符號和映像教學法在物理化學教學中的應用

關磊，王瑩

摘 要：物理化學是高校化學專業的主干基礎課之一，其內容涉及化學和物理變化的普遍規律與定律。符號和映像教學法將物理化學理論符號化，并運用多樣的教學方式將其映像到學生的頭腦中，達到良好的教學效果。這些教學方式包括加強趣味實驗教學、構筑串聯知識體系、學以致用、融合實例和練習與實際相關的習題等。

關鍵詞：符號和映像教學法；物理化學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）11-0016-02

一、符號和映像教學法的內涵與意義

物理化學是高等院校化學專業的主干基礎課之一，也是其專業課的理論基礎，可以說該門課程在培養化學領域的應用型人才的教學體系中起到舉足輕重的作用。物理化學是個知識范圍廣闊、發展多向的學科，總體上可分為化學熱力學、化學動力學、化學反應平衡和固相平衡等最基本的方面。如今，物理化學已經滲透到人們生活的各個領域，并正隨著科技的發展而使其研究領域日益拓展到能源化學、材料化學、環境化學、藥物化學等其他化學學科。并且以物理化學為基礎呈現出交叉綜合發展的趨勢。因此，可以說物理化學是研究化學過程規律和其他化學學科的基礎。物理化學的教學質量直接決定了學生對本門課程的理解，甚至影響他們對其他化學專業課的學習和理解。物理化學的教學中，采用的教學方法對于學生理解和掌握物理化學知識至關重要。傳統的教學方法已經跟不上物理化學的學科發展，不能滿足當代大學生對于教師授課的要求和培養應用型人才的需要。因此，只有在教學過程中不斷改革，探索授課的新思路、新方法和新模式，才能培養出符合社會發展需求的綜合性高素質人才。符號和映像教學法是一種將理論知識比作符號，并且通過某種有效方式將其深刻地映像到學生頭腦中的教學方法。比如，交通標志“禁止汽車左轉”，它可以用“禁止汽車左轉”這幾個字表達，也可以用某種圖形表示。對于后一種表達方式，當行人看到畫有圖形的交通標志，在頭腦中就立即產生該圖形引起的感覺，形成了一種思想上的圖像，可以說該圖形作用于人的感官引起了感覺，產生了該圖形的映像。所以，“禁止汽車左轉”的意識通過符號傳達就比文字表達得更直觀，也更容易讓人產生深刻的印象。那么，在物理化學的教學過程中，也可以借鑒這種方法。物理化學的理論和定律就是符號，只要學生認識和熟悉符號所蘊含的內容，那么，當學生看見這樣的符號或者接觸到相關的內容，這種映像到頭腦中的符號化的理論知識就會出現，使學生對這種知識記憶得更加深刻，逐漸運用它們解決問題。問題是如何將這些符號化的理論知識更形象、更生動、更直觀和更有效地表達出來，使得符號中蘊含的理論與映像發生聯系。只要能夠找到良好的表達方式，符號和映像的教學就能取得事半功倍的教學效果。

二、教學映像方式

（一）加強趣味實驗教學

物理化學課的理論性較強，涉及的物理和化學變化中的一般規律的定義和定律較多。但是，它依然是一門與實踐聯系緊密的學科[1]。所以，實驗教學就顯得尤為重要。然而，目前絕大多數高校中物理化學實驗課均以驗證性實驗為主，學生進入實驗室按照教材的實驗操作步驟將實驗循規蹈矩地做一遍，將得到的數據按照要求處理即可。在這個過程中，學生并沒有理解實驗的真正內涵以及實驗與理論的相互關系，只是對動手操作能力的提高起到一定作用。這樣的實驗教學對培養高素質的應用型人才卻起不了多大作用。

物理化學的理論就是一種符號，而實驗過程就是一種將符號映像顯現出來的方式，使得學生對理論的掌握在實驗課上得以加深。如何將這種理論符號通過實驗課的載體深深地映像到學生的頭腦中？無疑映像的方式是極其重要的。學生在掌握了物理化學基本理論的基礎上，有針對性地開展與實際聯系緊密的趣味性實驗是一種很好的選擇。拿用鼓泡法測定溶液的表面張力的傳統實驗來說，并不一定將溶液的表面張力大小測量出來定為最終目的?？梢詫⑷绾物@示出表面張力和利用它設置為實驗課的考查目標。學生可以應用表面張力的知識結合自然現象設計實驗。比如準備一根一定質量的牙簽，在其一端蘸上一定量的洗潔精，再將它放在一盆蒸餾水中，不用任何外力作用，牙簽就能向前移動。這是因為洗潔精中含有表面活性劑，這些活性劑可以減弱水的表面張力，而其另一端的張力不變，兩端的張力差推動牙簽自然就會自己前進了。這樣的設計可以將表面張力顯現出來，使學生更加直觀地看到表面張力，更能理解什么是表面張力。為將來實際應用表面張力打下基礎。這樣將理論證實變成運用理論設計的方式使得理論符號在學生頭腦中的映像更深刻。

