范学院物理化学教学辅导网站”,占空间500MB之多。我院校是第一个,在安徽省以至全国也是第一个课程辅导网站,该网站得到国内许多院校老师好评,他与帮助,在安庆召开过两次全国高师物理化学教学研讨会,我们以感激回报之心,1996年提出承担这项任务。1997年向省教委申报了教学立项“通用题库管理程序研制”,获得批准,取得经费资助。1998年第十一届全国高师物理化学教学研讨会上,中心组正式委托,授权给我们,进行高师题库改版、升级、提高。经过三年多的艰苦努力,到2001年我们基本完成了这项艰巨任务。命名为《物理化学试题库(安庆版)》,目前试题数达到12000多个,是目前国内试题数最多、水平最高的物理化学试题库。2001年在中国科大出版社正式出版发行,得到国内同行的欢迎,目前全国已有30多所各类高校使用。该题库还在2001年获得安徽省教学成果一等奖。我们编写的习题课教材《物理化学分章练习题》,2002年,在安徽大学出版社正式出版发行,是一本较好的习题课教材与考研参考书。1999年后,为迎接教育部的评估,物理化学课程建设又上了一个新台阶,引进、培养了高学历的教师,购买了十几部电脑和大量的物理化学实验新型仪器,并把计算机应用实验中,控制实验、采集数据、处理数据。物理化学课程1997年列为院级重点课程,1999年被安徽省教育厅批准,确立为安徽省首批重点建设课程,在省首批重点课程中,物理化学课程只有中国科学技术大学与安庆师院两家。2000年4月,我们物理化学课程被评为院级优秀课程。2004年,我们物理化学课程被评为安徽省精品课程,目前安徽省精品课程中,物理化学课程只有合肥工业大学和安庆师院两个。我们物理化学课程建设,与省内重点大学齐名,在全国一般院校中处于先进地位。二、 教学改革的做法与体会。另外,在教学内容组织安排上,我们还主动与先行的普通物理学、无机化学课程老师协商,与后续国家实行改革开放,教育也要改革开放,物理化学教学也必然要改革开放,不改革就跟不上形势,就不能培养出符合时代要求的人才。每个教师都应该认识到这一点,把教学改革变成自己的自觉行动。化学教学改革包括教学内容(即教材)改革、教学过程改革、教学方法手段改革、教学管理(包括教学时间、教学安排、考试内容、考试方法、评分标准等等)改革。1. 教学内容改革,即教材改革。我们先后使用过南京大学傅献彩等编的《物理化学》、印永嘉编的《物理化学》、上海师大等五校编的《物理化学》,又叫高师物化,使用过第一版、第二版、第三版,2000年使用朱传征、许海涵编的《物理化学》,2002年后使用万洪文编的《物理化学》。不断选用新教材,对老师来说要加重负担,要不断写新的备课笔记,但我们体会到,写备课笔记可以加深对内容理解,提高教学效果。近些年来由于量子力学、微电子技术、波谱技术的发展,新材料、新催化剂、纳米材料的出现,促进了物理化学的发展。因此在教学内容上就不能局限于教材,要把物理化学的新知识、新成果介绍给学生。为了学得新知识,我们利用出差、探亲,委托同事、学生,通过各种渠道购买各类新出版的物理化学教材、教学参考书、考研参考书、学习指导书、习题集、解题指导、解题技巧、选择题、思考题、问答题等等书籍,并且搞到上海师大、华南师大、安徽师大、陕西师大自编油印的教学参考资料,还通过学生搞到河南洛阳师专编印的美国《Physical Chemistry》的习题解答中文版。的物质结构、化工基础老师联系,向他们提要求,请求帮助,一些教学内容分工把关。2.教学过程改革中,采用“六个相结合”。① 宏观与微观相结合。对难于理解的概念,从微观上解释,说明其物理化学意义。如讲熵定律时,补充熵流与熵产生,熵的本质与熵统计意义。这个方法是华东师大潘道凯先生首先提出的,效果很好。② 理论与实际相结合。例如讲孤立体系熵增加,而开放体系因为可以有负熵流,可使开放体系熵减少。教学中联系生物体成长、壮大、死亡过程与熵的变化情况;还联系我国的改革开放政策,孤立体系――“一个封闭的山村”,熵值会越来越大,发展的动力就越来越小,经济落后,人民受穷,而要改变面貌,必须改革开放,把山村变成开放体系,“要想富先修路,少生孩子多种树”,引进外资、引进先进科学技术,就是引进负熵流,使体系熵值减少,才能快速发展。