化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文

時(shí)間:2023-11-29 17:52:34

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化學(xué)熱力學(xué)的研究方法

篇1

化學(xué)熱力學(xué)是物理化學(xué)和熱力學(xué)的一個(gè)分支交叉學(xué)科,它把熱力學(xué)的基本原理用于研究化學(xué)變化以及與之相伴隨的物理現(xiàn)象。化學(xué)熱力學(xué)主要研究宏觀系統(tǒng)在各種條件下的平衡行為,如能量平衡、化學(xué)平衡、相平衡、吸附平衡等,以及各種條件變化對(duì)平衡的影響。化學(xué)熱力學(xué)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)實(shí)驗(yàn)起著重大的指導(dǎo)作用。

化學(xué)熱力學(xué)的研究方法和手段已從傳統(tǒng)的化學(xué)、化工領(lǐng)域滲透擴(kuò)展到生物、材料、工程等眾多新興領(lǐng)域。

本書(shū)是化學(xué)熱力學(xué)叢書(shū)的第一冊(cè)。

這套化學(xué)熱力學(xué)叢書(shū)是建立在普通熱力學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)基本概念、知識(shí)基礎(chǔ)之上的深化、擴(kuò)展和補(bǔ)充。具有理工科背景的讀者已接觸過(guò)熱力學(xué)的基本原理和函數(shù),可以處理無(wú)電場(chǎng)作用和無(wú)表面效應(yīng)的、理想介質(zhì)中簡(jiǎn)單的相平衡和化學(xué)平衡問(wèn)題。

內(nèi)容難度介于導(dǎo)論型課程和專題研究之間,為化學(xué)和材料科學(xué)相關(guān)學(xué)科的深入研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)討論微觀(統(tǒng)計(jì)熱力學(xué))和宏觀兩個(gè)尺度下的模擬,以及兩者之間的密切聯(lián)系。將這些模型應(yīng)用于氣、液、固相,既包括純物質(zhì)的簡(jiǎn)單情形,也拓展到多組分復(fù)雜體系。

本冊(cè)書(shū)內(nèi)容分為兩部分。

前半部分篇幅是關(guān)于相模擬工具、勢(shì)能特征函數(shù)的構(gòu)建,由不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定特征矩陣的微觀方法,利用分子對(duì)象的統(tǒng)計(jì)學(xué)、微正則和正則空間進(jìn)行相的微觀模擬,由分子數(shù)據(jù)的計(jì)算狀態(tài)函數(shù)進(jìn)而求取相的特征函數(shù)。

后半部分是關(guān)于氣相的模擬。首先用狀態(tài)方程法、通用壓縮因子圖和逸度的概念進(jìn)行純氣相的宏觀和微觀模擬;第二維里系數(shù)的計(jì)算是統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)微觀模擬的初步應(yīng)用;最后詳細(xì)描述了混合氣體的微觀和宏觀模擬,還包括凝聚溶液模型和狀態(tài)方程的混合模型等內(nèi)容。

全書(shū)內(nèi)容共分為8章和5個(gè)附錄:1. 熱力學(xué)函數(shù)和變量;2. 相的宏觀模擬;3. 多組分相――溶液; 4. 對(duì)象集合的統(tǒng)計(jì)學(xué);5. 正則系統(tǒng)和熱力學(xué)函數(shù);6. 分子配分函數(shù);7. 純的真實(shí)氣體;8. 氣體混合物。

本書(shū)可作為化學(xué)、物理、過(guò)程工程,材料等專業(yè)本科生和碩士、博士研究生的教材,同時(shí)也是從事熱力學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的專業(yè)技術(shù)人員的重要參考書(shū)。

陳宏剛,教授

(華北電力大學(xué))

Chen Honggang, Professor

(North China Electric Power University)國(guó)外科技新書(shū)評(píng)介2016年第7期(總第351期)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)國(guó)外科技新書(shū)評(píng)介2016年第7期(總第351期)J ean-Charies Pomerol et al

MOOCs

Design, Use and Business Models

2015

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篇2

【關(guān)鍵詞】電解質(zhì)溶液;活度

一、研究的意義

電解質(zhì)溶液是指溶質(zhì)溶解于溶劑后完全或部分電離為離子的溶液。

近年來(lái),電解質(zhì)溶液逐漸成為許多有機(jī)和無(wú)機(jī)反映的良好媒介,在化學(xué),化工,冶金,生物,海洋,環(huán)保及地質(zhì)等領(lǐng)域中經(jīng)常遇到,而電解質(zhì)溶液理論研究將推動(dòng)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的深入研究和統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論的發(fā)展,它也是相平衡和化學(xué)平衡計(jì)算及新工藝和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)。

電解質(zhì)在溶劑中的活度是溶液熱力學(xué)研究的基本和重要的參數(shù),它集中反映了在指定溶劑中的離子之間及離子與溶劑分子之間的相互作用,對(duì)離子溶劑化,離子締和及溶液結(jié)構(gòu)改變的理論研究及其應(yīng)用具有重要的意義。電解質(zhì)水溶液組分活度系數(shù)的研究在海洋化學(xué),鹽湖化學(xué),污染控制等領(lǐng)域中有著重要的意義,電解質(zhì)活度系數(shù)理論既是國(guó)內(nèi)外溶液熱力學(xué)理論研究的熱點(diǎn),又是主要的電化學(xué)研究領(lǐng)域,同時(shí)也是含鹽溶液蒸餾,濕法冶金,生物化工等工程上的需要。

二、國(guó)內(nèi)外研究概況

1906年路易斯提出處理非理想體系的逸度和活度概念,以及它們的測(cè)定方法之后,化學(xué)熱力學(xué)的全部基礎(chǔ)已經(jīng)具備,至此化學(xué)熱力學(xué)得到了飛速發(fā)展。從此之后,活度的理論和應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。不同的科學(xué)門類,都應(yīng)用這一觀點(diǎn)解決本門類面臨的問(wèn)題,它在生命科學(xué)、醫(yī)藥、化學(xué)、地殼演化方面都有廣泛的應(yīng)用,對(duì)解釋相應(yīng)現(xiàn)象作出了相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。

三、活度測(cè)量方法

電解質(zhì)溶液活度系數(shù)是溶液熱力學(xué)研究的重要參數(shù)。它集中反映了指定溶液中離子與離子與溶劑分子之間的相互作用。對(duì)離子溶劑化、離子締和及溶液結(jié)構(gòu)理論的研究具有重要意義。

1.電導(dǎo)法

2.電動(dòng)勢(shì)法

對(duì)于任一強(qiáng)電解質(zhì)可以組成下列電池:

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)E,再外推求,即可求出濃度為m時(shí)電解質(zhì)溶液的活度系數(shù)

3. 凝固點(diǎn)下降法

此法是利用實(shí)驗(yàn)測(cè)出溶劑的活度,再由吉布斯-杜亥姆公式即可算出電解質(zhì)的活度系數(shù)。

既由公式:

4.0溶解度法

對(duì)于溶解度不大的電解質(zhì),冰球有其他的電解質(zhì)存在時(shí),可用此法測(cè)定電解質(zhì)溶液的活度系數(shù)。

5. 等壓法

根據(jù)吉布斯-杜亥姆方程:

四、總結(jié)

近年來(lái),電解質(zhì)溶液逐漸成為許多有機(jī)和無(wú)機(jī)反映的良好媒介,在化學(xué),化工,冶金,生物,海洋,環(huán)保及地質(zhì)等領(lǐng)域中經(jīng)常遇到,而電解質(zhì)溶液理論研究將推動(dòng)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的深入研究和統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論的發(fā)展。在測(cè)定非締和式電解質(zhì)溶液活度系數(shù)時(shí)一般采用電動(dòng)勢(shì)法或凝固點(diǎn)降低法,但電動(dòng)勢(shì)法、凝固點(diǎn)降低法有測(cè)量數(shù)據(jù)精確,誤差小,操作繁瑣的優(yōu)缺點(diǎn);相比之下電導(dǎo)法具有儀器簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn):

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篇3

關(guān)鍵詞:工程熱力學(xué) 課程建設(shè) 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.093

《工程熱力學(xué)》是研究與熱能工程有關(guān)的熱能和其他形式能量(特別是機(jī)械能)相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及提高能量轉(zhuǎn)換效率的一門學(xué)科[1],作為我校飛行器系統(tǒng)與工程專業(yè)的主干課程之一,為學(xué)好專業(yè)核心課程《導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)原理》打下必備的理論基礎(chǔ)。該專業(yè)最終目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)科技發(fā)展和軍隊(duì)建設(shè)需要、能勝任初級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)崗位工作的導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)工程類干部,因此,與軍內(nèi)外同類課程相比,《工程熱力學(xué)》具有明顯的工程使用特色。

課程建設(shè)作為高??沙掷m(xù)發(fā)展的生命線,是最基本的教學(xué)建設(shè),也是提高教學(xué)質(zhì)量、抓好專業(yè)與學(xué)科建設(shè)的關(guān)鍵。工程熱力學(xué)課程組以深化教育改革、切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量[2,3]、突出專業(yè)應(yīng)用特色、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)高素質(zhì)人才為目的,有計(jì)劃、有步驟地從師資隊(duì)伍、教學(xué)條件、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)實(shí)施等方面進(jìn)行了建設(shè),效果明顯。

1 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),提高教師業(yè)務(wù)水平

建立一支高水平和穩(wěn)定的師資隊(duì)伍是各項(xiàng)教學(xué)工作開(kāi)展的基本保證。為滿足教學(xué)要求,形成了一支年齡、職稱、學(xué)歷和學(xué)緣結(jié)構(gòu)相對(duì)合理,人員相對(duì)穩(wěn)定的高水平課程教學(xué)梯隊(duì)[4]。從課程建設(shè)開(kāi)始,教研室通過(guò)調(diào)研摸底,根據(jù)每個(gè)人的專業(yè)方向,選擇表達(dá)能力和邏輯思維能力強(qiáng)的教師作為一線授課教師,組成包括1名正高、2名副高和2名講師(4名博士、1名碩士)的教學(xué)梯隊(duì),年齡從28歲到45歲,畢業(yè)院校包括國(guó)防科技大學(xué)、第二炮兵工程學(xué)院和西北工業(yè)大學(xué)。

實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。為提高教學(xué)質(zhì)量,主講教師必須嚴(yán)過(guò)教案關(guān)、試講關(guān)和課堂質(zhì)量督導(dǎo)檢查關(guān),針對(duì)主講教師的自身特點(diǎn),根據(jù)專家教授的建議,聽(tīng)課檢查落實(shí)教師業(yè)務(wù)素質(zhì)和授課水平的提高情況。

加強(qiáng)交流學(xué)習(xí),提高業(yè)務(wù)水平。選送部分教師到部隊(duì)鍛煉,了解部隊(duì)實(shí)際需求,在授課過(guò)程中能夠進(jìn)行針對(duì)性教學(xué);派送任課教師到具有相應(yīng)精品課程的地方高校進(jìn)行教學(xué)觀摩和進(jìn)修學(xué)習(xí),以提高授課質(zhì)量。

2 改善教學(xué)條件,保障教學(xué)順利開(kāi)展

2.1 精心選用教材

為了切合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的專業(yè)特點(diǎn)和部隊(duì)建設(shè)的實(shí)際需要,經(jīng)過(guò)任課教師的精心挑選,選取了內(nèi)容和難度適中、華自強(qiáng)編寫(xiě)的第四版《工程熱力學(xué)》作為授課教材,該教材融合了化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容,使教學(xué)內(nèi)容體系更加完善合理。輔導(dǎo)教材則選擇美國(guó)M.C.波特爾編著的《Engineering Thermodynamics》,學(xué)生反響良好,認(rèn)為該書(shū)英文通俗易懂,既提供了一個(gè)閱讀外文文獻(xiàn)的實(shí)踐鍛煉平臺(tái),又能從中學(xué)習(xí)了解國(guó)外學(xué)者表述熱工知識(shí)的思維方式。

