構(gòu)建主義視角下理工科專業(yè)基礎(chǔ)課新型教學(xué)模式初探

張業(yè)++李和平

摘要：本文嘗試對傳統(tǒng)的物理化學(xué)與化工熱力學(xué)教學(xué)模式進(jìn)行改革，通過將物理化學(xué)與化工熱力學(xué)中的自然科學(xué)原理與社會科學(xué)原理進(jìn)行類比，將自然科學(xué)原理向社會科學(xué)原理拓展和延伸，在物理化學(xué)與化工熱力學(xué)課堂教學(xué)中對當(dāng)代大學(xué)生進(jìn)行人生哲理教育，以期構(gòu)建主義視角下理工科物理化學(xué)與化工熱力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課新型教學(xué)模式，促進(jìn)當(dāng)代大學(xué)生的素質(zhì)教育。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；人生哲理；物理化學(xué)；化工熱力學(xué)；當(dāng)代大學(xué)生

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）01-0120-03

長期以來，對傳統(tǒng)的物理化學(xué)與化工熱力學(xué)課堂教學(xué)模式進(jìn)行改革，構(gòu)建新型課堂教學(xué)模式一直是專家、學(xué)者、大學(xué)教師們研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的主要教學(xué)生學(xué)會書本知識的教學(xué)模式已經(jīng)難以適應(yīng)社會及專業(yè)發(fā)展需求。近年來，經(jīng)過廣大教育專家、學(xué)者及一線教師等各方面的共同努力，物理化學(xué)與化工熱力學(xué)課堂教學(xué)改革取得了突破性的進(jìn)展和令人矚目的成就，但暴露出來的問題也不容忽視。比如，以往的課堂教學(xué)改革過多地強(qiáng)調(diào)課程本身教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法的改革，而忽視了關(guān)鍵性的問題——教學(xué)模式與教學(xué)興趣的改革。教學(xué)模式的改革是深層次的改革，它必然會觸及教育思想、教育理念等根本性問題。因此，在社會發(fā)展日新月異的今天，如何構(gòu)建物理化學(xué)與化工熱力學(xué)課堂教學(xué)模式成為一個具有挑戰(zhàn)性的課題[1-3]。鑒于此，筆者以促進(jìn)當(dāng)代大學(xué)生的全面成才為主要目標(biāo)，以人本主義理論、構(gòu)建主義理論為主要依據(jù)，結(jié)合物理化學(xué)與化工熱力學(xué)兩門課程的特點(diǎn)，嘗試構(gòu)建促進(jìn)當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)對社會變化和謀求個人發(fā)展的新型課堂教學(xué)模式，以期為大學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐提供新的視角與思路。

本文結(jié)合自己多年從事物理化學(xué)與化工熱力學(xué)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，將熱力學(xué)原理與人生哲理滲透到物理化學(xué)與化工熱力學(xué)課堂教學(xué)中。下面將一一闡述對這些人生哲理命題的提煉和解讀。

一、自然界的各種能量可以相互轉(zhuǎn)化，但總量守恒；人生的苦難與幸?？梢韵嗷マD(zhuǎn)化，但總量守恒

在物理化學(xué)與化工熱力學(xué)中的熱力學(xué)第一定律其實(shí)就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，其數(shù)學(xué)形式為ΔU= Q+W。其中Q為過程的熱，W為過程的功，ΔU為過程中系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變。熱力學(xué)第一定律揭示出上述三種能量形式彼此之間可以相互轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化過程中總能量是守恒的[2，3]。能量雖守恒，“正能量”越多，社會才會充滿希望?！罢芰俊笔且环N健康樂觀、積極向上的動力和情感。將這一定律推廣，用以詮釋人生苦與樂之間的相互轉(zhuǎn)化，也是很有勵志意義的。漫漫人生，苦難與幸福并存，二者之間彼此可以相互轉(zhuǎn)化，但總量其實(shí)也是守恒的。有關(guān)于此，有許多人生格言為我們所熟知。比如，樂極生悲；少壯不努力，老大徒傷悲；梅花香自苦寒來；要想人前顯貴，就得背后遭罪等，不一而足。既然人生終究要經(jīng)歷苦難與幸福，倒不如趁年輕的時候經(jīng)歷苦難，然后再安度晚年。因?yàn)橐粋€人在年輕的時候，體力、精力和上進(jìn)心等各個方面正處于旺盛時期，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮這一時期的年齡優(yōu)勢，這樣才能高效率地取得應(yīng)有的人生成就。否則，等到中年或晚年再去奮斗，再去吃苦，已經(jīng)沒有什么優(yōu)勢、效率和斗志可言了。應(yīng)當(dāng)讓當(dāng)代大學(xué)生盡早明白這一人生哲理。這樣才不會虛度青春年華，才不會空嘆晚年的悲涼。

