構建主義視角下理工科專業(yè)基礎課新型教學模式初探

張業(yè)++李和平

摘要：本文嘗試對傳統(tǒng)的物理化學與化工熱力學教學模式進行改革，通過將物理化學與化工熱力學中的自然科學原理與社會科學原理進行類比，將自然科學原理向社會科學原理拓展和延伸，在物理化學與化工熱力學課堂教學中對當代大學生進行人生哲理教育，以期構建主義視角下理工科物理化學與化工熱力學專業(yè)基礎課新型教學模式，促進當代大學生的素質(zhì)教育。

關鍵詞：教學模式；人生哲理；物理化學；化工熱力學；當代大學生

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0120-03

長期以來，對傳統(tǒng)的物理化學與化工熱力學課堂教學模式進行改革，構建新型課堂教學模式一直是專家、學者、大學教師們研究的熱點。傳統(tǒng)的主要教學生學會書本知識的教學模式已經(jīng)難以適應社會及專業(yè)發(fā)展需求。近年來，經(jīng)過廣大教育專家、學者及一線教師等各方面的共同努力，物理化學與化工熱力學課堂教學改革取得了突破性的進展和令人矚目的成就，但暴露出來的問題也不容忽視。比如，以往的課堂教學改革過多地強調(diào)課程本身教學內(nèi)容、教學手段和教學方法的改革，而忽視了關鍵性的問題——教學模式與教學興趣的改革。教學模式的改革是深層次的改革，它必然會觸及教育思想、教育理念等根本性問題。因此，在社會發(fā)展日新月異的今天，如何構建物理化學與化工熱力學課堂教學模式成為一個具有挑戰(zhàn)性的課題[1-3]。鑒于此，筆者以促進當代大學生的全面成才為主要目標，以人本主義理論、構建主義理論為主要依據(jù)，結合物理化學與化工熱力學兩門課程的特點，嘗試構建促進當代大學生應對社會變化和謀求個人發(fā)展的新型課堂教學模式，以期為大學課堂教學實踐提供新的視角與思路。

本文結合自己多年從事物理化學與化工熱力學教學的經(jīng)驗，將熱力學原理與人生哲理滲透到物理化學與化工熱力學課堂教學中。下面將一一闡述對這些人生哲理命題的提煉和解讀。

一、自然界的各種能量可以相互轉化，但總量守恒；人生的苦難與幸福可以相互轉化，但總量守恒

在物理化學與化工熱力學中的熱力學第一定律其實就是能量轉化與守恒定律，其數(shù)學形式為ΔU= Q+W。其中Q為過程的熱，W為過程的功，ΔU為過程中系統(tǒng)熱力學能的改變。熱力學第一定律揭示出上述三種能量形式彼此之間可以相互轉化，但轉化過程中總能量是守恒的[2，3]。能量雖守恒，“正能量”越多，社會才會充滿希望。“正能量”是一種健康樂觀、積極向上的動力和情感。將這一定律推廣，用以詮釋人生苦與樂之間的相互轉化，也是很有勵志意義的。漫漫人生，苦難與幸福并存，二者之間彼此可以相互轉化，但總量其實也是守恒的。有關于此，有許多人生格言為我們所熟知。比如，樂極生悲；少壯不努力，老大徒傷悲；梅花香自苦寒來；要想人前顯貴，就得背后遭罪等，不一而足。既然人生終究要經(jīng)歷苦難與幸福，倒不如趁年輕的時候經(jīng)歷苦難，然后再安度晚年。因為一個人在年輕的時候，體力、精力和上進心等各個方面正處于旺盛時期，應當充分發(fā)揮這一時期的年齡優(yōu)勢，這樣才能高效率地取得應有的人生成就。否則，等到中年或晚年再去奮斗，再去吃苦，已經(jīng)沒有什么優(yōu)勢、效率和斗志可言了。應當讓當代大學生盡早明白這一人生哲理。這樣才不會虛度青春年華，才不會空嘆晚年的悲涼。

