物理化学教学的改革与实践

刘 阁,刘艳红

（赤峰学院 化学化工学院，内蒙古 赤峰 024000）

1 引言

物理化学是化学、化工、药学、环境、生物、冶金等专业的一门重要的理论基础课，它是在无机化学、有机化学、分析化学的基础上，结合高等数学和物理的知识，进一步系统阐述化学的理论，所以物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科.因他涉及的公式多，应用条件比较严格，同学们在学习时普遍感到有些吃力.而在近90年来,化学学科中热门的课题及最引人注目的成就，60%以上集中在物理化学领域[1].所以物理化学在化学学科的理论指导意义越来越明显.我院也把物理化学教学作为应用化学和化学教育学生的必修课.鉴于物理化学课程的重要性，所以物理化学教学中，不断进行方法和内容改进.主要体现在以下几方面.

2 注意把握课本内容的逻辑性和系统性，同时积极发挥学生的主动性

在传统的“灌输式”的物理化学教学中，往往采取老师台上讲，学生台下机械地记的形式，基本上是由老师来安排学生学习的内容，学生的积极性和主动性得不到发挥，而且随着公式越来越多，就会出现反正学也学不会，干脆放弃的想法.从物理化学整本书看，课本的逻辑性、系统性很强，前后内容之间联系密切，因此在教学中注意对课程整体性和系统性的把握，可以引导学生在学习中从整体上把握课程的基本脉络和内在联系，从而做到把握整体，脉络清晰.例如对于热力学三大定律方面的学习，公式推导过程虽然繁杂，公式应用条件各不相同，若能用图表法加以总结，使知识前后联系紧密，系统性强，重、难点较为突出，便于分析、理解掌握和记忆，达到举一反三的最佳效果.可以用节省下来的课堂时间补充新的习题，或融入跟踪时代的新内容和前沿讲座，来开阔学生视野，增加知识的整体把握能力，受到很好的效果.

胡英院士指出“作为一本教材，希望学生学了以后，能够知道一类知识在框架中的位置，以便今后深入考察和钻研；更希望通过典型章节的学习，体会字里行间蕴藏着的科学方法.教学内容一定要少而精，这样才能为今后的博而通打下坚实的基础[2]”所以，物理化学的教学由于课时关系不可能面面俱到，重要的是能够帮助学生建立起一个比较清晰的知识体系，让学生进得来出得去；要帮助学生学会理清知识框架，学会自己学习、总结和扩展.

3 课堂教学中引入案例，理论联系实际

案例教学起源于哈佛大学法学院，到了20世纪，案例教学已经成为美国所有专业和职业教育的一种主要方法[3].物理化学中涉及的理论知识多，学生接受和理解起来比较困难.因此在教学中注意联系实际来讲授理论，列举一些和工作生活的相关实例，启发学生用所学知识、原理、方法去解答，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲望.例如讲到热力学第一定律时，可以列举制冷机、空调的热功转化问题或是让学生自己举一些实例来分析一下；讲到稀溶液的依数性时，列举为何有的地方是粮食产区，而有点地方土壤比较贫瘠，盐碱地就是其中原因之一；讲到化学平衡时，列举高炉炼铁中反应Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高炉废气中含有大量的CO，为什么延长炉身，不能减少废气中CO的含量.在学习表面现象这一章时，列举为什么为了避免出现爆沸，有机蒸馏实验要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛细管现象等问题.同时介绍2007年独揽诺贝尔化学奖的德国科学家格哈德·埃特尔在固体表面化学过程研究中作出的贡献，从而了解表面化学的研究对于化学工业至关重要，加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解[4].在学习胶体化学一章时，可以结合家喻户晓的纳米技术.纳米材料具有许多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化学家就利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器，从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子[5].这些前沿内容的介绍，不仅可以扩大学生的知识面，而且对学生今后工作或创新研究也将起到重要作用.

对于案例的素材来源，我们可以从以下资料把握：一是《化工大百科全书》，主要涉及化学化工理论发展过程以及进展；二是化工类教材，尤其是化学工艺，与工农业生产相关的热力学、动力学、胶体化学、电化学等方面的应用实例.三是调研本学院教师的科研方向[6].

