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物理化学课程教学的改革与实践

物理化学课程教学的改革与实践. 张树永 2010-4-17 河南 郑州. 物理化学课程的改革与实践. 目 录 1 ）化学类专业指导性规范 2 ）化学专业教学体系改革 3 ）物理化学教学内容改革 4 ）物理化学教学方法改革 5 ） 《 物理化学简明教程 》 修订说明. 化学类专业指导性专业规范. 一、化学类专业学科基础 二、化学类专业培养目标 三、化学类专业培养规格 ： 1. 素质要求 2. 能力要求 3. 知识要求 四、化学类专业教学内容 : 五、化学类专业课程体系： 1. 总体原则

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物理化学课程教学的改革与实践

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Presentation Transcript

  1. 物理化学课程教学的改革与实践 张树永 2010-4-17 河南 郑州

  2. 物理化学课程的改革与实践 目 录 1）化学类专业指导性规范 2）化学专业教学体系改革 3）物理化学教学内容改革 4）物理化学教学方法改革 5）《物理化学简明教程》修订说明

  3. 化学类专业指导性专业规范 一、化学类专业学科基础 二、化学类专业培养目标 三、化学类专业培养规格： 1. 素质要求 2. 能力要求 3. 知识要求 四、化学类专业教学内容: 五、化学类专业课程体系： 1. 总体原则 2. 指导性原则:1）专业课程体系;2）专业实践教学体系 六、化学类专业基本教学条件： 附件：化学类专业化学教学基本内容

  4. 1.素质要求 具有正确的价值观和道德观，爱国、诚信、守法；具有高度的社会责任感和良好的协作精神；具备良好的科学、文化素养；掌握科学的世界观和方法论，掌握认识世界、改造世界和保护世界的基本思路和方法；具有健康的体魄和良好的心理素质；适应科学和社会的变化和发展。 2.能力要求 具有自主学习的能力；具有较强的获取、加工和应用信息的能力；具有综合运用化学及相关学科的基本理论和技术方法进行教学、研究和开发的能力；具有交流、协调和合作的能力。 3.知识要求 系统、扎实地掌握化学基础知识、基本理论和基本技能，了解化学的知识体系和发展趋势；掌握本专业所需的数学、物理等学科的基本内容，初步掌握生命、环境、材料、能源等相关领域的基础知识；掌握一门外国语；掌握一定的信息技术；具备一定的人文和社会科学知识。

  5. 物理化学及其在人才培养体系中的地位和作用 物理化学是研究化学体系中物质的结构和变化的基本规律的科学。 20世纪以来，量子力学和现代物理方法的建立，使得物理化学在化学热力学、化学动力学、结构化学、电化学、胶体化学与界面化学、催化化学等领域取得了重要进展。 物理化学为其他学科的发展提供了系统的理论和方法论基础，使化学不再是一门纯粹的实验科学。

  6. 物理化学的教学目的： 让学生牢固掌握基本概念、基本原理、计算方法、实验方法、思维方法等物理化学基本内容和科学方法。 培养学生利用掌握的物理化学知识，结合其他学科知识，解决学习和工作过程的理论与实际问题。

  7. 生物化学 高分子化学 生物化学 结构化学 高分子化学 物理化学 高分子化学 生物化学 有机化学 有机化学 有机化学 无机/分析化学 无机化学 分析化学 物理化学 结构化学 物理化学 普通/无机化学 化学导论/概论 结构化学 2. 化学专业教学体系改革 四大化学体系 理论先导体系 学科平台体系 不同体系，《物理化学》的课程定位和作用不同，其教学指导思想必然有所不同

  8. 2. 化学专业教学体系改革 本科教学不只是传授知识，更要传授获取知识的思想和方法，培养学生的创新意识和科学品质[本科教学具有研究属性]，使学生具备扎实的基础和潜在的发展能力。 大趋势： 《物理化学》前移，将化学的哲学和方法论基础、思维方法率先介绍给学生（授之以渔），启发学生在学习物理化学过程中学会质疑与思考、探索和创新，并为未来学习其他专业课程时提高思考水平和学习层次（识记、理解、应用、分析、综合、评价）奠定基础。

