談提高物理化學教學質量的做法和體會

王芳 張樹彪 那立艷 華瑞年

[摘要]論文針對物理化學課程的特點，從教學方法、手段、內容等方面介紹了物理化學教學過程中的一些具體做法，在教學內容上注重其整體性介紹和重難點內容的總結，在教學手段上多用引導式、啟發式教學，避免“填鴨式”教學，努力培養學生自主學習的意識和能力，并且結合教學內容靈活采用舉例法、習題法，以保證預期的教學質量和教學效果。

[關鍵詞]物理化學；教學方法；教學手段

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2012)01-0075-04

物理化學不僅是高等院?；瘜W化工專業必修的一門專業基礎課，而且也是環境類專業及其它相關專業必修的一門學科基礎課程。該課程相對于其他專業課程而言，具有概念多、公式多、公式使用條件嚴格、涉及到其他學科如高等數學和普通物理知識多等特點，這些特點使得初學者感到這門課程起點高、難度大，學生從看懂教科書，聽懂授課的內容，到用基本知識去熟練分析和解決物理化學的實際問題之間還有相當長的一段距離。

本質上講物理化學是從物質的物理現象和化學現象的聯系入手來尋求化學變化基本規律的一門科學，其內容基本上是由化學熱力學、化學動力學和物質結構三部分所組成，這些內容都是在長期的發展過程中形成的，同時不斷發展著[1]。學習物理化學的基本理論和方法對鍛煉學生思維，開發學生智力，提高學生能力有著重要作用，因此搞好物理化學課程的教學具有重大的意義[2]。筆者從物理化學課程的特點出發，結合幾年來從事物理化學教學的實踐經驗，從教學方法和手段等方面介紹了教學過程中的一些具體做法，以期為廣大物理化學教學工作者提供參考。

1結合物化在專業中的地位，激發學生學 習的興趣

大連民族學院環境工程專業根據教學計劃，物理化學課在第三學期（大二第一學期）開設。從學習時間上講，大二學生經過一年對大學生活和學習的適應，學習狀態已進入穩定時期，這有利于物理化學的學習過程。但大二第一學期學生們尚未開始專業課的學習，對自己所在的專業課程設置處于模糊狀態，加上物理化學又是新開設的學科基礎課程，所以很多同學對物理化學認識不清，不能把物理化學放在正確的位置，或者說大多數同學不能領悟到物理化學的重要性。

課前應讓學生清楚認識物理化學在整個學科領域中的地位，以及其在解決各學科領域問題時所具有的重要作用。筆者在授課前，經常會強調以下幾點：物理化學屬于四大經典化學之一，一方面因其知識內容的基礎性而成為化學的支柱課程之一，另一方面又因其研究領域、研究方法的特殊性而成為融合各科知識、跟蹤學科前沿的一大基石；據了解，1901~2003年諾貝爾化學獎獲獎者共137位，其中93位是物理化學家或從事物理化學領域研究的科學家，而且近90年來，化學學科中最熱門的課題及最引人注目的成就，60%以上集中在物理化學領域。通過以上講解，旨在強調物理化學的基礎性和應用性，調動學生對該門課程的學習興趣。

另外，物理化學作為環境專業的學科基礎課，在學習中又起到承上啟下的作用。物理化學課程掌握得好與壞，將直接影響到后續專業課程如化工原理、環境化學的學習，從而影響專業技能的掌握。所以在第三學期開始物理化學的課程授課時，還應結合環境工程專業的課程設置特點，對學生介紹學習物理化學的重要性，便于學生認清物理化學所處的重要位置，使學生能更加主動自覺的學習該課程，有助于他們更好地把握這門課程的整體和精髓，更透徹地理解這門課程與其它專業課程間的聯系，從而提高對該門課程的興趣及重視程度。

2結合物理化學課程學習難點，改進課堂 教學的方法和手段

物理化學是繼無機與分析化學、有機化學等之后的理論性化學基礎知識，它將物理問題和化學問題綜合起來進行研究，內容除涉及無機、有機、分析化學知識外，還與大量物理和高等數學知識有關，學生普遍感覺與其它化學課程相比，物理化學課程更偏重理論，概念抽象，公式原理多，推導多，大多數學生覺得這門課程難學[3-5]。針對這樣的難點，在課堂教學時采取了以下改進措施。

