多媒體與PBL結(jié)合對(duì)工科物理化學(xué)的應(yīng)用

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摘要：物理化學(xué)是理工科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,以物理的方法和思維研究化學(xué)問(wèn)題。對(duì)于工科專業(yè)的學(xué)生而言,普遍存在著理論難度大,公式多,課時(shí)有限的問(wèn)題。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程容易逐漸失去興趣而影響后續(xù)專業(yè)課程的理解。基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)法(PBL)是以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)來(lái)開展的互動(dòng)媒體支撐下的新型學(xué)習(xí)方法,讓學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)中來(lái),有助于工科物理化學(xué)的教學(xué)效果提升。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；PBL；教學(xué)改革與實(shí)踐；工科化學(xué)

“物理化學(xué)”是一門理論性與實(shí)踐性兼重的課程,是化學(xué)、化工、材料、環(huán)境、醫(yī)藥等相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。物理化學(xué)的基本特征就是把研究物理的方法應(yīng)用到解決化學(xué)問(wèn)題中。針對(duì)各種化學(xué)現(xiàn)象和體系,它通過(guò)物理科學(xué)的理論及實(shí)驗(yàn)方法來(lái)分析、探討和總結(jié)化學(xué)的基本規(guī)律,形成化學(xué)的基本理論。該課程理論性強(qiáng)、公式繁多且往往具有特定應(yīng)用前提,同時(shí)需要結(jié)合高數(shù)和物理科學(xué)的知識(shí),使得該課程理解難,內(nèi)容深,不易掌握[1]。對(duì)于初次學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生而言內(nèi)容抽象,理解困難,如何指導(dǎo)學(xué)生獲得扎實(shí)理論知識(shí)、高超的實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上,掌握并創(chuàng)新性的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)與研究中具有極大挑戰(zhàn)。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代來(lái)臨,翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課紛紛來(lái)襲,而我國(guó)的高等教育也從精英教育向大眾教育轉(zhuǎn)化,教育質(zhì)量成為一個(gè)突出的問(wèn)題。教師如何尋求更為積極有效的教學(xué)方式,給學(xué)生多元化、全方位的學(xué)習(xí)指導(dǎo)是一個(gè)關(guān)鍵[27]。“以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)”(PBL)教學(xué)模式作為一種優(yōu)秀的教學(xué)模式,它倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、問(wèn)題為指導(dǎo),通過(guò)將學(xué)習(xí)設(shè)置到有意義的情景中,推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)、討論、相互合作,實(shí)現(xiàn)分析并解決問(wèn)題,進(jìn)而掌握相關(guān)的科學(xué)知識(shí)。把“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)應(yīng)用到工科學(xué)校的“物理化學(xué)”課程教學(xué)中,運(yùn)用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)豐富教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的綜合性創(chuàng)新能力,對(duì)于工科專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)將會(huì)有極大的幫助。

1物理化學(xué)教學(xué)改革的目標(biāo)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)要求學(xué)生對(duì)“物理化學(xué)”的學(xué)習(xí)具有探索性、主動(dòng)性。在“物理化學(xué)”的教學(xué)中,傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)與其他課程一樣,一般是“老師講,學(xué)生聽”,這種方式是均是以教師為中心,學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和主觀能動(dòng)性,只能跟隨老師的思路來(lái)學(xué)習(xí)。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)模式是以學(xué)生為中心,以綜合解決問(wèn)題為目的,學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)討論、查資料或請(qǐng)教老師等多種方式來(lái)解決問(wèn)題,這就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng),有目的的探尋問(wèn)題的答案的過(guò)程對(duì)學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)具有極大的幫助。“物理化學(xué)”課程的內(nèi)容比較抽象,難懂,里面包含了大量的公式以及其推導(dǎo)過(guò)程,需要較為扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)知識(shí)。傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方法雖然可以將公式的推導(dǎo)過(guò)程以及重點(diǎn)呈現(xiàn)在學(xué)生面前,但學(xué)生沒(méi)有時(shí)間深入理解原理。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的pbl教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)“物理化學(xué)”的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)獨(dú)立分析化學(xué)原理和解決類似熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的能力。而在PBL教學(xué)法中,我們?cè)谡n程的開始就以具體理論和實(shí)際問(wèn)題為引導(dǎo),推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí),通過(guò)大量的查資料,來(lái)解決這些問(wèn)題,這樣整個(gè)過(guò)程就是學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程。同時(shí)學(xué)生在利用互聯(lián)網(wǎng)等多種媒體手段對(duì)知識(shí)進(jìn)行分析、判斷、綜合、理解的過(guò)程不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,還能培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,極大地豐富學(xué)生的知識(shí)體系。

