谈提高物理化学教学质量的做法和体会

王芳 张树彪 那立艳 华瑞年

[摘要]论文针对物理化学课程的特点，从教学方法、手段、内容等方面介绍了物理化学教学过程中的一些具体做法，在教学内容上注重其整体性介绍和重难点内容的总结，在教学手段上多用引导式、启发式教学，避免“填鸭式”教学，努力培养学生自主学习的意识和能力，并且结合教学内容灵活采用举例法、习题法，以保证预期的教学质量和教学效果。

[关键词]物理化学；教学方法；教学手段

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2012)01-0075-04

物理化学不仅是高等院校化学化工专业必修的一门专业基础课，而且也是环境类专业及其它相关专业必修的一门学科基础课程。该课程相对于其他专业课程而言，具有概念多、公式多、公式使用条件严格、涉及到其他学科如高等数学和普通物理知识多等特点，这些特点使得初学者感到这门课程起点高、难度大，学生从看懂教科书，听懂授课的内容，到用基本知识去熟练分析和解决物理化学的实际问题之间还有相当长的一段距离。

本质上讲物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来寻求化学变化基本规律的一门科学，其内容基本上是由化学热力学、化学动力学和物质结构三部分所组成，这些内容都是在长期的发展过程中形成的，同时不断发展着[1]。学习物理化学的基本理论和方法对锻炼学生思维，开发学生智力，提高学生能力有着重要作用，因此搞好物理化学课程的教学具有重大的意义[2]。笔者从物理化学课程的特点出发，结合几年来从事物理化学教学的实践经验，从教学方法和手段等方面介绍了教学过程中的一些具体做法，以期为广大物理化学教学工作者提供参考。

1结合物化在专业中的地位，激发学生学 习的兴趣

大连民族学院环境工程专业根据教学计划，物理化学课在第三学期（大二第一学期）开设。从学习时间上讲，大二学生经过一年对大学生活和学习的适应，学习状态已进入稳定时期，这有利于物理化学的学习过程。但大二第一学期学生们尚未开始专业课的学习，对自己所在的专业课程设置处于模糊状态，加上物理化学又是新开设的学科基础课程，所以很多同学对物理化学认识不清，不能把物理化学放在正确的位置，或者说大多数同学不能领悟到物理化学的重要性。

课前应让学生清楚认识物理化学在整个学科领域中的地位，以及其在解决各学科领域问题时所具有的重要作用。笔者在授课前，经常会强调以下几点：物理化学属于四大经典化学之一，一方面因其知识内容的基础性而成为化学的支柱课程之一，另一方面又因其研究领域、研究方法的特殊性而成为融合各科知识、跟踪学科前沿的一大基石；据了解，1901~2003年诺贝尔化学奖获奖者共137位，其中93位是物理化学家或从事物理化学领域研究的科学家，而且近90年来，化学学科中最热门的课题及最引人注目的成就，60%以上集中在物理化学领域。通过以上讲解，旨在强调物理化学的基础性和应用性，调动学生对该门课程的学习兴趣。

另外，物理化学作为环境专业的学科基础课，在学习中又起到承上启下的作用。物理化学课程掌握得好与坏，将直接影响到后续专业课程如化工原理、环境化学的学习，从而影响专业技能的掌握。所以在第三学期开始物理化学的课程授课时，还应结合环境工程专业的课程设置特点，对学生介绍学习物理化学的重要性，便于学生认清物理化学所处的重要位置，使学生能更加主动自觉的学习该课程，有助于他们更好地把握这门课程的整体和精髓，更透彻地理解这门课程与其它专业课程间的联系，从而提高对该门课程的兴趣及重视程度。

2结合物理化学课程学习难点，改进课堂 教学的方法和手段

物理化学是继无机与分析化学、有机化学等之后的理论性化学基础知识，它将物理问题和化学问题综合起来进行研究，内容除涉及无机、有机、分析化学知识外，还与大量物理和高等数学知识有关，学生普遍感觉与其它化学课程相比，物理化学课程更偏重理论，概念抽象，公式原理多，推导多，大多数学生觉得这门课程难学[3-5]。针对这样的难点，在课堂教学时采取了以下改进措施。

