药学专业物理化学热力学教学探讨

惠华英 雷志丹 张晓青 黄莺 李龙

摘 要：通过改变物理化学热力学单纯依赖课本讲解的方法，结合与生活生产和药学类专业知识紧密联系的案例讲解，使学生认识到热力学的重要性；通过让学生围绕某一知识点书写论文的方式，使热力学知识与医药专业知识互相融合，扩大了学生知识面的同时培养了学生的求知欲，激发学生对物理化学学习的主动性。

关键词：物理化学 热力学 教学方法 药学专业

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）03（a）-0058-01

物理化学是中医药院校药学、药物制剂和生物工程等专业学习的专业基础课，很多后续专业知识的学习都是以物理化学基本理论为基础，以物理化学的方法为指导，物理化学是这些专业的必修课。但物理化学理论性强，而且公式繁多，学生觉得学习起来枯燥，难学又难记，对物理化学总是抱有一种畏惧心理。而且现在大多数医药院校所采用的物理化学教材基本上还都是在沿用过去的纯化学模式，与实际应用和专业知识的结合力不强，学生在学习中认识不到物理化学应用的广泛性以及对他们未来专业学习的重要性。为此，物理化学的教学有待于大家去不断的探索让学生能够接受的方式和方法。物理化学热力学内容大多以数学推导的公式为主，需要物理、高数和化学知识，公式繁多难以记忆区分，对学生来说内容枯燥无味，理论性又太强，学生觉得这一部分内容对生活生产实际和专业知识学习毫无用处。所以对热力学部分内容的讲解，我们就不能单纯的依赖于教材的内容，在讲解课本基本知识的同时引加其它相关知识，使学生认识到热力学的重要性，激发学生求知欲，提高教学效果。

1 热力学知识与生活生产紧密结合

热力学的基本概念和公式贯穿于物理化学课程的始终，也是工程类专业课的基本理论，与我们的生产生活密切相关，但热力学内容抽象，以公式为主，学生不能联系到热力学理论对实际应用的指导作用。比如当我们讲到燃烧热的时候，同学们很难想象得到物质燃烧过程的热效应会产生的作用和影响，我们可以列举出与生活密切相关的实例，让学生认识到燃烧热在实际生活和生产中有的应用。如火力发电的工作原理是：煤在锅炉内燃烧，将化学能转化成热能，煤燃烧所产生的热能对水加热，水蒸发成蒸汽，水蒸气经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后通过管道进入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机的转子以额定速度旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。火电站的工作原理可以使加深学生对热和功的认识。由于核电站和火电站的工作原理相似，可以顺便提到2011年3月11日著名的日本福岛核电站核泄漏事故，在全世界范围造成了相当严重的影响。通过设疑为什么会发生核泄漏呢？可以让学生查找原因：核反应堆链式反应产生大量热能，用循环水（或其他物质）带走热量才能避免反应堆因过热烧毁，导出的热量可以使水变成水蒸气，推动汽轮发电机发电，而因为地震导致核电站外围的供电设备无法正常运转，循环水系统出故障，引发爆炸，导致了核泄漏。通过这些大家熟悉的案例，可以让学生认识到热和功与我们的生活和生产是密切相关的，增强学生对热力学的兴趣，同时也为后面热机的学习有了打下基础。

2 热力学与专业知识相结合

热力学内容以公式推导为主，理论抽象，如果仅仅讲解公式和概念，学生会觉得这部分内容对自己的专业学习毫无用处，从而产生怠慢心理，因此，在教学中应紧密结合药学专业的一些实际问题进行讲解，注意用理论知识去分析解决问题，使学生认识到热力学对本专业学习的重要性。例如，学生们知道物质在反应过程中会伴随有吸热或放热的现象，对于这部分内容，学生虽熟悉，但对应用认识不多，所以对这一部分的内容存在有怠慢的心理。实际上可以结合固体药物多晶型研究方法中有关热力学的应用。如熔点法原理是多晶型药物由于晶格能存在差异，因而不同晶型药物的熔点可能不同；溶解热测定法原理是药物的晶型不同，则其晶格能不同，热焓不同，溶解热也不同；热膨胀系数法的原理是多晶型物质的热膨胀系数会在晶型转变的瞬间发生较大变化，通过测量热膨胀系数的突变，可以判断多晶型的存在。在药剂学领域，热分析是研究药物晶型、纯度、稳定性、固态分散系统、脂质体、药物─辅料相互作用的重要手段。准确测定物质的物理、化学变化的热效应，可应用差示热分析DTA和差示扫描量热法DSC、热重法TG等热分析方法。DTA和DSC法的原理都是基于物质对热的性质不同，热重法则是基于物质在加热工程中重量变化获得分析结果的一种方法。通过这些在专业实际运用中有关热力学的讲解，使学生认识到热力学在今后的专业学习中的重要性。

3 通过布置论文与专业知识交叉融合

化学热力学知识的基本理论内容与医药专业是息息相关的，但医药院校所用的现行物理化学教材中与医药知识的联系却很少，单靠教材很难使学生认识到它们之间的联系，可以寻找一个热力学与医药联系的切入点，让学生查询资料。如结合当前中药药性的研究，布置一篇中药四性与热之间关系的论文。学生可以自主发挥，查询文献书籍，在此过程中学生认识到，中医药学与热力学“貌离神合、灵犀相通”，两者在思维方式、解决问题的着眼点和研究手法等方面均存在广泛的共性和相关[1]；二者都工于宏观描述而疏于微观分析，都讲求系统平衡与调节，重在研究系统的存在状态（初态和终态）和变化方向，而不关注系统的内部构成和变化过程[2]，因此热力学对中药四性的研究具有重要的意义，借鉴或融汇热力学的研究思路和方法，构建主要基于生物热动力学表达的中医药现代化研究方法体系，将为重新审视和研究中医药提供新的视角[1]。在论文的完成过程中，既加深了学生对物理化学知识的认识和理解，激发学生对物理化学学习的兴趣，以及对相关医药专业知识的学习，同时也使学生对当前医药科研前沿有所了解，为学生以后工作和科研提供了一次学习的机会。

物理化学课程中的热力学部分，公式繁多，同时应用到数学、物理和化学的知识，难以讲解，但又是物理化学课程的重要组成部分，是医药类学生专业课学习的基础，所以要求每一位物理化学老师不断改进教学方法和方式，讲授好热力学，激发学生的求知欲和学习物理化学的动力，为专业学习打好基础。通过与实际生活生产和专业应用的举例以及通过锻炼学生自学研究的能力，增强了学生对热力学知识的掌握，扩展了知识面的同时使物理化学知识与医药专业知识融，在教学中取得了较好的效果。

参考文献

[1] 赵艳玲，肖小河，刘义.热力学理论在中医药研究中的应用与发展[J].解放军药学学报，2005，21（4）：291.

[2] 沈小峰，胡岗，姜璐.耗散结构论[M].上海：上海人民出版社，1987.