2.1注重預習和復習，強化學生對公式的記憶

學生學習物理化學過程中，普遍反映物理化學課程概念多、推導多、內容抽象、難記憶、易混淆。物理化學是一門理論性、邏輯性很強的課程，很多公式、結論是通過數學推導得出，公式的應用條件是由具體的物理過程引起，這些條件又會在數學推導中體現出來，因此預習和復習非常重要，這有利于學生認清課程內容的前后關系，掌握定義的引出與其進一步延伸推理得出的結論之間的關系。所以在每次課堂上，筆者都要對上一次授課內容中涉及到的重要概念、公式、結論進行復習，強調它們之間的邏輯推導過程和關系，進一步強化學生對這些內容的記憶、鞏固他們對知識的掌握。在對上次授課內容進行復習的同時，通過其和本次授課內容之間的關系，引出本次課堂的內容，能夠使學生對物理化學章節內容之間的關系理解更加清楚。

除了課前的復習，每次課堂臨下課前，筆者會對此次授課內容進行簡單的總結，點明尚未解決的問題，并且說明這些問題的解決是下一次課堂的授課內容，從而激發學生的學習興趣，調動他們的學習主動性，那些求知欲較高的學生，會提前進行下次授課內容的預習。

例如，介紹《相平衡熱力學》這一章內容時，在給學生講解完相律之后，會給學生介紹單組分系統相平衡熱力學。在課前筆者會簡單回顧相律的內容及數學表達式 ，之后用引導的方式提問學生相律具體的作用是什么或者用相律可以解決什么問題等，通過講解過渡到把相律應用到單組分相平衡系統時會是怎樣的，從而引出單組分系統相平衡熱力學內容：根據相律當時，單組分系統處于兩相平衡時，系統兩個強度性質中只有一個可以自由變化，而另一個必須隨之變化而變化，也就是說單組分兩相平衡時之間有關聯，它們之間的關系式就是此節內容的重點克拉佩龍方程。同樣在介紹完此節內容臨下課前，給學生總結克拉佩龍和克－克方程的具體應用和特點后，再次用引導的方式提問學生：用相律得到了單組分系統兩相平衡時平衡溫度和平衡壓力之間具有關聯性，那對于多組分系統，當處于相平衡時，應用相律又會得到或者解決什么問題呢？帶著問題下課，給學生留下思考和動腦的空間，對于激發他們課前預習起到一定促進作用。

2.2利用圖表法加強物理化學整體性和系統性的 闡述

物理化學邏輯性、系統性很強，前后內容之間聯系密切，因此加強對課程整體性和系統性的闡述，可以使學生在學習中善于從整體上把握課程的基本脈絡和內在聯系，從而統領全局，一目了然。筆者在進行物理化學每章內容的講解之前，會將本章中涉及到的主要內容分模塊介紹給學生，讓學生對章節內容有個大體認識，分模塊介紹易于讓學生分清章節主要內容之間的區別和聯系，強化內容的系統性，讓學生產生一個先入為主的印象，這樣在后續給學生介紹相應內容時，學生會在先入為主印象的激發下，產生更強的求知欲，進而調動他們學習的主動性，更加利于教學的進行和學生對章節內容的掌握。

另外，由于物理化學各章節內容，特別是化工熱力學三大定律，公式推導過程繁雜，公式應用條件各異，學生在學習過程中很容易產生記憶混亂、張冠李戴的情況，對于一些不善于總結和尋找規律的學生來說，簡直是一盤散沙。所以，章后重點內容的總結就顯得尤為重要了。通過一定的方法進行總結，可以使知識前后的聯系更加清晰，增強系統性，更加突出重、難點，便于分析、理解和記憶，達到舉一反三的良好效果。

在章節內容介紹和重點知識總結時，筆者主要通過圖解法和表格法來加強學生對知識的記憶，用圖解和表格來闡述各內容之間的關系，非常直觀、簡單，學生記憶起來相對容易。以下是在化工熱力學基礎這一章節教學中總結和使用的部分圖表。

在給學生講解熱力學基礎時，可以通過圖1給學生整體介紹熱力學的基本內容：熱力學第一、第二定律是在各種實踐中的經驗總結，進一步通過提高歸納定義出了等五個熱力學函數，再加上可以通過實驗直接測定的三個性質，經過邏輯演繹推理得到了這八個熱力學函數之間的一系列關系，即熱力學公式或結論。這些公式和結論的主要作用就是去解決三大變化過程（單純變化、相變化和化學變化）的能量效應和過程進行的方向和限度的問題，即能量守恒和物質平衡規律等問題。這樣給學生介紹熱力學基本內容，讓學生對將要學習的內容及其之間的相互關系有個大體的印象和先入為主的思想。