这样既加深了对熵定律理论的理解,又能从自然科学角度说明党的改革开放政策是正确性。③ 内容与方法论相结合。对物理化学中一些原理、定律的建立,除了要讲清原理的内容外,还要说明该原理是采用何种研究方法得来的。例如讲理想气体、理想溶液、理想吸附时,向学生说明这是采用理想模型法得来的;讲可逆过程时,说明这是采用科学抽象法得来的;讲标准燃烧热、标准生成热、标准电极电位等时,说明这是采用相对数值法得来的。还结合教学内容向学生说明逆向思维、发散思维、类比思维方法的运用,教学中注意培养学生创造思维能力。④ 基础知识与前沿知识相结合。在教材的每一章末尾,或习题课上,介绍与本章内容相关物理化学前沿新知识、新理论、新成果、新技术。⑤ 课堂教学与教学研究相结合。在课堂教学中,要把自己的教学研究成果结合进去。例如在讲熵判据时,结合教研论文“总熵是过程方向的判据吗?”,在讲化学平衡移动时,结合教研论文“增加反应的浓度平衡一定向产物方向移动吗?”等等。 ⑥ 与中学化学相结合。我们是师范院校,培养的学生大多数将来要当中学化学教师,在教学中要联系中学化学中的问题,培养学生中学化学教师的素质。例如中学化学中,用NaCl与浓硫酸制备HCl气体,提出问题,为什么要用浓硫酸?浓是模糊观念,浓到什么程度才行?100毫升乙醇与100毫升水混合后是多少毫升?金属元素活动顺序表是如何确定的?为什么在空气中烧石灰,反应可以进行到底而达不到平衡状态?晴朗的天空为什么是兰色?为什么只有在早上、晚上才能看到彩霞?要说清楚这些问题,只有靠物理化学化学,引发学生学习兴趣。另外,在教学中也要注意教书育人,注意培养学生科学的自然观和辩证唯物论,注意培养学生严格的科学态度,奋发向上的精神。我们不断鼓励学生报考研究生,奋发向上。 3.习题课是提高教学质量的重要环节。 物理化学课程是一门十分强调概念、定律和逻辑推理的理论课程,要学好它很不容易的,物理化学被认为是化学专业中最难学的课程。难学的原因在于它有许多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,习题难解。我们在教学实践中体会到,要化难为易,提高学生学习积极性,除了上好理论课外,习题课是—个重要的、必有可少的环节。学过物理化学的人都知道,必需多做习题,在解题过程中,加深对理论的熟悉与理解,培养分析问题、解决问题能力,解题过程是理论联系实际的过程。上习题课要象上理论课一样,认真备课、写好教案。我们习题课的内容一般包括下列几个部分:(1)扩大知识面的新理论、新知识介绍。(2)归纳总结一章中所学的知识。学生每节课所学的知识往往是"零碎"的感觉、片段的知识,只有把它们联系在一起,形成相互关联的知识系统,才能更深刻理解,更好掌握。为此,每一章学习后,我们帮助学生把一章中所学的知识点以“联络图”形式进行归纳总结。(3)总结学生作业中问题。对学生作业中的错误,特别是典型的有代表性的错误要及时指出,对有特色的解题技巧要介绍推广。(4)组织讨论思考题。一般教材的每章后面,都有一些思考题。我们先布置给学生先思考、解答,习题课时进行讨论讲解。(5)做一定数量的练习题。每章学习后,我门都印发给学生一些数量的练习题,其中选择题30个左右,计算题、证明题5至8个。这些练习题都是历年教学中静练出来的,有代表性,有一定的难度,其中不少是选自考研究生试题。我们一般提前发给学生,要学生先做一遍,上习题课时,老师选择其中典型试题讲解。目前《物理化学分章练习题》已正式出版,每个学生都有一本。4.把现代化教学手段应用到物理化学教学中。 20世纪90年代以来,计算机技术与网络技术飞快发展,多媒体计算机集文字、声音、图形、图像、动画、影视等为一体,突破了时空限制,虚拟现实。多媒体计算机与网络成为重要的教学手段、教学工具,把多媒体计算机应用到教学上,实现教学现代化。多媒体计算机在教学上应用,使教学的思想、教学的理论发生了变化,教学手段、教学方法、教学观点与形式发生了变化,课堂教学的结构与内容、课外辅导的内容与形式、考试内容与方式、学生成绩评定的标准与手段等发生了变化。国内外的大量实践表明,进行计算机辅助教学,提高了教学质量,提高了学生的素质。