多媒體與PBL結合對工科物理化學的應用

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摘要：物理化學是理工科專業的重要專業基礎課,以物理的方法和思維研究化學問題。對于工科專業的學生而言,普遍存在著理論難度大,公式多,課時有限的問題。學生在學習過程容易逐漸失去興趣而影響后續專業課程的理解?；趩栴}的學習法(PBL)是以問題為驅動來開展的互動媒體支撐下的新型學習方法,讓學生積極參與到課堂教學中來,有助于工科物理化學的教學效果提升。

關鍵詞：物理化學；PBL；教學改革與實踐；工科化學

“物理化學”是一門理論性與實踐性兼重的課程,是化學、化工、材料、環境、醫藥等相關專業開設的一門非常重要的專業基礎課。物理化學的基本特征就是把研究物理的方法應用到解決化學問題中。針對各種化學現象和體系,它通過物理科學的理論及實驗方法來分析、探討和總結化學的基本規律,形成化學的基本理論。該課程理論性強、公式繁多且往往具有特定應用前提,同時需要結合高數和物理科學的知識,使得該課程理解難,內容深,不易掌握[1]。對于初次學習本課程的學生而言內容抽象,理解困難,如何指導學生獲得扎實理論知識、高超的實驗技能的基礎上,掌握并創新性的應用到實際生產與研究中具有極大挑戰?！盎ヂ摼W+”時代來臨,翻轉課堂、微課、慕課紛紛來襲,而我國的高等教育也從精英教育向大眾教育轉化,教育質量成為一個突出的問題。教師如何尋求更為積極有效的教學方式,給學生多元化、全方位的學習指導是一個關鍵[27]。“以問題為基礎的學習”(PBL)教學模式作為一種優秀的教學模式,它倡導以學生為中心、問題為指導,通過將學習設置到有意義的情景中,推動學生學習、討論、相互合作,實現分析并解決問題,進而掌握相關的科學知識。把“互聯網+”時代下的PBL教學應用到工科學校的“物理化學”課程教學中,運用計算機和網絡豐富教學,培養學生自主發現問題、分析問題并解決問題的綜合性創新能力,對于工科專業的學生學習將會有極大的幫助。

1物理化學教學改革的目標

“互聯網+”時代下的PBL教學要求學生對“物理化學”的學習具有探索性、主動性。在“物理化學”的教學中,傳統的灌輸式教學與其他課程一樣,一般是“老師講,學生聽”,這種方式是均是以教師為中心,學生處于被動接受知識的地位,學生在學習過程中不能發揮學生的創造性和主觀能動性,只能跟隨老師的思路來學習。“互聯網+”時代下的PBL教學模式是以學生為中心,以綜合解決問題為目的,學生通過互聯網平臺進行知識點討論、查資料或請教老師等多種方式來解決問題,這就使得學生的學習由被動變為主動,有目的的探尋問題的答案的過程對學生的綜合能力的培養具有極大的幫助?！拔锢砘瘜W”課程的內容比較抽象,難懂,里面包含了大量的公式以及其推導過程,需要較為扎實的高等數學知識。傳統的多媒體教學方法雖然可以將公式的推導過程以及重點呈現在學生面前,但學生沒有時間深入理解原理。“互聯網+”時代下的pbl教學有助于激發學生對“物理化學”的學習興趣,培養獨立分析化學原理和解決類似熱力學與動力學問題的能力。而在PBL教學法中,我們在課程的開始就以具體理論和實際問題為引導,推動學生自主學習,通過大量的查資料,來解決這些問題,這樣整個過程就是學生積極主動學習的過程。同時學生在利用互聯網等多種媒體手段對知識進行分析、判斷、綜合、理解的過程不僅能夠培養學生分析問題和解決問題的能力,還能培養學生的主觀能動性,極大地豐富學生的知識體系。

2PBL教學模式在物理化學課堂中應用的難點

“互聯網+”時代下的PBL教學模式相較于傳統的教學模式其優勢非常明顯,但這種新型的教學模式在物理化學課程的教學實施中也存在一定的問題。雖然傳統多媒體教學模式常以大班全程灌輸,教師為主體進行教學,所有的進度、內容、方法由任課教師決定,對學生的興趣、愛好、能力等不能有效兼顧。但傳統多媒體教學方式仍然有其不可替代之處,主要表現在教師通過多年實踐教學經驗,能夠抓住問題的要點,解題的思路,在有限的課堂教學時間中快速的讓學生理解物理化學的一些知識體系。PBL教學模式強調“以學生為主體、以問題為中心”,先進的圖書館、文獻檢索系統、精品課程、微課、慕課以及學習軟件等都可以幫助學生完成自助學習,學生可以針對一個具體問題,逐步深入,大膽求證。但部分同學沒有主觀能動性,不能自主查找資料來獲取知識,習慣于傳統的教師為主體的教學方式,找不到解決實際問題的思路等。PBL教學模式在實際應用中存在的另一個問題就是考核方式的差異。這是因為傳統的教學模式是靠一張試卷來評價學生掌握效果,一切均以試題來量化。而PBL教學模式下,學生的學習效果卻很難量化,雖然學生自學并進行了相互的協作,提高了自身的解決問題的能力,但并不意味著學生就可以取得良好的考試成績。要想合理的評價學生的綜合能力,就必須要不斷完善PBL教學模式下的考核評價機制。PBL教學模式的學生考查可結合學生討論會發言的質量、數量及資料查找、總結報告能力進行綜合評價,從而考查學生思考、分析問題及應用基本概念解決實際問題的能力,而且另外可以進行物理化學科學知識的理論考試。將分散考核和期末考試相結合,在一定程度上可以促進學生自主學習,較為客觀地判斷了學生的綜合能力,與課程的進行形成良性循環,對考試改革有一定的促進作用。