2.2 制作多媒體課件

利用現(xiàn)代教學(xué)手段,提高教學(xué)效果。以二維FLASH動(dòng)畫(huà)技術(shù)制作了內(nèi)容生動(dòng)的《工程熱力學(xué)》典型動(dòng)力裝置和典型熱力過(guò)程的動(dòng)畫(huà)演示軟件,包括35種不同理論模型的動(dòng)畫(huà)。利用多媒體教室播放不同理論模型的動(dòng)畫(huà)、結(jié)合教師理論講解,學(xué)生可以較好理解實(shí)際工程中熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的抽象過(guò)程,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

2.3 開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

充分利用校園網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資料的上網(wǎng),開(kāi)發(fā)網(wǎng)上答疑系統(tǒng)進(jìn)行在線討論,讓網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為輔助教學(xué)手段提高教學(xué)質(zhì)量。制作漸縮噴管和狀態(tài)參數(shù)測(cè)定的虛擬實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行交互的虛擬實(shí)驗(yàn)。按照教學(xué)大綱開(kāi)發(fā)課程練習(xí)題庫(kù),為學(xué)生提供一種通過(guò)習(xí)題強(qiáng)化加深對(duì)所學(xué)知識(shí)理解的手段。題庫(kù)包括5種題型共1000余道試題,系統(tǒng)隨機(jī)組題,學(xué)生可以進(jìn)行在線測(cè)試。

2.4 搭建《工程熱力學(xué)》實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件,編著適合我校實(shí)際的《工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》,通過(guò)與西安重點(diǎn)院校的交流協(xié)商,搭建了在西安交通大學(xué)開(kāi)展《工程熱力學(xué)》實(shí)驗(yàn)的教學(xué)平臺(tái),開(kāi)展了噴管內(nèi)氣體流動(dòng)的熱力過(guò)程與性能參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn),使學(xué)生深刻理解了噴管設(shè)計(jì)和環(huán)境壓力對(duì)噴管流動(dòng)影響中涉及的理論知識(shí)。

3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)專業(yè)特色

考慮到專業(yè)特色,將傳統(tǒng)的熱力學(xué)理論列為重點(diǎn)內(nèi)容講述的同時(shí),把火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中涉及的化學(xué)熱力學(xué)理論列為重點(diǎn)內(nèi)容講述。在內(nèi)容安排上,結(jié)合二炮院校的專業(yè)特點(diǎn)和部隊(duì)實(shí)際需求,增加火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力循環(huán)知識(shí)點(diǎn)和導(dǎo)彈測(cè)試時(shí)用到的濕空氣相關(guān)內(nèi)容。并且把濕空氣的性質(zhì)安排在理想氣體混合物的性質(zhì)之后,這樣可以把濕空氣當(dāng)做理想氣體混合物的一個(gè)特例加以介紹,使學(xué)生能夠從抽象到具體、從一般到特殊,既能理解理想氣體混合物和濕空氣理論知識(shí),又能在發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)操作中學(xué)以致用。

4 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化創(chuàng)新能力

在本課程學(xué)習(xí)中,主要從兩方面激發(fā)學(xué)生興趣、促進(jìn)創(chuàng)新能力發(fā)展。

一是善于設(shè)疑提問(wèn),促其思考。在緒論介紹中強(qiáng)調(diào)“熱”與人類文明進(jìn)步的聯(lián)系,熱能的利用滲透在社會(huì)的方方面面。怎樣描述熱能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換?怎樣做到節(jié)能減排、提高能量轉(zhuǎn)化效率?工程熱力學(xué)基本理論、定律是如何體現(xiàn)在我們?nèi)粘I町?dāng)中?通過(guò)上述啟發(fā)式提問(wèn),極大地啟迪學(xué)生的思維,激發(fā)他們學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的興趣。

二是注重學(xué)以致用,在創(chuàng)新中深化知識(shí)的理解和運(yùn)用。在課程學(xué)習(xí)中,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用《工程熱力學(xué)》基本理論去指導(dǎo)專業(yè)應(yīng)用。擬定課題“溫度、濕度對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性檢查的影響分析”,要求從理論上分析環(huán)境溫度和氣體濕度變化可能對(duì)陣地測(cè)試項(xiàng)目造成的影響。該課題緊密結(jié)合部隊(duì)實(shí)際,學(xué)生興趣大,研究熱情高,成為歷屆學(xué)生本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題熱門。在研究過(guò)程中,大大加深學(xué)生對(duì)《工程熱力學(xué)》知識(shí)的理解,在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)教師與學(xué)生共同撰寫(xiě)并發(fā)表了相關(guān)學(xué)術(shù)論文。既強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新能力,又促進(jìn)了教師科研學(xué)術(shù)水平的提高。

5 重視教學(xué)全過(guò)程,提高教學(xué)質(zhì)量

課程組監(jiān)管教學(xué)全過(guò)程,旨在全方位提高工程熱力學(xué)教學(xué)質(zhì)量。①教學(xué)準(zhǔn)備:在教研室的指導(dǎo)和幫評(píng)下,主講教師認(rèn)真?zhèn)湔n、撰寫(xiě)教案,進(jìn)行課前實(shí)講。②課堂教學(xué):教學(xué)采用理論授課、討論、觀看工程及實(shí)驗(yàn)錄像、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)形式,靈活采用研討式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法,按基本概念、理論分析、工程應(yīng)用的順序進(jìn)行。教研室組織聽(tīng)課幫評(píng)加強(qiáng)對(duì)教學(xué)過(guò)程的監(jiān)控管理和全程評(píng)價(jià)。③課后總結(jié):在課堂授課后及時(shí)將本次授課的經(jīng)驗(yàn)得失進(jìn)行總結(jié)。④課程考核:采取平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)與期終考試相結(jié)合的考核方法。⑤問(wèn)卷調(diào)查:對(duì)學(xué)生進(jìn)行不記名問(wèn)卷調(diào)查,對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析,對(duì)照反思,有針對(duì)性地改進(jìn),力求本課程的教學(xué)水平達(dá)到新高。

6 結(jié)束語(yǔ)

《工程熱力學(xué)》經(jīng)過(guò)近五年的建設(shè),課堂教學(xué)質(zhì)量和教師教學(xué)水平得到明顯提高,在學(xué)校有很高的教學(xué)評(píng)價(jià)。工程熱力學(xué)先后在學(xué)校第五批重點(diǎn)課程建設(shè)和第二炮兵首批優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)中評(píng)為優(yōu)秀。

針對(duì)我校沒(méi)有工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀,在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和課程組的共同努力下,“2110”三期建設(shè)規(guī)劃在今年正式啟動(dòng)熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的新建工作,熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建成及投入使用必將為學(xué)生提供《工程熱力學(xué)》實(shí)驗(yàn)平臺(tái),縮短抽象概念和具體工程應(yīng)用之間的距離;為學(xué)生提供實(shí)踐和自主創(chuàng)新的場(chǎng)所,使工程熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量再上一個(gè)新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn):

[1]華自強(qiáng),張忠進(jìn),高青等編.工程熱力學(xué)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

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[3]李文杰,余曉平,彭宣偉.工程熱力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀與改革思考――以重慶科技學(xué)院工程熱力學(xué)課程為例[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2012,(13):350.

[4]艾春安.《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》第二炮兵優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)評(píng)審材料(內(nèi)部資料)[Z].2011.

作者簡(jiǎn)介:李紅霞(1979-),女,博士,講師,主要從事工程熱力學(xué)教學(xué)工作,研究方向?yàn)楹懿牧虾铣伞⑿阅芊治龊湍M計(jì)算,第二炮兵工程大學(xué)601室,陜西西安 710025

艾春安,第二炮兵工程大學(xué)601室,陜西西安 710025

篇4

(曲靖師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,云南曲靖655400)

摘要:翻轉(zhuǎn)課堂是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和資源,重構(gòu)教學(xué)流程,把教學(xué)過(guò)程分為課前和課堂中兩部分。在物理化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力,提高學(xué)生的自學(xué)能力。翻轉(zhuǎn)課堂模式對(duì)物理化學(xué)教學(xué)改革有重要啟示,值得物理化學(xué)教學(xué)者重視和思考。

關(guān)鍵詞 :翻轉(zhuǎn)課堂;物理化學(xué);教學(xué);應(yīng)用

DOI:10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.06.020

中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):1671—1580(2015)06—0046—02

基金項(xiàng)目:曲靖師范學(xué)院“物理化學(xué)重點(diǎn)課程”,項(xiàng)目編號(hào):ZDKC2014008。

收稿日期:2014—12—28

作者簡(jiǎn)介:余仕問(wèn)(1977— ),男,云南宣威人。曲靖師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,副教授,研究方向:量子化學(xué)計(jì)算。

物理化學(xué)課程是物理和化學(xué)的交叉科學(xué),是化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、生物科學(xué)、藥學(xué)等學(xué)科的理論基礎(chǔ)課。該課程以公式推導(dǎo)繁瑣、公式適用條件嚴(yán)格、概念理解難為特點(diǎn)。隨著化學(xué)和相關(guān)學(xué)科的飛速發(fā)展,物理化學(xué)的內(nèi)容隨之增加,而同時(shí)物理化學(xué)的授課課時(shí)減少,因此,如何提高教學(xué)質(zhì)量就成為每一位物理化學(xué)教師要思考的問(wèn)題。筆者結(jié)合近三年應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)實(shí)踐, 就如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和加強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力方面進(jìn)行了一些嘗試,引入了流行于國(guó)外的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法,積累了一些經(jīng)驗(yàn),取得了良好的效果。

一、翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂的對(duì)比

翻轉(zhuǎn)課堂是通過(guò)顛倒知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化來(lái)改變傳統(tǒng)教學(xué)中師生角色并對(duì)課堂時(shí)間的使用進(jìn)行重新規(guī)劃的新型教學(xué)模式。[1]在麻省理工的開(kāi)放課件運(yùn)動(dòng)后,可汗學(xué)院、耶魯公開(kāi)課微視頻等為翻轉(zhuǎn)課堂的開(kāi)展提供了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,促進(jìn)了翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展。

知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化是傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程的兩個(gè)重要組成部分。在傳統(tǒng)課堂中,教師以在課堂中講授的方式來(lái)完成知識(shí)傳授,學(xué)生則以課后作業(yè)、實(shí)際的操作實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化。在翻轉(zhuǎn)課堂中,知識(shí)傳授由學(xué)生在課前通過(guò)觀看教學(xué)視頻、預(yù)習(xí)教材來(lái)自主完成,知識(shí)內(nèi)化則在課堂中經(jīng)教師通過(guò)典型問(wèn)題的講解、習(xí)題練習(xí)、小組討論、自我測(cè)試等方式來(lái)完成。翻轉(zhuǎn)課堂使得教師從傳統(tǒng)課堂中的知識(shí)傳授者變成了學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者,學(xué)生成為了學(xué)習(xí)過(guò)程的核心,需要教師在翻轉(zhuǎn)課堂中使用新的教學(xué)策略達(dá)到這一目的。

二、翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

在翻轉(zhuǎn)課堂中,針對(duì)課前和課后兩個(gè)部分進(jìn)行了細(xì)致的規(guī)劃。

(一)課前部分

1.幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)的內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)。以電化學(xué)為例,告知學(xué)生電化學(xué)的重點(diǎn)為可逆電池的電動(dòng)勢(shì)及其應(yīng)用,其難點(diǎn)為計(jì)算電解質(zhì)溶液的平均活度系數(shù)(γ±)和平衡常數(shù)等內(nèi)容。要求學(xué)生從熱力學(xué)基本公式dG=-SdT+VdP 推導(dǎo)出ΔrSm、Qr、ΔrHm的計(jì)算公式以及能斯特方程,能把化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池。并布置一定的習(xí)題給學(xué)生,要求學(xué)生討論完成,把不清楚的地方記錄下來(lái)。

