应用型本科高校物理化学混合教学模式的建设与实践

doi:10.3866/PKU.DXHX202010067

摘要/Abstract

摘要：

在培养"一流应用型人才"的背景下，对物理化学教学模式进行改革。通过线上线下相结合的混合教学模式，引入问题驱动、小组探讨、案例分析、翻转课堂等课堂改革措施，激发学生在学习过程中的积极主动性，培养解决实际问题的能力，并构建学生的科学思维方式及创新意识。

关键词: 混合式教学, 物理化学, 教学改革

Abstract:

The methods for teaching the physical chemistry course have been improved, considering cultivating the technology talents for local application-oriented university. We focused on the effects of the educational reforms on the physical chemistry course, including the online-to-offline teaching model, problem-oriented, group discussion, case analysis and flipped class. The aim of the reforms is to encourage the motivation and innovation of students and to improve the ability of self-study and solving problems.

Key words: Blended teaching, Physical chemistry, Educational reform

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链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202010067

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2021/V36/I5/2010067

图/表 8

表1

表2

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图3

表3

电池案例分析"

典型案例	电池反应	电池部件	延伸与应用
1799年，意大利物理学家Alessandro Volta发明了第一款电池(Voltaic Pile伏打电堆)	放电时，电极反应为：锌极：Zn ? 2e^? → Zn²⁺ 铜极：2H⁺ + 2e^? → H₂ 总反应：Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂ 充电时，电极反应为：锌极：2H⁺ + 2e^? → H₂ (还原反应) 铜极：Cu ? 2e^? → Cu²⁺ (氧化反应) 总反应：2H⁺ + Cu → H₂ + Cu²⁺	负极：锌片，正极：铜片，电解液：H₂SO₄溶液	判断此电池是否是可逆电池？一次电池？此类电池的特点是什么？
1836年，英国化学家丹尼尔根据伏打电堆发明了丹尼尔电池	放电时，电极反应为：锌极：Zn ? 2e^? → Zn²⁺ 铜极：Cu²⁺ + 2e^? → Cu 总反应：Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu 充电时，电极反应：锌极：Zn²⁺ + 2e^? → Zn (还原反应) 铜极：Cu ? 2e^? → Cu²⁺ (氧化反应) 总反应：Zn²⁺ + Cu → Zn + Cu²⁺	负极：锌片，正极：铜片，电解液：ZnSO₄溶液，CuSO₄溶液，盐桥	是否满足可逆电池的条件？此类电池的优点是什么？应用：用于早期铁路的信号灯此电池的缺点：电量低，易溢出溶液
1859年，法国物理学家Gaston Planté发明了铅酸电池。单个铅酸电池的工作电压为2.0 V，在应用中，常用6个单电池串联起来，可提供12 V的电压	电极反应为：负极：Pb + H₂SO₄ ? 2e^? → PbSO₄ + 2H⁺ 正极：PbO₂ + H₂SO₄ + 2H⁺ + 2e^? → PbSO₄ + 2H₂O 总反应：PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ = 2PbSO₄+ 2H₂O	负极：海绵状铅；正极：涂有PbO₂的铅板，电解液：硫酸溶液	优点：成本低，可充电循环，高通量电流应用领域：汽车，电信缺点：污染严重，能量密度较低，重量大
2019年诺贝尔化学奖授予了三位科研工作者，以表彰他们在锂电池方面的贡献。在手机、电动汽车中广泛应用	电极反应为：负极：Li_1?_yC₆ ? xe^? → Li_1?_y_?_xC₆ + xLi⁺ 正极：Li_1?_zCoO₂ + xLi⁺ + xe^? → Li_1?_z₊_xCoO₂ 总反应：Li_1?_zCoO₂ + Li_1?_yC₆ = Li_1?_y_?_xC₆ + Li_1?_z₊_xCoO₂	负极：鳞片状石墨材料(Li_1?_yC₆)，正极钴酸锂(Li_xCoO₂)，电解液：锂盐的有机溶液	优点：能量密度较高，重量轻，使用循环大应用领域：手机，电动汽车，电动自行车缺点：安全隐患如何提高电池性能？

表3

图4

表4

参考文献 10

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阶段	培养目标	教学设计	教师活动	学生活动
课前	自主学习，开拓视野，发现问题	课前导学，激励阅读，促进团队协作，了解学情	提出问题，引导回答，组织小组探讨	自主阅读小组讨论完成预习报告
课中	夯实基础，逻辑思维，分析问题，解决问题，融会贯通，创新意识	引入新课(日用干电池与蓄电池)，重点讲解，设计案例(电池反应)，构建翻转，前沿讲解(锂电池前世今生)	总结预习报告，引发思考，讲解基础，缕清脉络，引导分析，突出重点，讨论指导，促进理解，讲解科学前沿	积极思考，学习基础，系统构架，学以致用，理论联系实际，科学思维，团队合作，了解学术动态
课后	加强巩固，思辨能力，创新意识	思维导图，课后小练，文献研讨	引导及时复习，课后习题，提出新问题	绘制思维导图，解决实际问题，创新思考

预习目标	导学材料	学生活动
激发兴趣	研究素材：日常生活中应用电池的地方，手表、手机、笔记本、电动自行车、电动摩托车、电动小汽车。这些电池包括锌锰干电池、锂离子电池、镍氢电池及铅酸电池等。引导提问：电池的体系十分庞大，如何分类？	自主阅读，积极思考
了解学习目标、学习背景	研究素材：锌锰干电池包括酸性电池及碱性电池，而常用于手机、电动车中的电池主要包括锂离子电池及铅酸电池等。引导探讨：这几类电池的正负极反应是什么？电池反应是什么？哪种电池属于二次电池？	查阅课本，小组讨论，分析探究
开拓视野	提问：为什么锌锰干电池不能用于手机及电动汽车中？锂离子电池与铅酸电池对比的优缺点是什么？未来锂离子电池有什么需要改进的方面？	发现问题，完成预习报告，平台提交

评价环节	评价内容	权重	评分标准
评价环节	评价内容	权重	优	良	中	差
预习报告(10%)	认真研读导学材料，全面思考相关信息，合理提出疑惑问题	5%	4.5	4	3	2
	预习报告撰写清晰明了，回答问题详细可行	5%	4.5	4	3	2
课堂表现(30%)	陈述汇报准确简练，小组合作配合默契	10%	9	8	6	4
	制作课件PPT生动，设计方案清晰，讲解内容重点突出	10%	9	8	6	4
	参与讨论交流积极踊跃，课堂秩序活而不乱	10%	9	8	6	4
课下活动(10%)	平时作业完成认真，思维导图思路清晰，重点突出	5%	4.5	4	3	2
	小组辩论配合默契，评论客观公正，积极踊跃	5%	4.5	4	3	2
考试(50%)	期中考试	10%	9	8	6	4
	期末考试	40%	36	32	24	16

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