二、過程的方向是熱力學的重點；人生的方向至關重要

熱力學第一定律和第二定律是熱力學的重點所在。熱力學第一定律研究的是過程的能量問題，而熱力學第二定律研究的則是過程的方向問題。在熱力學中，過程的方向問題是一個十分重要的問題。同樣，在人的一生中，人生的奮斗方向也至關重要。我們常說，人生應該有明確的理想和奮斗目標，這樣，人生奮斗才有意義。朝著既定的方向努力，終有一天會夢想成真，正所謂有志者事竟成。否則，沒有理想和奮斗目標的人生，只能是虛度光陰，浪費寶貴的青春年華。在當代大學生中，一個不容忽視的問題是，許多大學生在進入大學之后忽然有一種方向感的缺失。以前在他們的中學時代，迫于父母和社會的壓力，尚且明白考上大學是他們的人生理想。但一旦進入大學之后，以為自己的人生理想已然實現(xiàn)，往往會滋生出松懈、迷惘的思想，于是得過且過。更有甚者，有相當一部分大學生沉溺于玩樂，成天不務正業(yè)，上課時玩弄手機或逃課，上網(wǎng)打游戲，經(jīng)商或者談情說愛。他們始終沒有搞明白上大學究竟是為了什么，這樣的人生其實是很危險的。人生需要規(guī)劃和經(jīng)營，如果當代大學生的自律能力不夠，人生的奮斗方向不夠明確，那么為人師者就應該擔負起當代大學生人生導師的責任，幫助其樹立正確的人生觀，確立正確的人生奮斗方向，指點迷津，從而履行其教書育人、傳道、授業(yè)、解惑的天職。

三、化學平衡不再移動；人生安逸動力盡失

在化學反應平衡一章中講到，在一定條件下，化學反應一旦達到平衡，反應的推動力即為零，此時反應便不再移動。這一原理又可以讓我們聯(lián)想到，人生一旦處于安逸狀態(tài)便會失去奮斗的動力。所謂人生的安逸狀態(tài)，其實就是達到了人生的平衡狀態(tài)。這時，原有的上進心和斗志便不復存在，人生奮斗的推動力也就驟降為零。人生奮斗應當盡量避免處于這種狀態(tài)，尤其是在年輕的時候，更是如此。所以說，許多時候人生奮斗所面臨的種種壓力其實并不是壞事情，因為它們會驅使我們不斷拼搏、不斷進步、不斷地有所成就，是我們奮發(fā)向上的強有力的推動力。英語中有一個成語“No pain，no gain”，意思是說，不經(jīng)歷痛苦就不會有收獲。平時我們也常說，當一個人感到壓力和痛苦的時候，往往是其進步的時候。許多偉大的人生成就都是人們在經(jīng)歷了苦苦奮斗之后的結果，而絕不是安逸狀態(tài)下的產(chǎn)物。

四、熱量是正能量，會推動吸熱反應正向進行；忠言是正能量，會驅使虛心的人走向成功

在化學平衡一章中還講到了工藝參數(shù)改變時的化學平衡移動原理。影響化學平衡移動的條件很多，其中熱量或者溫度是影響化學平衡移動的主要條件。對于吸熱反應，供給系統(tǒng)熱量或者升高溫度，會推動反應正向移動。因此，可以說熱量是推動吸熱反應正向進行的正能量。人生奮斗又何嘗不是如此，我們不僅需要自身所擁有的原動力，更需要來自周圍環(huán)境為我們注入的正能量，其中他人的忠言即是驅使我們走向成功的正能量。當然前提條件是我們必須虛心，善納忠言，這一機理才能奏效。將人體比作一個能量場，通過激發(fā)內(nèi)在潛能，可以使人表現(xiàn)出一個新的自我，從而更加自信、更加充滿活力。為所有積極的、健康的、催人奮進的、給人力量的、充滿希望的人和事，貼上“正能量”標簽。一個人的思想或智慧，受其年齡、經(jīng)歷、個性等因素的制約，往往會具有某種程度的局限性，加之生命的本能原本就不會自發(fā)地驅使人們走向高處，因此他人的忠言對于我們走向成功就顯得尤為重要。俗話說他山之石可以攻玉；又語云，旁觀者清。可見對于忠言這一人生奮斗過程中來自外部的正能量，既要意識到其重要性，又要虛心以待。這樣才是我們應有的認識和應取的人生態(tài)度。endprint