2.錄制視頻。物理化學(xué)是一門概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科, 涉及的公式多, 而且比較抽象, 所以成為歷屆學(xué)生比較難學(xué)的一門課程。因此,教師在制作視頻時(shí)必須抓住教材的重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn),深入細(xì)致地進(jìn)行講解,此外,在視頻制作過(guò)程中要取得學(xué)校的配合。流程化的過(guò)程是麻省理工學(xué)院開(kāi)放課件運(yùn)動(dòng)成功的重要因素之一。[2]

3.課前討論。在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律時(shí),學(xué)生已經(jīng)理解熱力學(xué)第一定律就是能量的守恒與轉(zhuǎn)化定律,且已知在化學(xué)熱力學(xué)中,研究對(duì)象無(wú)整體運(yùn)動(dòng),無(wú)特殊外力場(chǎng),只關(guān)注體系的熱力學(xué)能,要求學(xué)生在課前討論為什么不能計(jì)算體系內(nèi)能的絕對(duì)值,而只能計(jì)算體系內(nèi)能的熱力學(xué)能變。經(jīng)過(guò)討論學(xué)生普遍反映他們對(duì)熱力學(xué)能和熱力學(xué)第一定律的理解加深了,掌握了熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)和熱力學(xué)解決問(wèn)題的基本方法。

(二)課中部分

1.確定問(wèn)題。在物理化學(xué)教學(xué)中,應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生討論中提出的疑問(wèn),歸納其中有價(jià)值的問(wèn)題作為課堂的教學(xué)導(dǎo)入,引導(dǎo)學(xué)生去積極探究問(wèn)題的答案。例如:根據(jù)學(xué)生完成習(xí)題的情況,發(fā)覺(jué)大部分學(xué)生在利用吉布斯自由能G做判據(jù)時(shí),不理解其適用條件(等溫、等壓、不做其他功)。在課堂講授時(shí),教師應(yīng)從熱力學(xué)第一、第二定律入手推導(dǎo)公式,在引入條件時(shí)有意識(shí)地仔細(xì)講解,必要時(shí)可讓學(xué)生在課堂上自己推導(dǎo),以加深理解。同時(shí),順勢(shì)得出物理化學(xué)中的其他判據(jù),如熵判據(jù)、Helmholtz自由能判據(jù)以及內(nèi)能和焓判據(jù)。在引入相關(guān)條件的過(guò)程中,注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法, 引導(dǎo)學(xué)生從推導(dǎo)與歸納中學(xué)習(xí)科學(xué)的研究方法,為以后進(jìn)一步深造和從事科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.獨(dú)立探索。物理化學(xué)概念抽象、公式多且公式推導(dǎo)過(guò)程涉及到大量的微積分知識(shí),如果教師在教學(xué)過(guò)程中采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,學(xué)生容易感到枯燥無(wú)味,從而失去學(xué)習(xí)的興趣。因此,教師在物理化學(xué)課堂設(shè)計(jì)中要尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性,讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中構(gòu)建自己的知識(shí)體系。例如:在物理化學(xué)教學(xué)中,對(duì)于四個(gè)基本公式(dU=TdS-PdV,dH=TdS+VdP,dA=-SdT-PdV,dG=-SdT+VdP),要求學(xué)生從熱力學(xué)第一和第二定律首先推導(dǎo)出dU=TdS-PdV,再得到其余三個(gè)。對(duì)此,學(xué)生反響熱烈,認(rèn)為通過(guò)獨(dú)立探索能更好地掌握和理解熱力學(xué)的基本公式和適用條件,并且可以把熱力學(xué)第一和第二定律有機(jī)結(jié)合。

3.協(xié)作學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義者認(rèn)為,知識(shí)的獲得是學(xué)習(xí)者在一定情境下通過(guò)人際協(xié)作活動(dòng)實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)的過(guò)程。[3]所以,在翻轉(zhuǎn)課堂中應(yīng)該加強(qiáng)協(xié)作學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)。例如:在講到表面物理化學(xué)中的表面張力有關(guān)內(nèi)容時(shí),可以把學(xué)生分成幾個(gè)小組,每一個(gè)小組做一個(gè)實(shí)驗(yàn),用棉線做一個(gè)不規(guī)則的圖形,然后取一盆肥皂水, 用棉線蘸一下,觀察棉線形狀的變化。學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和思考后,在課堂上討論是什么原因?qū)е旅蘧€發(fā)生變化的,然后教師從理論上進(jìn)行分析, 引導(dǎo)學(xué)生得出表面張力的本質(zhì)、方向以及表面張力和表面Gibbs自由能的異同點(diǎn)。[4]

三、翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)于物理化學(xué)教學(xué)的意義

(一)促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)和成績(jī)共同提高在傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)模式中,由于課時(shí)削減和內(nèi)容增加,教師課堂講授幾乎占用了全部的授課時(shí)間。從上課開(kāi)始到下課,教師都一直在講,學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性被壓抑,不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。翻轉(zhuǎn)課堂能提高學(xué)生的自我管理和自主學(xué)習(xí)能力,拓寬學(xué)生的知識(shí)面。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式后,學(xué)生的期中和期末成績(jī)普遍有了提高,不及格人數(shù)大幅下降,在問(wèn)卷調(diào)查中,學(xué)生反映學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力都有了提高。[5]所以,翻轉(zhuǎn)課堂培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維方法和動(dòng)手能力,能提高學(xué)生的素質(zhì)和成績(jī)。

(二)提供從不中斷的學(xué)習(xí)資源傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容無(wú)法長(zhǎng)期保存,所以學(xué)生在課堂上用大量的時(shí)間做筆記。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)內(nèi)容如授課視頻、網(wǎng)上的習(xí)題、自測(cè)題以及教案等可以長(zhǎng)期保存,學(xué)生觀看視頻時(shí),對(duì)于看不懂的地方可以反復(fù)看,還可以隨時(shí)暫停來(lái)思考重點(diǎn)和難點(diǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

物理化學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,不斷地探索和實(shí)踐那些有利于提高教學(xué)效果的新方法。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生概括問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)]

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[3]何克抗.建構(gòu)主義——革新傳統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)[J].電化教育研究,1997(3).

篇5

關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)速率;化學(xué)平衡;調(diào)查研究

文章編號(hào):1005C6629(2017)3C0021C05 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

化學(xué)反應(yīng)原理是中學(xué)化學(xué)中邏輯性最為縝密的一個(gè)部分,而最令學(xué)生頭痛的則是其中的化學(xué)平衡部分。化學(xué)平衡還包括下位的弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡、沉淀溶解平衡等內(nèi)容?;瘜W(xué)平衡的基本原理是上述所有理論的基礎(chǔ),學(xué)生只有真正掌握了化學(xué)平衡,才能認(rèn)知其他特殊條件下的各類平衡問(wèn)題。

1 “速率”和“平衡”的教學(xué)誤區(qū)

1.1 盡管課標(biāo)“隔離”了“速率”和“平衡”,但教學(xué)中往往混為一談

化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容是高中化學(xué)反應(yīng)原理模塊的重要組成部分。課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生對(duì)動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)主要有:(1)知道化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定某些化學(xué)反應(yīng)的速率;(2)知道活化能的涵義及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。而對(duì)熱力學(xué)的要求包括以下兩個(gè)方面:(1)能用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的方向;(2)描述化學(xué)平衡建立的過(guò)程,知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義,能利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率[1]。

很明顯,課標(biāo)對(duì)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)這兩個(gè)理論作了明確的“隔離”,即內(nèi)容上分開(kāi)來(lái)闡述,強(qiáng)調(diào)了速率相關(guān)內(nèi)容的過(guò)程性以及平衡相關(guān)內(nèi)容的狀態(tài)性。例如課標(biāo)要求用焓變和熵變兩個(gè)狀態(tài)函數(shù)去判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向,要求利用化學(xué)平衡常數(shù)去計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等等。動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)有著不同的研究對(duì)象,前者關(guān)注的是反應(yīng)的過(guò)程,后者只關(guān)涉體系的狀態(tài)。兩者有著本質(zhì)的差異,而教材往往通過(guò)速率來(lái)建立平衡,且通過(guò)速率的改變來(lái)討論平衡的移動(dòng),從而教師往往將兩個(gè)理論混為一談,時(shí)而“速率”,時(shí)而“平衡”,導(dǎo)致學(xué)生誤以為速率的改變是平衡移動(dòng)的原因,事實(shí)上焓和熵才是影響平衡的關(guān)鍵因素。

在教學(xué)實(shí)踐中,教師往往這樣總結(jié):“在一定的條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等且不等于零時(shí),該反應(yīng)就達(dá)到了動(dòng)態(tài)的化學(xué)平衡狀態(tài)。這種狀態(tài)的建立需要一定的條件,當(dāng)條件改變時(shí),導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率改變,從而平衡狀態(tài)被打破。如果正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,那么反應(yīng)向正方向移動(dòng),最終達(dá)到一個(gè)新的平衡。”這樣的表述乍看起來(lái)很正確,有條理。但仔細(xì)分析其邏輯關(guān)系時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)存在很多問(wèn)題。比如這樣的表述認(rèn)為速率不變導(dǎo)致了平衡建立,速率的改變引起了平衡的移動(dòng),即化學(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)平衡的原因。這種將熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)歸結(jié)為簡(jiǎn)單的因果關(guān)系的錯(cuò)誤做法,勢(shì)必導(dǎo)致學(xué)生思維紊亂,因此從源頭上區(qū)分動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)才能消除這種認(rèn)識(shí)誤區(qū)。

1.2 相P研究“隔靴搔癢”,沒(méi)有涉及教學(xué)中如何有效“分離”動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)

很遺憾的是,相關(guān)教學(xué)研究并沒(méi)有關(guān)注到教學(xué)實(shí)踐中如何從源頭上消除這種混淆,而主要集中在以下三個(gè)方面:一是學(xué)科本體知識(shí)的推導(dǎo)。主要是從學(xué)科本體知識(shí)層面出發(fā)去辨析和論證化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡狀態(tài)、化學(xué)平衡移動(dòng)等核心概念的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì),探討各概念間的聯(lián)系和區(qū)別。該討論建立在大學(xué)物理化學(xué)的純理論知識(shí)之上,沒(méi)有涉及到具體的教和學(xué),缺乏操作性。

二是教學(xué)策略與方法的探討。這類研究一般都起源于教師在實(shí)際授課過(guò)程中遇到的困惑或者問(wèn)題,針對(duì)某一節(jié)課或者某一單元的內(nèi)容,通過(guò)嘗試新的教學(xué)理念或者改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)和方法來(lái)提高教學(xué)的實(shí)效性,然后分析比較改進(jìn)后的成果和不足,為其他教師提供參考。但以上研究極少觸及學(xué)生在本部分產(chǎn)生認(rèn)知障礙的本質(zhì)原因:即將混淆了的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)作為建構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ)。

三是學(xué)生學(xué)習(xí)障礙點(diǎn)的分析。這部分研究主要從教學(xué)重難點(diǎn)出發(fā),調(diào)查分析學(xué)生存在的認(rèn)知障礙和迷思概念以及形成原因,旨在探討如何避免學(xué)生在認(rèn)知建構(gòu)中出現(xiàn)矛盾。但這類研究的關(guān)注點(diǎn)集中在教學(xué)過(guò)程中的策略和方法是否恰當(dāng),很少觸及到學(xué)科本體知識(shí)框架的科學(xué)性。

1.3 教學(xué)誤區(qū)的實(shí)踐表征:“以其昏昏,使人昭昭”

在真實(shí)的教學(xué)情境中主要存在兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是教師本身理論知識(shí)紊亂、邏輯不清,不清楚化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡之間的聯(lián)系和區(qū)別。因此在教學(xué)實(shí)踐中也就無(wú)法將這個(gè)問(wèn)題有層次、結(jié)構(gòu)化地呈現(xiàn)給學(xué)生。導(dǎo)致學(xué)生在認(rèn)知建構(gòu)的起始階段就存在誤區(qū),失之毫厘謬以千里,最后無(wú)法認(rèn)清動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的本質(zhì)。

