构建主义视角下理工科专业基础课新型教学模式初探

张业++李和平

摘要：本文尝试对传统的物理化学与化工热力学教学模式进行改革，通过将物理化学与化工热力学中的自然科学原理与社会科学原理进行类比，将自然科学原理向社会科学原理拓展和延伸，在物理化学与化工热力学课堂教学中对当代大学生进行人生哲理教育，以期构建主义视角下理工科物理化学与化工热力学专业基础课新型教学模式，促进当代大学生的素质教育。

关键词：教学模式；人生哲理；物理化学；化工热力学；当代大学生

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）01-0120-03

长期以来，对传统的物理化学与化工热力学课堂教学模式进行改革，构建新型课堂教学模式一直是专家、学者、大学教师们研究的热点。传统的主要教学生学会书本知识的教学模式已经难以适应社会及专业发展需求。近年来，经过广大教育专家、学者及一线教师等各方面的共同努力，物理化学与化工热力学课堂教学改革取得了突破性的进展和令人瞩目的成就，但暴露出来的问题也不容忽视。比如，以往的课堂教学改革过多地强调课程本身教学内容、教学手段和教学方法的改革，而忽视了关键性的问题——教学模式与教学兴趣的改革。教学模式的改革是深层次的改革，它必然会触及教育思想、教育理念等根本性问题。因此，在社会发展日新月异的今天，如何构建物理化学与化工热力学课堂教学模式成为一个具有挑战性的课题[1-3]。鉴于此，笔者以促进当代大学生的全面成才为主要目标，以人本主义理论、构建主义理论为主要依据，结合物理化学与化工热力学两门课程的特点，尝试构建促进当代大学生应对社会变化和谋求个人发展的新型课堂教学模式，以期为大学课堂教学实践提供新的视角与思路。

本文结合自己多年从事物理化学与化工热力学教学的经验，将热力学原理与人生哲理渗透到物理化学与化工热力学课堂教学中。下面将一一阐述对这些人生哲理命题的提炼和解读。

一、自然界的各种能量可以相互转化，但总量守恒；人生的苦难与幸福可以相互转化，但总量守恒

在物理化学与化工热力学中的热力学第一定律其实就是能量转化与守恒定律，其数学形式为ΔU= Q+W。其中Q为过程的热，W为过程的功，ΔU为过程中系统热力学能的改变。热力学第一定律揭示出上述三种能量形式彼此之间可以相互转化，但转化过程中总能量是守恒的[2，3]。能量虽守恒，“正能量”越多，社会才会充满希望。“正能量”是一种健康乐观、积极向上的动力和情感。将这一定律推广，用以诠释人生苦与乐之间的相互转化，也是很有励志意义的。漫漫人生，苦难与幸福并存，二者之间彼此可以相互转化，但总量其实也是守恒的。有关于此，有许多人生格言为我们所熟知。比如，乐极生悲；少壮不努力，老大徒伤悲；梅花香自苦寒来；要想人前显贵，就得背后遭罪等，不一而足。既然人生终究要经历苦难与幸福，倒不如趁年轻的时候经历苦难，然后再安度晚年。因为一个人在年轻的时候，体力、精力和上进心等各个方面正处于旺盛时期，应当充分发挥这一时期的年龄优势，这样才能高效率地取得应有的人生成就。否则，等到中年或晚年再去奋斗，再去吃苦，已经没有什么优势、效率和斗志可言了。应当让当代大学生尽早明白这一人生哲理。这样才不会虚度青春年华，才不会空叹晚年的悲凉。

