淺談工科物理化學(xué)緒論課的教學(xué)方法

馮悅兵

(齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

物理化學(xué)是從物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手來探求化學(xué)變化基本規(guī)律的一門學(xué)科，是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課、學(xué)位課、必修課，是許多專業(yè)研究生入學(xué)必考的課程之一。其理論體系邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容體現(xiàn)了科學(xué)研究發(fā)展規(guī)律，它對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高起著至關(guān)重要的作用。由于物理化學(xué)理論性強(qiáng)、概念抽象、公式多，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來很吃力，甚至產(chǎn)生了害怕、厭學(xué)的情緒，被學(xué)生認(rèn)為是一門枯燥、乏味、難學(xué)的課程。俗話說，“良好的開端是成功的一半”，對(duì)于講授物理化學(xué)課的教師來說，上好第一節(jié)緒論課顯得尤為重要。筆者多年從事工科物理化學(xué)的教學(xué)工作，積累了一些緒論課的講授經(jīng)驗(yàn)，并取得了很好的教學(xué)效果。

1 物理化學(xué)緒論課的重要性

由于物理化學(xué)課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少，很多教師為了傳授更多的物理化學(xué)知識(shí)而有意無意地忽視了緒論課的講授。隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容難度的加大，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)越來越感到茫然，找不到正確的學(xué)習(xí)方法，思維混亂，對(duì)所學(xué)知識(shí)沒有一個(gè)清晰的脈絡(luò)，最終喪失學(xué)習(xí)的興趣和信心。筆者認(rèn)為物理化學(xué)緒論課在整個(gè)教學(xué)中占有十分重要的地位，其重要作用可以表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：(1)通過物理化學(xué)課程的地位和發(fā)展史的介紹，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性；(2)通過介紹學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)和現(xiàn)代科技成果，激發(fā)學(xué)生的求知欲望；(3)幫助學(xué)生構(gòu)建物理化學(xué)課程整體知識(shí)框架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為學(xué)好物理化學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；(4)通過傳授學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生樹立學(xué)習(xí)信心，并對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)起到事半功倍的效果；(5)通過科學(xué)的研究方法的介紹，有助于培養(yǎng)學(xué)生正確的邏輯思維方式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問題及創(chuàng)新的能力。

2 物理化學(xué)緒論課的教學(xué)方法

2.1 物理化學(xué)的研究對(duì)象及地位

教學(xué)之初，首先要讓學(xué)生了解什么是物理化學(xué)。許多初次接觸該課程的學(xué)生并不清楚。在緒論課開始就要明確告訴學(xué)生物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，運(yùn)用物理學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法，研究化學(xué)變化基本規(guī)律的一門學(xué)科，要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)物理化學(xué)不是物理加化學(xué)，而是化學(xué)一級(jí)學(xué)科下的一門二級(jí)學(xué)科。關(guān)于物理化學(xué)的地位，印永嘉先生曾說過，有機(jī)化學(xué)是軀體，無機(jī)化學(xué)是四肢，分析化學(xué)是眼睛，而物理化學(xué)是靈魂。把化學(xué)學(xué)習(xí)比作一個(gè)人，只有學(xué)好了物理化學(xué)，化學(xué)才能變成一個(gè)有靈魂的人，這不僅說明了物理化學(xué)的抽象性，更說明了物理化學(xué)的重要地位。

2.2 物理化學(xué)的發(fā)展史及前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)

緒論課應(yīng)該向?qū)W生介紹物理化學(xué)的發(fā)展史及前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)。比如，“物理化學(xué)”這一術(shù)語最早是在18世紀(jì)中葉由俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫首次使用。1887年德國科學(xué)家奧斯特瓦爾德和荷蘭科學(xué)家范特霍夫聯(lián)合創(chuàng)辦了德文的《物理化學(xué)雜志》，標(biāo)志著物理化學(xué)這一名詞和這一學(xué)科的誕生和開始。20世紀(jì)前期物理化學(xué)得到了迅速發(fā)展，新測(cè)試手段和新數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)，形成了許多新的分支領(lǐng)域。20世紀(jì)中葉后，物理化學(xué)學(xué)科的主要發(fā)展趨勢(shì)是從宏觀到微觀、從體相到表相、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從定性到定量、從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科、從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者中，約60%是從事物理化學(xué)領(lǐng)域研究的科學(xué)家，廣為人們熟知的著名科學(xué)家盧嘉錫、唐敖慶、唐有祺、田昭武、李遠(yuǎn)哲等都是物理化學(xué)家，在中國科學(xué)院化學(xué)學(xué)部的院士中，近1/3是研究物理化學(xué)或者物理化學(xué)某一個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)如飛秒激光技術(shù)、納米材料、單分子膜、LB膜、自組裝膜、鋰離子電池、太陽能電池等的研究都與物理化學(xué)息息相關(guān)。其中，2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主開展的在鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)方面的研究，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)和先進(jìn)材料等領(lǐng)域。實(shí)踐表明，在緒論課中，適當(dāng)介紹學(xué)科發(fā)展史和前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，不但可以拓寬學(xué)生的視野，消除物理化學(xué)實(shí)用性不強(qiáng)的錯(cuò)誤想法，而且還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.3 物理化學(xué)課程的主要內(nèi)容

物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)眾多，既自成體系，又相互聯(lián)系、逐步深入，初學(xué)者很容易迷失方向。因此在緒論課中有必要幫助學(xué)生建立物理化學(xué)課程完整清晰的知識(shí)框架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 工科物理化學(xué)課程知識(shí)框架結(jié)構(gòu)

教師要向?qū)W生闡明，物理化學(xué)的課程內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)兩大部分?；瘜W(xué)熱力學(xué)包括簡單系統(tǒng)熱力學(xué)和多組分系統(tǒng)熱力學(xué)。簡單系統(tǒng)熱力學(xué)主要包括熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，學(xué)完化學(xué)熱力學(xué)基本原理后，再學(xué)習(xí)化學(xué)熱力學(xué)基本原理的三大應(yīng)用，即化學(xué)平衡、相平衡和電化學(xué)。這樣從一開始學(xué)生就會(huì)了解到各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的位置以及相互之間的關(guān)聯(lián)，便于學(xué)生系統(tǒng)把握整個(gè)物理化學(xué)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。

2.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法

物理化學(xué)是一門邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科，要想學(xué)好物理化學(xué)，不但要有學(xué)習(xí)熱情，而且要有科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。在緒論課中，可以向?qū)W生提供以下幾點(diǎn)作為參考：一是抓住每章的重點(diǎn)和主線，并且要注意章節(jié)之間的聯(lián)系；二是正確理解基本概念、理論模型、公式的物理意義及應(yīng)用條件；三是要領(lǐng)會(huì)物理化學(xué)解決實(shí)際問題的科學(xué)方法；四是多看書、多做習(xí)題。

3 結(jié)語

總之，緒論課是一門課程的靈魂，緒論課的質(zhì)量對(duì)學(xué)生學(xué)好物理化學(xué)課程意義重大，教師通過對(duì)緒論課的精心設(shè)計(jì)，不但可以拉近師生之間的距離，更重要的是提升了學(xué)生學(xué)好物理化學(xué)的自信心，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣和求知欲，為以后課程的深入學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，起到了奠基的作用。