符号和映像教学法在物理化学教学中的应用

关磊，王莹

摘 要：物理化学是高校化学专业的主干基础课之一，其内容涉及化学和物理变化的普遍规律与定律。符号和映像教学法将物理化学理论符号化，并运用多样的教学方式将其映像到学生的头脑中，达到良好的教学效果。这些教学方式包括加强趣味实验教学、构筑串联知识体系、学以致用、融合实例和练习与实际相关的习题等。

关键词：符号和映像教学法；物理化学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）11-0016-02

一、符号和映像教学法的内涵与意义

物理化学是高等院校化学专业的主干基础课之一，也是其专业课的理论基础，可以说该门课程在培养化学领域的应用型人才的教学体系中起到举足轻重的作用。物理化学是个知识范围广阔、发展多向的学科，总体上可分为化学热力学、化学动力学、化学反应平衡和固相平衡等最基本的方面。如今，物理化学已经渗透到人们生活的各个领域，并正随着科技的发展而使其研究领域日益拓展到能源化学、材料化学、环境化学、药物化学等其他化学学科。并且以物理化学为基础呈现出交叉综合发展的趋势。因此，可以说物理化学是研究化学过程规律和其他化学学科的基础。物理化学的教学质量直接决定了学生对本门课程的理解，甚至影响他们对其他化学专业课的学习和理解。物理化学的教学中，采用的教学方法对于学生理解和掌握物理化学知识至关重要。传统的教学方法已经跟不上物理化学的学科发展，不能满足当代大学生对于教师授课的要求和培养应用型人才的需要。因此，只有在教学过程中不断改革，探索授课的新思路、新方法和新模式，才能培养出符合社会发展需求的综合性高素质人才。符号和映像教学法是一种将理论知识比作符号，并且通过某种有效方式将其深刻地映像到学生头脑中的教学方法。比如，交通标志“禁止汽车左转”，它可以用“禁止汽车左转”这几个字表达，也可以用某种图形表示。对于后一种表达方式，当行人看到画有图形的交通标志，在头脑中就立即产生该图形引起的感觉，形成了一种思想上的图像，可以说该图形作用于人的感官引起了感觉，产生了该图形的映像。所以，“禁止汽车左转”的意识通过符号传达就比文字表达得更直观，也更容易让人产生深刻的印象。那么，在物理化学的教学过程中，也可以借鉴这种方法。物理化学的理论和定律就是符号，只要学生认识和熟悉符号所蕴含的内容，那么，当学生看见这样的符号或者接触到相关的内容，这种映像到头脑中的符号化的理论知识就会出现，使学生对这种知识记忆得更加深刻，逐渐运用它们解决问题。问题是如何将这些符号化的理论知识更形象、更生动、更直观和更有效地表达出来，使得符号中蕴含的理论与映像发生联系。只要能够找到良好的表达方式，符号和映像的教学就能取得事半功倍的教学效果。

二、教学映像方式

（一）加强趣味实验教学

物理化学课的理论性较强，涉及的物理和化学变化中的一般规律的定义和定律较多。但是，它依然是一门与实践联系紧密的学科[1]。所以，实验教学就显得尤为重要。然而，目前绝大多数高校中物理化学实验课均以验证性实验为主，学生进入实验室按照教材的实验操作步骤将实验循规蹈矩地做一遍，将得到的数据按照要求处理即可。在这个过程中，学生并没有理解实验的真正内涵以及实验与理论的相互关系，只是对动手操作能力的提高起到一定作用。这样的实验教学对培养高素质的应用型人才却起不了多大作用。

物理化学的理论就是一种符号，而实验过程就是一种将符号映像显现出来的方式，使得学生对理论的掌握在实验课上得以加深。如何将这种理论符号通过实验课的载体深深地映像到学生的头脑中？无疑映像的方式是极其重要的。学生在掌握了物理化学基本理论的基础上，有针对性地开展与实际联系紧密的趣味性实验是一种很好的选择。拿用鼓泡法测定溶液的表面张力的传统实验来说，并不一定将溶液的表面张力大小测量出来定为最终目的。可以将如何显示出表面张力和利用它设置为实验课的考查目标。学生可以应用表面张力的知识结合自然现象设计实验。比如准备一根一定质量的牙签，在其一端蘸上一定量的洗洁精，再将它放在一盆蒸馏水中，不用任何外力作用，牙签就能向前移动。这是因为洗洁精中含有表面活性剂，这些活性剂可以减弱水的表面张力，而其另一端的张力不变，两端的张力差推动牙签自然就会自己前进了。这样的设计可以将表面张力显现出来，使学生更加直观地看到表面张力，更能理解什么是表面张力。为将来实际应用表面张力打下基础。这样将理论证实变成运用理论设计的方式使得理论符号在学生头脑中的映像更深刻。

