浅谈工科物理化学绪论课的教学方法

2020-06-07冯悦兵

化工时刊 2020年3期

冯悦兵

(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006)

物理化学是从物质的化学现象和物理现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门学科，是一门重要的专业基础课、学位课、必修课，是许多专业研究生入学必考的课程之一。其理论体系逻辑性强，内容体现了科学研究发展规律，它对于学生科学思维、综合素质的培养与提高起着至关重要的作用。由于物理化学理论性强、概念抽象、公式多，导致学生学习起来很吃力，甚至产生了害怕、厌学的情绪，被学生认为是一门枯燥、乏味、难学的课程。俗话说，“良好的开端是成功的一半”，对于讲授物理化学课的教师来说，上好第一节绪论课显得尤为重要。笔者多年从事工科物理化学的教学工作，积累了一些绪论课的讲授经验，并取得了很好的教学效果。

1 物理化学绪论课的重要性

由于物理化学课程内容多，学时少，很多教师为了传授更多的物理化学知识而有意无意地忽视了绪论课的讲授。随着学习内容难度的加大，学生在学习的过程中会越来越感到茫然，找不到正确的学习方法，思维混乱，对所学知识没有一个清晰的脉络，最终丧失学习的兴趣和信心。笔者认为物理化学绪论课在整个教学中占有十分重要的地位，其重要作用可以表现为以下几个方面：(1)通过物理化学课程的地位和发展史的介绍，使学生明确学习物理化学的重要性；(2)通过介绍学科前沿动态和现代科技成果，激发学生的求知欲望；(3)帮助学生构建物理化学课程整体知识框架网络结构，为学好物理化学打下坚实的基础；(4)通过传授学生正确的学习方法，使学生树立学习信心，并对后续的学习起到事半功倍的效果；(5)通过科学的研究方法的介绍，有助于培养学生正确的逻辑思维方式，培养学生独立思考、独立解决问题及创新的能力。

2 物理化学绪论课的教学方法

2.1 物理化学的研究对象及地位

教学之初，首先要让学生了解什么是物理化学。许多初次接触该课程的学生并不清楚。在绪论课开始就要明确告诉学生物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，运用物理学、数学等基础科学的理论和实验方法，研究化学变化基本规律的一门学科，要向学生强调物理化学不是物理加化学，而是化学一级学科下的一门二级学科。关于物理化学的地位，印永嘉先生曾说过，有机化学是躯体，无机化学是四肢，分析化学是眼睛，而物理化学是灵魂。把化学学习比作一个人，只有学好了物理化学，化学才能变成一个有灵魂的人，这不仅说明了物理化学的抽象性，更说明了物理化学的重要地位。

2.2 物理化学的发展史及前沿发展动态

绪论课应该向学生介绍物理化学的发展史及前沿发展动态。比如，“物理化学”这一术语最早是在18世纪中叶由俄国科学家罗蒙诺索夫首次使用。1887年德国科学家奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍夫联合创办了德文的《物理化学杂志》，标志着物理化学这一名词和这一学科的诞生和开始。20世纪前期物理化学得到了迅速发展，新测试手段和新数据处理方法不断涌现，形成了许多新的分支领域。20世纪中叶后，物理化学学科的主要发展趋势是从宏观到微观、从体相到表相、从静态到动态、从定性到定量、从单一学科到边缘学科、从平衡态的研究到非平衡态的研究。据统计，20世纪诺贝尔化学奖获得者中，约60%是从事物理化学领域研究的科学家，广为人们熟知的著名科学家卢嘉锡、唐敖庆、唐有祺、田昭武、李远哲等都是物理化学家，在中国科学院化学学部的院士中，近1/3是研究物理化学或者物理化学某一个领域的科学家。当代科学技术如飞秒激光技术、纳米材料、单分子膜、LB膜、自组装膜、锂离子电池、太阳能电池等的研究都与物理化学息息相关。其中，2010年诺贝尔化学奖得主开展的在钯催化交叉偶联反应方面的研究，广泛应用于电子工业和先进材料等领域。实践表明，在绪论课中，适当介绍学科发展史和前沿发展动态，不但可以拓宽学生的视野，消除物理化学实用性不强的错误想法，而且还可以激发学生学习兴趣，培养学生的创新意识。

2.3 物理化学课程的主要内容

物理化学知识点众多，既自成体系，又相互联系、逐步深入，初学者很容易迷失方向。因此在绪论课中有必要帮助学生建立物理化学课程完整清晰的知识框架网络结构，如图1所示。

图1 工科物理化学课程知识框架结构

教师要向学生阐明，物理化学的课程内容包括化学热力学和化学动力学两大部分。化学热力学包括简单系统热力学和多组分系统热力学。简单系统热力学主要包括热力学第一定律和热力学第二定律，学完化学热力学基本原理后，再学习化学热力学基本原理的三大应用，即化学平衡、相平衡和电化学。这样从一开始学生就会了解到各个知识点的位置以及相互之间的关联，便于学生系统把握整个物理化学课程的知识结构和内容。

2.4 物理化学课程的学习方法

物理化学是一门逻辑性很强的学科，要想学好物理化学，不但要有学习热情，而且要有科学的学习方法。在绪论课中，可以向学生提供以下几点作为参考：一是抓住每章的重点和主线，并且要注意章节之间的联系；二是正确理解基本概念、理论模型、公式的物理意义及应用条件；三是要领会物理化学解决实际问题的科学方法；四是多看书、多做习题。