（二）構筑串聯知識體系

物理化學的內容橫縱交錯，各章節之間的內容相互聯系，相互滲透。物理化學最基礎的內容是熱力學第一和第二定律。熱力學函數吉布斯自由能就是物理化學知識體系中一個重要的符號。以此為基礎，將吉布斯自由能應用到多組分系統中可以得到化學勢的概念；應用到相平衡系統中可以推導出克勞修斯—克拉佩龍方程；應用到相平衡中可以得到化學反應的平衡常數；應用到電化學反應中可以得到能斯特方程。熱力學的內容貫穿了大部分物理化學的章節，解決了系統變化的方向和限度的問題。吉布斯自由能的每次應用均是映像。這種映像在每章內容的應用使學生對整個物理化學知識脈絡的聯系和貫穿的認識和理解得到加深。通過這樣的一個符號，利用串列知識的體系，使得各章的知識點在學生頭腦中的映像更加深刻。

（三）學以致用

物理化學的發展是社會發展的需要，其作為一門實用性很強的自然科學，自誕生以來就同人們的實際生活有著密切聯系。將物理化學中學到的基礎理論知識用于解決實際問題和解釋自然現象，甚至是揭秘騙術，會使得理論在學生頭腦中的映像更深刻。例如，應用表面活性劑的知識可以揭秘在牛奶中摻水的騙術。在牛奶中加入表明活性劑可以生成W/O型懸浮液，將水很好地隱藏在牛奶中。利用表面活性劑也可以將油隱藏在水中形成O/W型懸浮液，當在其中加入破乳劑，油滴自然就會從水中出現。給人一種神奇的藥水可以使水中生出油。通過運用知識解決實際問題的方式，更生動地告訴學生理論的重要作用和實用性，更能加深理論在頭腦中的印象。

（四）融合實例

物理化學的基本理論是基于人們的生產實踐得來的，反過來又指導人們的實踐。在物理化學的教學中如果能在講解理論時融入具體的實例，不但能使理論的講解更生動，而且學生接受起來更容易[2]。這種方式能激發學生的學習興趣，有利于培養他們運用理論知識解決實際問題的能力。比如，講授表面張力時，可以列舉“金屬硬幣浮在水面”、“洗滌劑去污漬”的道理；講解滲透壓，可以介紹“人不能長時間浸在海水中”等問題；講授膠體化學，可以介紹“使用不同型號的墨水可以堵塞鋼筆”、“牛奶可解重金屬中毒”等原理。在教學中融入一些與生活密切聯系的實例，能夠增強課堂教學的趣味性，有利于提高教學效果，達到引人入勝的目的。此外，每一章節內容講授之后，讓學生在自己周圍尋找有關的問題，并運用所學知識進行解釋。這個尋找和解釋的過程可以使學生運用科學道理發現蘊含在生活中各種問題的奧秘。這樣，教師將理論符號融入實際例子映像到學生的頭腦中，學生再用映像去發現實際問題中蘊藏的理論符號，使得符號在頭腦中的映像更深刻。

（五）練習與實際相關的習題

恩格斯指出：“社會一旦有技術上的需要，則這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進。”所以，讓學生了解實際，知道社會的需要，讓他們明白現在所學的物理化學知識是可以與實際接軌的，可以解釋和解決實際問題的。但是，如何讓學生了解這些呢？讓學生在課堂上接觸與實際相關的習題，這樣可以吸引學生做題的興趣，這樣的習題可以告訴學生，他們所學的內容可以解決實際問題，極大地鼓勵學生學習物理化學的興趣。其目的是將來能夠用學到的知識解決實際問題。比如，利用偏摩爾量的知識，如何將乙醇和水混合得到一定體積的白酒；利用化學動力學中一級反應的公式，如何確定樹木的年齡；利用電化學的知識，如何解決海輪在航行時的防腐問題等。

符號和映像應用于物理化學教學的重點是找到生動和直接的方式將符號化的理論知識的內涵表達得更有效，更深刻地映像到學生的頭腦中。其表達方式多種多樣，其中包括加強趣味實驗教學、構筑串聯知識體系、學以致用、融合實例和練習與實際相關的習題等。這些方法是在符號和映像之間建立聯系，使得符號化的理論更好地在學生頭腦當中產生映像，達到事半功倍的教學效果。

參考文獻：

[1]楊冬花，郭彥文，武正簧.基礎物理化學實驗中增加設計

性實驗的實踐[J].太原理工大學學報：社會科學版，

2005，（23）.

[2]張季爽，蔡炳新，柴雅琴.以物理化學為先導的化學課程

體系研究與實踐[J].大學化學，1999，（2）.