相平衡中的案例教學法

摘 要：為突破傳統(tǒng)教學模式，提高物理化學的教學質量，筆者通過分析課程特點，在課堂教學中實施了案例教學法，事實證明引入案例教學法不僅可以提高學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，而且還可以增加課堂的趣味性，活躍課堂氣氛，增進課堂教學互動，提高教學效果。

關鍵詞：物理化學 案例教學 相平衡 課堂教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）04（a）-0075-01

物理化學是研究物質的結構和變化的基本規(guī)律的科學，是藥學專業(yè)學生的一門必修的專業(yè)基礎課，但也是一門難學難教的課程。面對這樣的課程，授課教師若采取傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學方法，學生只能被動地接受知識，疲于記憶，嚴重壓抑了學生的思維能力，不能領會內容的真諦，加大了學生學習物理化學的難度，故必須應用能吸引學生積極性及注意力的授課形式。為提升物理化學課堂教學效率，我們嘗試引入與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的案例教學法，師生共同參與，通過多動手、多思考，加深認識、理解和記憶，從而激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，提高學生主動學習的能力。 筆者以相平衡的教學為例，說明案例教學在物理化學中的應用。

1 教學案例一：單組分體系相圖

水的相圖是相平衡中最基本的一類相圖，該節(jié)內容的重點在于運用相圖分析實際問題，在學習該部分內容時，可采取以下的案例教學法：如將與食品加工或藥物生產(chǎn)密切相關的冷凍干燥法引入到課堂上，向學生提問：為什么有的藥物要制成粉針劑，為什么方便面的蔬菜包可以起到保鮮的效果？

這些問題雖然是很常見且很普遍的問題，但如果讓學生利用物理化學的知識來解釋這些實際問題，學生往往無從下手。在講述該內容時，教師可以點撥學生結合相圖來思考，水要蒸發(fā)，是否一定要經(jīng)過液態(tài)水的過程？這個問題學生很容易給出答案，有了這樣的基礎后，可繼續(xù)向學生闡述冷凍干燥法的基本思想，如粉針劑的做法如下，將要干燥的藥物液體先凍結，然后在低溫低壓條件下，從凍結狀態(tài)，不經(jīng)過液態(tài)而直接升華，使冰變?yōu)槠闅膺_到干燥目的，如青霉素G、先鋒霉素類及血漿等生物制劑，它們在水溶液中不穩(wěn)定，冷凍干燥可以避免在干燥過程中受熱分解，并使其變成疏松海綿狀固體或粉末，有利于使用時快速溶解。運用該教學案例，可以加深學生對水的相圖的進一步認識。

2 教學案例二：克拉貝龍-克勞修斯方程

克拉貝龍-克勞修斯方程是相平衡中的一個重要但不易記憶的方程。為了讓學生能理解該方程的實質，可應用與生活關系非常密切的一些教學案例，如：在高山上煮飯煮不熟，發(fā)現(xiàn)飯鍋里的水已經(jīng)沸騰了很長時間，水蒸氣直冒，但是揭開鍋子，里面卻還是生米飯，另外高壓鍋煮飯為什么會比普通鍋煮得快？

對于這個問題，學生應該會有初步的分析，因為在高山上，隨著高度的上升，大氣壓強就會慢慢變小，水的蒸氣壓只要能達到這個壓強，水就會沸騰，所以需要的蒸氣壓一定比正常大氣壓的時候小，需要的蒸氣壓低了，需要水的溫度也就低了，即水的沸點隨著降低。為了解決高山上煮飯難熟的問題，人們發(fā)明了高壓鍋，這個大家也很熟悉了，它的原理就是借助于很好的密封性，使水蒸氣再多也無法從鍋里跑出來，水蒸氣在鍋里就會越積越多，就大大增加了鍋內的壓強。當壓強達到101.3千帕時，水的沸點也就達到100℃，這樣生米即可煮成熟飯。該生活實驗非常貼切地描述了溫度和蒸氣壓之間的聯(lián)系，關于二者的定量關系，還可以以類似的教學案例說明，如有一水蒸氣鍋爐，能耐壓15Pθ，問此鍋爐加熱到什么溫度有爆炸的危險？通過這個練習題，可以使學生更深刻地掌握克拉貝龍-克勞修斯方程的意義以及其在生產(chǎn)生活中的廣泛性和實用性。

3 教學案例三：物系點和相點

物系點和相點是相圖中非常重要的一組概念，不過很多學生不能正確理解這一組概念的區(qū)別和聯(lián)系，在教學中，可以將實驗內容作為教學案例引入課堂教學中。

學生在學習本節(jié)內容前，已有不少學生做過“二組分氣液平衡體系相圖繪制”的實驗，該實驗是要求學生首先粗略配置十組不同濃度的正丙醇—乙醇溶液，濃度從0%到100%，再將混合液分別倒入沸點儀中，連好實驗裝置，加熱，使之沸騰，體系達到平衡后，記下溫度。冷卻至室溫，測量氣相和液相的折射率，再通過工作曲線找出氣相和液相的濃度。該實驗中涉及到了三個濃度，初始濃度，氣相濃度和液相濃度，在講授物系點和相點的區(qū)別時，可以將該實驗內容作為教學案例，讓學生分析其中涉及的三個濃度與物系點和相點是什么關系，并讓學生思考為何最初的正丙醇—乙醇溶液可以粗配，這些粗配的濃度在最后所做的相圖中有沒有直接顯示出來，再者為什么需要配制十組不同濃度的混合液，再多或再少對相圖有無影響？

通過對上述案例的分析，可使學生更深刻體會相點一定為實點，而物系點有虛有實，在純物質單組分體系相圖中任意點和多組分體系相圖中的單相區(qū)，物系點和相點相同，均為實點，而在多組分體系相圖中的兩相區(qū)，只有相點是實點，而物系點是虛點。粗配的濃度在最后所做的相圖中有沒有直接顯示出來也更能說明這一點。

4 結語

總之，在物理化學課堂教學中采取案例教學法，一方面能夠有效提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，能夠增進課堂教學互動，提高教學效果，隨著案例逐一展開，教師事先設計的問題不斷推出，從而循序見進地啟發(fā)、引導學生思考、討論，使學生在良好的互動氛圍中能夠深刻理解、領會所涉及的理論知識，并逐漸養(yǎng)成其理論聯(lián)系實際的思維方式；另一方面，也提高了學生的學習熱情，增加了課堂的趣味性，從而大大提升了教學效果。事實證明，選擇貼近生產(chǎn)、貼近生活的教學案例，可以激發(fā)學生探究問題、解決問題的興趣，收到事半倍功的效果。

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