二是學(xué)生在學(xué)習(xí)這一塊內(nèi)容時(shí)只考慮速率和平衡的關(guān)系,錯(cuò)誤地使用速率去推斷一切平衡問(wèn)題,混淆了兩個(gè)理論不同的適用范圍,不能區(qū)分過(guò)程性問(wèn)題和狀態(tài)性問(wèn)題,導(dǎo)致問(wèn)題解決時(shí)思維混亂,甚至出現(xiàn)分別從“速率”和“平衡”的角度去分析同一個(gè)問(wèn)題,居然得到截然相反答案的情形。如有學(xué)生學(xué)完速率和平衡之后提出一個(gè)問(wèn)題,“有固體做反應(yīng)物的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,將固體由塊狀粉碎成粉末狀后,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率沒(méi)有變化,為何平衡沒(méi)有移動(dòng)呢?”學(xué)生這種問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因在于學(xué)生沒(méi)有理解化學(xué)平衡移動(dòng)的能量本質(zhì)。

2 “速率”和“平衡”教學(xué)的實(shí)證研究

本研究對(duì)北京市一所普通學(xué)校的高二學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究,發(fā)放問(wèn)卷240份,回收有效問(wèn)卷194份,有效回收率為80.8%。

研究工具分為問(wèn)卷和訪談兩部分。(1)問(wèn)卷測(cè)試。問(wèn)卷包括對(duì)速率及其影響因素的理解、對(duì)平衡及其影響因素的理解、對(duì)平衡和速率關(guān)系的理解三個(gè)維度。每個(gè)維度均包括兩個(gè)判斷題,每個(gè)問(wèn)題后均要求學(xué)生寫(xiě)出判斷的原因。(2)半結(jié)構(gòu)性訪談。對(duì)6位教師進(jìn)行深度的半結(jié)構(gòu)性訪談,主要從教師的角度關(guān)注教學(xué)實(shí)踐中速率和平衡問(wèn)題的處理。測(cè)試總體結(jié)果如圖1所示。

學(xué)生對(duì)于化學(xué)平衡的表征、速率表征及速率與平衡的關(guān)系掌握較好,正確率在80%以上。但在平衡與狀態(tài)的關(guān)系、速率與平衡的移動(dòng)等方面表現(xiàn)一般,正確率50%左右。由于相應(yīng)的理論知識(shí)掌握不扎實(shí),導(dǎo)致絕大多數(shù)學(xué)生在實(shí)際問(wèn)題解決時(shí)束手無(wú)策,得分率非常低,僅有26%的學(xué)生能夠很好地解釋工業(yè)合成氨中的相關(guān)問(wèn)題。圖1充分說(shuō)明了以下幾個(gè)問(wèn)題:一是大部分學(xué)生能從較低層次理解速率和平衡及二者關(guān)系,但未能上升到速率微觀變化機(jī)理的高度,孤立地考慮速率的各影響因素,沒(méi)有形成系統(tǒng);二是接近一半的學(xué)生對(duì)于化學(xué)平衡狀態(tài)的實(shí)質(zhì)認(rèn)識(shí)有欠缺,不能理解平衡狀態(tài)只與系統(tǒng)的各狀態(tài)函數(shù)(焓、熵、溫度等)有關(guān)而與達(dá)到平衡的途徑無(wú)關(guān);三是絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)平衡和速率的關(guān)系極少能從本質(zhì)上區(qū)分,幾乎都停留在各種規(guī)律的機(jī)械記憶上,化學(xué)平衡常數(shù)僅僅被作為計(jì)算的工具,沒(méi)有意識(shí)到平衡的熱力學(xué)實(shí)質(zhì)(K與Q的關(guān)系)。

2.1 對(duì)平衡及其影響因素的理解:半數(shù)學(xué)生不清楚“平衡只與體系的狀態(tài)有關(guān),與建立的途徑無(wú)關(guān)”

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,87%的學(xué)生能夠正確判斷“化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),但化學(xué)平衡常數(shù)不一定改變”,其中62%的學(xué)生能夠指出化學(xué)平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān),僅16%的學(xué)生能夠同時(shí)指出化學(xué)平衡受多種因素(濃度、溫度、壓強(qiáng)等)的影響。學(xué)生總體的25.7% 在解釋這一判斷時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。主要的錯(cuò)誤解釋有三類,每類約占1/3,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

有54%的學(xué)生能夠正確判斷“平衡只與體系的狀態(tài)有關(guān),與建立的途徑無(wú)關(guān)”,其中39.5%的學(xué)生能夠答出“在等溫等壓下,固定容積時(shí),1mol N2和3mol H2達(dá)到的平衡狀態(tài)與2mol NH3達(dá)到的平衡狀態(tài)是等同的”或者“以上兩種情況是等效平衡”。學(xué)生總體中有51.4%在解釋原因時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤,沒(méi)有從熱力學(xué)的研究角度去看待平衡狀態(tài),仍然試圖從變化過(guò)程推斷平衡結(jié)果,將動(dòng)力學(xué)套用到熱力學(xué)問(wèn)題的解決中,從而導(dǎo)致科學(xué)性錯(cuò)誤。主要也是三類,具體情況見(jiàn)表1。

2.2 對(duì)速率及其影響因素的理解:大部分學(xué)生忽視速率的定量特征

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,82.9%的學(xué)生能夠正確判斷“速率大,現(xiàn)象并不一定越明顯”,其中58.6%的學(xué)生認(rèn)為“無(wú)明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)即使速率大現(xiàn)象也不顯著”。學(xué)生總體的24.3%在解釋判斷原因時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤,主要錯(cuò)誤有兩種,一是認(rèn)為速率是物質(zhì)的量的變化,沒(méi)有考慮單位時(shí)間。數(shù)據(jù)表明大部分學(xué)生對(duì)于化學(xué)反應(yīng)速率的意義認(rèn)識(shí)比較清晰,但絕大多數(shù)學(xué)生僅基于化學(xué)反應(yīng)的某種現(xiàn)象來(lái)考慮化學(xué)反應(yīng)速率的大小,忽視速率的定量特征。有研究者指出,“化學(xué)反應(yīng)速率”的廣義定義可以表_為“參與反應(yīng)的物質(zhì)的‘量’(如質(zhì)量、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度等)隨時(shí)間的變化量”,這一定義是“化學(xué)反應(yīng)速率”普遍的表達(dá)方式[3];二是學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為只有觀測(cè)到宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才能討論速率,如果沒(méi)有氣泡或者顏色變化等則無(wú)法測(cè)量速率。事實(shí)上,眼見(jiàn)不一定為實(shí),有時(shí)現(xiàn)象明顯可能速率并一定大。

2.3 對(duì)速率和平衡關(guān)系的理解:幾乎沒(méi)有學(xué)生理解“速率所屬的動(dòng)力學(xué)及平衡所屬的熱力學(xué)雖然兩者相關(guān),但并不互為因果關(guān)系”

有81.4%的學(xué)生正確判斷“反應(yīng)速率變化,平衡并不一定移動(dòng)”,其中68.4%的學(xué)生能夠舉出反例如“催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率,但并不能使平衡移動(dòng)”來(lái)證偽該命題,3.5%的學(xué)生想到了“對(duì)于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量相等的反應(yīng)壓強(qiáng)的改變同等程度地改變反應(yīng)速率,平衡不移動(dòng)”;學(xué)生總體的38.6%不能正確清楚地表述原因。判斷錯(cuò)誤的學(xué)生原因主要有兩點(diǎn):其一是化學(xué)反應(yīng)速率決定平衡;其二是認(rèn)為加熱等會(huì)使速率增大,但平衡有可能不移動(dòng)。50%的學(xué)生能正確判斷“平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)速率可能變大、變小或者不變”,其中34.3%的學(xué)生表示“正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率有可能同時(shí)增大或減小,但只要正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,平衡即向正反應(yīng)方向移動(dòng)”。判斷錯(cuò)誤的學(xué)生主要認(rèn)為“只有正反應(yīng)速率增大,且逆反應(yīng)速率減小,平衡才能正向移動(dòng)”。

速率是動(dòng)力學(xué)概念,平衡是熱力學(xué)的概念,屬于不同的范疇,兩者相關(guān),但并不互為因果關(guān)系。因此,應(yīng)基于能量的視角來(lái)理解化學(xué)平衡的本質(zhì),熱力學(xué)中的平衡狀態(tài)是一種體系中所包含的能做功的熱量(焓)和分子功(熵)之間的特殊穩(wěn)定狀態(tài)。這種狀態(tài)的存在用平衡常數(shù)K和Q的相對(duì)大小來(lái)衡量,而正逆反應(yīng)速率相等是化學(xué)平衡建立后的一種外在表現(xiàn)形式,使用正逆反應(yīng)速率的大小變化去推論平衡的相關(guān)問(wèn)題存在科學(xué)性錯(cuò)誤。

化學(xué)熱力學(xué)認(rèn)為對(duì)任意的封閉系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)有微小變化時(shí),

總之,通過(guò)上述討論,無(wú)論是平衡的建立過(guò)程還是平衡的移動(dòng)過(guò)程,熱力學(xué)基礎(chǔ)上建立的關(guān)于化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題的結(jié)論,與反應(yīng)速率之間沒(méi)有任何的聯(lián)系。

3 澄清“速率”和“平衡”教學(xué)誤區(qū)的建議3.1 教師要深刻把握熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的聯(lián)系與差異

化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)是綜合研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的兩個(gè)不可缺少的重要組成部分。由于二者各自的研究任務(wù)不同、研究的側(cè)重點(diǎn)不同,因而化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)既有顯著的區(qū)別又互有聯(lián)系。因此,教師要從源頭上對(duì)它們作本質(zhì)的區(qū)分。

化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué),特別是平衡態(tài)熱力學(xué),是從靜態(tài)的角度出發(fā)研究過(guò)程的始態(tài)和終態(tài),利用狀態(tài)函數(shù)探討化學(xué)反應(yīng)從始態(tài)到終態(tài)的可能性及變化過(guò)程的方向和限度,而不涉及變化過(guò)程所經(jīng)歷的途徑和中間步驟。所以化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)只回答反應(yīng)的可能性問(wèn)題,不考慮時(shí)間因素,不能回答反應(yīng)的速率和歷程。熱力學(xué)方法不依賴于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和過(guò)程的細(xì)節(jié),旨在預(yù)示和指出途徑而不是解釋,因此它只能處理平衡問(wèn)題而不能說(shuō)明這種平衡狀態(tài)是怎么達(dá)到的,只需要知道體系的最初和最終狀態(tài)就能得到可靠的結(jié)果[7]。

一般來(lái)說(shuō)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象包括以下三個(gè)方面:化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的條件(溫度、壓強(qiáng)、濃度及介質(zhì)等)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;化學(xué)反應(yīng)的歷程(又稱機(jī)理);物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)能力之間的關(guān)系。化學(xué)動(dòng)力學(xué)最重要的是研究化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)因(反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)等)與外因(催化劑、輻射及反應(yīng)器等存在與否)是如何影響化學(xué)反應(yīng)的速率及過(guò)程;揭示化學(xué)反應(yīng)機(jī)理;建立總包反應(yīng)與基元反應(yīng)的定量理論等[8]。

在對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究時(shí)總是從動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)出發(fā),由宏觀的研究進(jìn)而到微觀的分子水平的研究,因而將化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)區(qū)分為宏觀動(dòng)力學(xué)和微觀動(dòng)力學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域,但二者并非互不相關(guān),而是相輔相成的。平衡是對(duì)過(guò)程結(jié)果的描述,速率變化則是對(duì)反應(yīng)過(guò)程的描述。它們的解機(jī)制是兩個(gè)不同學(xué)科的不同問(wèn)題,既非化學(xué)平衡移動(dòng)決定反應(yīng)速率的變化,也非反應(yīng)速率的變化導(dǎo)致了化學(xué)平衡的移動(dòng),它們屬于各自獨(dú)立的學(xué)科體系問(wèn)題。