二、过程的方向是热力学的重点；人生的方向至关重要

热力学第一定律和第二定律是热力学的重点所在。热力学第一定律研究的是过程的能量问题，而热力学第二定律研究的则是过程的方向问题。在热力学中，过程的方向问题是一个十分重要的问题。同样，在人的一生中，人生的奋斗方向也至关重要。我们常说，人生应该有明确的理想和奋斗目标，这样，人生奋斗才有意义。朝着既定的方向努力，终有一天会梦想成真，正所谓有志者事竟成。否则，没有理想和奋斗目标的人生，只能是虚度光阴，浪费宝贵的青春年华。在当代大学生中，一个不容忽视的问题是，许多大学生在进入大学之后忽然有一种方向感的缺失。以前在他们的中学时代，迫于父母和社会的压力，尚且明白考上大学是他们的人生理想。但一旦进入大学之后，以为自己的人生理想已然实现，往往会滋生出松懈、迷惘的思想，于是得过且过。更有甚者，有相当一部分大学生沉溺于玩乐，成天不务正业，上课时玩弄手机或逃课，上网打游戏，经商或者谈情说爱。他们始终没有搞明白上大学究竟是为了什么，这样的人生其实是很危险的。人生需要规划和经营，如果当代大学生的自律能力不够，人生的奋斗方向不够明确，那么为人师者就应该担负起当代大学生人生导师的责任，帮助其树立正确的人生观，确立正确的人生奋斗方向，指点迷津，从而履行其教书育人、传道、授业、解惑的天职。

三、化学平衡不再移动；人生安逸动力尽失

在化学反应平衡一章中讲到，在一定条件下，化学反应一旦达到平衡，反应的推动力即为零，此时反应便不再移动。这一原理又可以让我们联想到，人生一旦处于安逸状态便会失去奋斗的动力。所谓人生的安逸状态，其实就是达到了人生的平衡状态。这时，原有的上进心和斗志便不复存在，人生奋斗的推动力也就骤降为零。人生奋斗应当尽量避免处于这种状态，尤其是在年轻的时候，更是如此。所以说，许多时候人生奋斗所面临的种种压力其实并不是坏事情，因为它们会驱使我们不断拼搏、不断进步、不断地有所成就，是我们奋发向上的强有力的推动力。英语中有一个成语“No pain，no gain”，意思是说，不经历痛苦就不会有收获。平时我们也常说，当一个人感到压力和痛苦的时候，往往是其进步的时候。许多伟大的人生成就都是人们在经历了苦苦奋斗之后的结果，而绝不是安逸状态下的产物。

四、热量是正能量，会推动吸热反应正向进行；忠言是正能量，会驱使虚心的人走向成功

在化学平衡一章中还讲到了工艺参数改变时的化学平衡移动原理。影响化学平衡移动的条件很多，其中热量或者温度是影响化学平衡移动的主要条件。对于吸热反应，供给系统热量或者升高温度，会推动反应正向移动。因此，可以说热量是推动吸热反应正向进行的正能量。人生奋斗又何尝不是如此，我们不仅需要自身所拥有的原动力，更需要来自周围环境为我们注入的正能量，其中他人的忠言即是驱使我们走向成功的正能量。当然前提条件是我们必须虚心，善纳忠言，这一机理才能奏效。将人体比作一个能量场，通过激发内在潜能，可以使人表现出一个新的自我，从而更加自信、更加充满活力。为所有积极的、健康的、催人奋进的、给人力量的、充满希望的人和事，贴上“正能量”标签。一个人的思想或智慧，受其年龄、经历、个性等因素的制约，往往会具有某种程度的局限性，加之生命的本能原本就不会自发地驱使人们走向高处，因此他人的忠言对于我们走向成功就显得尤为重要。俗话说他山之石可以攻玉；又语云，旁观者清。可见对于忠言这一人生奋斗过程中来自外部的正能量，既要意识到其重要性，又要虚心以待。这样才是我们应有的认识和应取的人生态度。endprint

