郑勇，王鑫，王凯，田大勇，牛永生(安阳工学院 化学与环境工程学院，河南 安阳 455000)

0 引言

化工是社会和经济发展的主要领域之一，相关的教育和科研工作得到了国内外的高度重视。其中，物理化学课程是广大本科院校普遍开设的一门专业基础必修课，在化工专业教育教学和人才培养上发挥着重要作用[1]。该课程采用物理的科学理论和实验方法对化学反应进行系统研究，旨在揭示分子结构、体系性质、反应规律之间的内在联系，进一步丰富了化学化工的基础知识和理论体系，是连接基础课和其他专业课的桥梁，也为生产技术的创新奠定了科学基础[2-3]。通过课程的学习，学生的理论知识面得到了扩展，提高了逻辑思维和分析解决化工实际问题的能力。

由于物理化学课程具有较强的理论性和抽象性，部分学生在学习过程中无法较好地理解和运用有关知识，容易产生一定的厌学情绪，不利于提高教学效率[4]。对于任课教师来说，在有限的课堂时间内去完成这样一门专业性极高的理论课讲授，同样具有较大的难度和挑战性。这意味着，任课教师不仅需要具备扎实的专业知识，而且还得拥有过硬的教学能力。在此背景下，如何克服各种主客观不利因素的影响，有效解决课程教学问题是工作的关键。其中，优化课程教学模式、完善并改进教学方法、增强学生的学习积极性是课程改革的主要方向。近年来，随着信息技术的快速发展，一些新的教学方法与手段不断涌现，特别是以网络课程平台、在线教学工具为代表的信息化技术为传统的课堂教学提供了更多有效的途径和机遇[5-6]。

本文从上述背景出发，针对物理化学课程的教学现状和化工专业人才培养需求，深入研究了适用于本课程的线上线下混合式教学模式与方法，有关工作取得了积极进展并得到了初步应用。

1 课程教学特点与存在问题

物理化学课程主要涵盖了热力学、化学平衡、多组分系统、相平衡、电化学、量子力学、界面现象、动力学和胶体化学等重要的化学化工理论知识。其中，热力学、电化学、动力学、量子力学等内容涉及到了较多的概念、专业术语和理论公式，有关内容在学习过程中需要运用一定的理论假设、逻辑推理、计算求证方法，这对学生的专业基础和思维能力提出了较高的要求。例如，热力学中体系与环境之间的热传递、体积功的推导和计算需要学生具备必要的物理学、化学、高等数学知识，同时还得借助逻辑思维进行推导演算。在统计热力学、量子力学、物质结构等内容的讲授中，还考察了学生对概率学、原子分子轨道理论、空间结构等知识的了解程度。受制于各种主客观条件，一些学生无法系统掌握相关知识和方法，难以做到灵活运用，影响了学习的积极性，对课程教学产生了不利影响。同时，部分学生缺乏足够的自律性，在上课前后没有及时进行预习、复习和练习，错失了查漏补缺的宝贵时间。在此情况下，传统、单一的课堂教学方法和模式难以满足实际课程教学与人才培养的需要。因此，转变现有教学模式，利用网络信息技术和教学平台，大力研究并发展线上线下混合式教学是物理化学课程发展的必由之路。

2 教学研究

2.1 研究内容

(1)课程教学资源的完善与优化。充分利用互联网络的信息优势，牢牢把握物理化学学科发展的前沿，广泛查阅国内外权威数据库和出版社网站，不断优化并完善教材、课件、试题、视频、教案、参考书、软件等线上线下教学资源。在此背景下，将科研领域的新发现、新理论、新技术与课程内容有机结合。大力借鉴同类院校的先进教学材料和经验，重点开展物理化学课程规划教材、题库、在线视频的交流学习。通过上述工作，形成适用于化工类专业人才培养模式的创新性知识体系。

(2)线下教学方法的改进。在传统线下教学的基础上，进一步加强课堂中的师生互动和小组讨论。教师根据课程内容和教学目标，利用问答、演示、视频等形式对学生进行及时的提示和启发，促进学生的独立思考和逻辑思维能力的培养。另外，通过随堂测验、问卷调研、作业、期中考试等方式掌握课程教学效果和学生学习进展。根据课程发展和人才培养的需要，不断改进线下教学方法。

(3)线上教学平台的建设。继续推动校内外各项物理化学课程线上课程平台的建设和应用，重点开展网络教学、课程视频、在线测验和网上答疑等关键环节的教学研究工作。团队教师根据课程特点和专业特长，各司其责，在线上教学平台的建设上共同协作，着力解决经费、技术、设备不足的问题，确保相关平台的顺利运行。此外，积极学习和吸收国内外一流的教学理念，积极利用慕课、微课等在线教学新模式，充实线上教学内容和方法。

(4)混合式课程教学的设计与实践。在线上线下课程教学建设的基础上，对教学内容和模式进行系统设计、论证和整合，突破传统课堂教学在时间、空间和方法上的局限性，形成适用于化工专业人才培养的混合式课程教学体系。同时，完善相应的考核体系，提高平时成绩比重，着重考察学生在课程线上线下教学期间的学习表现。加强混合式教学在课堂内外的实践，重点提高理论知识在生产实习、专业设计、毕业实习等实践环节中的应用，在实践过程中持续推进课程教学的改革与发展。

