构建理论、实践与科研一体化教学模式的措施
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作者:刘倩 董爱琴 戴润英 刘长相 黄喜根 黄忠
摘要：在化学类专业课程《物理化学》的教学过程中，构建理论、实践与科研一体化的教学模式极其重要，针对如何设计课堂内外才能有效建立该模式，课题组提出以问题式教学的方法来激发学生兴趣，以学生为主体来全程设计教学过程，引导学生独立思考与推导，启发学生将理论与实践相结合，同时将科研知识和任务融入课堂，辅以多元化的实验训练，带领学生从理论逐步拓展到科研实践，切实实现从根本上提高学生综合素质的目的。
关键词：物理化学;理论;实践;科研;综合素质
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）39-0180-02
物理化学是化学专业的必修课之一，对培养学生的探索精神和创新意识具有十分重要的启迪作用。但是，在该课程的实际教学过程中学生普遍感觉理论性过强，与实践科研脱离联系。不少论文围绕“教学结合实践、融入科研”的理念，提出了各个专业课程理论与实践互促互进的教学心得[1-3]，但是具体介绍关于如何实现理论、实践与科研一体化的物理化学课程模式的论文不多，作者根据多年的教学实践，提出了在理论课与实验课教学过程中，如何规划课堂教学、拓展实验教学，从而构建理论、实践与科研一体化的物理化学培养模式。
一、以“学生为主体”的理念规划课堂教学，优化教学方法
1.兴趣是学习的原动力，在每节理论课程的讲述中都以一个问题为诱导激起学生的求知欲，进而介绍理论知识，最后启发学生自己思考解决。例如，在界面现象的开尔文公式一节课中，先结合生活实际，介绍人工降雨两种途径（向空中喷洒干冰以及碘化银颗粒）的发展历史。1946年，美国化学家兼物理学家兰茂尔向装有人工云的冰箱里加入一块干冰时，发现水蒸气立即变为了许多小冰粒，兰茂尔和射弗进而将干冰洒在云层中，首次实现了人工降雨。后來，美国通用电气公司的本加特又对此方法进行改良，用碘化银微粒取代干冰，节约了成本，使人工降雨变得简单易行。喷洒干冰是利用干冰气化吸热，迅速降低温度使水汽凝结的原理实现的，那么喷洒碘化银的原理是什么呢？抛出该问题后，由老师向同学们介绍开尔文公式的内容，接下来依然以学生为主体，请同学们根据开尔文公式，独自导出弯曲程度不同的液面的饱和蒸气压的大小次序：小液滴的饱和蒸气压>大液滴的>平面液体的>大气泡的>小气泡的。最后引导学生思考，向空中喷洒碘化银，相当于为水蒸气的凝结提供了成核中心，使得形成的水滴颗粒较大，根据开尔文公式，其饱和蒸气压就较小，而饱和蒸气压越小则越容易凝结水汽，从而达到一定的质量而落下，实现人工降雨。显而易见，这样的课堂教学安排，不仅让学生津津乐道，更重要的是将理论知识与生活实践、科研历史有机地结合了起来，而且教师只起到组织引导课堂的作用，核心结论如饱和蒸气压次序是由学生自己推出并应用到实际生活中的，真正发挥了“以学生为主体”的理念，让学生切身体会到物理化学是渗透到生活的方方面面的。
2.在课堂教学中，将相关的科研动态和成果融入课堂，培养学生的创新思维能力，形成高理论水平、强实用性、科研特色鲜明的教学模式。例如在《化学动力学基础（一）》中介绍反应级数的求算方法时，全面介绍了积分法、微分法、半衰期法及孤立法后，提出实例：如何设计实验，测定丙烷和氧气反应生成二氧化碳和水的反应级数呢？针对此科研实训，笔者曾采用孤立法测定了该丙烷催化燃烧反应的反应级数，并已发表成文[4]。因此，要去引导学生课后思考，查阅文献，通过这个环节，学生提前接触了科研工作，对研究工作有了切身的体会和了解，也达到了学以致用的教学目的。
3.精心设计课后问题，培养学生查阅资料、搜集信息、解决问题的科研素质。在学习《多组分体系热力学》一章中，在学完拉乌尔定律、稀溶液等基础知识后，以浙江大学的考研题之一为例，二组分非理想溶液中，若某组分对拉乌尔定律产生正偏差，则另一组分会对拉乌尔定律产生什么偏差呢？此问题书本上并未有明确答案，但考题中往往有所涉猎，因此，作为课后思考，引导学生自己上图书馆、进入中国知网等期刊数据库，以“拉乌尔定律”、“偏差”等为关键词查阅资料，搜集信息，进而解决问题。这些课后训练，不仅可以充分发挥学生的自主能动性，也促进了学生探索性学习的能力，而且培养了学生查阅文献的科研素养。[5-6]
二、以“教研一体”的理念拓展实验教学，促进科研训练
