如何提高物理化学教学质量

　　摘 要： 物理化学是一门理论性强，难度大，内容多的课程。本文结合作者物理化学课程教学实践，初步探讨了提高物理化学教学质量的思路。基本概念的深入理解是学好物理化学的基础；介绍学科前沿，优化教学方式对激发学生的学习兴趣，提高教学效能具有重要意义。
　　关键词： 物理化学 教学方法 教学质量
　　物理化学是高等院校化学、化工、材料、生物、环境等专业学生的必修课程，广大师生都比较重视。但是，该课程概念抽象、公式繁多、内容逻辑性强，不仅涉及无机、分析、有机化学知识，还要综合应用物理学及高等数学知识，大多数学生感觉学起来难度大[1]。如何优化教学方法、改善教学手段、最大限度地提高学生的学习兴趣，使学生轻松地学习和掌握物理化学知识，是物理化学教学的关键。笔者就物理化学的课程特点，结合在教学过程中的心得体会，谈谈提高物理化学教学质量的方法。
　　一、重视基本概念和基本公式的讲解。
　　物理化学中有许多基本概念、基础理论，有些概念非常抽象，不好理解。将这些抽象的概念和理论通俗化、简单化，让学生明确基本概念的含义是非常重要的。可以通过形象化的语言或实例来引发学生思考。下面以“过程”和“途径”这两个概念为例说明掌握和理解基本概念的重要性。可以假设学生从宿舍走到教室这个过程，有的同学直接从最近的路走过来，而有的同学则经过食堂买好早点再到教室。尽管两者起点和终点相同，但两者途径不一样，经历的路程不一样，宿舍和教室间的位移是相同的。再将这个过程类推到两个状态间的转变过程，两个状态间的转变可以有多种途径，但其状态函数的改变只与始终态有关系。
　　除了基本概念之外，物理化学中还有大量的基本公式，而且应用条件严格。让学生在理解的基础上加强对公式的记忆是十分必要的。可以采用推导法、类比法[2]。对于简单的公式可以采用推理法。例如热力学基本方程的四个关系式，只要记住dU=TdS-pdV这一个最基本的关系式，以及H，G，F的定义就可以推导出其他三个基本关系式。从dU=TdS-pdV这个关系式还可以看出变量是S和V，因此可以得到U=U（S，V），写出它的全微分表达式并和基本方程式进行比较就可以得到U的一阶偏导数关系式。物理化学的不同章节中，还有一些形式相同或相似的公式，比如热力学中的克劳修斯—克拉佩龙方程，化学平衡中的范特霍夫等压方程，以及动力学中的阿累尼乌斯方程。可通过将类似形式公式放到一起比较，找出它们之间的共同点和相关性，从而让学生准确记忆。最好的方法还是让学生自己深入知识框架体系中，自己尝试推导各种公式能让其有深刻体会。
　　二、理论联系实际，与学科发展前沿相结合，激发学生的学习兴趣。
　　1.与生活中的实例相结合。
　　我们周围的生活中物理化学原理无处不在，在教学过程中，将生活中的现象与物理化学知识结合，理论联系实际，可以使书本上的理论变得生动而容易理解，让学生感觉到物理化学不是一门距离自己很遥远的学科，激发学生的学习兴趣[3]。例如，在学习化学反应速率和酶催化时，可以举例小锅炒菜色香味俱佳是由于酶催化和化学反应速率的负温度系数在起作用。在讲解表面化学内容时，可向学生解释人工降雨的原理，荷叶上的露珠为什么是球状的；在讲授稀溶液的依数性时，可以提问为什么在积雪道路上撒盐就会使积雪融化；在讲解相平衡的时候，可以提问生活中冻雨是怎么形成的，等等。通过这些生活中的实例，引发学生的好奇心，激起学生探求知识的欲望，促进教学内容的理解、掌握和应用。
　　2.与高新技术和科学前沿相结合。