2.2 研究模式与方法

(1)翻转式课堂教学。积极引导学生通过线上和线下课程资源进行课前预习，培养学生自主学习能力。在课堂教学过程中，利用多媒体和网络技术优势，增强师生之间的互动，提供更多的时间进行交流和答疑。同时，发挥学生主体地位，鼓励学生之间的合作探究，使课堂气氛更加轻松活跃。例如，在胶体化学的讲授中，教师以生活中常见的牛奶、豆浆、果冻、墨水、涂料等食品和用品为例，引导学生进行互动讨论，分析其中包含的物质组成特点和科学原理。从雾霾产生、污水净化、浮游选矿等自然和生产现象出发，激发学生对其中包含的物理化学理论知识的探究乐趣。通过上述教学方式，同时培养学生独立思考和复习的能力，及时跟进课程的后续内容。

(2)课程在线教学视频。针对课程内容与线上教学特点，积极组织本校师生录制物理化学课程理论课以及配套实验课的在线教学视频。在此基础上，进一步优化了教学内容，突出重点难点，加强了例题和实例的讲解。例如，在电化学的教学视频中引入了锂电池、新能源汽车等实例，同时演示了实验操作和反应现象，更加形象、生动地传达了本课程的重要性。其次，将核心课程内容制作成微课视频，在较短的时间内传达并突出重点，起到画龙点睛的作用。有关视频较好地还原了线下课堂教学过程，使学生可以随时随地在线观看，提高了课后的学习效率，有利于巩固教学效果。

(3)学习通在线教学平台。利用学习通在线教学平台的优势，将线下授课与线上预习、小组讨论、随堂测验、作业批改等课程教学环节进行了有机结合。通过上述方法，一方面提高学生的学习兴趣和积极性，另一方面还能够提高教师的授课效率，有利于教学资源的共享利用和对外交流。其次，根据平台学习的大数据对学生的学习情况进行及时统计和分析，为学生进行更为有效的学业督导和鼓励，形成教与学的可持续循环。

(4)雨课堂在线教学工具。在课堂教学过程中，采用雨课堂在线教学工具对课件、教材、试题等资源进行了优化设计。学生可以通过网络终端实时跟进教学进度，对课程内容提出问题、意见，为师生沟通和交流提供了便利。另外，利用雨课堂的语音和视频直播功能，任课教师还能够完成课后的在线辅导等工作，学生则可以根据需要随时查看影音回放，选择感兴趣的内容进行反复学习。

(5)计算机软件和程序辅助教学。与其他专业课程相比，物理化学课程涉及到了较多的理论知识、计算公式和分子结构等专业内容，大多较为抽象。根据课程特点，系统探索和利用相应的计算机软件和程序进行辅助教学。例如：在线下教学中向学生讲解数据作图、拟合和优化时，采用Origin、Excel等软件进行演示和处理；在讲授反应方程式、反应机理和操作流程时，利用MathType、Visio、CAD等软件进行书写和绘制；当介绍分子和晶体结构时，通过ChemOff ice、Diamond、CrystalMaker等软件进行制作和展示。另外，借助网络技术和智能终端，开发适用于线上学习、测验的小程序和APP软件，更好地辅助课程教学。

2.3 研究结果

近年来，团队教师坚持“以学生为本，教学相长”的教学理念，围绕化工类专业的教学特点和人才培养目标，不断提高了物理化学课程线上线下混合式教学设计水平。首先，加强课程教学内容、教学模式和教学方法的改进，根据本科院校化工专业的实际情况融入更为系统化、个性化的教学方案。重点提高了热力学、化学平衡、电化学和动力学等核心理论知识的讲授和应用，促进师生之间线下与线上的互动交流，拓展了教学空间；其次，合理运用线下资料、线上教学资源和平台，充分发挥软件、视频、动画、图片、慕课、微课等多媒体和现代信息技术的优势，激发了学生的学习积极性，提高了教学效率。与以往相比，学生不仅掌握了更为丰富的专业知识，而且进一步体验到了更多先进的信息化学习方法，扩宽了眼界和能力；另外，通过案例式、启发式教学，引导学生自主学习和独立思考，组织小组讨论、团队协作等活动提高学生的合作与集体意识。

在此基础上，针对化工专业的特点，充分融合线下课堂和线上平台在教学上的优势，建立了系统的物理化学课程线上线下混合式教学模式和方法。上述工作有力推动了课程建设和教学改革，学生对物理化学课程的学习兴趣和理解程度得到了明显提高，在逻辑推理、专业实践方面的能力不断增强。在疫情防控期间，团队教师积极响应各级主管部门和学校的要求，充分依靠线上教学资源，提高线上教学的比重，使学生能够按时参加课程学习，较好地解决了线下教学的不足，顺利完成了各项课程教学任务。以团队教师执教的化学工程与工艺、应用化学、环境工程等化工专业为例，通过物理化学课程线上线下混合式教学工作的开展，学生的课程平均成绩和优良率得到了显著提高，在大学生创新创业大赛、课外学术科技作品竞赛、专业实践等活动中获得了新的突破。

3 结语

本文从化工专业物理化学课程的教学现状和存在问题出发，在传统课堂教学的基础上，充分利用信息化技术的优势，将有关课程资源和方法进行系统设计、结合，重点开展了线下教学方法的改进、线上教学平台的建设、混合式课程教学的设计与实践。在教学过程中，采用翻转式课堂、在线教学视频、学习通在线教学平台、雨课堂在线教学工具、计算机软件和程序等方式进行了探索。通过有关研究和实践工作，形成了具有较强可行性和应用价值的线上线下混合式教学模式与方法。经过近年来的努力，学生的课程成绩和理论知识水平得到了显著提高，逻辑思维、专业视野有了显著扩展，有力推动了化工类应用型人才的培养。在今后的工作中，需要继续与时俱进，不断丰富课程资源，深化线上线下教学方法的研究。牢牢把握信息化技术的发展趋势，深入优化教学模式，加强应用与实践工作，推动物理化学课程线上线下混合式教学的进一步发展，为社会培养更多优秀的化工人才。