3“互聯網+”時代下“物理化學”的PBL教學流程方案初探

“互聯網+”時代下的PBL教學中首先需要教師根據學生個人特點和興趣愛好,設計問題,制定學習目標,在通過網絡平臺為學習者提供一定量的學習資源鏈接。學生可以根據興趣愛好進行課題分組,要求通過查詢多媒體資料對問題進行分析、討論問題從而解決問題,以達到學習的目的。具體過程為如下。

3.1分組

為了提高分組學習的興趣并提高討論質量,小組學生們需要相互認識,并建立團隊學習基本規則,創建積極愉快的學習氛圍?？梢詫W生自行組建小組,也可以教師分配,通過自我介紹及問題討論逐漸熟識,建立合作小組。

3.2問題討論

教師提出包含關鍵知識點的理論觀點或實際問題,鼓勵學生開始討論。學生可以通過在黑板記錄問題,并圍繞問題分析解決思路,大家集思廣益,進行頭腦風暴,最終確定需要學習的知識要點和研究方案。在問題討論過程中,教師可以通過提問方式引導學生,比如:“要解決這個問題我們需要哪些方面的知識?”,“這些知識應該如何具體解決問題?”。通過這些問題激發學生興趣,建立學習目標,同時教師需要觀察小組的學習情況,及時糾偏或提醒學生根據問題調整目標。學生可以向教師提問題,進而獲得相關信息,也可以自行查找文獻資料、開展實驗或其它研究策略來收集更多關鍵資料。通過對關鍵資料的分析,學生可以確定解決問題的基本概念、公式等,即知識要點,進而掌握它們。隨著學習的不斷深入,學生掌握的知識要點會逐漸構成知識網絡,從而實現自主學習。

3.3二次討論

小組成員再次集合,溝通他們查閱、掌握的知識要點及解決問題原理,甚至提出基于知識要點的新問題。更為重要的是,在討論過程中學生們要學會評價自己的信息以及他人的信息,判斷解決問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總結報告

各小組通過各種不同方式來匯報他們討論過程及最終的結論。除了解決所討論的問題,PBL更為關注培養學生學會解決問題的思路及背后的關系和機制。

3.5升華

為了提升學生學習能力,學生們要及時總結思考問題、解決問題的思路與過程。通過分析新問題與以前所遇到的問題的共同點與不同點,進而構建知識網絡以解決新問題。尤其是通過分析自己及他人的表現,學會向同伴學習并形成團隊合作,對于培養新時代專業人才具有重要意義。從教學的角度,教師可以深入接觸學生,了解他們興趣、愛好和個性特點,分析學生的個體差異,實現因材施教,密切師生聯系,加深師生感情,形成雙向交流的新型師生關系。總之,“互聯網+”時代下的PBL教學模式有利于學生更好地記憶、理解、運用知識。在現行教育體制理論與實踐脫節的現實下它是很好的解決方案。它有助于培養學生創造性思維能力和綜合分析的能力,能培養自主學習和解決實際問題的能力,團隊合作和組織協調能力,這與現代社會對人才培養的要求基本一致,值得推廣和實施。但是在推廣實施過程中還存在很多的問題,針對這些問題我們可以采取逐步過渡的方式,先在對部分內容進行PBL教學模式試點,在實踐中不斷探索,努力克服傳統教學模式的弊端,促進PBL教學模式的推廣,使我國的教學模式更科學、合理、高效。

4結論

化工類本科生的物理化學課程教學對學生的專業課學習至關重要,探索高校的教學和學習方法具有重要的理論和實際意義?；ヂ摼W為學生的自助學習帶來了極大的便利,但有效利用網絡媒體,提高學生學習的主觀能動性仍然存在一定的難度。PBL教學模式將有助于培養學生的創造思維能力和解決實際問題的能力,同時有助培養團隊合作和組織協調能力,對于培養理論聯系實際的工科應用型人才有積極幫助,針對PBL新型教學方式在物理化學課程中的應用還需要積極探索,不斷促進其推廣。

作者：韓潤林 劉小兵 李光蘭 單位：井岡山大學化學化工學院 大連理工大學石油與化學工程學院