4 多媒体结合，优化教学效果

随着计算机技术的迅速发展，多媒体教学手段在教育领域迅速普及.在物理化学课程讲授过程中，针对不同的教学内容应采用适当的教学手段.多媒体的应用会使原本枯燥无味的理论知识，通过图形、动画生动直观的形式表现出来，一方面调动了学生主动学习的兴趣，另一方面也为教师节省了大量板书绘图的时间，加快而且加深了知识点的讲授效率，课堂教学的效果大大增强.例如讲到表面活性剂时，最常见的是我们常用的洗衣粉和洗涤灵，虽然我们常用这些化学品，但对于它们的洗涤原理却并不知晓.可以利用多媒体教学对常用洗涤剂的颜色、造型、种类以及使用对象和部位等方面进行讲解，展现其种类的多样性，使学生认识到该类日用品还有很多未开发高端产品，还有很大的研究前景.表面活性剂在许多方面例如石油开采时的应用，针对石油成分的复杂性，我国普遍采用的是三元复合驱活性剂[7].有些内容，教条地用语言进行描述学生很难理解，例如原子分子结构、分子轨道、共轭体系等一直都是学生很难掌握的知识点，借助于分子结构模型并引导学生发挥想象力，可以在一定程度上减少讲解的难度，但模型的保存、制作、使用都会受一定教学条件的限制，而利用计算机的三维图形功能则使这些问题迎刃而解，而且效果要比传统的挂图和模型更接近于真实情况，学生也比较容易理解.生动而逼真的画面结构，使得学生能很好的掌握有机化合物的结构及其理论的重点内容，并能轻松地理解立体结构的难点内容，取得较好的教学效果.

5 教学与科研相结合

加强教学与科研相结合，教学和科研是高等学校的两大职责，两者互相结合既有利于提高教师队伍整体素质，又有助于学生创新意识地培养.教师通过对物理化学学科的科学研究，才能加深对本学科的理解和认识，从而获得最新最先进的科学知识，由此丰富教师的知识结构.而教师知识结构的改善，学术水平的提高，使教师在教学过程中思路开阔，也能站在新的高度对教学内容进行取舍更新，丰富教学内容，对学生进行生动而灵活的教学[8].例如我在教科之余，先后发表论文十余篇，一方面我的知识结构不断地丰富，另一方面对学生的要求也不是特别的教条，平时在课上注重学生的实际应用能力，比如用origin处理图形能力和学会使用一些其它的化学常用作图软件，使学生的综合能力得到提升.

另外除积极让他们参与我的科研课题之外，也有意识地培养学生自己去了解当前物理化学的科研最尖端.例如，超临界流体萃取是分离科学中有划时代意义的科技进步，然而这一高新技术主要涉及的是物理化学中临界状态、溶解度定律、二相平衡的分配定律及焦尔一汤姆森效应这些基本内容有机结合而成[9].钕铁硼永磁材料的制备.现代文明社会离不开磁性材料,如家用电器、新型汽车、磁悬浮列车、信息存贮材料、发电机、电动机、电磁火箭直至探测暗物质与反物质的阿尔法磁谱仪.只有强磁材料才能更小型化、微型化，目前公认的、得到广泛应用的钕铁硼强磁材料就是利用物理化学中凝固点降低原理、二组分体系相图,并巧妙地设计了一个电解装置才攻克了制备的难关[10].

通过这一系列的自学过程，提高了学生的学习能力、分析问题和解决问题的能力.这种科学的思维方法将有助于学生更加深刻、更加全面地认识事物和并把握事物发展的客观规律性，有助于提高学生的综合素质，这对学生今后的学习乃至工作都是极为有利的.

6 结束语

物理化学是一门基础理论性和实践性都很强的课程，它不仅是许多其它课程攻坚科学难关的武器库，而且为现代的化学以及物理、材料等许多领域的发展提供了强有力的方法.物理化学教学中继要继承传统的教学思想，形成良好的现代教育理念，同时也要对教学方法和手段进行不断的改革和实践，与时俱进，激发学生学习兴趣，提高教学质量.

〔1〕王芳,张树彪,那立艳,等.谈提高物理化学教学质量的做法和体会[J].教学研究杂志，2012,35(1),75-78.

〔2〕方文军，雷群芳，王国平，等.工科物理化学教学改革与实践[J].化工高等教育,2005,84(2)33-35.

〔3〕耿珺.化学案例教学初探[J].化学教育,2001（4）：10-12.

〔4〕马秀芳,邓辉球,李微雪.固体表面化学过程-2007年度诺贝尔化学奖成果简介[J].科技报,2007,24（25）：25-29.

〔5〕郑敏.纳米胶体体系的分散稳定性研究 [J].印染助剂,2006,23(10)：7-10.

〔6〕李学峰，赵艳茹.案例法在物理化学教学中的应用[J].大学化学,2012,27(5)：14-17.

〔7〕耿杰,王海峰,杨勇,等.大庆油田三元复合驱表面活性剂研究现状及发展方向[J].天津化工,2008,22(1)：14-16.

〔8〕侯向阳,高楼军,李东升,等.物理化学实验教学改革实践与再思考[J].实验室研究与探索,2006,25(11):1423-1425.

〔9〕韩德刚，高执棣，高盘良.物理化学[M].北京高等教育出版社,2001.239-242.

〔10〕韩德刚,高执棣,高盘良.物理化学[M].北京高等教育出版社,2001.234-235.