把多媒体计算机和网络技术应用到教学中,是教学改革的一个重要方向。我们开展计算机辅助教学主要做法是: (1)编制课堂教学的电子教案与教学课件。不同的教材要有不同的电子教案,自己编制和交换,我们拥有多套物理化学电子教案,也《电迁移》等教学课件。 (2)对教材的思考题、练习题、习题进行详细解答,并且输入到计算机中,形成word文档。 (3)编制计算机辅助教学课件(CAI)。我们编制了《化学热力学基本原理》的CAI课件,与兄弟院校交流来《化学动力学》、《溶液》、《电化学》、《相平衡》、《表面胶体》等CAI课件,另外还有多个物理化学教学辅导网页。 (4)建立《物理化学教学辅导网站》,开展网上自学、网上练习、网上讨论等。 (5)建立计算机管理的《物理化学试题库》。期中、期末考试用计算机出试卷,各届学生的试卷保持相对稳定的常模(难度、题型、题数、考试操作等),实行标准化考试,考试的结果用计算机按标准化考试要求进行统计分析,计算出各班级的平均分、难度、区分度、信度、成绩分布直方图。 (6)编制与交流得到很多物理化学实验课件。实验课件中,有实验模拟课件、实验演示课件、实验教学课件、实验数据处理课件等。我们正计划编制《物理化学实验试题库》。用于实验考试、考核。三、课程建设经验体会。 1.积极申请教学研究课题,夯实课程建设基础 要建设好课程,必须要有一定的经费。我们的经费,主要是靠申请教学研究课题。1997年为了改版高师物化题库,向省教委申请“通用题库管理程序研制”,我们报8千元,结果批准是1万元,这个项目也安庆师院第一个省级教学研究课题。1998年,向省教委申请“微机控制物理化学实验”,是实验室改造课题,本来经费是20万元,分3年投入的,学校配套一半。但后来省里只给7万,学校配3万。这10万元使我们实验室面貌大为改观,买了一些新仪器和7台计算机,实验室里装上空调,课程组老师人人有一台电脑。1998年申报批准为安徽省重点课程,每年省里给万元,学校配套万元,共万元,连续3年。1999年与计算机系江效尧主任一起申报省重点教学课题“复习、练习型CAI通用课件制作工具研制”,得到万元资助。2004年申报批准为安徽省精品课程,省里给5万元,学校配套5万元。同时我们也申报院级教学课题,得到数千元资助。从1997年以来,我们先后共得到近30万元的资助,为课程建设打下厚实的经济基础。 2.承办教学研讨会,请专家做报告,提高学校知名度。 我们在1990年承办全国高师物理化学中心组与部分协作组老师教学研讨会,会上请河北师大金世勋先生、华东师大朱传征先生、上海师大许海涵先生、湖南师大刘世荣先生等作学术报告。1994年承办了安徽省高师物理化学教学研讨会,与省内物理化学老师建立联系与交流。1998年,在校庆100周年期间,承办了全国高师物理化学第十一次教学研讨会,会上请了中国科学院院士南京大学江元生先生、武汉大学物理化学专家曲松生先生作专题报告。还聘请了江元生院士作为我们的客座教授。在承办研讨会期间,我们得到了许多兄弟院校专家学者的指导、帮助,促进了我们教学改革,使我们教学改革紧跟国内改革步伐。同时也提高了我们学校的知名度。 3.领导重视支持,积极参加国内教学研讨会。 除了请专家来作报告外,我们系历届的领导,陈自诚主任、汪呈理主任、陈友存主任非常支持我们教学改革,早期在经费很紧张的情况下,支持我们参加全国高师物理化学教学研讨会。我们前后参加十多次,其中有8次在大会上发言,“丑媳妇不怕见公婆”,大胆与兄弟院校交流,交流教学改革经验成果,把兄弟院校的先进经验用于我们课程建设中。参加每次研讨会都有较大收获,例如,1989年,认识了南京大学的傅献彩先生,以后多次得到他与沈文霞老师的帮助;1990年,学得了用计算机管理试题库,还知道了要建设重点课程,当时,陕西师大物理化学是陕西省重点课程,而当时安徽还没有建设重点课程想法。再如1994年,知道了用计算机控制做物理化学实验,计算机采集、处理数据;1996年学得了如何做计算机辅助教学软件(CAI),以及用计算机模拟实验;1998年,学得了做教学辅导网页;2000年知道了什么是绿色化学,得到了好几个物理化学网页。同时在研讨会上认识了许多同行专家学者,交了朋友,建立了友谊,经常互通情况,收益匪浅。