2015年国务院发布的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，把人才培养放在极其重要的地位，提出坚持立德树人，着力培养具有历史使命感和社会责任心，富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才^[1]。本科教育改革的关注点不仅要指向大学应该教什么，也要关注大学应该怎么教、学生应该怎么学、学得怎么样等问题^[2]。物理化学是化学和化工专业的核心课程，也是材料、环境、储运、地质等相关专业的重要基础课程。然而，物理化学又是一门逻辑性强、系统性强和理论性强的课程，学生普遍认为物理化学概念多、公式多、知识点抽象深奥，难以与实际应用结合而感到理解和掌握困难，是比较难学的一门课。

依托于省级物理化学精品课建设，笔者所在的物理化学课程教学团队承担了学校多个院系物理化学课程的教学任务，在多年的教学探索和实践中，构建了分层次、多样化的物理化学教学模式。对于化学、化工、应用化学等专业，物理化学是必修基础课程，学时长，教师可以详细讲解知识点，学生亦能给予相当的重视。然而对于油气储运、材料物理、地质等非化学类专业，由于受到教学学时限制(32–48学时)，教师无法顾及所有知识点。此外，对于工科非化学类专业，物理化学往往仅作为一门限选课，学生对该课程重视不够。因此，如何更好地在工科非化学类专业中教授物理化学，成为教学的难点^[3-5]。我校的工科非化学类专业的物理化学教学的主要授课对象为油气储运、地质、自动化、材料控制等专业学生，化学基础相对比较薄弱，基于本校的实际情况和学生的培养特色，笔者所在的教学团队在继续发挥传统教学法的基础上^[6]，侧重于在知识型教学中引入素质教育和专业教育的因素，合理地进行教学设计，并通过在油气储运专业中进行多样化教学方式和考核机制的实践，探索出了一条具有自身特色和行之有效的改革之路。

深入了解学生的培养目标，结合生产实践和学生专业，科学合理地进行教学设计（图1）。除了注重培养学生具有扎实的基础知识、良好的逻辑思维能力、科学的思维方法外，还突出基础理论与应用并重，注重物理化学知识与学生工科专业特色及后续课程间的联系，充分发挥物理化学的基础课程作用，努力提高学生学习基础理论的兴趣，提高教学效果。

传授基础理论凸显物理化学的基础性地位。在整个教学体系中，物理化学属于基础课范畴，除了注重对物理化学基本概念、原理和规律等讲授外，还应注重与学生专业相关的基础理论相联系。以油气储运专业为例，油气储运专业主要培养能从事油气集输、管道输送、油气储存等方面工作的高等工程技术人才^[7]。需要结合油气储运专业的学科特色，将课程的讲授内容做相应的调整(图2)，如将与油气储运专业紧密相关的气体、化学热力学基础、相平衡、化学平衡、电化学、表面现象与胶体分散体系等部分重点讲授，对统计热力学、动力学等联系较少的部分作一般性介绍，并根据学科特色对教学内容做必要的拓展和延伸，如真实气体的液化，教材中通常采用CO₂作为典例进行讲解，在授课过程中，可将其延伸至油气储运专业学生常接触的天然气液化。再如有关表面现象的知识点，可将其拓展至“天然气减阻传输”的情境中，可使学生将所学的物理化学知识与专业知识联系起来。

物理化学教学中，把应用性教学及提高学习兴趣放在突出位置，注重公式推导过程中的假设、结论、物理意义以及适用范围，注重理论与现实的结合。在教学设计中，笔者结合与生产实践紧密联系的物理化学知识点，搜集相关案例资料，设计制作多视角“物理化学知识点案例”(表1)，将物理化学的理论知识与应用案例相挂钩，提高学生学习物理化学的兴趣。

正是基础性和应用性的双重要求，要注重课程的衔接问题以及与学生专业相结合，考虑不同专业有所取舍和侧重，并注重用物理化学原理阐明相关专业的相关现象和规律^{[4, 8]}。笔者结合油气储运专业的学科特点和后续课程，在课堂教学设计中注重深化物理化学原理在油气集输、传热学、输气管道设计与管理等后续课程中的应用，基于生产实际提出问题或引导学生提出问题，例如“真实气体的液化”“天然气高压运输”“节流阀”“天然气减阻传输”“工业烷烃脱氢”“原油管道腐蚀”“泡沫驱油”“稠油乳化降粘”“破乳脱水”等，结合物理化学知识点来解决相关问题。通过针对学生专业精选授课内容，在夯实学科基础知识的基础上，培养学生理论联系实际的能力，进一步提升了学生的创新性思维能力。