3.2 教學(xué)順序可以嘗試調(diào)整,按照大學(xué)順序先平衡后速率,有利于中學(xué)與大學(xué)銜接

我們發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)教學(xué)基本按照人教版教材順序安排,先講“化學(xué)反應(yīng)速率”部分,然后通過(guò)速率的討論來(lái)研究平衡的建立問(wèn)題。筆者通過(guò)教師訪談發(fā)現(xiàn),他們認(rèn)為“速率”較為貼近學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),且已有認(rèn)知中的物理概念“速度”易于遷移,所以沒(méi)有覺(jué)得這種教學(xué)順序存在問(wèn)題。但由于速率的影響因素和平衡的影響因素非常相似,這種教學(xué)安排導(dǎo)致前者對(duì)后者的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了干擾,學(xué)生在后期平衡移動(dòng)的判斷過(guò)程中把正逆速率的改變看成平衡移動(dòng)的本質(zhì)原因。

教師應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生的認(rèn)知障礙有一定的判斷,認(rèn)識(shí)到速率部分的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生認(rèn)知同化造成矛盾,因此合理調(diào)整教學(xué)順序,選擇比較合適的教學(xué)素材,可以克服這一困境。例如可以采取魯科版《化學(xué)反應(yīng)原理》中的編排順序,將化學(xué)反應(yīng)方向和限度放在化學(xué)反應(yīng)速率之前教學(xué)。筆者對(duì)魯科版教材編寫(xiě)專家進(jìn)行訪談,發(fā)現(xiàn)該版本教材之所以將“平衡”置于“速率”之前,就是為了避免以往教學(xué)中先講速率的弊端,讓學(xué)生分清熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)這兩個(gè)不同的問(wèn)題。這樣的教學(xué)順序也符合大學(xué)化學(xué)中的授課順序,有利于中學(xué)到大學(xué)的教學(xué)銜接。

3.3 引導(dǎo)學(xué)生厘清平衡和速率,從熱力學(xué)的角度解決平衡問(wèn)題

為了使學(xué)生能從本質(zhì)上理解反應(yīng)速率的影響因素,教師要使學(xué)生將速率的宏觀影響因素(濃度、溫度、催化劑)和微觀機(jī)理(碰撞理論和活化能理論)結(jié)合起來(lái),只有讓學(xué)生能從能量角度(活化分子數(shù)和活化分子百分?jǐn)?shù)的改變)推理出濃度、溫度、催化劑對(duì)速率的影響,學(xué)生才能不浮于表面的死記硬背。針對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)這一學(xué)生認(rèn)知困難的部分,教師應(yīng)當(dāng)深刻把握平衡的本質(zhì),即將平衡的影響因素歸于化學(xué)平衡常數(shù)K與濃度商Q的不相等,溫度改變了平衡常數(shù)K的數(shù)值,而壓強(qiáng)或濃度改變的則是濃度商Q的數(shù)值,平衡會(huì)向使?jié)舛壬蘍趨近于平衡常數(shù)K的方向移動(dòng)。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[S].北京:人民教育出版社,2003.

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篇6

ZOU Zhong-li MA Jin-fu CHEN Zhan-lin

(School of Materials Science and Engineering, Beifang Univesity of Nationalities, Yinchuan Ningxia 750021, China)

【Abstract】According to the characteristics of Physical Chemistry and the development requirements of the major, teaching reform is carried out in Physical Chemistry course. The reform includes changing in curriculum, improving teaching content and updating teaching methods. The students’ interest and learning initiative are increased clearly, and the quality of teaching and the teaching level are improved effectively by teaching reform.

【Key words】Physical chemistry;Teaching reform;Teaching effect

物理化學(xué)是新能源材料與器件專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程是從化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象的聯(lián)系中,尋找和探索化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中普遍性變化規(guī)律的一門科學(xué)[1],研究?jī)?nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)及表面化學(xué)等,其研究目的是探究物質(zhì)變化過(guò)程的基本規(guī)律,用于解決科學(xué)研究和實(shí)際生活中的問(wèn)題?!靶履茉床牧吓c器件專業(yè)”是今年教育部2010年公布的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)之一,全國(guó)共有十余所高校獲準(zhǔn)設(shè)立該新專業(yè)。物理化學(xué)課程可為新能源材料與器件專業(yè)后續(xù)課程、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)提供重要理論支撐。通過(guò)新能源專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐,筆者從以下幾方面談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì),供大家探討。

1 存在的問(wèn)題

物理化學(xué)課程內(nèi)容理論性強(qiáng),公式多,概念多,需要教授的知識(shí)點(diǎn)多,而課時(shí)卻非常有限。正由于這些特點(diǎn)使得該課程成為高等院校中有名難學(xué)難懂的專業(yè)課,考試通過(guò)率普遍很低。通過(guò)本校新能源專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐,學(xué)生也普遍反映該課程理論概念抽象、相關(guān)公式和使用的限定條件眾多,十分難學(xué),在學(xué)習(xí)過(guò)程極易產(chǎn)生厭倦和抵觸的情緒。

此外,物理化學(xué)存在的另一問(wèn)題是學(xué)習(xí)起點(diǎn)高。前修課程包括高等數(shù)學(xué),大學(xué)物理,無(wú)機(jī)化學(xué)。由于各課程自成體系,互相封閉,各自為教造成基礎(chǔ)課,基礎(chǔ)課與專業(yè)課存在重復(fù)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重。使得教與學(xué)都十分困難,教師要耗費(fèi)大量時(shí)間解釋相關(guān)課程的基礎(chǔ)知識(shí),而學(xué)生也難以理解和接受。比如在微積分和微分方程都沒(méi)有學(xué)到情況下,讓學(xué)生理解化學(xué)動(dòng)力學(xué)中n級(jí)反應(yīng),顯然是不恰當(dāng)?shù)?,再如多組分系統(tǒng)熱力學(xué)中偏摩爾量的概念,沒(méi)有高數(shù)知識(shí)也是無(wú)法理解的,這樣的教學(xué)脫離了學(xué)生的基礎(chǔ),也違背了循序漸進(jìn)的教學(xué)原則[2]。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革

針對(duì)目前物理化學(xué)的現(xiàn)狀,筆者首先從教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革,對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行了重新梳理,具體包括以下三方面。

2.1 修訂教學(xué)大綱,力求內(nèi)容少而精

目前全國(guó)大多數(shù)高校中開(kāi)設(shè)的物理化學(xué)課程學(xué)時(shí)至少在80學(xué)時(shí)以上,而本校物理化學(xué)課程的學(xué)時(shí)只有48學(xué)時(shí)。這造成了在選取教材方面存在極大的困難,物理化學(xué)的經(jīng)典教材有很多,然而即使在簡(jiǎn)明教材中也難有一種符合本校專業(yè)的培養(yǎng)要求。本課程曾經(jīng)選用的教材在實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn),雖然是面向材料專業(yè)編寫(xiě)的,并且在課程內(nèi)容方面對(duì)材料專業(yè)也有所側(cè)重,但書(shū)籍閱讀理論基礎(chǔ)較高,學(xué)生普遍反映看不懂。綜合考慮采用清華大學(xué)朱文濤教授主編的《物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程》,該書(shū)對(duì)傳統(tǒng)物理化學(xué)的內(nèi)容去繁就簡(jiǎn),內(nèi)容也深入淺出。在此基礎(chǔ)上要求教師在授課過(guò)程中也不唯書(shū),不照本宣科,對(duì)原有教學(xué)大綱進(jìn)行修訂,比如去掉物質(zhì)的狀態(tài)與表征一章,合并表面和膠體兩章,使其更具有科學(xué)性和概括性。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐結(jié)合,激發(fā)學(xué)生興趣

興趣是最好的老師,如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣一直是物理化學(xué)教學(xué)中關(guān)注的問(wèn)題[3]。物理化學(xué)是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的課程,在講授過(guò)程中注重科學(xué)發(fā)展史的介紹。例如熱力學(xué)第二定律的講授過(guò)程中增加熱力學(xué)定律研究和產(chǎn)生的歷史過(guò)程,引入永動(dòng)機(jī)的起源和爭(zhēng)論,既可以引發(fā)學(xué)生的聽(tīng)課興趣,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的科學(xué)思維。再如冰箱制冷與卡諾循環(huán)、中暑與熵病、土壤保墑與開(kāi)爾文公式、鹵水點(diǎn)豆腐與膠體聚沉等,將生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象與本課程有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。此外結(jié)合專業(yè)以課程內(nèi)容為主線,介紹一些與新能源專業(yè)聯(lián)系緊密的科技進(jìn)展,如在電化學(xué)章節(jié)可增加與新能源專業(yè)聯(lián)系緊密的鋰離子電池、燃料電池等的發(fā)展,經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐收到了很好的教學(xué)效果。

2.3 梳理知識(shí)結(jié)構(gòu),協(xié)調(diào)與其他學(xué)科的關(guān)系

在教學(xué)過(guò)程中教師需要經(jīng)過(guò)思維加工,設(shè)計(jì)出課程知識(shí)體系,以便于學(xué)生理解掌握。物理化學(xué)的概念多,對(duì)于每一個(gè)概念教師在上課過(guò)程中確切說(shuō)明:?jiǎn)栴}是怎么提出來(lái)的?它的定義是如何表述的,其物理意義是什么?適用范圍是什么?等等。通過(guò)舉例的方式詳細(xì)講解各個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn),將知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái),融會(huì)貫通[4]。針對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)與本課程在內(nèi)容上有一定重復(fù),避免低層次的重復(fù),充分利用學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),重點(diǎn)介紹以前未學(xué)的知識(shí)點(diǎn),使得兩門課程可以很好地銜接起來(lái)。針對(duì)物理化學(xué)中大量定義、結(jié)論、推導(dǎo)過(guò)程都使用了大量的數(shù)學(xué)知識(shí),在實(shí)際教學(xué)過(guò)程,教師有意識(shí)地提前安排學(xué)生進(jìn)行課外復(fù)習(xí),對(duì)于一些重要的數(shù)學(xué)知識(shí),可以在課堂上進(jìn)行簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)[2]。

3 多種教學(xué)方法和教學(xué)手段

3.1 改進(jìn)教學(xué)方法

教學(xué)方法的改革包括在課堂教學(xué)過(guò)程中擺脫滿堂灌的模式,要想調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,設(shè)疑啟發(fā)是一個(gè)有效途徑[5],在教學(xué)過(guò)程中多提示、多啟發(fā),將理論和例題講解相結(jié)合的方式,講述理論時(shí)可以選用學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象來(lái)設(shè)置疑問(wèn),進(jìn)而引出理論解釋;講解精選例題時(shí)多啟發(fā)學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)正確的思維方式,實(shí)現(xiàn)教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的雙向互動(dòng),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與意識(shí)、主動(dòng)性和積極性,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

3.2 多種教學(xué)手段相結(jié)合

多媒體相對(duì)于傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)有著不可比擬的功能,可以形象使用圖表動(dòng)畫(huà)形式演示抽象的物理化學(xué)理論,提高課堂效率,還可以通過(guò)視頻形式向?qū)W生展示一些重要的科技前沿成果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維[6]。此外,在采用多媒體輔助教學(xué)的基礎(chǔ)上,課下可依托學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立該課程的學(xué)習(xí)平臺(tái),使得課堂教學(xué)得以延續(xù)和補(bǔ)充。將課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教案、參考書(shū)目等相關(guān)內(nèi)容上傳,讓學(xué)生根據(jù)自己實(shí)際情況在課下自由選擇時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí),解決自身存在的不同問(wèn)題,同時(shí)可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握,提高學(xué)生的自學(xué)能力。

