大學(xué)本科物理化學(xué)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

張慶武　張海永　芮娜娜

【摘要】物理化學(xué)是大學(xué)本科化學(xué)類等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課之一，課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)多，與現(xiàn)代科研、生產(chǎn)等密切相關(guān)。在現(xiàn)今教育背景下，如何提高本科生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，進(jìn)而促進(jìn)他們創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是擺在教育者面前的難題。本文結(jié)合多年教學(xué)，對(duì)教材選用，教學(xué)方法，教學(xué)手段，教學(xué)模式等進(jìn)行了一些探索，取得了好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】物理化學(xué) 學(xué)習(xí)興趣 創(chuàng)新能力

現(xiàn)今的大學(xué)生從出生即面臨多媒體環(huán)境的熏陶，其學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)思維也發(fā)生了很大變化。另一方面，盡管社會(huì)各界早已對(duì)青少年的素質(zhì)教育形成共識(shí)，但在現(xiàn)今優(yōu)質(zhì)教育資源極度短缺的大環(huán)境下，大學(xué)本科生們多年來是從應(yīng)試教育模式中走來，他們的思維習(xí)慣已經(jīng)適應(yīng)了應(yīng)試教育模式，并基本成型，在大學(xué)階段，沒有了應(yīng)試的束縛，如何增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新性思維能力，變得極為艱難與重要，是實(shí)現(xiàn)全民創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新的重要保證。

物理化學(xué)是大學(xué)化學(xué)類、化工、礦物加工、環(huán)境、材料學(xué)等專業(yè)必修基礎(chǔ)理論課，是傳統(tǒng)四大化學(xué)之一。其采用熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的基本原理研究物質(zhì)化學(xué)變化過程中的普遍規(guī)律。多年以來，國(guó)內(nèi)物理化學(xué)課程教課書通常分為兩大體系。以南京大學(xué)傅獻(xiàn)彩為代表的《物理化學(xué)》適用于綜合類、師范類大學(xué)，以天津大學(xué)蕭衍繁為代表的《物理化學(xué)》適用于工科院校各相關(guān)專業(yè)。兩類教材中，前者更側(cè)重于理論推導(dǎo)與概念的闡述；后者則側(cè)重于計(jì)算與應(yīng)用。在現(xiàn)今信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用于教學(xué)中，教學(xué)效率得以很大提高，我在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)將兩類教材體系有機(jī)結(jié)合起來，有助于大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

在長(zhǎng)期物理化學(xué)教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)興趣是學(xué)生們最好的老師，一但激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，他們的學(xué)習(xí)潛能將是超出老師想象。為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，在緒論課后的作業(yè)中，將全部學(xué)生按4-5人一組分成若干個(gè)小組，請(qǐng)他們分別找出物理化學(xué)書中每一章節(jié)出現(xiàn)的人名，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行檢索，整理出科學(xué)家的生平，對(duì)物理化學(xué)的貢獻(xiàn)等。通過這一作業(yè)，一方面，使廣大學(xué)生瀏覽了物理化學(xué)全書的各個(gè)章節(jié)，對(duì)全書的某個(gè)章節(jié)有了一個(gè)基本印象，另一方面，互聯(lián)網(wǎng)檢索得到的信息，對(duì)他們了解科學(xué)史，了解科學(xué)家生平事跡，了解基本理論與知識(shí)，都是有重大幫助的。豐富多彩的教科書因篇幅所限不能涵蓋的大量信息，呈現(xiàn)在學(xué)生們面前，使他們從另一個(gè)視角，看到了不同于教科書的“物理化學(xué)”。這極大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，消除了他們對(duì)物理化學(xué)難學(xué)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。同時(shí)，科學(xué)家們對(duì)未知世界的探索過程與思維方法，成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的榜樣。

