物理化學(xué)難教難學(xué)的應(yīng)對(duì)方法

屈景年，李俊華，曾榮英，劉 興，聶 雪

（衡陽(yáng)師范學(xué)院 化學(xué)與材料科學(xué)系，湖南 衡陽(yáng) 421008）

物理化學(xué)是一門(mén)概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性很強(qiáng)的課程。物理化學(xué)也是化學(xué)學(xué)科中最重要的基礎(chǔ)課程之一。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者李遠(yuǎn)哲在《我走過(guò)的治學(xué)之路》一文中提到，“熱力學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)很重要，如果熱力學(xué)沒(méi)學(xué)懂的話，化學(xué)也不會(huì)學(xué)好”。北京大學(xué)高盤(pán)良教授指出：實(shí)踐證明：凡是具有較好物理化學(xué)素養(yǎng)的大學(xué)本科畢業(yè)生，適應(yīng)能力強(qiáng)，后勁足。由于有較好的理論墓礎(chǔ)，他們?nèi)菀子|類(lèi)旁通、自學(xué)深造，能較快適應(yīng)工作的變動(dòng)，開(kāi)辟新的研究陣地，從而有可能站在國(guó)際科技發(fā)展的前沿，因此各校對(duì)物理化學(xué)課程的建設(shè)都給予了高度重視［1］。科學(xué)家的共識(shí)說(shuō)明物理化學(xué)在化學(xué)學(xué)科中的地位很重要。事實(shí)上，學(xué)化學(xué)不學(xué)好物理化學(xué)只能知道化學(xué)是什么。例1，在鐵基上鍍Zn制備白鐵皮的過(guò)程，陰極上發(fā)生的反應(yīng)是Zn2＋＋2e＝Zn。但在金屬活動(dòng)順序表中，Zn的活潑性比H強(qiáng)，為什么不是首先發(fā)生2H＋＋2e＝H2反應(yīng)？例2，碘的熔點(diǎn)是113.4℃，沸點(diǎn)是184.4℃，兩者相差很大，為什么固態(tài)碘在常溫常壓下加熱發(fā)生升華，而沒(méi)有液態(tài)出現(xiàn)？這些事例只有學(xué)好了物理化學(xué)才能知道為什么。雖然物理化學(xué)在化學(xué)學(xué)科中的地位很重要，但物理化學(xué)即難教也難學(xué)，而且難教難學(xué)的因素多而雜。本文僅以物理化學(xué)公式多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、公式使用條件多、抽象概念多、計(jì)算多等難教難學(xué)的問(wèn)題，談一些教與學(xué)的應(yīng)對(duì)方法。

1 公式多的教與學(xué)

2 數(shù)學(xué)推導(dǎo)多的教與學(xué)

數(shù)學(xué)方法是研究物理化學(xué)的重要工具。數(shù)學(xué)證明在物理化學(xué)教與學(xué)中是十分重要的，它可以讓我們清楚地知道每一個(gè)公式的來(lái)龍去脈，并掌握每一個(gè)公式的的使用條件，所以合理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)在物理化學(xué)教與學(xué)中是不可替代的。但如果數(shù)學(xué)方法運(yùn)用不當(dāng)就會(huì)讓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不太好的學(xué)生，對(duì)學(xué)習(xí)物理化學(xué)產(chǎn)生畏難情緒，甚至選擇放棄學(xué)習(xí)。這樣不論老師如何努力也達(dá)不到好的教學(xué)效果。解決數(shù)學(xué)推導(dǎo)多的方法之一，先歸納出公式數(shù)學(xué)證明的整體思路，再將整體拆分為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立部分，然后各個(gè)擊破，這就是分解難點(diǎn)的教學(xué)方法。解決數(shù)學(xué)推導(dǎo)多的方法之二，重視基礎(chǔ)推導(dǎo)步驟的教與學(xué)，簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)演算與代換盡可能略去，以突出推導(dǎo)過(guò)程的主線。例如Cp－CV＝nR的證明，整體證明過(guò)程可拆分為：（1）熱容的定義式代入；（2）H用U表達(dá)并整理；（3）由結(jié)果的偏微分項(xiàng)設(shè)計(jì)函數(shù)關(guān)系式，并分別對(duì)函數(shù)式進(jìn)行全微分；（4）將相關(guān)項(xiàng)代入原式中整理得出結(jié)果。具體證明過(guò)程如下：

3 公式使用條件多的教與學(xué)

第二個(gè)衍生條件是只做體積功的封閉體系中發(fā)生可逆反應(yīng)或相變。因?yàn)橐没竟降臈l件之一是單組分封閉體系，實(shí)質(zhì)上是指達(dá)到平衡時(shí)體系的組成恒定不變。那么，在只做體積功的封閉體系中發(fā)生可逆反應(yīng)或相變達(dá)到平衡時(shí)，盡管過(guò)程中體系的組成發(fā)生了變化，但達(dá)到平衡時(shí)體系的組成恒定不變。在這種情況下，四個(gè)熱力學(xué)基本方程式也能使用。由討論得出四個(gè)熱力學(xué)基本方程式可使用于下列情況，①封閉體系只做體積功的P、T、V變化的所有過(guò)程。②封閉體系只做體積功的所有可逆過(guò)程，包括化學(xué)反應(yīng)和相變［4］。由此可見(jiàn)，在物理化學(xué)教與學(xué)過(guò)程中，弄清楚公式使用條件的來(lái)源，是應(yīng)對(duì)公式條件多的教與學(xué)方法之一。

4 物理化學(xué)計(jì)算多的教與學(xué)

5 概念多的教與學(xué)

［1］高盤(pán)良.與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新［J］.臨沂師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（26）：6，76－78.

［2］高盤(pán)良.物理化學(xué)類(lèi)課程的作用與定位［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，1999（6）：24－25.

［3］尹釗，杭桂生.熱力學(xué)基本方程dU＝TdS－pdV的適用性［J］.大學(xué)物理，1992，11（4）：16－17.

［4］陳立華.關(guān)于“熱力學(xué)基本方程”適用條件的討論［J］.華中師范學(xué)院學(xué)報(bào)，1983（2）：137－139.

［5］屈景年.物理化學(xué)［M］.北京：人民大學(xué)出版社，2009.