五、科学研究中大胆假设，往往导致科学上的重大发现；考虑问题时突破思维定势，往往会有新的收获

在热力学理论体系建立初期，科学家曾有过许多大胆的假设。这些假设尽管在当时看来不可思议甚至是十分荒谬的，但是后来都导致了科学上的重大发现。例如，热力学第二定律中熵函数的引出和熵判据的发现，就是科学家在研究可逆卡诺循环时注意到该过程的热温商之和为零，当时预感到可逆过程的热温商之和可能是某个状态函数的变化值，进而大胆假定这个状态函数为熵函数，再结合卡诺定理，最终导出了判断过程自发性和方向性的熵判据。而熵判据的正确性后经无数事实所证明，不容质疑。再比如，热力学第三定律的创立也是在当时研究低温下凝聚态物质化学反应的熵变趋于零的实验基础上，通过大胆假定绝对温度为零时，纯物质凝聚态的熵值为零而建立起来的。而热力学第三定律后来经过统计热力学的证明是正确的。以上大胆假设、小心求证的科学思维模式对于指导我们考虑问题时的思维方式是很有借鉴意义的。生活中的许多时候，我们在考虑一些问题时，由于固有的思维定势，问题可能显得一时难以解决。但如果能尝试着换个角度去考虑问题，可能就会出现峰回路转的局面，问题也就容易解决了。平时我们常说办法总比困难多，就是这个道理。如今事事讲究创新，就是倡导人们突破思维定势，标新立异，以获得更多解决问题的方法并取得更好的成绩。

六、科学家之间的合作可以建立新的定律；人与人之间的合作可以创造新的成果

任何一门科学理论的创立固然离不开科学家们独自的贡献，但也应该看到，许多科学定律的创立有赖于科学家之间的合作。这种例子在物理化学中比比皆是。例如，焦耳与汤姆逊合作而有节流膨胀原理；吉布斯与亥姆霍兹合作而有吉布斯-亥姆霍兹方程；克劳修斯与克拉佩龙合作而有克劳修斯-克拉佩龙方程；Redlich与Kwong合作得到RK方程，等等。科学家之间合作的优势在于，形成合作之后使得彼此的视野变得更加开阔了，彼此都能看到自己所从事领域以外的东西，因此，使得科学研究更具有开拓性和创新性。这一原理昭示出人与人之间合作的重要性。这种重要性体现在以下几个方面：①合作可以实现合作者的知识互补、经验互补和优势互补；②合作者彼此思想的相互碰撞往往可以擦出新的思想火花来；③合作的力量大于个体力量的简单加和，这也就是平时我们常说的1+1>2。当代大学生往往自我意识太强，合作意识淡漠。这种思维和行为定势亟待矫正。每一个大学生都应当树立与人合作的团队意识，这样，无论对其做事还是做人都是大有裨益的。因为将来大学生无论在哪里工作，都不可能是单枪匹马，单打独斗，独立于社会的生命个体，都将是某一个团体中的成员。

作为21世纪的教育工作者，应当牢记“授人以鱼仅供一饭之需，授人以渔则终生受用无穷”的道理。笔者认为，“鱼”与“渔”之间的关系可以和当代大学生的知识储备与其个人在社会中的生存发展能力之间的关系相类比。当代大学生在大学里所应学习和掌握的知识，不应仅仅局限于自然科学知识，还应学习和掌握必要的人生哲理等社会科学知识。惟其如此，才可称得上是全面成才。而物理化学与化工热力学课堂是对当代大学生进行人生哲理教育的良好场所和载体。大学生在大学里的主要任务就是学习，学习动力源于学习动机，而学习动机源于内心需求。当代大学生对于将来走上工作岗位之后所欠缺的人生哲理等社会科学知识有一种强烈的渴望，这种渴望来源于其丰富自身、提高自身和发展自身的内在需求。

大学教育应是最系统、最全面、最集中的一种教育，大学生在大学里的学习，应当既立足于当前的学习，又着眼于终身学习。因此，作为大学教育的主要形式和途径——课堂教学，就要从社会发展的需要和人的发展需要出发，构建以促进人的全面发展为核心的新型课堂教学模式。

参考文献：

[1]联合国教科文组织国际教育发展委员会.学会生存——教育世界的今天和明天[M].北京：教育科学出版社，1996：1-55.

[2]天津大学物理化学教研室.物理化学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2009：35-43.

[3]马沛生，李永红.化工热力学（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2013.endprint