物理化學課程的興趣教學

朱捷

摘 要： 物理化學是化學化工專業的專業基礎課，特點是概念多且抽象，公式繁多且條件苛刻，因此，物理化學是很多學生最畏懼的一門學科，雖然花費大量精力，但效果卻很不理想。作者在教學過程中把物理化學中的知識點和日常生活、生產及科研活動聯系起來，使學生感到物理化學是解決實際問題的工具，是一門有用的學科，從而提高學習熱情，收到良好的教學效果。

關鍵詞： 物理化學課程 興趣教學 課堂教學 課后作業

物理化學是化學化工專業的專業基礎課，也是眾多理工科專業，如環境、食品、生物、制藥、材料等的專業基礎課。物理化學的特點是概念多且抽象，公式繁多且條件苛刻，以天津大學編的物理化學第五版為例，僅熱力學第一、二定律兩章就有120個公式，且數學推導較多。因此，很多學生往往在學習過程中把大量時間花在背誦公式上。然而，公式的記憶是建立在對概念理解的基礎上的，如何理解物理化學里的抽象的概念，是學生學習過程中遇到的最大的障礙。如果一味地背公式，物理化學就變成一門枯燥乏味的課程，而且會造成生搬硬套公式的現象，不僅浪費大量精力，而且效果不理想。

然而，物理化學作為一門基礎理論課程，和日常生活、生產及科研活動密切聯系，即使是一些司空見慣的日常現象，背后也蘊含著深刻的物理化學原理。因此，物理化學教學完全有條件打破枯燥乏味的傳統模式，把生動有趣的生活、生產、科研中的實例帶到課堂上，使學生感到物理化學是能解決實際問題的工具，是一門有用的學科。

一、課堂教學的改進

1.教學前的引導

在開始一個概念的教學前，先引入一些能引起學生興趣的問題：比如人為什么會衰老（熵增原理），為什么冰川水都是淡水（二組分固態不互溶體系相圖），為什么高原上煮飯要用高壓鍋（溫度和飽和蒸氣壓的關系），夏天開冰箱門能降溫嗎（熱力學第二定律），什么是鋤地保墑（毛細現象），等等。讓學生帶著問題進入課堂學習，從而激起學生的求知欲，大大提高學生學習的積極性和主動性。

2.教學過程中的改進

在課堂教學過程中，可以在抽象的概念講述和公式推導中，恰當地引入合適的比喻，以便更形象地說明抽象的概念。比如，熵的概念是熱力學中最抽象的一個概念。筆者在講述熵的統計學意義的時候，就曾經以這樣一個腦筋急轉彎說明問題：“一個人在炒一鍋豆子，豆子有兩種顏色，分別是紅色和綠色。當他炒完了，他就將一鍋豆子潑了出去，可是兩種顏色的豆子卻自動分開了，為什么？”答案是：兩顆豆。學生在會心一笑的同時理解了熵是宏觀概念，是大量微觀粒子集合的混亂程度。

每講授完一個物理化學的概念，都盡量結合它在生產生活中的應用加以解釋，使學生真正有“學以致用”的感覺，從而覺得物理化學這門課不只是“紙上談兵”。比如講授完卡諾循環后，就可以結合實際講解冷凍機的制冷原理；講完克勞修斯·克拉佩龍方程后，就可以介紹工業中減壓蒸餾的操作。

另外，在課堂教學中，還可以選擇適當的時機講述一些有關的學說（如熱寂說）或物理學家的逸事，既能拓寬學生視野，又能調節課堂氣氛。

二、課后作業的改進

課后作業是鞏固學生課堂所學知識的重要途徑，對物理化學課程來說，尤其是一個不可缺少的過程。物化教材，尤其是國內的教材，其習題大多偏于模型化、理想化，通常是“某理想氣體A……”或是“在一個剛性密閉的容器中發生如下過程……”，等等，好像這些物理化學過程只會存在于作業題里。當然這種理想化的模型是必需的，但如果所有的習題都是這種類型的，則學生往往會有“算這個這有什么意義？”或者“這和我們有什么關系”的疑惑。因此，應該嘗試給學生布置多樣化的練習題。

1.和生活現象結合

比如：“人們常說：不要往傷口上撒鹽，而醫院里卻常用生理鹽水清洗傷口，這是為什么？”又如：“為什么鋼針能夠浮在水面上？”這些都是生活中司空見慣的現象，每個人都有這樣的生活經驗，只是學生可能從來沒深入地想過其中蘊含的科學道理。通過課后習題引導學生思考并最終得出結論，使學生的生活經驗上升到理論高度，大大調動學生的積極性，使學生感到物理化學不再是一門高高在上的包括深奧晦澀的理論的學科，而是一個有用的工具。

2.和生產設計結合

比如，在講完熱力學第二定律之后，可以舉1881年甘姆埃設計“零度發動機”的例子，并提出問題：假如你是美國總統，你會同意軍隊對此設計進行投資嗎？又如，在講過狀態函數的性質后，可以結合80年代曾轟動一時的騙局的“水變油”神話，向學生提問：如果王洪成向你推銷他的專利技術，你會購買嗎？這類題目讓學生處于決策者的地位，使學生意識到學好物理化學的重要性，對學習物理化學更加有興趣。

3.和科學實驗結合

比如：“結冰的溶液解凍時，如果不等溶液完全化凍就取用，是否合理？”又如：“某學生做實驗時，希望在120度的條件下進行水解反應，他將反應燒杯置于120度的油浴中，并加蓋表面皿防止蒸氣逸出，請問該同學的做法能成功嗎？”很多大學生都會在課余時間跟隨老師參加科研活動，而在科研實驗過程中，細節反映了學生對基礎知識的掌握程度和應用能力。通過提出一些科學實驗中常見的和物理化學有關的問題，引導學生思考，對學生的科研活動是一種促進，同時讓學生對物理化學知識的認識更深刻，掌握更牢固。

4.和其他學科結合

比如，筆者出過這樣一道題目：

請估算脂肪和葡萄糖的比燃燒焓，并解釋為什么動物體內更適合以脂肪而非碳水化合物的形式儲存能量，是結合了生物化學里糖類化學和脂質化學的有關知識。

又如：以下過程中熵減小的是（？搖？搖）

A.“焟炬成灰淚始干”

B.“灰化肥揮發化飛灰”

C.“打翻五味瓶”

D.“大河上下，頓失滔滔”

則是結合詩、詞、俗語、繞口令等文學形式。雖然題的難度并不大，卻提高了學生的學習興趣。

總之，利用理論聯系實際，結合生產、生活、科研的實例進行課堂教學及課后強化，完全可以培養學生學習物理化學的興趣，調動學生的學習積極性，從而增強物理化學的教學效果，達到教學改革的目的。

參考文獻：

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