  9. 基本教学内容 文史经典与文化传承、哲学智慧与批判性思维、文明对话与世界视野、生态环境与生命关怀、艺术创作与审美体验 通识核心课程 科技进步与科学精神 科研训练 高分子化学+材料化学+环境化学+化学生物学+…… 专业方向课程 无机化学 分析化学 有机化学 专业平台课程 物理化学（结构+波谱） 数学、物理、计算机、化学导论 化学信息学 学科平台课程 2. 化学专业教学体系改革

  10. 2. 化学专业教学体系改革

  11. 3. 物理化学教学内容改革 教学内容的依据

  12. 4. 物理化学教学方法改革 科研型教学： 以培养科学技术发明创造人才的模式开展的教学 指导思想： 从单纯强调“三基”的“知识型教学”向强调知识、素质、能力三者并重的“能力型教学”转变。 改革方法： 将知识点系统化,附之以素质和能力培养内容 知识不再是终极目标，而是素质和能力的载体。

  13. 4. 物理化学教学方法改革 韩愈《师说》：师者，所以传道、授业、解惑也。 1）激发学生乐道悟道比传道更重要 2）激发学生学会学习比授业更重要 3）激发学生独立思考比解惑更重要 张德江“现代教学观下的教师职责”，中国大学教学，2010，3：4--6

  14. 4. 物理化学教学方法改革 教学方法改革： 1）兴趣引导（多媒体教学的优势） 2）案例教学（领悟研究） 3）问题教学（启发思维） 4）头脑风暴（拓展思路） 5）创新技巧（方法训练） 6）课程论文（系统引导）

  15. 4.1 兴趣驱动--实例1 达摩：一苇渡江 水黾：踏水无痕

  16. 4.1 兴趣驱动--实例2

  17. 4.1 兴趣驱动--实例3 润湿

  18. 4.1 兴趣驱动--实例4 附加压力

  19. 4.1—兴趣驱动：corrosion 腐蚀 多媒体教学的优势。

  20. Paste mixing Lead alloy Ball mill Pasting Plate casting 4.1—兴趣驱动：power sources

  21. 4.1—兴趣驱动：power sources Plate hardening Packing of plate Plate pasting Sealing Welding of poles

  22. 4.1—兴趣驱动：power sources Acid injection Internal curring 注：所有资源都是“高等学校化学教学资源库（二期）”所属。 Final product

  23. 宏观 微观  G 动态 U U  t t 4.2 案例教学--1 总结=提升

  24. 4.2 案例教学--2 理想溶液: 真实溶液: Wr’的理论计算： 1）before 1894 2）1918-1920: Ghosh 3）1923: Debye-Hückel 食之无味，弃之可惜？

  25. 4.3 PBL教学 如何测量电解质溶液的电阻 ？ 课堂问题 1）电解质溶液如何接入电路？ 2）如何保证浓度和组成不便？ 3）如何平衡溶液电容的影响？ 课后问题 （信息获取和加工能力、小组讨论） 1）可变电容器究竟应该如何接入？ 2）测量电导时电极上发生什么反应？

  26. 自主学习 （active learning） 课外学习和课外研讨的不可替代。学生应充分利用图书资源，查阅资料，通过小组讨论相互学习、相互促进。 国内的学生是“教出来的”，是被动的接受，学到的是枯燥、是知识，是教条； 国外的学生是“学出来的”，是主动的领悟，收获的是兴趣、是素质、是能力。 这是我们在拔尖创新人才培养中必须重视的问题

  27. 4.4 头脑风暴 影响溶液电导率的因素都有哪些？ 1）浓度？温度？溶剂介电常数？溶剂粘度？？？？ 2）如何设计实验来验证这些因素的影响？ 3）各类影响因素的规律总结。 浓度？能解释吗？ 温度？能解释吗？有何应用？ 介电常数？如何解释？有何应用？ 溶剂粘度？有何应用？