而通過熱力學第一、第二定律引出的之間的熱力學公式和結論以及熱和功的計算是每個學生最難掌握和相互易混淆的內容，因此這一章學完后的總結重點應放在這些函數內容上。表1是筆者在總結這些函數關系時所用圖表。

在利用表1記憶熱力學函數之間關系式時，首先要對學生強調的是功和熱的計算：對于可逆過程來說系統與環境所交換的熱，系統與環境交換的功，所以在圖1中將分別放在同一個單元格中。從圖1可以這樣記憶熱力學函數之間的定義和關系：表中第一行中的函數等于其下方每一行中與的單元格對齊的各單元格中函數之和，即等于第二行中（為的定義式），還等于第三行中 ，還等于第四行中，此式為定義式的變形）；第二行中等于與其單元格左右兩邊對應對齊的下方單元格中函數和之和，即，其實就是的定義；第三行中的和兩單元格與第四行中函數單元格的左右兩邊對應對齊，因此。這樣就把這八個熱力學函數之間的關系整理清楚了，但是需要強調最關鍵的一個關系式，不僅因為是一個比較重要的平衡判據，而且在的定義式中包含了其它七個函數（），同時表明了它們之間的相互關系（）。通過這樣的圖表讓學生對函數之間關系式的認識變得相對形象和簡單，記憶起來容易。

2.3有效開展啟發式教學

物理化學是一門學科基礎課，一方面要給學生傳授一定的基礎知識、基本原理，為今后的工作打下基礎。另—方面，要通過講授課程的具體內容，進一步培養學生認識事物、探索知識的能力。因此，物理化學教師在教學過程中應充分發揮其主導作用，善于引導，力求啟發式教學，做到舉一反三，避免“填鴨式”的教學方法。所以在授課過程中筆者盡量講明問題并且通過適當的啟發和誘導讓學生明白問題是如何引出，用什么方法來解決，得到什么樣的結論，結論是否受到條件的限制，如果受到條件的限制，受什么條件限制，為什么受條件限制，結論是如何應用到實際問題中去并解決實際問題的等一系列相關內容，而避免滿堂灌的教學模式。例如，在講相平衡熱力學中理想液態混合物這節內容時，教師應指導學生思考下列問題：（1） 為什么要提出理想液態混合物這個概念；（2）理想液態混合物的微觀和宏觀特征如何；（3）理想液態混合物與真實液態混合物的區別和聯系；（4）理想液態混合物相平衡熱力學關系如何等。經過這樣的課堂教學后，使學生有一個清晰的分析問題、解決問題的思路，啟迪了他們的邏輯思維能力，還可以提高學生的自學能力。這樣既發揮了教師的主導作用，又提高了學生的學習效果。

2.4 結合實際，將原理的應用在實際生活中體現

物理化學雖是重理論的一門學科，但其講授的理論原理最終要應用到實際生活、生產中去解決實際的問題。知識的趣味性是主動學習的推動力，把理論性強、抽象而枯燥的內容變得生動有趣，是提高課堂教學效果的有效手段，選用適當的趣例或實際生活中的實例來設置疑問，誘發學生解疑的心態，可使沉悶的課堂變得充滿生機與活力[6]。所以，實例教學法更容易調動學生的學習興趣和積極性，并且利于培養和提高學生分析和解決實際問題的能力。因此，筆者在課前盡量收集些與所授內容有關的實例。例如，在給學生講解熱力學過程中自發過程和平衡狀態時，可舉日常生活中常見的高溫物體總是把熱量傳遞給低溫物體，直到兩者的溫度相同；在學習熱力學第二定律熱不可能從低溫物體傳遞給高溫物體不留下任何變化時，舉例制冷機可以將高溫物體變成低溫物體，可是在過程中消耗了電能，使環境發生了變化；在學習相平衡章節稀溶液的依數性時，舉例在大雪過后，氣溫雖然零度以下，環衛工人在道路積雪上灑鹽就會使積雪融化是利用稀溶液溶劑凝固點下降的原理，冬天往柴油機的水箱里加入乙二醇可以防止水箱里的水被凍結也是利用凝固點降低原理；在講到界面層中表面張力的概念時，舉例日常生活中為什么晨起荷葉上的露珠是球狀的或小液滴會自動的收縮成球形。農民播種之后將種子用土壓實是利用土壤之間的空隙形成毛細管將地下的水吸上來供種子生長需要，而種子發芽之后松土也是利用毛細管現象減少水分的蒸發等等。通過這些實例的闡述，可使學生加深印象，從而改善教學效果，使教與學產生共鳴。通過這種理論與應用的結合，使學生對原本枯燥無味的理論產生興趣，同時激發學生的學習興趣，引起學生探求知識的欲望是物理化學課堂教學獲得成功的關鍵一步。