另外我们还走出去,到华东师大、华中师大、华南师大、南京师大、淮阴师院、临沂师院、曲阜师大、山东师大、济南大学、聊城大学、河北师大、湖州师院、浙江工业大学等院校参观学习、学习他们教学改革与课程建设的好经验。 现在许多院校都在创建精品课程,网上资料很丰富,我们经常上南京大学物理化学网页、河南大学物理化学网页、华中师大物理化学网页、中山大学物理化学网页等等,下载资料,学习他们教学成果。 4.不断建设课程档案。 我们的课程档案建设从1982年开始,现在保存了各届的学生考试卷、学生成绩;保存我们课程的各个过程的文档资料,例如早期的试题卡片;第一次用全国统一试卷考试的试卷、成绩;分章练习题的大字报版、CCDOS版、油印版、自印版、公开出版发行版;早期的题库的试题;研制CAI的脚本等等,有20多盒文字档案。后来用计算机保存了各类电子档案。这些档案真实记录了我们课程建设艰难的历史过程。 5.只有艰苦耕耘,才有好的收成。 建立试题库、编制电子教案、研制计算机辅助教学课件,创建精品课程,不是太难的事情,只要肯投入、肯学习,不怕苦、不怕累,每个课程组都可以做到。我们课程组5个人,编写出那么多文档、电子教案、习题解答、教学课件,编制输入1万2千多个试题,真正投入大量精力也就1-2个人。我们对教学改革热爱、执着,有兴趣,愿意为课程建设奉献,不怕艰难、不畏辛苦、不畏烦琐,早上早来点,晚上迟走点,计算机上少玩点,星期六星期天没有事就到计算机房来。向计算机输入试题,每天输几个,日积月累,积少成多,发扬蚂蚁啃骨头精神。我们对计算机技术,不耻下问,虚心求教,多操作多练习,不断更新知识,例如以前处理实验数据,用Basic语言,现在用Excel软件,方便多了,好看多了。我们体会到课程建设,要不怕艰难,敢于投入,一分耕耘,一分收获,投入少,回报小。我们的课程建设得到省内外专家好评,2002年教育部评估时,评估专家对物理化学课程建设给予很高评价。 从学生考研情况也可反映教学质量,不少学生考研的物理化学成绩在90分以上(按总分100分计算)。近年来,在报考研究生学生中,有三分之一人报考物理化学专业或与物理化学有关的专业。连续五届学生都考上华东师大物理化学专业研究生。2003年,化学系考研达线率占全部毕业生40%,化学系512寝室7名女生全部考上研究生,出现了闻名大江南北的“七朵金花”。当然,我们的物理化学课程建设,虽然取得了一些成绩,但也存在许多不足之处,欢迎大家批评指正,我们将进一步努力。参考文献[1] 傅献彩,沈文霞,姚天扬. 物理化学[M]. 北京:高等教育出版社,1990,第四版。[2] 印永嘉,奚正楷,李大珍. 物理化学简明教程[M]. 北京:高等教育出版社,1992,第三版。[3] 万洪文,詹正坤. 物理化学[M]. 北京:高等教育出版社,2002,第一版。[4] 张德生,建立试题库 实行标准教考分离 《中国当代教育》,2002年9期[5] 张德生,物理化学试题库(安庆版)的特色分析 安庆师范学院学报,2002年4期[6] 张德生,用微机绘画物理化学实验中的图形 安庆师范学院学报,1998年4期[7] 张德生,逆向思维在物理化学研究中的应用 安庆师范学院学报,2001年1期[8] 张德生,总熵能否判断过程的方向 安庆师范学院学报,1987年1期 [9] 张德生,增加反应物的浓度化学平衡不一定向着生成产物的方向移动 安庆师范学院学报1987年2期 [10] 张德生,努力提高客观题命题质量 安庆师范学院学报,1990年2期 [11] 张德生,标准化考试是提高教学质量的好方法 安庆师范学院学报,1995年3期 [12] 张德生,吉布斯自由能判据的应用条件 安庆师范学院学报,1995年4期 [13] 张德生,上好习题课是提高教学质量的重要环节 安庆师范学院学报,1996年1期 [14] 张德生,浅谈物理化学中的特有研究方法 安庆师范学院学报, 1997年1期 [15] 张德生,浅谈ΔrGm�=-RTLnK�公式的重要意义 安庆师范学院学报,1997年3期 [16] 张德生,熵定律对不同体系的应用 安庆师范学院学报 , 1998年1期 [17] 张德生,物理化学教学中培养学生创造性思维能力 安庆师范学院学报1998年增刊