2.1注重预习和复习，强化学生对公式的记忆

学生学习物理化学过程中，普遍反映物理化学课程概念多、推导多、内容抽象、难记忆、易混淆。物理化学是一门理论性、逻辑性很强的课程，很多公式、结论是通过数学推导得出，公式的应用条件是由具体的物理过程引起，这些条件又会在数学推导中体现出来，因此预习和复习非常重要，这有利于学生认清课程内容的前后关系，掌握定义的引出与其进一步延伸推理得出的结论之间的关系。所以在每次课堂上，笔者都要对上一次授课内容中涉及到的重要概念、公式、结论进行复习，强调它们之间的逻辑推导过程和关系，进一步强化学生对这些内容的记忆、巩固他们对知识的掌握。在对上次授课内容进行复习的同时，通过其和本次授课内容之间的关系，引出本次课堂的内容，能够使学生对物理化学章节内容之间的关系理解更加清楚。

除了课前的复习，每次课堂临下课前，笔者会对此次授课内容进行简单的总结，点明尚未解决的问题，并且说明这些问题的解决是下一次课堂的授课内容，从而激发学生的学习兴趣，调动他们的学习主动性，那些求知欲较高的学生，会提前进行下次授课内容的预习。

例如，介绍《相平衡热力学》这一章内容时，在给学生讲解完相律之后，会给学生介绍单组分系统相平衡热力学。在课前笔者会简单回顾相律的内容及数学表达式 ，之后用引导的方式提问学生相律具体的作用是什么或者用相律可以解决什么问题等，通过讲解过渡到把相律应用到单组分相平衡系统时会是怎样的，从而引出单组分系统相平衡热力学内容：根据相律当时，单组分系统处于两相平衡时，系统两个强度性质中只有一个可以自由变化，而另一个必须随之变化而变化，也就是说单组分两相平衡时之间有关联，它们之间的关系式就是此节内容的重点克拉佩龙方程。同样在介绍完此节内容临下课前，给学生总结克拉佩龙和克－克方程的具体应用和特点后，再次用引导的方式提问学生：用相律得到了单组分系统两相平衡时平衡温度和平衡压力之间具有关联性，那对于多组分系统，当处于相平衡时，应用相律又会得到或者解决什么问题呢？带着问题下课，给学生留下思考和动脑的空间，对于激发他们课前预习起到一定促进作用。

2.2利用图表法加强物理化学整体性和系统性的 阐述

物理化学逻辑性、系统性很强，前后内容之间联系密切，因此加强对课程整体性和系统性的阐述，可以使学生在学习中善于从整体上把握课程的基本脉络和内在联系，从而统领全局，一目了然。笔者在进行物理化学每章内容的讲解之前，会将本章中涉及到的主要内容分模块介绍给学生，让学生对章节内容有个大体认识，分模块介绍易于让学生分清章节主要内容之间的区别和联系，强化内容的系统性，让学生产生一个先入为主的印象，这样在后续给学生介绍相应内容时，学生会在先入为主印象的激发下，产生更强的求知欲，进而调动他们学习的主动性，更加利于教学的进行和学生对章节内容的掌握。

另外，由于物理化学各章节内容，特别是化工热力学三大定律，公式推导过程繁杂，公式应用条件各异，学生在学习过程中很容易产生记忆混乱、张冠李戴的情况，对于一些不善于总结和寻找规律的学生来说，简直是一盘散沙。所以，章后重点内容的总结就显得尤为重要了。通过一定的方法进行总结，可以使知识前后的联系更加清晰，增强系统性，更加突出重、难点，便于分析、理解和记憶，达到举一反三的良好效果。

在章节内容介绍和重点知识总结时，笔者主要通过图解法和表格法来加强学生对知识的记忆，用图解和表格来阐述各内容之间的关系，非常直观、简单，学生记忆起来相对容易。以下是在化工热力学基础这一章节教学中总结和使用的部分图表。

在给学生讲解热力学基础时，可以通过图1给学生整体介绍热力学的基本内容：热力学第一、第二定律是在各种实践中的经验总结，进一步通过提高归纳定义出了等五个热力学函数，再加上可以通过实验直接测定的三个性质，经过逻辑演绎推理得到了这八个热力学函数之间的一系列关系，即热力学公式或结论。这些公式和结论的主要作用就是去解决三大变化过程（单纯变化、相变化和化学变化）的能量效应和过程进行的方向和限度的问题，即能量守恒和物质平衡规律等问题。这样给学生介绍热力学基本内容，让学生对将要学习的内容及其之间的相互关系有个大体的印象和先入为主的思想。

