關于軍隊院校利用大學物理知識增強大學化學教學效果的思考

鄭舒月 孫杰化

摘? 要? 化學與物理兩大自然基礎學科在學科發展歷程中互相促進。作為兩大基礎科文課程，大學化學與大學物理課程不是彼此孤立的，利用兩者的聯系進行教學，可以有力地增強大學化學教學效果，對提高軍隊院校教學效率具有促進作用。

關鍵詞? 大學物理；大學化學；軍隊院校；課程思政

中圖分類號：E251.3? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）18-0114-03

1? 研究背景

化學和物理作為兩大自然基礎學科，發展歷史悠久，在發展過程中并不是完全獨立、互不相干，而是相互促進、共同發展，在近現代體現得尤為明顯，現代化學的發展可以說得益于物理學的發展。而現代科學發展的趨勢更是多學科融合發展，汲取各自所長，共同解決現實問題，在近幾年的諾貝爾獎中可以看到化學與其他學科融合的例子。從學科角度來說，1887年，奧斯特瓦爾德與范霍夫共同創建的《物理化學雜志》的正式出版，標志著物理與化學兩大學科的正式融合。縱觀整個化學學科的發展史，有很多突破性進展都是在物理化學領域取得的[1]，可以說物理與化學有著密切的聯系。而大學化學與大學物理是現代軍隊院校學員重要的基礎科文課程（科學文化課程），利用大學物理與大學化學課程內容之間的內在聯系，對于增強學員的大學化學學習效果大有益處。

2? 問題提出

在陸軍步兵學院基礎部，大學化學與大學物理課程各自按部就班地開展，教員上課相對獨立，完成各自的教學內容，也達到相應的教學效果。但是，筆者在化學教學過程中發現一些問題。

2.1? 學員面臨的現實問題

2.1.1? 大學化學課時較少

大學物理作為先修課程被安排在整個大二學期，而大學化學則被安排在物理課程之后，安排在大二下學期開課。雖然學員在學過物理之后再來學習大學化學，但大學化學課時很少，大學物理課時較多，有的學員想當然地認為大學化學比較簡單，重要性不夠，就輕視這門學科。另外，由于大學化學課時較少，教員要完成大學化學的課時內容不得不加大一堂課的內容，使一堂課的知識點過于豐富，學員難以接受。

2.1.2? 學科之間知識重復率較高

在大學化學與大學物理課程中有許多內容是重復的，只不過站在不同的學科角度強調的重點有所不同，比如大學化學中化學熱力學和物質結構部分與大學物理當中的熱力學基礎以及近代物理（量子力學）有極大的重疊。但面對重復的內容，教員往往還是按照教材安排各自講各自的，并沒有將該部分內容進行分類整理，浪費本就不多的課時。

2.1.3? 學員的學習效率不高

軍隊院校的學員與普通大學生不同，除了學習之外還有體能活動等其他安排占用時間和精力，要想較好地完成學習任務，就必須提高學習效率。面對與大學物理中類似的知識，學員仍需在大學化學課程中再次學習“看似學過”的內容，有的學員有厭煩情緒；面對大學化學中與大學物理相同知識的不同理解，有的學員感到不解，又不深層思考比較，只停留在表面識記，有越學越迷糊的感受，存在“一說就會，過后就忘”的現象。

2.2? 軍隊人才培養的實際需求

現代戰爭是以各種高端技術為基礎的戰爭，戰場是高端技術混合運用的戰場，而各種高端技術的背后是各學科的相互交融。無論是化學還是物理，都是自然科學中重要的基礎學科，為以后更高層次的學習打下知識基礎[2]。同時，通過對兩個自然學科的交互學習，學員可以更好地理解科學知識、掌握科學方法、理解科學精神的本質，提升科技素養。本科階段主要培養的是初級指揮官，是直接面向基層的，他們的科技素養的提高對于加速我軍向質量效能型和科技密集型轉變有推進作用。

3? 問題的探討

下面以陸軍步兵學院基礎部為例，談一談軍隊院校利用大學物理課程中的相關知識，如何從加強學員對知識的理解、提高學員學習效率、增強課程思政效果等角度，提高大學化學課程教學質量。