2PBL教學(xué)模式在物理化學(xué)課堂中應(yīng)用的難點(diǎn)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)模式相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式其優(yōu)勢(shì)非常明顯,但這種新型的教學(xué)模式在物理化學(xué)課程的教學(xué)實(shí)施中也存在一定的問(wèn)題。雖然傳統(tǒng)多媒體教學(xué)模式常以大班全程灌輸,教師為主體進(jìn)行教學(xué),所有的進(jìn)度、內(nèi)容、方法由任課教師決定,對(duì)學(xué)生的興趣、愛好、能力等不能有效兼顧。但傳統(tǒng)多媒體教學(xué)方式仍然有其不可替代之處,主要表現(xiàn)在教師通過(guò)多年實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn),能夠抓住問(wèn)題的要點(diǎn),解題的思路,在有限的課堂教學(xué)時(shí)間中快速的讓學(xué)生理解物理化學(xué)的一些知識(shí)體系。PBL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體、以問(wèn)題為中心”,先進(jìn)的圖書館、文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)、精品課程、微課、慕課以及學(xué)習(xí)軟件等都可以幫助學(xué)生完成自助學(xué)習(xí),學(xué)生可以針對(duì)一個(gè)具體問(wèn)題,逐步深入,大膽求證。但部分同學(xué)沒(méi)有主觀能動(dòng)性,不能自主查找資料來(lái)獲取知識(shí),習(xí)慣于傳統(tǒng)的教師為主體的教學(xué)方式,找不到解決實(shí)際問(wèn)題的思路等。PBL教學(xué)模式在實(shí)際應(yīng)用中存在的另一個(gè)問(wèn)題就是考核方式的差異。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的教學(xué)模式是靠一張?jiān)嚲韥?lái)評(píng)價(jià)學(xué)生掌握效果,一切均以試題來(lái)量化。而PBL教學(xué)模式下,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果卻很難量化,雖然學(xué)生自學(xué)并進(jìn)行了相互的協(xié)作,提高了自身的解決問(wèn)題的能力,但并不意味著學(xué)生就可以取得良好的考試成績(jī)。要想合理的評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力,就必須要不斷完善PBL教學(xué)模式下的考核評(píng)價(jià)機(jī)制。PBL教學(xué)模式的學(xué)生考查可結(jié)合學(xué)生討論會(huì)發(fā)言的質(zhì)量、數(shù)量及資料查找、總結(jié)報(bào)告能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),從而考查學(xué)生思考、分析問(wèn)題及應(yīng)用基本概念解決實(shí)際問(wèn)題的能力,而且另外可以進(jìn)行物理化學(xué)科學(xué)知識(shí)的理論考試。將分散考核和期末考試相結(jié)合,在一定程度上可以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),較為客觀地判斷了學(xué)生的綜合能力,與課程的進(jìn)行形成良性循環(huán),對(duì)考試改革有一定的促進(jìn)作用。

3“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下“物理化學(xué)”的PBL教學(xué)流程方案初探

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)中首先需要教師根據(jù)學(xué)生個(gè)人特點(diǎn)和興趣愛好,設(shè)計(jì)問(wèn)題,制定學(xué)習(xí)目標(biāo),在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供一定量的學(xué)習(xí)資源鏈接。學(xué)生可以根據(jù)興趣愛好進(jìn)行課題分組,要求通過(guò)查詢多媒體資料對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、討論問(wèn)題從而解決問(wèn)題,以達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。具體過(guò)程為如下。

3.1分組

為了提高分組學(xué)習(xí)的興趣并提高討論質(zhì)量,小組學(xué)生們需要相互認(rèn)識(shí),并建立團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)基本規(guī)則,創(chuàng)建積極愉快的學(xué)習(xí)氛圍。可以學(xué)生自行組建小組,也可以教師分配,通過(guò)自我介紹及問(wèn)題討論逐漸熟識(shí),建立合作小組。