根据物理化学教学目标，基于教学设计，优化讲授法来夯实基础，通过案例式教学和团队式学习提高学生学习兴趣，利用我校搭建的网络教学综合平台——石大云课堂(http://learn.upc.edu.cn/meol/homepage/common/)实施翻转课堂等多种高效的教学方法和实践，以提高学生的参与度，提高教学效果，达到提高综合分析能力和解决实际问题的目标。

笔者根据近几年的授课经历总结发现，物理化学的讲授和学习其实是有一定技巧的。正如北京大学徐光宪先生所倡导的“中药铺的抽屉——框架法”就非常适用于物理化学的教与学^[9]。物理化学是一门系统性非常强的课程，对于工科非化学类专业的短学时课，物理化学的内容核心就是化学热力学，包括多组分系统热力学、相平衡、化学平衡、胶体与表面化学等内容，只要把热力学的框架构造好，将具体知识点纳入框架中，就可以很好地掌握物理化学基础理论。同时，在教学过程中，笔者有意识地引导学生了解、掌握包含模型化、偏离理想法等^[10]在内的物理化学学科领域最基本的思路和研究方法。例如，“理想气体状态方程”与“真实气体状态方程”“逸度”与“活度”等，将理想体系性质加以修正用于真实体系，使得热力学对真实体系的研究大为简化。理解这些基本思路和研究方法的形成过程及应用，有助于学生学会运用此类思维方法处理相似的问题。

结合与生产实践紧密联系的物理化学课程知识点，指导学生搜集相关案例资料设计制作多视角物理化学知识点案例，并精心设计课堂教学环节。环节主要设定为案例引发思考、确定事件要点、进行物理化学知识点提炼、再做进一步案例的延伸和应用。仅以“油水界面现象”(表2)举例说明。提出案例：日常生活中观察到油水混合物剧烈晃动后会又分层。现象的本质和原理：涉及表面吉布斯自由能ΔG= γΔA。指定物质的表面张力在定温定压下是常数，而油水剧烈振荡后变成大量微小液滴，表面积急剧增大。因系统能量越低越稳定，为降低系统表面吉布斯自由能，只能降低两相间接触面积，两相分离则界面面积最小，油水又分层。案例延伸：生产及生活中常会遇到的由不互溶或部分互溶液体所形成的分散体系即乳状液，如牛奶、化妆品、含水石油、炼油厂废水等，引导学生思考乳状液的稳定和破坏问题。要想得到稳定的乳状液，必须有乳化剂如表面活性物质、固体粉末等的存在，它能形成保护膜，并能显著降低界面吉布斯函数；破坏乳状液稳定性，可采用加入破乳剂如无机酸、加热或电泳等方法。

在教学过程中，笔者主要采取两种举措具体实施：第一，借助石大云课堂，课前通过网络发布案例材料，课上重点讲解案例相关的重点和难点，课后学生自主学习并拓展整理出相关知识点的案例；第二，学生结合实际和油气储运专业特点，准备具有特色的物理化学案例并在课堂讲解。将科技、社会、环境、生活等相关案例转化成教学内容，让学生感受到所学的物理化学知识并不仅仅是一些枯燥的公式和概念，而是活生生的现实，通过案例分析、展开，引导学生思考，从而激发学习兴趣^[11-13]，提高课堂效果。

在问题探究环节，笔者则采取团队式学习的授课方法，4–6名学生组成小组，以专业应用为目标，根据学生的专业发展及未来面对的行业要求，深化物理化学原理在油气储运专业后续课程中的应用，开发教学资源，准备具有专业特色、贴近学生兴趣和发展的教学问题，每组学生集体学习、讨论，根据学生的反馈来积极引导学生综合运用物理化学及其他相关学科的知识和原理，探求解决问题的答案或方案而获得知识，激发学生的学习热情。以“如何压缩气体更节能”为例说明具体实例(图3)。