3.1? 利用兩學科相同概念在理解上的異同，增強對大學化學知識的理解

大學化學中有的內容在大學物理中也出現過，但是根據學科的理解不同，有的概念是一樣的，有的卻不一樣，利用相同理解的概念能夠正向強化對大學化學知識的理解，利用不同理解的概念能夠反向強化對大學化學知識的理解。以化學熱力學這一章為例，一些基本概念如環境和系統、功和熱、自發過程、熱力學基本定律基本內容等是相通的，在大學化學課堂中可以直接沿用大學物理中的概念，復習強化概念理解。再比如在物質結構這部分中，波粒二象性、四個量子數、能帶等基本概念與物理當中的都是一樣的，可以直接簡單復習強化記憶，不需要再耗費時間講解這些比較抽象、難以理解的概念。

以化學熱力學這一章中的基本概念等溫過程為例，大學物理中的等溫過程是初始溫度與終態溫度相等且整個過程都一直等于環境溫度的過程，而在大學化學中這個概念就變成只要初始溫度等于終態溫度等于環境溫度的過程就可以稱為等溫過程。兩者明顯不同，通過對比教學反向強化對比記憶，增強對概念的理解。再如在熱力學第二定律中，關于熵的概念比較難理解，但是應用物理學中對于熵的統計意義——混亂度——去理解就會容易很多。用身邊的例子講解：一盒粉筆從高處落向地面，粉筆會散落一地，而散落的粉筆在原條件下不會自動回到盒子里。這就是一個典型的自發過程是朝著熵增大方向進行的例子，更方便學員理解。

3.2? 通過省略大學物理中已學的知識提高大學化學教學效率

大學化學中有些內容與大學物理中的相同，可以省略這部分知識的教學，給新的知識點讓出更多的時間。比如在物質狀態這一章教學的理想氣體狀態方程與大學物理中的克拉柏龍方程是一樣的，在教學過程中就可以直接運用其結論。其中，將理想氣體假設成彈性小球的這種模型化研究問題的方法在大學物理教學中經常使用，其實在大學化學教學中也會建立簡單模型，研究復雜問題，如研究化學反應速率理論中的簡單碰撞理論也是建立剛性小球這種簡單的模型。這種科學的研究方法是互通的，激發學員開闊視野，從不同科學學科中總結一些通用科學的方法。

比如在原子結構部分，與大學物理近代部分當中量子物理基礎有很大的知識重疊，大學化學課程由于受課時限制，并不能夠具體深入地介紹這部分內容，而大學物理教學中會十分詳細地介紹光的波粒二象性、玻爾的氫原子理論、德布羅意物質波、薛定諤方程、氫原子結構以及原子中電子的分布等相關知識，包括相關的計算、推導等。在大學化學教學中可以略去復雜的計算推導過程而直接引用物理當中的結論，進而得到原子軌道、多電子原子的核外電子排布，而后分析元素周期律，更加側重這部分知識在化學中的應用。這種教學方法有利于學生溫故知新，既有對舊知識的復習，又有對新知識的探索，在二者之間建立聯系，讓學員保持對化學學習的興趣。

3.3? 利用兩學科交叉知識提高所學知識的可實踐性，增強課程思政效果

化學與物理都是在人們對于世界不斷認識中逐漸發展起來的，現在這種交叉學科研究問題是探索解決問題的趨勢，這種思想和方法是教員要傳遞給學員的，就像現代軍事當中為了達到共同的目標采取協同作戰是一個道理。對于軍校學員，科文基礎是為軍事服務的，無論何種教學方式，最終都要應用到軍事上。例如：飛機、導彈等武器裝備的設計中要利用到化學熱力學與化學動力學的相關知識；在不同武器裝備中的彈丸發射出去之后能夠到達多遠的距離、能否擊中目標、最終達到什么樣的爆炸效果，除了需要化學知識，還要有物理知識才能解答。利用兩學科知識可以一起分析彈丸運動的整個過程的熱、動能等內容，使理論知識能夠更好地應用在實際中，對于學員以后任職有指導意義。

分析化學學科發展歷程，特別是現代化學從19世紀末開始的發展可以說是得益于物理學的三大發現（X射線、元素放射性和電子），到20世紀隨著相對論和量子力學的發展，化學的發展也走向縱深。科學研究過程中的科學團隊精神、批判精神都是可以向學員傳達的。到了21世紀，化學發展主要是自身的發展和與其他相關學科的融合發展，研究科學基本問題和解決現實問題。比如現在比較熱門的研究，能源化學、材料化學等都與物理學科有關，在大學化學課程教學中引入這些前沿內容，既有助于激發學員學習興趣，又能達到課程思政的效果。