  28. 0.04 Salts KCl NaCl KNO3 NaNO3 m / S·mol-1·m2 HCl /S mol-1 cm2 149.85 126.45 144.96 121.56 23.4 23.4 0.03 H2SO4 0.02 KCl Na2SO4 0.01 HAc 0.00 0.15 0.20 0.05 0.10 4.5 创新方法与技巧 线性化方法

  29. type electrolyte 0.1 m 0.2 m 1.0 m 1:1 RbNO3 0.734 0.658 0.430 NH4ClO4 0.730 0.660 0.482 1:2 BaCl2 0.508 0.450 0.401 CaCl2 0.510 0.457 0.419 1:3 LaCl3 0.314 0.274 0.342 FeCl3 0.325 0.280 0.270 4.5 创新方法与技巧 Lewis 的智慧：综合表示价型和浓度的影响 线性化方法 高盘良，“科学方法教育与创新能力培养”，中国大学教学，2010，3：7-8

  30. 4.6 课程论文

  31. 如何上好物理化学课？ 课程教材？ 课程师资？ 课程资源？ 教学方法？ 教师投入？

  32. 5. 物理化学教材建设

  33. 5.1 我国的物理化学教材建设

  34. 5.1 我国的物理化学教材建设 高等教育出版社、科学出版社、化学工业出版社三家国家级出版社出版的物理化学教程共计41种。 其中高等教育出版社出版的教材质量高、使用面广、影响大。

  35. 《物理化学简明教程（上册）》,1965 《物理化学简明教程（第二版）》 ,1985 《物理化学简明教程（第三版）》 ,1992 5.2《物理化学简明教程》建设 《物理化学简明教程（第三版）》，1992~2007共印刷30余万册。

  36. 5.3《物理化学简明教程》修订研讨 印永嘉、姚天扬、高盘良、朱志昂、万洪文、陆靖、奚正楷、张树永、张忠诚、苑世领、张洪林、隋卫平

  37. 5.4 修订的原则 1）保持简明特色：内容简明、概念清楚、推理严谨、文章流畅； 2）内容符合教育部教指委制订的《化学类专业教学基本内容》的要求; 3）通过开窗口的方法，适当增加新内容、新发展，以拓宽知识面、激发兴趣; 4）按照国家标准的要求，规范单位、符号和术语等。

  38. 5.5 修订概况: 第一章：标准态 盖斯定律 第二章：非平衡态热力学简介 过程方向判断总结 第四章：平衡化合物组成计算示例 第六章：理想气体反应的平衡常数 第七章：pH-电势图 锂离子电池 第八章：LB膜 微乳液技术 高分子溶液 第九章：动力学研究简史 过渡态理论的统计热力学处理 第十章：初级光化学反应 分子反应动力学研究技术

  39. 5.6 教材获奖情况和使用情况 《物理化学简明教程（第二版）》于1987年获得国家教委优秀教材二等奖 。 《物理化学简明教程（第四版）》2006年列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2008年度入选普通高等教育精品教材。 《物理化学简明教程（第四版）》 ,2007 《物理化学简明教程（第四版）》自2007年以来共印刷8.2万册。

  40. 教材的优势和特色 内容简明： 适合少学时教学要求但并不局限于少学时。 结构合理： 符合创新思维形成规律，适应当前研究型教学需要。 便于自学： 简明但不简单。推理严谨，解说系统、深入浅出。 便于讲授： 给授课教师留出足够的发挥空间 应用专业：化学、应用化学、生命科学、环境科学、药学、医学、农学。

  41. 欢迎批评指正！ 张树永 教授 博导 济南市 山大南路27号 山东大学 教务处，250100 电话：0531-88361378 E-mail: syzhang@sdu.edu.cn

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