篇7

1目前物理化學(xué)教學(xué)中常見(jiàn)的問(wèn)題

1.1內(nèi)容多課時(shí)少

對(duì)于非化學(xué)專業(yè),《物理化學(xué)》課程多是選修課,課時(shí)僅有36~54個(gè)學(xué)時(shí)不等,在如此短的教學(xué)時(shí)長(zhǎng)內(nèi),讓學(xué)生完全接受并理解化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)等方面的知識(shí)是不現(xiàn)實(shí)的,更遑論知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用。據(jù)調(diào)研可知,在很多高校,統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)部分都是不講解的,化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分也是匆匆?guī)н^(guò)。因此,即使經(jīng)過(guò)54學(xué)時(shí)的認(rèn)真學(xué)習(xí),學(xué)生們對(duì)于物理化學(xué)仍然是一知半解,無(wú)法深刻領(lǐng)會(huì)物理化學(xué)“將微觀與宏觀巧妙結(jié)合”的魅力所在,在實(shí)際的應(yīng)用中也會(huì)受到一定程度的限制[2-3]。

1.2教學(xué)方式單一

由于物理化學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的課程,定理和公式繁多,并且適用條件區(qū)分嚴(yán)格。傳統(tǒng)的物理化學(xué)課程的教學(xué)模式是:老師對(duì)定理和公式進(jìn)行講解,學(xué)生被動(dòng)的接受這些新的抽象信息。并且公式推導(dǎo)過(guò)程中使用PPT播放的方式不利于學(xué)生熟悉推導(dǎo)過(guò)程,因此很多老師在講解物理化學(xué)時(shí)仍然沿襲了板書(shū)教學(xué)的方式。這種方法在公式推導(dǎo)過(guò)程中具有明顯優(yōu)勢(shì),但其缺點(diǎn)是拖延教學(xué)進(jìn)度,并且在一些前沿應(yīng)用的講解方面不夠直觀。這樣僵化的教學(xué)模式使得學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低,不能充分發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性。單純的對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行記憶不利于學(xué)生科研能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.3教學(xué)內(nèi)容單一

由于物理化學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的學(xué)科,課堂教學(xué)內(nèi)容主要就是圍繞著課本中的理論和公式。即使在非化學(xué)專業(yè)的教材中,體現(xiàn)學(xué)科交叉方面的內(nèi)容仍然較少,專業(yè)特色不顯著,跟不上學(xué)科的發(fā)展需要。教材更新速度較慢,對(duì)于近年來(lái)物理化學(xué)新的成果與理論以及與其他學(xué)科交叉所產(chǎn)生的新的應(yīng)用體現(xiàn)較少。通過(guò)和學(xué)生的交流,我們發(fā)現(xiàn):在課本中找不到很多與自己專業(yè)相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例,也是學(xué)生提不起興趣的主要原因之一。

1.4理論和實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)

目前的教學(xué)模式下培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生雖然能夠掌握一定的理論和基本概念,但是綜合運(yùn)用知識(shí)的能力不強(qiáng)。在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上,很多同學(xué)都無(wú)法將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論知識(shí)結(jié)合起來(lái)。這除了與傳統(tǒng)教學(xué)模式的效果直接相關(guān)外,還有一部分原因是由于物理化學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)課程不是同期開(kāi)設(shè)所導(dǎo)致的。一種情況是實(shí)驗(yàn)課和理論課同時(shí)開(kāi)設(shè),由于實(shí)驗(yàn)進(jìn)度快,會(huì)導(dǎo)致理論沒(méi)有學(xué)到,實(shí)驗(yàn)卻已經(jīng)開(kāi)始做了,無(wú)法讓學(xué)生利用所學(xué)理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。另一種情況是實(shí)驗(yàn)課延期開(kāi)設(shè),有很多學(xué)生已經(jīng)將上學(xué)期的理論課程內(nèi)容忘記,同樣起不到理論和實(shí)際相結(jié)合的目的。

1.5授課方式單一

大班授課是高校的傳統(tǒng)授課方式之一,一個(gè)老師同時(shí)給上百名學(xué)生一起上課,選修課更是如此。網(wǎng)絡(luò)上曾熱傳一張“學(xué)生類型分布圖”,圖片中展示了不同類型的學(xué)生在大教室的分布概率。認(rèn)真聽(tīng)講的同學(xué)通常會(huì)占據(jù)教室的前三排,不聽(tīng)講的同學(xué)則習(xí)慣性的坐在教室的后三排。在這種大班課堂上,老師很難調(diào)動(dòng)所有學(xué)生的積極性,大部分學(xué)生不愿意發(fā)表獨(dú)立見(jiàn)解,不愿意提出質(zhì)疑,上百人的大課堂變成了幾個(gè)人的小課堂,這既不利于教師對(duì)知識(shí)的傳授,也不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取。

2《物理化學(xué)》選修課教學(xué)方法改進(jìn)的淺析

2.1物理化學(xué)選修課程的定位

根據(jù)開(kāi)課專業(yè)的特點(diǎn)以及物理化學(xué)在相應(yīng)專業(yè)的作用,在課程的定位上要充分考慮其服服務(wù)性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和銜接性。選修課不是專業(yè)核心課程,因此在物理化學(xué)課程的定位上就需要擺正心態(tài)、擺好位置,服務(wù)專業(yè)。在課程的教授上要結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),除了講解經(jīng)典的理論和公式外,還需要著重講解與專業(yè)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),強(qiáng)調(diào)和突出物理化學(xué)在其專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。適當(dāng)縮減繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo),注重相關(guān)結(jié)論的物理意義、適用范圍、及其與自然現(xiàn)象或者工程問(wèn)題的結(jié)合。同時(shí),為了更好的服務(wù)其他課程,在內(nèi)容的選取方面,應(yīng)結(jié)合物理化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),適當(dāng)拓展相關(guān)的交叉學(xué)科所需要的內(nèi)容,避免在后續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)斷層。

2.2傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體教學(xué)相結(jié)合

物理化學(xué)是一門概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科,內(nèi)容抽象、公式推導(dǎo)過(guò)程繁雜。在學(xué)時(shí)較少的情況下,利用多媒體的圖、文、聲、像等方式使得抽象的內(nèi)容具體化,便于學(xué)生接受。除了常見(jiàn)的PPT形式教學(xué),還可以利用FLASH動(dòng)畫(huà)、微課視頻、網(wǎng)絡(luò)上熱門實(shí)驗(yàn)視頻、國(guó)內(nèi)外教學(xué)名師的慕課視頻等形式給學(xué)生們以全新的上課體驗(yàn),讓學(xué)生們感受到物理化學(xué)就在身邊,提升他們的學(xué)習(xí)興趣,明確他們的學(xué)習(xí)目的[4-5]。同時(shí),多媒體教學(xué)方式的運(yùn)用,還可以節(jié)省板書(shū)時(shí)間,提升教學(xué)效率。然而,在公式推導(dǎo)方面,仍然推薦使用板書(shū)教學(xué),有利于學(xué)生跟上老師的講解思路,進(jìn)行邏輯思維,加深記憶。只有將傳統(tǒng)的和先進(jìn)的教學(xué)方法相結(jié)合,重返發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢(shì),才能明顯提高教學(xué)質(zhì)量。

2.3教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式多樣化

合理安排教材中的理論和應(yīng)用部分的講解比重,既不能對(duì)公式和定理進(jìn)行羅列式的講解,也不能過(guò)度簡(jiǎn)化理論知識(shí),單純進(jìn)行應(yīng)用實(shí)例的展示。二者的比重要相當(dāng),并且教學(xué)內(nèi)容要進(jìn)行穿插式的講解。教學(xué)過(guò)程中,多采用啟發(fā)、討論等形式的教學(xué)方法[6]。不能只和坐在前三排的同學(xué)討論問(wèn)題,和學(xué)生的互動(dòng)要覆蓋整個(gè)教室。譬如將學(xué)生按列劃分成小組,針對(duì)一節(jié)課或者一章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行問(wèn)題搶答或者討論接龍,調(diào)動(dòng)起所有學(xué)生的積極性,讓每一位學(xué)生都不置身事外,成為課堂上的活躍分子。

2.4合理安排理論和實(shí)驗(yàn)課程

將物理化學(xué)理論課和實(shí)驗(yàn)課結(jié)合起來(lái),由同一位老師負(fù)責(zé),根據(jù)講課內(nèi)容和進(jìn)度靈活安排實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和時(shí)間。在進(jìn)行完一個(gè)章節(jié)或者一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理論學(xué)習(xí)后,安排一個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn),??梢韵冉M織學(xué)生來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),列出實(shí)驗(yàn)用品的清單,再根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件準(zhǔn)備好需要的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,改變當(dāng)前的“老師帶著學(xué)生做實(shí)驗(yàn)”的傳統(tǒng)理念,開(kāi)創(chuàng)“我的實(shí)驗(yàn)我做主”的新模式。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中增加學(xué)生的參與度,鍛煉學(xué)生的統(tǒng)籌安排能力,提升學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

3結(jié)語(yǔ)

篇8

【關(guān)鍵詞】無(wú)機(jī)及分析化學(xué) 教學(xué)質(zhì)量 策略

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889(2013)07C-

0136-02

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是我校于2004年實(shí)施基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)改革后,將無(wú)機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的課程內(nèi)容進(jìn)行整合形成的一門新的課程,是化學(xué)工程、高分子材料工程、生物工程、環(huán)境工程等工科專業(yè)學(xué)生在大學(xué)階段學(xué)習(xí)的第一門化學(xué)課,對(duì)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才起著十分重要的作用。這門課程的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到后續(xù)課程如有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)及相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。整合以后的無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程內(nèi)容更緊湊、合理、連貫,并且大大減少學(xué)科間知識(shí)點(diǎn)的重復(fù),從而建立起更有利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的課程體系。針對(duì)目前該課程教學(xué)內(nèi)容較多、課時(shí)數(shù)較少的情況,為了使學(xué)生掌握更多的知識(shí),有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量,我們?cè)诟倪M(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了探索和嘗試,收到了明顯的效果。

一、教師提高教學(xué)科研水平

課堂是教師傳道授業(yè)的大舞臺(tái),教師要在這個(gè)舞臺(tái)上面充分展示自身學(xué)識(shí)、能力、魅力。教師在課堂中若能旁征博引,引經(jīng)據(jù)典,妙語(yǔ)連珠,必然能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力和興趣,從而達(dá)到優(yōu)化課堂教學(xué)效果和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。要做到這一點(diǎn),單純地在課堂上照本宣科講授知識(shí)是不夠的。素質(zhì)教育對(duì)現(xiàn)代教師提出了更新、更高的要求,老師不僅需要有淵博、深厚的學(xué)科知識(shí),還需要勇于反思,不斷提高自己的科研業(yè)務(wù)能力。專任教師特別是青年教師必須不斷地提高自身的綜合素質(zhì)和教學(xué)技能,并且時(shí)刻關(guān)注學(xué)科前沿信息及發(fā)展動(dòng)態(tài),注重教學(xué)內(nèi)容的更新和拓展,避免過(guò)多地講授陳舊過(guò)時(shí)的知識(shí)。教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)是提高教學(xué)質(zhì)量的保證,而教學(xué)與科研相結(jié)合是提高高校教師素質(zhì)的一個(gè)重要途徑,因?yàn)榭蒲羞^(guò)程也是學(xué)習(xí)過(guò)程,教師在科研過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)自身知識(shí)、技能的缺陷,促進(jìn)自身對(duì)于科研方法的掌握、運(yùn)用與科研能力的提高。