　　大学教学与中小学的不同之处在于大学老师需要及时根据最新的科研成果更新原有知识、原理体系，要向学生介绍科技前沿。物理化学的教学同样如此，教学要跟上科学和技术的发展，就必须将新的物理化学思想、内容、方法及应用及时纳入教学内容中，即“常教常新”[4]。在物理化学相关内容的讲授过程中，适当地穿插一些现代高新技术，激发学生的学习兴趣，开阔学生的视野，加深对物理化学知识的理解。例如，在讲解胶体与界面化学部分章节时，可结合最新的科研前沿——蛋白质微乳分离技术。该技术利用表面活性剂两亲特性，生成油包水（W/O）型微乳。由于多数蛋白质是水溶性的，可通过调节pH大于或小于等电点，将不同的蛋白质溶入水核中，从而达到分离提纯蛋白质的目的。蛋白质微乳分离技术密切联系物理化学中的相平衡原理及胶体与界面化学中表面活性剂和乳化作用。讲授最新科技前沿有利于激发学生的学习热情。而最新的科技前沿学习也有助于学生深入理解物理化学的相关原理，同样在讲解胶体与界面化学部分，还可举例现今热门的纳米材料制备技术。纳米粒子粒径只有1～100纳米大小，如此微小的纳米材料是怎么制得的呢？在引发学生思考的情况下，说明目前化学家的一种常用方法——利用了胶体化学中具有纳米尺度的反相胶束（油包水）作为纳米反应器用于制备纳米粒子。
　　三、多种教学手段相结合。
　　1.多媒体和板书相结合。
　　随着现代教育技术的发展，多媒体教学已经成为高校教学活动的重要模式[5]。多媒体的运用可以将较抽象的概念和理论通过图片或动画形象地演示出来，使学生易于理解消化，同时也增强了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛。例如，在讲气体反应的碰撞理论时，教师可以将碰撞这一过程用动画的形式展现出来，使学生直观地理解和掌握这一难点，而传统的教学手段却很难做到这一点。但是，多媒体教学手段绝不能抛弃黑板和粉笔，对于物理化学中一些复杂的、抽象的、重要的公式，采用板书的形式在黑板上一步步演算和推导，更有利于学生的理解和记忆。因此，只有将这两种手段完美地结合起来，取长补短，才能达到良好的教学效果。笔者通常的做法是用多媒体辅助讲解，用粉笔板书知识框架提纲，这样的好处在于：板书给学生提供了思考的时间，黑板上的知识框架使学生对知识体系来龙去脉有个明确的认识。
　　2.及时总结，合理安排练习。
　　学习具有较高抽象性的物理化学内容，不仅要求教师对相关知识点进行深入浅出的讲解，而且要求学生能及时总结各个知识点，多看各种版本的教材，并进行适当的练习。教师最好能给出一定时间对学生进行答疑辅导。在适当时候，就典型例题，教师应给出详细解答过程，帮助学生学习理解。
　　以上内容只是笔者在教学中的认识和体会，物理化学课程是化学理论体系的至高至深体现。部分内容还受到数、理知识的局限。要学好这门课，教师和学生势必都要投入大量时间和精力。从笔者几年的物理化学实践教学来看，尽管教学效果较令人满意，但是，作为专业基础课，常感到其课时太少。因此，我们认为还应当进一步引起重视，增加物理化学的课时量，进一步提高物理化学的教学质量。
　　参考文献：
　　[1]王芳，张树彪，那立艳，华瑞年.谈提高物理化学教学质量的做法和体会[J].教学研究，2012，35（1）：75-78.
　　[2]朱想明，向建敏.物理化学教学中公式理解记忆法探讨[J].科教文汇，2008，07（下旬刊）：136.
　　[3]张志斌.物理化学教学与兴趣教育[J].大学化学，2006，21（5）：13-16.
　　[4]高盘良.基础物理化学教学中的几个关系[J].中国大学教学，2006，5：13-14.
　　[5]周华锋，姚淑华，张丽清，王雅静，何美，张志刚.物理化学多媒体教学手段的探讨与实践[J].科技资讯，2007，10：15