而通过热力学第一、第二定律引出的之间的热力学公式和结论以及热和功的计算是每个学生最难掌握和相互易混淆的内容，因此这一章学完后的总结重点应放在这些函数内容上。表1是笔者在总结这些函数关系时所用图表。

在利用表1记忆热力学函数之间关系式时，首先要对学生强调的是功和热的计算：对于可逆过程来说系统与环境所交换的热，系统与环境交换的功，所以在图1中将分别放在同一个单元格中。从图1可以这样记忆热力学函数之间的定义和关系：表中第一行中的函数等于其下方每一行中与的单元格对齐的各单元格中函数之和，即等于第二行中（为的定义式），还等于第三行中 ，还等于第四行中，此式为定义式的变形）；第二行中等于与其单元格左右两边对应对齐的下方单元格中函数和之和，即，其实就是的定义；第三行中的和两单元格与第四行中函数单元格的左右两边对应对齐，因此。这样就把这八个热力学函数之间的关系整理清楚了，但是需要强调最关键的一个关系式，不仅因为是一个比较重要的平衡判据，而且在的定义式中包含了其它七个函数（），同时表明了它们之间的相互关系（）。通过这样的图表让学生对函数之间关系式的认识变得相对形象和简单，记忆起来容易。

2.3有效开展启发式教学

物理化学是一门学科基础课，一方面要给学生传授一定的基础知识、基本原理，为今后的工作打下基础。另—方面，要通过讲授课程的具体内容，进一步培养学生认识事物、探索知识的能力。因此，物理化学教师在教学过程中应充分发挥其主导作用，善于引导，力求启发式教学，做到举一反三，避免“填鸭式”的教学方法。所以在授课过程中笔者尽量讲明问题并且通过适当的启发和诱导让学生明白问题是如何引出，用什么方法来解决，得到什么样的结论，结论是否受到条件的限制，如果受到条件的限制，受什么条件限制，为什么受条件限制，结论是如何应用到实际问题中去并解决实际问题的等一系列相关内容，而避免满堂灌的教学模式。例如，在讲相平衡热力学中理想液态混合物这节内容时，教师应指导学生思考下列问题：（1） 为什么要提出理想液态混合物这个概念；（2）理想液态混合物的微观和宏观特征如何；（3）理想液态混合物与真实液态混合物的区别和联系；（4）理想液态混合物相平衡热力学关系如何等。经过这样的课堂教学后，使学生有一个清晰的分析问题、解决问题的思路，启迪了他们的逻辑思维能力，还可以提高学生的自学能力。这样既发挥了教师的主导作用，又提高了学生的学习效果。

2.4 结合实际，将原理的应用在实际生活中体现

物理化学虽是重理论的一门学科，但其讲授的理论原理最终要应用到实际生活、生产中去解决实际的问题。知识的趣味性是主动学习的推动力，把理论性强、抽象而枯燥的内容变得生动有趣，是提高课堂教学效果的有效手段，选用适当的趣例或实际生活中的实例来设置疑问，诱发学生解疑的心态，可使沉闷的课堂变得充满生机与活力[6]。所以，实例教学法更容易调动学生的学习兴趣和积极性，并且利于培养和提高学生分析和解决实际问题的能力。因此，笔者在课前尽量收集些与所授内容有关的实例。例如，在给学生讲解热力学过程中自发过程和平衡状态时，可举日常生活中常见的高温物体总是把热量传递给低温物体，直到两者的温度相同；在学习热力学第二定律热不可能从低温物体传递给高温物体不留下任何变化时，举例制冷机可以将高温物体变成低温物体，可是在过程中消耗了电能，使环境发生了变化；在学习相平衡章节稀溶液的依数性时，举例在大雪过后，气温虽然零度以下，环卫工人在道路积雪上洒盐就会使积雪融化是利用稀溶液溶剂凝固点下降的原理，冬天往柴油机的水箱里加入乙二醇可以防止水箱里的水被冻结也是利用凝固点降低原理；在讲到界面层中表面张力的概念时，举例日常生活中为什么晨起荷叶上的露珠是球状的或小液滴会自动的收缩成球形。农民播种之后将种子用土压实是利用土壤之间的空隙形成毛细管将地下的水吸上来供种子生长需要，而种子发芽之后松土也是利用毛细管现象减少水分的蒸发等等。通过这些实例的阐述，可使学生加深印象，从而改善教学效果，使教与学产生共鸣。通过这种理论与应用的结合，使学生对原本枯燥无味的理论产生兴趣，同时激发学生的学习兴趣，引起学生探求知识的欲望是物理化学课堂教学获得成功的关键一步。