天然气在管道输送前需要压缩成高压气体，油气储运专业的学生很容易明白，天然气的长距离输送，气体压缩是必不可少的；如果传输管道很长，可能需要在管道上连接多个泵压缩气体。确定问题，管输前对天然气压缩，一次压缩和多次压缩，理论上哪种更节能？此问题与学生的专业相关，又涉及到热门的节能话题，学习兴趣极大提高。有序组织教学，4–6位学生组成小组，基于目前的生产实际(多采用多个加压站对天然气进行压缩)积极讨论，大胆提出假设，多次压缩可能更节能。把天然气抽象成理想气体，运用物理化学中理想气体定温可逆过程体积功的计算，探求解决问题的答案，经过严格计算发现，多次压缩外界对系统做的体积功最小。得出结论，体积功是过程函数，经过无数次压缩，外界对气体做功最小，理论上讲，能耗最低。借助解决实际问题，学习了物理化学中非常重要的知识点“理想气体定温可逆过程体积功的计算”，继而可以引出另一知识点——科学抽象出的理想过程“可逆过程”。通过针对性的问题，给学生揭示与学科特色等相关的理论知识，加深他们对物理化学知识的理解和掌握，并为后续课程如油气集输等打下理论基础。

由于工科非化学类专业的物理化学课程内容多、课时少，课堂上无法解决全部问题，而互联网的交互式教学模式不受时间和空间限制，互动性好，适用于学生的自主学习^[14]。笔者所在的教学团队充分利用学校所搭建的网络教学综合平台——石大云课堂，建设了物理化学课程学习中心(图4)。该中心网站除了包含课程简介、教学大纲、教学课件、教学视频、重难点指导、动画演示、课堂小测、自测练习、前沿讲座、课外阅读和参考教材等基本教学资源外，还提供了丰富的拓展性学习资源。特别是课堂讨论包括拓展讨论和专题讨论，案例库如压缩因子图在真实气体中的使用、分压定律描述天然气组成、气体压缩管输能耗问题、埋地管道的腐蚀与防腐、原油的减阻输送、天然气脱水和脱酸性气体处理、稠油降粘、油井防蜡、乳化原油的破乳等，推进专业拓展。充分利用石大云课堂，培养学生课前预习和自主学习，课上测试、讨论，并听取教师对难点知识的剖析，课后针对性复习并自主完成自测题及拓展作业的良好学习习惯。

要高质量完成教学目标，考评方法必须做相应调整^[15]。笔者在考核机制中减少了总结性评价，增加了过程性评价，学生的自学情况、参与问题讨论情况、课堂表现、测试成绩等都要计入学生的总成绩，课程的最终成绩组成为：平时成绩(40%) +理论考试(60%)。其中平时成绩包含案例完成情况，要求学生结合实际和专业，准备具有特色的物理化学案例并在课堂讲解，所占比重为15%、课堂问题讨论表现，包括物理化学基本理论的延伸问题，课堂每个团队成员参与讨论，提交纸质版讨论结果，所占比重为15%、作业完成(10%)。以我校油气储运专业2015级和2016级学生为例，每届选取2个班，其中一个班作为实施对象，结合学生专业进行课堂教学设计，并采用多种教学方式，另一个平行班采用以讲授式为主的教学方式作为对照，采用多种形式对教学效果进行评价。2015级、2016级实施班的平均分要分别高于对照班5.3分和4.2分，实施班的成绩要稍好。为真实反映教学效果，在课程结束后，笔者以发放调查问卷的形式调查学生学习物理化学的效果，问卷题目如表3所示。

对调查问卷中的7个问题答案进行统计，两届学生的问卷调查结果统计在一起，结果如图5所示。87%以上的学生对物理化学学习兴趣较高，90%以上的学生认为物理化学知识点结合学生专业的课堂设计能够拓展新知识，85%以上的学生愿意积极参与课堂讨论。由此可见，我们的教学设计和实施过程得到了绝大多数学生的认可。

基于本校的实际情况和学生的培养特色，笔者在发扬传统教学法优点的基础上，从物理化学理论知识结合学生专业、生产实践的视角，科学合理地进行教学设计，除了注重培养学生具有扎实的基础知识、良好的逻辑思维能力、建立科学的思维方法外，还突出基础理论与应用并重，注重物理化学知识与学生工科专业特色及后续课程间的联系，充分发挥物理化学的基础课程作用，并通过对多样化教学方式和考核机制在油气储运专业中进行了实践。学生对于物理化学知识的深化、拓展及应用、分析解决实际问题的能力等方面得到极大提升，并为后续课程的学习打下了很好的基础。目前，笔者所在的教学团队也在针对其他的工科非化学类专业如地质、材料物理等进行积极的探索和实践，相信物理化学课程的教学效果会在不断运行中逐步完善提高。