二、合理安排教學(xué)內(nèi)容

我校采用的教材是林培喜、朱玲主編的《無(wú)機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)》(第一版),全書(shū)共十九章,主要分為化學(xué)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、四大化學(xué)平衡與定量分析、原子結(jié)構(gòu)與分子結(jié)構(gòu)、元素化學(xué)和現(xiàn)代分析方法四大部分,教學(xué)大綱要求是一個(gè)學(xué)期教完,70個(gè)課時(shí)。學(xué)生普遍覺(jué)得教學(xué)內(nèi)容繁多,上課進(jìn)度太快,對(duì)知識(shí)點(diǎn)的消化理解周期短,上一節(jié)課的內(nèi)容還沒(méi)有掌握好,下一節(jié)課又有新的知識(shí)點(diǎn),如此下去就進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán),也就談不上對(duì)教學(xué)內(nèi)容學(xué)透、學(xué)深了。因此,在教學(xué)內(nèi)容的組織、教學(xué)設(shè)計(jì)的布局等方面,都要充分考慮到學(xué)生的接受能力。要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)按質(zhì)按量地完成教學(xué)任務(wù),就要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍,適當(dāng)安排學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容。為此我們選擇了化學(xué)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)及元素化學(xué)這兩部分內(nèi)容進(jìn)行處理。由于熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面的內(nèi)容學(xué)生會(huì)在后面的物理化學(xué)課程中重點(diǎn)學(xué)習(xí),所以在課堂上只是重點(diǎn)介紹了化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能及其與化學(xué)平衡的關(guān)系這一內(nèi)容,因?yàn)檫@一內(nèi)容對(duì)后面四大化學(xué)平衡的掌握非常重要;而元素化學(xué)部分的內(nèi)容繁多且沒(méi)有規(guī)律,由于學(xué)生在高中化學(xué)也學(xué)過(guò)相關(guān)的知識(shí),要掌握起來(lái)也不算難,所以在教學(xué)這一部分時(shí),重點(diǎn)把各族元素的通性向?qū)W生介紹,學(xué)生通過(guò)自學(xué)掌握其它的知識(shí)點(diǎn)。如此就可以把教學(xué)重點(diǎn)放在其余部分的教學(xué)上,在有限的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。

另外,我們還要根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)來(lái)制定教學(xué)內(nèi)容。例如,對(duì)于環(huán)境專業(yè)的學(xué)生,除了基礎(chǔ)概念的講解之外,在涉及具體的分析方法和儀器分析時(shí),可以和環(huán)境污染方面的內(nèi)容聯(lián)系起來(lái),如自來(lái)水硬度的測(cè)定可用EDTA滴定法、環(huán)境中甲醛的測(cè)定可用分光光度法等;而對(duì)于食品及生物專業(yè)的學(xué)生,可以把“如何分析奶粉中的蛋白質(zhì)含量”“如何檢測(cè)三聚氰胺的存在”“如何鑒別及檢測(cè)地溝油”等相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題和教學(xué)聯(lián)系起來(lái)。這些內(nèi)容不僅和我們的生活息息相關(guān),還跟學(xué)生的專業(yè)緊密相連,讓學(xué)生在思考問(wèn)題的過(guò)程中既能體會(huì)到分析科學(xué)在實(shí)踐中的具體過(guò)程,也能將抽象概念與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合,即加深了學(xué)生的印象,又幫助其掌握了相關(guān)知識(shí)點(diǎn),達(dá)到學(xué)以致用。

三、講解做到深入淺出

一個(gè)知識(shí)點(diǎn),闡述方法不同,難易程度可能大大不同。針對(duì)教學(xué)過(guò)程中的一些疑點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn),應(yīng)該做到深入淺出,講明講透,盡量讓學(xué)生在課堂上就能掌握。對(duì)于教材中的原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)這一類空間結(jié)構(gòu)的內(nèi)容,很多學(xué)生感到抽象難懂。如果我們單純地照本宣科,只是把其中的條條框框講出來(lái),很多學(xué)生是聽(tīng)不懂的,而且也會(huì)因此對(duì)這個(gè)內(nèi)容產(chǎn)生厭惡的情緒,也不會(huì)主動(dòng)再學(xué)習(xí),不利于今后其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和深造。比如,“原子核外電子排布”規(guī)律要遵循的三大原則中的“洪特規(guī)則:電子在簡(jiǎn)并軌道上排布時(shí),應(yīng)優(yōu)先分占盡可能多的軌道,且自旋方向相同”這一內(nèi)容,如果以公共汽車上的座位為例,將原子核外的各個(gè)電子比做乘客,將原子核外的各個(gè)軌道比做座位,學(xué)生覺(jué)得有趣,通俗易懂,普遍反映比較好理解。諸如此類問(wèn)題,在課堂上要隨時(shí)發(fā)現(xiàn)并用通俗的實(shí)例化抽象為具體,深入淺出,提高教學(xué)質(zhì)量。

四、善于綜合利用教學(xué)法

教無(wú)定法,貴在得法。教學(xué)方法直接影響課堂教學(xué)質(zhì)量和效果,在人才培養(yǎng)中處于十分重要的地位。雖然廣大教育工作者普遍都認(rèn)識(shí)到“滿堂灌”“填鴨式”的教學(xué)方法的弊端,也一直在探索新的教學(xué)方法,但由于很大程度上受到傳統(tǒng)思維習(xí)慣的影響,課堂教學(xué)方法的改革在很大程度上難以實(shí)施。在課堂教學(xué)上一方面要繼承和借鑒傳統(tǒng)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)處,使其不斷發(fā)揚(yáng)光大;另一方面也要在認(rèn)真調(diào)查、深入研究的基礎(chǔ)上,大膽改革那些陳舊的、落后的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段,敢于打破常規(guī),不斷推進(jìn)課堂教學(xué)理念及課堂教學(xué)工作的更新、豐富和發(fā)展。要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)選用合適的教學(xué)方法,將各種教學(xué)方法綜合起來(lái)利用,如在以教師講授為主的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中,可以采用啟發(fā)式、設(shè)問(wèn)式、提問(wèn)式、自問(wèn)自答式等方法;在以研究探討為主的師生互動(dòng)的教學(xué)過(guò)程中,采用以學(xué)生為主體的探究式、開(kāi)放式、研究式、創(chuàng)造式等教學(xué)方法。

五、傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合

隨著教育教學(xué)研究的日益豐富、教育技術(shù)的日益提高,多媒體教學(xué)逐漸成為目前教學(xué)技術(shù)的主流之一。因?yàn)槎嗝襟w具有圖、文、聲并茂甚至有活動(dòng)影像這樣的特點(diǎn),具有許多對(duì)于教育、教學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)特別寶貴的特性與功能,這些特性與功能是其他媒體(例如幻燈、投影、電影、錄音、錄像、電視等)所不具備或是不完全具備的。利用多媒體可以在有限的時(shí)間內(nèi)提供大量的教學(xué)信息,對(duì)教學(xué)任務(wù)繁重的無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程來(lái)說(shuō)是大大提高了教學(xué)的效率。而且這種教育技術(shù)具有強(qiáng)大的表現(xiàn)力和渲染力,增強(qiáng)了教學(xué)的趣味性和直觀性,在教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的講解上起到很好的輔助作用,這是傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法比擬的。

將現(xiàn)代教學(xué)手段和教育技術(shù)引入課堂教學(xué),無(wú)疑將大大提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。但是課堂信息過(guò)多過(guò)濫只能使學(xué)生被動(dòng)地接受授課內(nèi)容,缺乏思維的過(guò)程;甚至造成教師只是播音員和解說(shuō)員,失去了對(duì)教學(xué)應(yīng)有的控制??茖W(xué)的教學(xué)手段和教育技術(shù)不僅僅是現(xiàn)代教學(xué)手段和教育技術(shù),同時(shí)也包括傳統(tǒng)的教學(xué)手段,如粉筆和黑板等。課堂教學(xué)不應(yīng)該單純依賴于教學(xué)課件,而應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段,為教學(xué)內(nèi)容服務(wù),不能喧賓奪主、本末倒置。比如對(duì)于教材中的公式推導(dǎo),應(yīng)該通過(guò)板書(shū)的邊講邊推理來(lái)引導(dǎo)學(xué)生理解公式,如此學(xué)生才可以清楚地理解公式的來(lái)源及推導(dǎo)過(guò)程,對(duì)于公式的應(yīng)用及理解可以達(dá)到很好的效果。在教學(xué)中應(yīng)避免盲目使用和濫用多媒體教學(xué)課件的現(xiàn)象,要正確把握其中的度。只有將多媒體與其他教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來(lái),才能使教學(xué)效果得到最大程度的提高。

六、注重課后輔導(dǎo)和答疑

課后輔導(dǎo)和答疑一直是教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)教學(xué)效果的一種手段,同時(shí)也是促進(jìn)教師教學(xué)能力提高的一種途徑,是課堂教學(xué)的補(bǔ)充和延伸。一方面,教師通過(guò)輔導(dǎo)答疑可及時(shí)了解教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,有助于“因材施教”,提高教學(xué)質(zhì)量;另一方面,輔導(dǎo)答疑也能促進(jìn)教師自身的成長(zhǎng),學(xué)生咨詢的問(wèn)題包羅萬(wàn)象,無(wú)疑會(huì)給教師造成一種壓力,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為教師積極學(xué)習(xí)、不斷提高的內(nèi)在動(dòng)力。由于無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的課時(shí)有限,僅僅通過(guò)課堂上的時(shí)間來(lái)解決學(xué)生的疑難問(wèn)題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,因此,教師除了每周應(yīng)安排固定的答疑時(shí)間,還可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課后輔導(dǎo)。如可以利用我校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),在網(wǎng)上解答問(wèn)題,上傳一些教學(xué)心得、無(wú)機(jī)化學(xué)課后習(xí)題答案、教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)安排、考試成績(jī)和優(yōu)秀的化學(xué)課程網(wǎng)站等,學(xué)生通過(guò)課外時(shí)間上網(wǎng)查閱各種無(wú)機(jī)化學(xué)的資料,擴(kuò)展了知識(shí),彌補(bǔ)了課堂教學(xué)和課堂討論的不足,進(jìn)一步加深理解和鞏固無(wú)機(jī)化學(xué)的基本理論及基礎(chǔ)知識(shí)。

總之,無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)面臨的問(wèn)題是多方面的,而教學(xué)方法是沒(méi)有固定模式的,我們要始終堅(jiān)持不懈地探索、實(shí)踐,努力提高教學(xué)水平,才能適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo),為培養(yǎng)高素質(zhì)的人才貢獻(xiàn)力量。

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篇9

1.1各章節(jié)與藥學(xué)相關(guān)內(nèi)容的增加近年來(lái)對(duì)藥物新劑型及新的給藥系統(tǒng)研究成為熱門課題,因此七版教材最大的優(yōu)點(diǎn)在于引入了大量與藥學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)實(shí)例(延續(xù)六版基礎(chǔ)上),如利用熱力學(xué)中物質(zhì)pVT狀態(tài)變化介紹超臨界萃取技術(shù)在天然藥物提取中的應(yīng)用;相平衡中的冷凍干燥、減壓升華技術(shù)在制藥工藝應(yīng)用的原理;依據(jù)二組分完全不互溶系統(tǒng)特點(diǎn)建立提取藥材揮發(fā)性有效成分的水蒸氣蒸餾法;化學(xué)動(dòng)力學(xué)(較六版)更詳細(xì)地介紹了藥物有效期的預(yù)測(cè),藥品給藥時(shí)間的相關(guān)計(jì)算實(shí)例,同時(shí)還介紹了藥物穩(wěn)定性的影響因素及實(shí)驗(yàn)方法;膠體分散系統(tǒng)中增加了斯托克定律在混懸劑中的應(yīng)用;滲析技術(shù)在治療腎衰竭中的原理;納米技術(shù)在緩控釋制劑、傳感器等方面的應(yīng)用以及利用電泳技術(shù)判斷某器官是否病變等。七版教材更體現(xiàn)了“專業(yè)性”和“應(yīng)用性”兩者有機(jī)結(jié)合的特點(diǎn),與藥學(xué)專業(yè)聯(lián)系更緊密,更符合藥學(xué)生的使用需要。