3.2問(wèn)題討論

教師提出包含關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理論觀點(diǎn)或?qū)嶋H問(wèn)題,鼓勵(lì)學(xué)生開始討論。學(xué)生可以通過(guò)在黑板記錄問(wèn)題,并圍繞問(wèn)題分析解決思路,大家集思廣益,進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,最終確定需要學(xué)習(xí)的知識(shí)要點(diǎn)和研究方案。在問(wèn)題討論過(guò)程中,教師可以通過(guò)提問(wèn)方式引導(dǎo)學(xué)生,比如:“要解決這個(gè)問(wèn)題我們需要哪些方面的知識(shí)?”,“這些知識(shí)應(yīng)該如何具體解決問(wèn)題?”。通過(guò)這些問(wèn)題激發(fā)學(xué)生興趣,建立學(xué)習(xí)目標(biāo),同時(shí)教師需要觀察小組的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)糾偏或提醒學(xué)生根據(jù)問(wèn)題調(diào)整目標(biāo)。學(xué)生可以向教師提問(wèn)題,進(jìn)而獲得相關(guān)信息,也可以自行查找文獻(xiàn)資料、開展實(shí)驗(yàn)或其它研究策略來(lái)收集更多關(guān)鍵資料。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵資料的分析,學(xué)生可以確定解決問(wèn)題的基本概念、公式等,即知識(shí)要點(diǎn),進(jìn)而掌握它們。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入,學(xué)生掌握的知識(shí)要點(diǎn)會(huì)逐漸構(gòu)成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

3.3二次討論

小組成員再次集合,溝通他們查閱、掌握的知識(shí)要點(diǎn)及解決問(wèn)題原理,甚至提出基于知識(shí)要點(diǎn)的新問(wèn)題。更為重要的是,在討論過(guò)程中學(xué)生們要學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)自己的信息以及他人的信息,判斷解決問(wèn)題的合理性和邏輯性等,這是提高他們思辨能力的重要途徑。

3.4總結(jié)報(bào)告

各小組通過(guò)各種不同方式來(lái)匯報(bào)他們討論過(guò)程及最終的結(jié)論。除了解決所討論的問(wèn)題,PBL更為關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的思路及背后的關(guān)系和機(jī)制。

3.5升華

為了提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力,學(xué)生們要及時(shí)總結(jié)思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的思路與過(guò)程。通過(guò)分析新問(wèn)題與以前所遇到的問(wèn)題的共同點(diǎn)與不同點(diǎn),進(jìn)而構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)以解決新問(wèn)題。尤其是通過(guò)分析自己及他人的表現(xiàn),學(xué)會(huì)向同伴學(xué)習(xí)并形成團(tuán)隊(duì)合作,對(duì)于培養(yǎng)新時(shí)代專業(yè)人才具有重要意義。從教學(xué)的角度,教師可以深入接觸學(xué)生,了解他們興趣、愛好和個(gè)性特點(diǎn),分析學(xué)生的個(gè)體差異,實(shí)現(xiàn)因材施教,密切師生聯(lián)系,加深師生感情,形成雙向交流的新型師生關(guān)系。總之,“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的PBL教學(xué)模式有利于學(xué)生更好地記憶、理解、運(yùn)用知識(shí)。在現(xiàn)行教育體制理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)實(shí)下它是很好的解決方案。它有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和綜合分析的能力,能培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,團(tuán)隊(duì)合作和組織協(xié)調(diào)能力,這與現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求基本一致,值得推廣和實(shí)施。但是在推廣實(shí)施過(guò)程中還存在很多的問(wèn)題,針對(duì)這些問(wèn)題我們可以采取逐步過(guò)渡的方式,先在對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行PBL教學(xué)模式試點(diǎn),在實(shí)踐中不斷探索,努力克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端,促進(jìn)PBL教學(xué)模式的推廣,使我國(guó)的教學(xué)模式更科學(xué)、合理、高效。

4結(jié)論

化工類本科生的物理化學(xué)課程教學(xué)對(duì)學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)至關(guān)重要,探索高校的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法具有重要的理論和實(shí)際意義。互聯(lián)網(wǎng)為學(xué)生的自助學(xué)習(xí)帶來(lái)了極大的便利,但有效利用網(wǎng)絡(luò)媒體,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性仍然存在一定的難度。PBL教學(xué)模式將有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,同時(shí)有助培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和組織協(xié)調(diào)能力,對(duì)于培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的工科應(yīng)用型人才有積極幫助,針對(duì)PBL新型教學(xué)方式在物理化學(xué)課程中的應(yīng)用還需要積極探索,不斷促進(jìn)其推廣。

作者：韓潤(rùn)林 劉小兵 李光蘭 單位：井岡山大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 大連理工大學(xué)石油與化學(xué)工程學(xué)院