2.5 例题要有代表性，并让学生参与例题的演算

在“物理化学”教学中，讲解例题是必不可少的教学环节，教师在课堂上通过讲解一定量的例题，提供解题方法，能为学生掌握课堂知识和锻炼其应用能力起到一定的指导和帮助[7-9]。教师在挑选例题时，尽量要求例题是精选具有代表性的典型例题，而且题型应多样化，不仅有计算题，还应有是非题、选择题等概念题型。但在真正教学实践中，笔者发现讲解例题时若教师直接在黑板上演算，大多数学生经常是一边听，一边记笔记，思维上非常被动，对题中的推导计算通常是盲目地全盘接受，没有一个自己动脑思考的过程，之后如果给出类似的题目让他们独立完成，他们一般仍感到费解和吃力。结合这种情况，笔者改变了例题讲解的模式，一般将例题讲解时的重点放在讲授解题思路与方法上，并且在讲解之前给出一定时间，让学生们先独立思考或在草稿纸上进行演算，同时提醒学生在思考时应该重点注意的已知条件和关键突破点，要求他们对已知条件进行合理分析，包括在計算中发挥什么作用，计算时使用什么公式等。有时提问一两个学生，问问他们对此题的理解，解题应从哪里开始入手等。然后再结合学生回答的情况，给出正确的解题思路和方法。这样，学生通过自己的解题思路、想法和老师的讲解之间的对比，对其思维错误的地方印象更深，从而可以预防其在以后的练习中再犯同样的错误。

在练习是非题和选择题时，笔者发现是非题和选择题题型一般短小精炼，不需要大量的计算，如果将整个章节所有典型的是非选择题集中进行讲解和练习，学生容易产生疲惫感，导致学生在进行练习时产生混淆不清、盲目接受、死记答案等种种现象。为了避免这种情况，一般将典型的是非题和选择题融合在授课过程中以提问的形式给学生练习，特别是热力学这一章概念多、结论多，容易混淆，集中给学生练习是非题，对于那些一知半解的学生来说，只能增加他们的困惑和不解。因此在整个章节内容的讲解过程中，笔者经常即席编制一些判断题以提问的形式来问学生，这样既可以加强学生对概念的理解和掌握，又能让学生辨清概念之间的联系和区别。例如理想气体的内能和焓只是温度的函数，那么熵也只是温度的函数吗？亥姆霍斯函数呢？吉布斯函数呢？同样根据隔离系统的特点，其内能是守恒的，那么焓是不是守恒的？熵呢？通过这样的方式进行是非题的练习，其实也是培养学生多利用发散性思维来思考和解决问题，进一步提高他们分析问题的能力。

3 结束语

通过多年的教学方法探索和教学实践证明，针对物理化学课程的特点、各章节内容的不同，在课堂上灵活采用多种教学方法相结合的教学模式，对教学质量的提高具有显著地作用，特别是图解法、实例法和例题法的运用，可有效帮助学生巩固对知识的理解和掌握，同时对提高学生解决问题的判断和分析能力也具有突出贡献。

另外，由于物理化学的重要性及其在各学科领域广泛的应用性，物理化学教学任重而道远。如何结合专业课程设置、专业培养目标及专业学生就业领域进行物理化学课程的教学，是广大化学化工以及相应专业教学工作者都关注的课题。总之，只有本着探索求实和不断发展的精神，才能把不同专业的物理化学课程教学工作做的有声有色，才能培养出具有较强实践能力的实用型专业人才。

参考文献

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