物理化學(xué)這門傳統(tǒng)而古老的學(xué)科，始終煥發(fā)著無窮的生機(jī)與活力。在教學(xué)中，將最新學(xué)科進(jìn)展穿插在基礎(chǔ)理論知識(shí)的講授中，一方面避免理論的枯燥感，另一方面增大了學(xué)生視野，將充滿未知與挑戰(zhàn)的科學(xué)前沿展現(xiàn)在學(xué)生面前，激發(fā)他們學(xué)習(xí)興趣與引導(dǎo)他們探知未來的方向。例如，將環(huán)保高效制冷劑，相儲(chǔ)能材料，離子液體，雙電層電容器，鋰離子電池，燃料電池等分別在物理化學(xué)課程中相關(guān)章節(jié)中給以介紹，得到了很好的教學(xué)效果。

抽象概念具體化，也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一個(gè)方法。例如在講授熱力學(xué)第二定律這一章時(shí)，涉及到氣體變化的等壓過程、等溫過程、等容過程、絕熱過程等。為了將這些過程具體化地展現(xiàn)在學(xué)生們的面前，請(qǐng)學(xué)生們自己動(dòng)手，制作模型。學(xué)生們?cè)谀Ｐ偷闹谱鬟^程中，加強(qiáng)了對(duì)等壓過程、等溫過程、等容過程、絕熱過程等概念及相互關(guān)系的了解。同時(shí)，具體化的模型消除了給學(xué)生理解概念帶來的難題，增強(qiáng)了學(xué)好物理化學(xué)的信心，提高了學(xué)習(xí)興趣。

用不同的視角展現(xiàn)理論知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的好奇感。如卡諾循環(huán)部分講解時(shí)，一方面采用多媒體課件的方法介紹卡諾研究熱機(jī)效率的大時(shí)代背景，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到理論的產(chǎn)生往往都是為了解決特定的實(shí)踐難題的，增加他們對(duì)理論知識(shí)背景的了解，另一方面，在學(xué)生對(duì)卡諾循環(huán)四個(gè)過程準(zhǔn)確理解與掌握的前提下，分別換以不同的坐標(biāo)變量，重新表示卡諾循環(huán)的四個(gè)過程。通過這種方法，即避免了對(duì)理論知識(shí)講授時(shí)的抽象枯燥，又啟發(fā)了學(xué)生們的思維能力。

根據(jù)物理化學(xué)的具體內(nèi)容，采用不同的邏輯順序進(jìn)行授課，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。例如在第五章多相組分熱力學(xué)與相平衡中講授稀溶液依數(shù)性一節(jié)中滲透壓部分時(shí)，我采用倒敘的方式先將滲透壓公式給出，然后以實(shí)驗(yàn)研究的方式探討影響滲透壓的因素，結(jié)合多媒體與黑板板書，給出滲透壓與溶液濃度，滲透壓與溫度的實(shí)驗(yàn)曲線，結(jié)合實(shí)驗(yàn)曲線結(jié)果，探討實(shí)驗(yàn)誤差來源，減少實(shí)驗(yàn)誤差的方法。在上述討論的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地進(jìn)行滲透壓公式的理論推導(dǎo)，在推導(dǎo)中，重點(diǎn)指出推導(dǎo)過程中的溶液是稀溶液這一近似條件。通過這樣的教學(xué)，不僅僅使學(xué)生記住了滲透壓公式，而且使他們較為形象地了解到該公式嚴(yán)格成立的條件，更重要的是教給他們研究未知現(xiàn)象的方法，培養(yǎng)的學(xué)生們的探究未知事物的能力。

如何利用通過大學(xué)本科物理化學(xué)等基礎(chǔ)專業(yè)課的教學(xué)提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力是眾多教育者面臨的難題。只有使大學(xué)生們即掌握豐富的基礎(chǔ)理論，又具有良好的創(chuàng)新能力，才能實(shí)現(xiàn)教育的最高境界，即授人以魚，又而授人以漁，實(shí)現(xiàn)高等教育的人才培養(yǎng)的目標(biāo)，為全民創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新提高人才保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖衍繁，李文斌.物理化學(xué)[M].天津大學(xué)出版社，1997（2）.

[2]傅獻(xiàn)彩，陳瑞華.物理化學(xué)[M].高等教育出版社，1980（7）.