二、過程的方向是熱力學(xué)的重點(diǎn)；人生的方向至關(guān)重要

熱力學(xué)第一定律和第二定律是熱力學(xué)的重點(diǎn)所在。熱力學(xué)第一定律研究的是過程的能量問題，而熱力學(xué)第二定律研究的則是過程的方向問題。在熱力學(xué)中，過程的方向問題是一個十分重要的問題。同樣，在人的一生中，人生的奮斗方向也至關(guān)重要。我們常說，人生應(yīng)該有明確的理想和奮斗目標(biāo)，這樣，人生奮斗才有意義。朝著既定的方向努力，終有一天會夢想成真，正所謂有志者事竟成。否則，沒有理想和奮斗目標(biāo)的人生，只能是虛度光陰，浪費(fèi)寶貴的青春年華。在當(dāng)代大學(xué)生中，一個不容忽視的問題是，許多大學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之后忽然有一種方向感的缺失。以前在他們的中學(xué)時代，迫于父母和社會的壓力，尚且明白考上大學(xué)是他們的人生理想。但一旦進(jìn)入大學(xué)之后，以為自己的人生理想已然實(shí)現(xiàn)，往往會滋生出松懈、迷惘的思想，于是得過且過。更有甚者，有相當(dāng)一部分大學(xué)生沉溺于玩樂，成天不務(wù)正業(yè)，上課時玩弄手機(jī)或逃課，上網(wǎng)打游戲，經(jīng)商或者談情說愛。他們始終沒有搞明白上大學(xué)究竟是為了什么，這樣的人生其實(shí)是很危險(xiǎn)的。人生需要規(guī)劃和經(jīng)營，如果當(dāng)代大學(xué)生的自律能力不夠，人生的奮斗方向不夠明確，那么為人師者就應(yīng)該擔(dān)負(fù)起當(dāng)代大學(xué)生人生導(dǎo)師的責(zé)任，幫助其樹立正確的人生觀，確立正確的人生奮斗方向，指點(diǎn)迷津，從而履行其教書育人、傳道、授業(yè)、解惑的天職。

三、化學(xué)平衡不再移動；人生安逸動力盡失

在化學(xué)反應(yīng)平衡一章中講到，在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)一旦達(dá)到平衡，反應(yīng)的推動力即為零，此時反應(yīng)便不再移動。這一原理又可以讓我們聯(lián)想到，人生一旦處于安逸狀態(tài)便會失去奮斗的動力。所謂人生的安逸狀態(tài)，其實(shí)就是達(dá)到了人生的平衡狀態(tài)。這時，原有的上進(jìn)心和斗志便不復(fù)存在，人生奮斗的推動力也就驟降為零。人生奮斗應(yīng)當(dāng)盡量避免處于這種狀態(tài)，尤其是在年輕的時候，更是如此。所以說，許多時候人生奮斗所面臨的種種壓力其實(shí)并不是壞事情，因?yàn)樗鼈儠?qū)使我們不斷拼搏、不斷進(jìn)步、不斷地有所成就，是我們奮發(fā)向上的強(qiáng)有力的推動力。英語中有一個成語“No pain，no gain”，意思是說，不經(jīng)歷痛苦就不會有收獲。平時我們也常說，當(dāng)一個人感到壓力和痛苦的時候，往往是其進(jìn)步的時候。許多偉大的人生成就都是人們在經(jīng)歷了苦苦奮斗之后的結(jié)果，而絕不是安逸狀態(tài)下的產(chǎn)物。

