网站原创摘 要：《物理化学》是一门基础性课程,与具体的专业性课程相比,显得抽象,还受到课时不足的限制.本文介绍了笔者所做的教学方法探索,采用贴近学生专业的实例来进行物理化学的教学,较好地激发了学生的学习主动性.
关 键 词：物理化学；贴近专业；细化教学
中图分类号：G642.4文献标志码：A?摇文章编号：1674-9324（2013）16-0055-02
一、引言
物理化学是用物理的理论及实验方法来研究化学的一般理论问题[1],它为了建立可以适用于各个化学分支的知识,采用了理想气体、理想液体等在现实中不存在的物质作为研究对象,导致物理化学的内容抽象、不易与现实联系起来的情况.
自2008年开始,作者承担了本校建筑工程学院给水排水专业《物理化学》的教学任务.对于这门课的教学,从教师角度来讲,课时数太少（其中理论教学32课时,实验教学16课时）,即使采用篇幅精练的《物理化学简明教程》[2],平均到每节课应完成的教学内容也不少,从学生角度来看,这门课属于选修课,在专业课程较多、学习时间较紧张的情况下,利用课后时间来加深对物理化学理解的主动性并不高.因此,只有让学生明白学好物理化学,可以准确认识给水排水过程所涉及现象的产生原因、能够提供解决专业问题的实用思路和方法,才会让学生与物理化学产生共鸣,引起他们的兴趣,从而主动地自学,增加这门课的学习时间.
分析学生的专业,可以发现他们的课程体系是围绕着“水”来安排的,在给水排水专业的课程设置中,名称带有“水”的课程共有23门.由于水是与人类生活和生产密切相关的液体,在水中发生的化学反应是最常见的化学变化,这使得“水”是物理化学知识逐渐形成和建立的主要载体之一.所以,“水”完全可以把学生的专业与《物理化学》联系起来,如果恰当运用“水情景”来进行各知识点的教学,可以让学生在较短的学习时间内对《物理化学》形成全面认识,进而掌握其中的基本规律和应用方法.
二、教学实例
《物理化学》中有很多与“水”相关的知识点和对应的习题,如热力学第一定律的应用和相关的计算、热量计的工作介质涉及溶液的内容、利用H2与O2反应生成H2O进行平衡常数的计算、水的相图,电化学中各种现象和计算基本上是发生在水环境中的,溶胶的聚沉和絮凝也是较多地与水联系在一起.
但在教学中,只是指出和强调这些知识点与水有关还不能让学生掌握在给水排水专业上,应用物理化学知识来解决实际问题这一方法.因此,教师需要进行一些教学内容的细化讲解,作者采用图1所示的思路来实施课堂教学,以说明物理化学可以解释日常生活,它的知识及内容已经融入到部分专业课程中,掌握物理化学知识能够对将来从事的科研工作进行指导.
1.物理化学知识对日常生活的揭秘.教学实例一：近年来,我国南方地区经常发生大范围的降雪,路面结冰导致交通受阻,融雪剂被大量使用,作者在课堂上适时进行习题演算,如：在某种情况下需要配制25kg的甘油水溶液（此溶液在-17.8C时才不致结冰）,设此溶液为理想液态混合物,试计算最少需用甘油多少公斤?练习这种类型的习题,能够直接让学生感受到理想稀溶液依数性知识的实用性价值.
教学实例二：冰上运动给观众留下了灵活印象,人们大多认为这种灵活性来自于冰刀的锐利,而利用克劳修斯-克拉佩龙（Clausius-Clapeyron）方程对固态冰-液态水之间的相变过程进行定量研究后,发现冰刀的主要功用是通过显著减小运动员对冰的作用面积,从而产生足够大的压强,使得冰刀下方的固态冰因凝固点下降而变成了液态水,这才让运动员能够灵活地滑动,这项运动的奥妙,原来是处于冰刀下的冰至水的相变所致.这些知识会让学生体验到物理化学在日常生活中的效用,有助于消除对《物理化学》是抽象性课程的认识,并对它产生亲近感,乐于通过自学获取更多的物理化学知识.
2.物理化学知识在给水排水专业的应用.教学实例三：给水排水系统要大量使用金属管件,它们的腐蚀与防护是工程建设上必须要注意的问题.电化学腐蚀是导致金属管件损坏的一种因素,而电化学保护是一种有效解决手段.发生腐蚀和产生保护现象,都是由所用材料与环境的电极电势相对高低决定的,这会促进学生更深入地理解电极电势概念,对安排的电极电势测定实验有着更强烈的动手.教学实例四：溶液表面的吸附现象包括正吸附和负吸附,根据这两种类型中的溶质分布特征,引导学生考虑是否可以根据不同污染物在水中的分布特性来开发相应的水处理方法,这项要求会引导学生深究正吸附和负吸附产生的原因,加深对表面能概念的理解和运用.通过这方面的教学,能够引导学生主动地将物理化学内容与专业学习融合起来,在将来的职业发展中,他们有可能成为善于运用理论来解决实际问题的专家.
3.物理化学知识对科学研究的指导.教学实例五：在表面张力教学中,引入其他学科的研究实例.介绍具有不同表面张力的溶剂,如水和无水乙醇用于催化剂制备时,它们对催化剂结构和反应性能会产生明显不同的影响[3],通过对催化剂样品的透射电镜照片展示,学生可以直观地认识液体表面张力对材料制备的影响,同时起到拓宽学生的知识面的作用.
教学实例六：向学生推荐给水排水的专业学术论文,让他们对物理化学知识在专业科研工作上的应用有具体认识,如邹卫华等[4]在脱除污水中的重金属离子工作中,系统地运用了多项物理化学知识,其使用的确定吸附等温式类型、反应级数的程序、热力学函数的求算方法、活化能的计算等,这些内容在《物理化学》课本中都能找到.这种介绍能够破除学生对科研工作的神秘感,建立起从事专业研究的信心.
展示这些具体的科研实例,有助于学生悟到物理化学并不是运用难度非常高的一门知识,表述简洁的热力学定律和方程能够用于各种类型的研究中.
三、结论
通过采用上述方法来教学,可以让学生逐渐形成物理化学在专业学习和工作上有着广泛应用,并且易于运用的认识,消除他们对物理化学内容过于理论化的感觉.作者仍在继续探索和完善这种细化的教学方法,以更好地激发学生的学习兴趣,鼓励他们将来能在专业上创造性应用物理化学知识,并对物理化学的进一步发展做出贡献.