2.5 例題要有代表性，并讓學生參與例題的演算

在“物理化學”教學中，講解例題是必不可少的教學環節，教師在課堂上通過講解一定量的例題，提供解題方法，能為學生掌握課堂知識和鍛煉其應用能力起到一定的指導和幫助[7-9]。教師在挑選例題時，盡量要求例題是精選具有代表性的典型例題，而且題型應多樣化，不僅有計算題，還應有是非題、選擇題等概念題型。但在真正教學實踐中，筆者發現講解例題時若教師直接在黑板上演算，大多數學生經常是一邊聽，一邊記筆記，思維上非常被動，對題中的推導計算通常是盲目地全盤接受，沒有一個自己動腦思考的過程，之后如果給出類似的題目讓他們獨立完成，他們一般仍感到費解和吃力。結合這種情況，筆者改變了例題講解的模式，一般將例題講解時的重點放在講授解題思路與方法上，并且在講解之前給出一定時間，讓學生們先獨立思考或在草稿紙上進行演算，同時提醒學生在思考時應該重點注意的已知條件和關鍵突破點，要求他們對已知條件進行合理分析，包括在計算中發揮什么作用，計算時使用什么公式等。有時提問一兩個學生，問問他們對此題的理解，解題應從哪里開始入手等。然后再結合學生回答的情況，給出正確的解題思路和方法。這樣，學生通過自己的解題思路、想法和老師的講解之間的對比，對其思維錯誤的地方印象更深，從而可以預防其在以后的練習中再犯同樣的錯誤。

在練習是非題和選擇題時，筆者發現是非題和選擇題題型一般短小精煉，不需要大量的計算，如果將整個章節所有典型的是非選擇題集中進行講解和練習，學生容易產生疲憊感，導致學生在進行練習時產生混淆不清、盲目接受、死記答案等種種現象。為了避免這種情況，一般將典型的是非題和選擇題融合在授課過程中以提問的形式給學生練習，特別是熱力學這一章概念多、結論多，容易混淆，集中給學生練習是非題，對于那些一知半解的學生來說，只能增加他們的困惑和不解。因此在整個章節內容的講解過程中，筆者經常即席編制一些判斷題以提問的形式來問學生，這樣既可以加強學生對概念的理解和掌握，又能讓學生辨清概念之間的聯系和區別。例如理想氣體的內能和焓只是溫度的函數，那么熵也只是溫度的函數嗎？亥姆霍斯函數呢？吉布斯函數呢？同樣根據隔離系統的特點，其內能是守恒的，那么焓是不是守恒的？熵呢？通過這樣的方式進行是非題的練習，其實也是培養學生多利用發散性思維來思考和解決問題，進一步提高他們分析問題的能力。

3 結束語

通過多年的教學方法探索和教學實踐證明，針對物理化學課程的特點、各章節內容的不同，在課堂上靈活采用多種教學方法相結合的教學模式，對教學質量的提高具有顯著地作用，特別是圖解法、實例法和例題法的運用，可有效幫助學生鞏固對知識的理解和掌握，同時對提高學生解決問題的判斷和分析能力也具有突出貢獻。

另外，由于物理化學的重要性及其在各學科領域廣泛的應用性，物理化學教學任重而道遠。如何結合專業課程設置、專業培養目標及專業學生就業領域進行物理化學課程的教學，是廣大化學化工以及相應專業教學工作者都關注的課題?？傊挥斜局剿髑髮嵑筒粩喟l展的精神，才能把不同專業的物理化學課程教學工作做的有聲有色，才能培養出具有較強實踐能力的實用型專業人才。

參考文獻

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