4? 問題的思考與建議

要想充分利用好大學物理知識來增強大學化學教學效果，光靠理論分析是遠遠不夠的，更需要學校、教員、學員的共同努力，達到課程效果最優化。

4.1? 對于學校而言，要加大政策支持力度

4.1.1? 敢于大刀闊斧地進行課程優化，從宏觀層面對課程整合給予支持

鼓勵將大學化學與大學物理課程進行整合，在原有的教學大綱、教學計劃、人員配備的基礎上，繼續以大學物理為大學化學的先修課程，但是在課程內容中結合大學化學教學內容有側重點地加強比如量子力學、熱力學基礎等相關部分的詳細計算推導過程。對于大學化學的教學內容中更側重大學物理中的結論應用，弱化計算推導，節省時間，用以增加化學與軍事應用內容，達到學以致用的效果。鼓勵增加理化結合類選修課，拓寬學員知識面，更有利于學員對于現代軍事技術的了解[3]。同時，可以借鑒一些地方院校成功將兩門課程融為一門課程的案例，比如同濟大學是國內第一所執行這項改革的院校，把工科但非理化專業的大學化學和大學物理融合成一門課程——大學化學與物理，編寫《大學化學與物理》講義，選擇土木工程專業進行試點教學并取得良好的教學效果，極大地增強了大學化學的教學效果[4]。但此項改革涉及面比較廣，要從教學大綱、教學計劃、教學內容等各個角度對兩個學科做全面徹底的改革，要求較高，要從資金、人員、場地等方面加大投入，鼓勵相關課程教員進行改革創新。

4.1.2? 在改革過程中允許正常試錯

改革創新過程中不可避免會出現小錯誤，但不能被小錯誤嚇到，停滯不前，要允許甚至鼓勵可控范圍內的試錯，不能嚴格用傳統教員考評標準進行限制與約束，學校層面要給予政策支持，讓教員放心改、大膽改。

4.2? 對于教員而言，提升自身素質才是硬道理

要想利用物理知識使大學化學課程效果達到最大化，教員首先對于大學化學與大學物理知識必須相當熟悉、融會貫通。這就要求教員除了精于自己的化學知識，對于大學物理知識也必須深入研究，“要想給學生一杯水，自己必須有一桶水”，對教員在知識層面提出更高的要求。除了知識層面，怎么安排教學內容，要與大學物理教員共同商議完成，爭取實現“雙贏”。最后，對于節省出來的課時，可以加入化學與軍事、綠色化學等化學應用內容充實課程內容。

4.3? 對于學員而言，實際靈活運用才是目標

這種課程融合的方式，不但對教員提高要求，對學員在“學、講、研、練、考、評”模式的各個階段也相應地提高標準。學員在課前預習學習階段對于已經學習過的先修課程要加大對已學知識的復習力度；在教員講的過程中更加明確學習側重點，在理解上更明晰；可以研究的范圍更大、更廣、更前沿，研究所需要的儲備知識更加豐富；練習、考試更有針對性。對于學員的評價，不僅僅在考試上，除了學員的平時表現，還可以增加對于先修課程的掌握情況、對于后續化學課程的應用方面的考評，真正讓學員做到融會貫通、靈活運用。

5? 結束語

軍隊院校不論采用什么樣的教學模式、什么樣的教學方法，最終的目的都是為培育出德才兼備的高素質、專業化新型軍事人才服務。面對未來高科技的戰場，化學等科文類課程就是軍事人才腳下的基石，想要基石穩定牢固，就要為提高教學效率、達到最好的教學效果尋找最優解。所有學科的教學并不是孤立的，要為彼此服務，達到利益最大化。大學物理知識可以很好地為大學化學的學習打下基礎，幫助學員抓住其中的聯系，極大地提高學習效率，減輕學習壓力。至于如何利用物理知識來配合大學化學教學，增強教學效果，還要根據實際情況來細化，比如如何安排化學與物理教員上課、教材如何編排等。

參考文獻

[1] 張明波，李莉，張旭，等.在物理化學教學中提高大學生的科學素養[J].廣州化工，2016，44（12）：204-205.

[2] 鄭舒月.大學化學教學中使用化學史案例對提高軍校學員科學素養的作用[J].中國教育技術裝備，2020（16）：99-102.

[3] 李正群，杜金會.軍校理化綜合性課程體系的探索與實踐[J].高等教育研究學報，2005（2）：80-82.

[4] 吳慶生，王曉崗，宋志懷.工科“大學化學與物理”新型課程的創建與實踐[J].化工高等教育，2008（5）：8-11.

作者：鄭舒月，陸軍步兵學院基礎部，研究方向為大學化學教學；孫杰化，陸軍步兵學院基礎部，研究方向為大學物理實驗教學（330103）。