前言
《物理化学A》是化学学院化学和应用化学专业本科生的核心专业理论课，主要讲授化学过程的基本原理和基本规律，为实际的科研和生产过程提供理论指导。物理化学课程中的理论都是建立在大量抽象的概念、模型以及数学推导的基础之上，因此需要缜密地分析和反复地推敲才能理解这些概念的物理意义以及理论适用的体系和条件。另外，由于课程讲授的是最基本的理论，同学们在学习课程的过程中容易感觉课程内容过于经典，产生课程内容对化学前沿研究无用的错觉。针对课程的这些特点，为了确保线上教学具有良好的效果，课程负责人刘兆阅老师在线下授课的基础上，采取多维措施对线上教学进行设计，建立了适合《物理化学A1》线上教学的“5懂”授课模式（图1）。
图1. 多维措施并举的《物理化学A1》“5懂”线上教学。
1.优化课件，使同学们能够“看得懂”:
预习和课后复习是线上教学的重要环节，应由同学们在课前和课后独立自主完成。因此，翔实、易懂且有针对性的课件资料能够调动同学们课前和课后学习的积极性和主动性。我们对线上教学的课件进行了详细的优化，将线下教学中的板书内容，如公式的推导和适用条件、重难点、章节总结以及例题全部植入到课件中，建立了适合本科生自学的课件体系。比如，我们把不同过程ΔG的计算方法总结在课件中，便于同学们在课后进行总结和自主复习。在讨论稀溶液凝固点降低时，把凝固点降低公式的完整推导过程加入到课件中，使同学们能够全面理解凝固点降低的化学势原理。这种优化的线上课件能够使同学们“看得懂”课程的知识点，提高自主学习的效率。
图2. 课件中稀溶液凝固点降低的详细推导过程。
2.录制视频，使同学们能够“听得懂”:
为了使同学们能够准备掌握课程内容，将上述优化后的课件录制成视频，至少提前一天将压缩后的视频上传至课程中心和北航云盘供同学们下载，保证能够多渠道获得学习资料。在上课时间，同学们可以连贯地观看视频，而不受网络的影响。视频中重点强调课程中所涉及到概念、模型以及逻辑推导。比如“熵”、“可逆过程”、“化学势”、“理想液态混合物”和“蒸气压”等抽象概念以及气体、液体化学势表达式等理论的缜密推导。对于一些特别的难点，如实际气体ΔU和ΔH的计算、蒸气压与温度压力的关系等，将对其的解释制成小视频推送给学生。通过对视频的学习，使同学们在课堂上能够“听得懂”课程的基本知识点、重点和难点，提高课堂学习的效率。
图3. 在北航云盘和课程中心推送的视频和课件。
3.利用微信群翻转课堂，使同学们能够“讲得懂”：
利用微信群翻转课堂来了解同学们对知识点的理解程度，以及对知识点的理解是否有偏差。每次课我们会准备10~20个与课程教学内容相关的问题进行科学设疑，提前发布，让同学们带着问题学习并回答。对于课程中的重点和难点问题，例如“如何利用化学势来推导理想液态混合物的性质？”、“溶剂和溶质的化学势表达式如何推导？”、“多组分体系的热力学基本关系式如何表达？”以及“热力学判据及适用条件”等，邀请同学们进行语音讲解或手写拍照来讨论，使同学们能够“讲得懂”所学到的知识点。
图4. 同学们利用文字、语音以及手写拍照等形式对发布的问题以及重难点进行讨论。
4.准备习题和作业，使同学们能够“做得懂”：
习题和课后作业是课堂教学的延伸和补充，可起到巩固和应用知识点的作用。我们会在课堂教学中和同学们讨论一些具体的例题以及题目中所涉及到的知识点，使同学们能够将所学习到的知识点应用到具体的实例中。每一章课后，我们会布置两次作业并推送复习题，在规定的时间内通过电子邮件提交，对作业的共性问题进行讨论，目的是使同学们能够运用课程知识点“做得懂”习题。
图5. 课程中的具体例题、复习题以及同学们的作业。
5.结合前沿研究，使同学们能够“用得懂”：
本课程主要讲授的是化学过程的基本原理和基本规律，同学们在学习课程的过程中容易感觉课程内容过于经典，产生课程内容对化学前沿研究无用的错觉。实际上，基本原理和基本规律对前沿研究具有重要的指导意义。教学过程中，我们把前沿研究与授课内容结合，揭示物理化学基本原理对前沿研究的指导作用。这样能够使同学们认识到物理化学课程的重要性，拓宽学生的视野，培养学生的创新科研意识。例如，在讲授热力学第二定律中化学反应的ΔG判据时，将光或电解水产氢这一前沿研究引入课堂，引导学生利用ΔG判据来解决水分解反应中的热力学问题。在讲述溶液热力学时，利用化学势和电化学势概念来推导前沿研究中浓差电池的电动势和液接电势。通过将课程内容与前沿研究结合，使同学们能够“用得懂”所学的知识点来解决实际科研问题，提高课程的授课效果。
图6. 课程内容与前沿研究的结合
总结
依据《物理化学A1》的课程特点，利用优化的课件、录制视频、微信群翻转课堂、习题作业以及结合前沿研究等多维措施使同学们能够对课程知识点“看得懂”、“听得懂”、“讲得懂”、“做得懂”以及“用得懂”，初步建立了适合《物理化学A1》的“5懂”线上教学模式。在随后的线上教学过程中，我们将会探索更多的措施来完善课程教学，使师生都得到更多的收获和成长。
官方微信