五、科學研究中大膽假設，往往導致科學上的重大發(fā)現(xiàn)；考慮問題時突破思維定勢，往往會有新的收獲

在熱力學理論體系建立初期，科學家曾有過許多大膽的假設。這些假設盡管在當時看來不可思議甚至是十分荒謬的，但是后來都導致了科學上的重大發(fā)現(xiàn)。例如，熱力學第二定律中熵函數(shù)的引出和熵判據(jù)的發(fā)現(xiàn)，就是科學家在研究可逆卡諾循環(huán)時注意到該過程的熱溫商之和為零，當時預感到可逆過程的熱溫商之和可能是某個狀態(tài)函數(shù)的變化值，進而大膽假定這個狀態(tài)函數(shù)為熵函數(shù)，再結合卡諾定理，最終導出了判斷過程自發(fā)性和方向性的熵判據(jù)。而熵判據(jù)的正確性后經(jīng)無數(shù)事實所證明，不容質(zhì)疑。再比如，熱力學第三定律的創(chuàng)立也是在當時研究低溫下凝聚態(tài)物質(zhì)化學反應的熵變趨于零的實驗基礎上，通過大膽假定絕對溫度為零時，純物質(zhì)凝聚態(tài)的熵值為零而建立起來的。而熱力學第三定律后來經(jīng)過統(tǒng)計熱力學的證明是正確的。以上大膽假設、小心求證的科學思維模式對于指導我們考慮問題時的思維方式是很有借鑒意義的。生活中的許多時候，我們在考慮一些問題時，由于固有的思維定勢，問題可能顯得一時難以解決。但如果能嘗試著換個角度去考慮問題，可能就會出現(xiàn)峰回路轉的局面，問題也就容易解決了。平時我們常說辦法總比困難多，就是這個道理。如今事事講究創(chuàng)新，就是倡導人們突破思維定勢，標新立異，以獲得更多解決問題的方法并取得更好的成績。

六、科學家之間的合作可以建立新的定律；人與人之間的合作可以創(chuàng)造新的成果

任何一門科學理論的創(chuàng)立固然離不開科學家們獨自的貢獻，但也應該看到，許多科學定律的創(chuàng)立有賴于科學家之間的合作。這種例子在物理化學中比比皆是。例如，焦耳與湯姆遜合作而有節(jié)流膨脹原理；吉布斯與亥姆霍茲合作而有吉布斯-亥姆霍茲方程；克勞修斯與克拉佩龍合作而有克勞修斯-克拉佩龍方程；Redlich與Kwong合作得到RK方程，等等。科學家之間合作的優(yōu)勢在于，形成合作之后使得彼此的視野變得更加開闊了，彼此都能看到自己所從事領域以外的東西，因此，使得科學研究更具有開拓性和創(chuàng)新性。這一原理昭示出人與人之間合作的重要性。這種重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：①合作可以實現(xiàn)合作者的知識互補、經(jīng)驗互補和優(yōu)勢互補；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來；③合作的力量大于個體力量的簡單加和，這也就是平時我們常說的1+1>2。當代大學生往往自我意識太強，合作意識淡漠。這種思維和行為定勢亟待矯正。每一個大學生都應當樹立與人合作的團隊意識，這樣，無論對其做事還是做人都是大有裨益的。因為將來大學生無論在哪里工作，都不可能是單槍匹馬，單打獨斗，獨立于社會的生命個體，都將是某一個團體中的成員。

作為21世紀的教育工作者，應當牢記“授人以魚僅供一飯之需，授人以漁則終生受用無窮”的道理。筆者認為，“魚”與“漁”之間的關系可以和當代大學生的知識儲備與其個人在社會中的生存發(fā)展能力之間的關系相類比。當代大學生在大學里所應學習和掌握的知識，不應僅僅局限于自然科學知識，還應學習和掌握必要的人生哲理等社會科學知識。惟其如此，才可稱得上是全面成才。而物理化學與化工熱力學課堂是對當代大學生進行人生哲理教育的良好場所和載體。大學生在大學里的主要任務就是學習，學習動力源于學習動機，而學習動機源于內(nèi)心需求。當代大學生對于將來走上工作崗位之后所欠缺的人生哲理等社會科學知識有一種強烈的渴望，這種渴望來源于其豐富自身、提高自身和發(fā)展自身的內(nèi)在需求。

大學教育應是最系統(tǒng)、最全面、最集中的一種教育，大學生在大學里的學習，應當既立足于當前的學習，又著眼于終身學習。因此，作為大學教育的主要形式和途徑——課堂教學，就要從社會發(fā)展的需要和人的發(fā)展需要出發(fā)，構建以促進人的全面發(fā)展為核心的新型課堂教學模式。

參考文獻：

[1]聯(lián)合國教科文組織國際教育發(fā)展委員會.學會生存——教育世界的今天和明天[M].北京：教育科學出版社，1996：1-55.

[2]天津大學物理化學教研室.物理化學（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2009：35-43.

[3]馬沛生，李永紅.化工熱力學（第二版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013.endprint