实验教学过程中，在固定的实验种类中，以“教研一体”的理念，开展变化的实验内容。例如经典的燃烧热测定实验，负责该实验的黄喜根老师带领学生发掘拓展，鼓励学生开展有关各类油脂燃烧热测定的科研小课题。又例如用溶液吸附法测定活性炭比表面的实验，笔者就指导学生自己收集各种农林废弃物（柚子皮、竹子、樟木等）制备出各种生物质炭进行拓展研究。这些实验教学的拓展工作，促进了学生的科研素质训练。笔者所在教研室指导应化专业本学生获得了多项国家级大学生创新创业训练计划项目。
总之，要想做到理论、实践与科研一体化教学模式，教师要根据以学生为主体的理念精心设计课堂内、外的教学工作，要将自身的科研成果和经历，以及相关的学科发展实例灵活地融入理论课堂教学过程中，形成内容丰富、重实践环节、含科研特色的三位一体化的教学模式，切实达到培养学生综合素质的目的。
参考文献：
[1]梅菲，周远明，徐进霞，等.《量子化学》理论教学与科研实践相结合的教学模式的思考[J].教育教学论坛，2016，（24）：229-230.
[2]郭婷，孟涛，方伊，等.“理论、实践与科研三位一体”物理化学实验教学改革[J].实验室研究与探索，2015，34（5）：138-140+162.
[3]杨宁，崔铁兵.物理化学教学“三结合”研究[J].化工高等教育，2016，（6）：65-67+96. [4]Qian Liu，Lucun Wang，Miao Chen，et al.Dry citrate-precursor synthesized nanocrystalline cobalt oxide as highly active catalyst for total oxidation of propane[J].Journal of Catalysis，2009，263：104-113.
[5]贾世忠.关于二组分非理想溶液对拉乌尔定律发生偏差方向一致的问题[J].黄石师范学報：自然科学版，1982，（1）：30-35.
[6]王平一.两组分双液系组分偏离拉乌尔定律偏差符号未必相同[J].江苏广播电视大学学报，1995，（4）：92-95.
The Measures of How to Build the Teaching Model of Integrating Theory，Practice and Research
LIU Qian，DONG Ai-qin，DAI Run-Ying，LIU Chang-xiang，HUANG Xi-Gen，HUANG Zhong
（College of Science，Jiangxi Agricultural Univeristy，Nanchang，Jiangxi 330045，China）
Abstract：Physical chemistry is one of the specialized courses for chemistry majors.The teaching model of integration theory，practice and research in the teaching process of physical chemistry is extremely important.Concerning how to design the teaching activities inside and outside the classroom in order to build the teaching model，the research group proposed to stimulate students' interest through question-based teaching，design the teaching process with students as the main body，guide students to think and deduce independently，and inspire students to combine theory with practice.At the same time，some scientific research knowledge and tasks should be integrated into the classroom and some diversified experimental training should be performed，so as to cultivate the students' scientific research and practice quality.
Key words：Physical Chemistry;theory;practice;research;comprehensive quality
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