（二）构筑串联知识体系

物理化学的内容横纵交错，各章节之间的内容相互联系，相互渗透。物理化学最基础的内容是热力学第一和第二定律。热力学函数吉布斯自由能就是物理化学知识体系中一个重要的符号。以此为基础，将吉布斯自由能应用到多组分系统中可以得到化学势的概念；应用到相平衡系统中可以推导出克劳修斯—克拉佩龙方程；应用到相平衡中可以得到化学反应的平衡常数；应用到电化学反应中可以得到能斯特方程。热力学的内容贯穿了大部分物理化学的章节，解决了系统变化的方向和限度的问题。吉布斯自由能的每次应用均是映像。这种映像在每章内容的应用使学生对整个物理化学知识脉络的联系和贯穿的认识和理解得到加深。通过这样的一个符号，利用串列知识的体系，使得各章的知识点在学生头脑中的映像更加深刻。

（三）学以致用

物理化学的发展是社会发展的需要，其作为一门实用性很强的自然科学，自诞生以来就同人们的实际生活有着密切联系。将物理化学中学到的基础理论知识用于解决实际问题和解释自然现象，甚至是揭秘骗术，会使得理论在学生头脑中的映像更深刻。例如，应用表面活性剂的知识可以揭秘在牛奶中掺水的骗术。在牛奶中加入表明活性剂可以生成W/O型悬浮液，将水很好地隐藏在牛奶中。利用表面活性剂也可以将油隐藏在水中形成O/W型悬浮液，当在其中加入破乳剂，油滴自然就会从水中出现。给人一种神奇的药水可以使水中生出油。通过运用知识解决实际问题的方式，更生动地告诉学生理论的重要作用和实用性，更能加深理论在头脑中的印象。

（四）融合实例

物理化学的基本理论是基于人们的生产实践得来的，反过来又指导人们的实践。在物理化学的教学中如果能在讲解理论时融入具体的实例，不但能使理论的讲解更生动，而且学生接受起来更容易[2]。这种方式能激发学生的学习兴趣，有利于培养他们运用理论知识解决实际问题的能力。比如，讲授表面张力时，可以列举“金属硬币浮在水面”、“洗涤剂去污渍”的道理；讲解渗透压，可以介绍“人不能长时间浸在海水中”等问题；讲授胶体化学，可以介绍“使用不同型号的墨水可以堵塞钢笔”、“牛奶可解重金属中毒”等原理。在教学中融入一些与生活密切联系的实例，能够增强课堂教学的趣味性，有利于提高教学效果，达到引人入胜的目的。此外，每一章节内容讲授之后，让学生在自己周围寻找有关的问题，并运用所学知识进行解释。这个寻找和解释的过程可以使学生运用科学道理发现蕴含在生活中各种问题的奥秘。这样，教师将理论符号融入实际例子映像到学生的头脑中，学生再用映像去发现实际问题中蕴藏的理论符号，使得符号在头脑中的映像更深刻。

（五）练习与实际相关的习题

恩格斯指出：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”所以，让学生了解实际，知道社会的需要，让他们明白现在所学的物理化学知识是可以与实际接轨的，可以解释和解决实际问题的。但是，如何让学生了解这些呢？让学生在课堂上接触与实际相关的习题，这样可以吸引学生做题的兴趣，这样的习题可以告诉学生，他们所学的内容可以解决实际问题，极大地鼓励学生学习物理化学的兴趣。其目的是将来能够用学到的知识解决实际问题。比如，利用偏摩尔量的知识，如何将乙醇和水混合得到一定体积的白酒；利用化学动力学中一级反应的公式，如何确定树木的年龄；利用电化学的知识，如何解决海轮在航行时的防腐问题等。

符号和映像应用于物理化学教学的重点是找到生动和直接的方式将符号化的理论知识的内涵表达得更有效，更深刻地映像到学生的头脑中。其表达方式多种多样，其中包括加强趣味实验教学、构筑串联知识体系、学以致用、融合实例和练习与实际相关的习题等。这些方法是在符号和映像之间建立联系，使得符号化的理论更好地在学生头脑当中产生映像，达到事半功倍的教学效果。

参考文献：

[1]杨冬花，郭彦文，武正簧.基础物理化学实验中增加设计

性实验的实践[J].太原理工大学学报：社会科学版，

2005，（23）.

[2]张季爽，蔡炳新，柴雅琴.以物理化学为先导的化学课程

体系研究与实践[J].大学化学，1999，（2）.