1.2各章節(jié)部分內(nèi)容的縮減藥學(xué)教學(xué)體系中,物理化學(xué)內(nèi)容多,課時(shí)有限,因此六版教材對(duì)五版部分內(nèi)容做了精選與刪減,調(diào)整參考課時(shí),減少學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。如電化學(xué)章節(jié)刪除了與藥學(xué)專業(yè)聯(lián)系不大的“強(qiáng)電解質(zhì)溶液的互吸理論”、“化學(xué)電源”的內(nèi)容。化學(xué)動(dòng)力學(xué)中刪除“藥物貯存期預(yù)測(cè)變溫法”、“藥物對(duì)光穩(wěn)定性”、“反應(yīng)機(jī)理確定”及“快速反應(yīng)研究技術(shù)”,但是對(duì)藥學(xué)專業(yè)學(xué)生而言“藥物貯存期預(yù)測(cè)變溫法”與“藥物對(duì)光穩(wěn)定性”內(nèi)容是十分重要的內(nèi)容,因此七版教材在六版的基礎(chǔ)上又將該部分內(nèi)容重新加入??s減后的七版與六版教材其課時(shí)數(shù)較五版縮短5~10個(gè)學(xué)時(shí),有利教師的教學(xué)安排,減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

1.3部分章節(jié)符號(hào)及講解順序的調(diào)整新版教材在物理化學(xué)的符號(hào)及采用標(biāo)準(zhǔn)上更符合國(guó)際慣例的要求。除此之外,通過(guò)章節(jié)調(diào)整,更加符合授課特點(diǎn),更利于學(xué)生學(xué)習(xí)與總結(jié)。如第五版與第六版、七版教材最大的區(qū)別在于功的正負(fù)號(hào)規(guī)定上:五版教材規(guī)定系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功為正,環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功為負(fù),而六版、七版教材對(duì)此規(guī)定正好相反,原因在于這兩種規(guī)定所采取的標(biāo)準(zhǔn)不一樣。除此之外六版以后亥姆霍茲能的符號(hào)改為F。在內(nèi)容講解順序上,七版教材將部分章節(jié)內(nèi)容講解順序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,更易于學(xué)生的學(xué)習(xí)與理解。如七版教材中熵的計(jì)算一節(jié)中,對(duì)不同條件熵的計(jì)算公式的推導(dǎo)的內(nèi)容就進(jìn)行了調(diào)整。

1.4引言、附錄、例題及習(xí)題的相關(guān)調(diào)整雙語(yǔ)教學(xué)已成為我國(guó)教育改革的熱點(diǎn)問(wèn)題,因此從第六版教材開(kāi)始增加了相關(guān)術(shù)語(yǔ)的中英文對(duì)照附錄(七版在六版的基礎(chǔ)上又新增大量相關(guān)專業(yè)外語(yǔ)詞匯)。除此之外七版教材在每章引言前列有各章要求,以利于學(xué)生抓住要領(lǐng)(六版教材無(wú)),而五版教材的章節(jié)要求內(nèi)容列于理論之后習(xí)題之前,顯得不夠醒目。

2教材、授課內(nèi)容及教學(xué)方法調(diào)整建議

2.1注重專業(yè)特色,明確課程的整體框架結(jié)構(gòu),突出教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)針對(duì)藥學(xué)專業(yè)編寫(xiě)的物理化學(xué)教材,一定要突出藥學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)特色,從內(nèi)容、例題習(xí)題及案例的選編上應(yīng)有所體現(xiàn)。結(jié)合藥學(xué)專業(yè)特點(diǎn),建議適當(dāng)調(diào)整表面現(xiàn)象、膠體分散系統(tǒng)部分內(nèi)容的權(quán)重,如可適當(dāng)結(jié)合藥學(xué)實(shí)際增加有關(guān)表面活性劑,復(fù)合型非離子型表面活性劑HLB值計(jì)算,電泳等技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。授課時(shí)也要讓學(xué)生了解整個(gè)教材編排結(jié)構(gòu),清楚物理化學(xué)課程主要兩塊內(nèi)容有:化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué),在此基礎(chǔ)上延伸出化學(xué)平衡、相平衡、電化學(xué)、表面化學(xué)及膠體分散系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。

2.2加強(qiáng)校對(duì),避免出現(xiàn)差錯(cuò)該版教材在修訂了第六版教材部分差錯(cuò)情況下,也還存在少量錯(cuò)誤。如,第二章第57頁(yè)文字第九行“以對(duì)T作圖”應(yīng)改為“以CP/T對(duì)T作圖”;第59頁(yè)“將式(2-32)”改為“將式(2-34)”;第三章第78頁(yè)第五個(gè)公式(偏摩爾亥姆霍茲能)中的下角標(biāo)“T,V,nj≠B”應(yīng)改為“T,P,nj≠B”;第四章課后習(xí)題第六題參考答案與題不符;第五章第二節(jié)第128頁(yè)克拉伯龍方程推導(dǎo)示意圖中“dG(α)=0,dG(α)=0”應(yīng)改為“dG(α),dG(β)”;第五章第二節(jié)第129頁(yè)固氣平衡克拉伯龍方程推導(dǎo)中“Vm(g)≥Vm(l),ΔVm=Vm(g)-Vm(l)”應(yīng)改為“Vm(g)≥Vm(s),ΔVm=Vm(g)-Vm(s)”;第六章第171頁(yè)第三節(jié)第二行“還可獲得連續(xù)的連據(jù)”應(yīng)改為“還可獲得連續(xù)的數(shù)據(jù)”;第六章第四節(jié)第177頁(yè)“由表6-5中”應(yīng)改為“由表6-4中”。教材中還有部分差錯(cuò)不一一列舉,希望編者在續(xù)版教材編寫(xiě)過(guò)程中把好編、寫(xiě)、校、審四個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量關(guān)。

2.3圍繞藥學(xué)專業(yè)特點(diǎn),優(yōu)化精簡(jiǎn)內(nèi)容針對(duì)藥學(xué)專業(yè)其他課程部分內(nèi)容與物理化學(xué)重疊的問(wèn)題,在物理化學(xué)課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)上是否可以考慮在保證物理化學(xué)知識(shí)體系的系統(tǒng)性、連貫性和完整性以及顧及藥學(xué)專業(yè)理論層次,保證學(xué)生能夠?qū)W以致用,與專業(yè)知識(shí)緊密聯(lián)系的基礎(chǔ)上,對(duì)續(xù)版教材或教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的精簡(jiǎn)。如無(wú)機(jī)化學(xué)中化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、氧化還原等章節(jié)知識(shí)與物理化學(xué)部分重疊,結(jié)合藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案及課程學(xué)習(xí)時(shí)間,是否可以考慮將熱力學(xué)內(nèi)容精簡(jiǎn)合并為一章,結(jié)合熱力學(xué)三大定律主要強(qiáng)調(diào)始態(tài)、終態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、熵,判斷自發(fā)過(guò)程方向判據(jù)等一些重要的概念,處理宏觀變化問(wèn)題的思路方法,以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。[10]此外相平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面現(xiàn)象及膠體化學(xué)對(duì)后繼藥學(xué)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)非常重要,可以考慮適當(dāng)調(diào)整課時(shí),增加與藥學(xué)相關(guān)的典型例題,解析現(xiàn)象原理。如新型表面活性劑對(duì)透皮吸收技術(shù)、外用藥膏的作用;應(yīng)用鋪展與潤(rùn)濕的知識(shí)介紹軟膏劑基質(zhì)、片劑輔料的選擇等。

2.4可適當(dāng)增加物理藥劑學(xué)的內(nèi)容針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)藥劑學(xué)中的粉體學(xué)、流變學(xué)、溶解性等章節(jié)時(shí)難以理解的問(wèn)題,建議新版可將該部分理論融合在物理化學(xué)里面,這樣學(xué)生學(xué)習(xí)會(huì)相對(duì)輕松。因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)物理化學(xué)中熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)等基礎(chǔ)理論內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了抽象思維和建立理想化模型的研究方式,所以對(duì)粉體學(xué)、流變學(xué)、溶解性等章節(jié)也能很好地理解。

篇10

元素化合物知識(shí)的教學(xué)反思

《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出,“試題并不完全測(cè)試教學(xué)內(nèi)容的掌握程度,其測(cè)試重點(diǎn)集中在能夠?qū)⑦@些內(nèi)容應(yīng)用到廣泛的情景中去的能力上”。元素化合物的教學(xué)重點(diǎn),不在于詳盡系統(tǒng)地掌握元素化合物知識(shí),而在于能否“通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)物、模型、圖形、圖表以及自然界、生產(chǎn)和生活中的化學(xué)現(xiàn)象的觀察,獲取有關(guān)的感性知識(shí)和印象,并對(duì)這些感性知識(shí)進(jìn)行初步加工和記憶的能力”。

對(duì)比《全日制普通高級(jí)中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱》和《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》可以看出,傳統(tǒng)高中化學(xué)課程與高中化學(xué)新課程所涉及的元素化合物知識(shí)在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法上都有很大的改變。

在教學(xué)內(nèi)容上,傳統(tǒng)高中化學(xué)課程元素化合物教學(xué)內(nèi)容是按照元素自然族的方式編排的,教材容量較大,課時(shí)安排較多;而高中化學(xué)新課程元素化合物教學(xué)內(nèi)容是從物質(zhì)分類的角度對(duì)元素的單質(zhì)及其化合物進(jìn)行處理,使得元素的單質(zhì)及其化合物知識(shí)由現(xiàn)行高中化學(xué)教材(人教版)中的六章內(nèi)容縮減為新課標(biāo)教材(人教版)中的兩章內(nèi)容,系統(tǒng)學(xué)習(xí)的分量大大減少。新課程元素化合物教學(xué)內(nèi)容向少而精變化,是化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容選擇影響的反映。隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展,特別是物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)熱力學(xué)等理論研究和方法、手段的進(jìn)步,中學(xué)化學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容必然要發(fā)生變化:在學(xué)習(xí)宏觀物質(zhì)的組成、變化內(nèi)容的同時(shí),融合并加強(qiáng)了微觀結(jié)構(gòu)與反應(yīng)原理規(guī)律的學(xué)習(xí),突出了化學(xué)從原子、分子層次研究物質(zhì)的特點(diǎn)。由于學(xué)習(xí)內(nèi)容拓寬,學(xué)時(shí)和教材篇幅又不能無(wú)限制的增加,元素化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容就要壓縮,力求“少而精”。然而,這并不意味著要削弱元素化合物的教學(xué)。相反,新課程的實(shí)施,加強(qiáng)了化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)生活、自然界中與化學(xué)有關(guān)事物的聯(lián)系,拓寬并加強(qiáng)了概念原理的教學(xué)、探究能力的培養(yǎng),將有利于學(xué)生從較高的層次上把握元素化合物的知識(shí),提高學(xué)生從各種信息渠道主動(dòng)地獲取元素化合物知識(shí)的能力,提高化學(xué)學(xué)習(xí)和研究的綜合能力。

在學(xué)習(xí)方法上,傳統(tǒng)的高中化學(xué)課程元素化合物教學(xué)一般只從結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途這一種方法進(jìn)行指導(dǎo),而新課程元素化合物教學(xué)強(qiáng)調(diào)從氧化還原理論、物質(zhì)分類以及類比遷移等角度進(jìn)行,有利于形成學(xué)生的發(fā)散性思維,激發(fā)創(chuàng)造性。同時(shí),新課程也注重對(duì)方法的總結(jié)和遷移,有利于學(xué)生舉一反三。新課程元素化合物教學(xué)關(guān)注對(duì)元素概念的認(rèn)識(shí),以元素為主線,關(guān)注同種元素不同價(jià)態(tài)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化以及如何轉(zhuǎn)化,而傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)課程更關(guān)注對(duì)單一物質(zhì)性質(zhì)的理解。從這一點(diǎn)來(lái)看,新課程注重聯(lián)系和發(fā)展、注重整體性的教學(xué)。