四、熱量是正能量，會推動吸熱反應(yīng)正向進(jìn)行；忠言是正能量，會驅(qū)使虛心的人走向成功

在化學(xué)平衡一章中還講到了工藝參數(shù)改變時的化學(xué)平衡移動原理。影響化學(xué)平衡移動的條件很多，其中熱量或者溫度是影響化學(xué)平衡移動的主要條件。對于吸熱反應(yīng)，供給系統(tǒng)熱量或者升高溫度，會推動反應(yīng)正向移動。因此，可以說熱量是推動吸熱反應(yīng)正向進(jìn)行的正能量。人生奮斗又何嘗不是如此，我們不僅需要自身所擁有的原動力，更需要來自周圍環(huán)境為我們注入的正能量，其中他人的忠言即是驅(qū)使我們走向成功的正能量。當(dāng)然前提條件是我們必須虛心，善納忠言，這一機(jī)理才能奏效。將人體比作一個能量場，通過激發(fā)內(nèi)在潛能，可以使人表現(xiàn)出一個新的自我，從而更加自信、更加充滿活力。為所有積極的、健康的、催人奮進(jìn)的、給人力量的、充滿希望的人和事，貼上“正能量”標(biāo)簽。一個人的思想或智慧，受其年齡、經(jīng)歷、個性等因素的制約，往往會具有某種程度的局限性，加之生命的本能原本就不會自發(fā)地驅(qū)使人們走向高處，因此他人的忠言對于我們走向成功就顯得尤為重要。俗話說他山之石可以攻玉；又語云，旁觀者清?？梢妼τ谥已赃@一人生奮斗過程中來自外部的正能量，既要意識到其重要性，又要虛心以待。這樣才是我們應(yīng)有的認(rèn)識和應(yīng)取的人生態(tài)度。endprint

五、科學(xué)研究中大膽假設(shè)，往往導(dǎo)致科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)；考慮問題時突破思維定勢，往往會有新的收獲

在熱力學(xué)理論體系建立初期，科學(xué)家曾有過許多大膽的假設(shè)。這些假設(shè)盡管在當(dāng)時看來不可思議甚至是十分荒謬的，但是后來都導(dǎo)致了科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)。例如，熱力學(xué)第二定律中熵函數(shù)的引出和熵判據(jù)的發(fā)現(xiàn)，就是科學(xué)家在研究可逆卡諾循環(huán)時注意到該過程的熱溫商之和為零，當(dāng)時預(yù)感到可逆過程的熱溫商之和可能是某個狀態(tài)函數(shù)的變化值，進(jìn)而大膽假定這個狀態(tài)函數(shù)為熵函數(shù)，再結(jié)合卡諾定理，最終導(dǎo)出了判斷過程自發(fā)性和方向性的熵判據(jù)。而熵判據(jù)的正確性后經(jīng)無數(shù)事實(shí)所證明，不容質(zhì)疑。再比如，熱力學(xué)第三定律的創(chuàng)立也是在當(dāng)時研究低溫下凝聚態(tài)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的熵變趨于零的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過大膽假定絕對溫度為零時，純物質(zhì)凝聚態(tài)的熵值為零而建立起來的。而熱力學(xué)第三定律后來經(jīng)過統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的證明是正確的。以上大膽假設(shè)、小心求證的科學(xué)思維模式對于指導(dǎo)我們考慮問題時的思維方式是很有借鑒意義的。生活中的許多時候，我們在考慮一些問題時，由于固有的思維定勢，問題可能顯得一時難以解決。但如果能嘗試著換個角度去考慮問題，可能就會出現(xiàn)峰回路轉(zhuǎn)的局面，問題也就容易解決了。平時我們常說辦法總比困難多，就是這個道理。如今事事講究創(chuàng)新，就是倡導(dǎo)人們突破思維定勢，標(biāo)新立異，以獲得更多解決問題的方法并取得更好的成績。

六、科學(xué)家之間的合作可以建立新的定律；人與人之間的合作可以創(chuàng)造新的成果

任何一門科學(xué)理論的創(chuàng)立固然離不開科學(xué)家們獨(dú)自的貢獻(xiàn)，但也應(yīng)該看到，許多科學(xué)定律的創(chuàng)立有賴于科學(xué)家之間的合作。這種例子在物理化學(xué)中比比皆是。例如，焦耳與湯姆遜合作而有節(jié)流膨脹原理；吉布斯與亥姆霍茲合作而有吉布斯-亥姆霍茲方程；克勞修斯與克拉佩龍合作而有克勞修斯-克拉佩龍方程；Redlich與Kwong合作得到RK方程，等等。科學(xué)家之間合作的優(yōu)勢在于，形成合作之后使得彼此的視野變得更加開闊了，彼此都能看到自己所從事領(lǐng)域以外的東西，因此，使得科學(xué)研究更具有開拓性和創(chuàng)新性。這一原理昭示出人與人之間合作的重要性。這種重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：①合作可以實(shí)現(xiàn)合作者的知識互補(bǔ)、經(jīng)驗(yàn)互補(bǔ)和優(yōu)勢互補(bǔ)；②合作者彼此思想的相互碰撞往往可以擦出新的思想火花來；③合作的力量大于個體力量的簡單加和，這也就是平時我們常說的1+1>2。當(dāng)代大學(xué)生往往自我意識太強(qiáng)，合作意識淡漠。這種思維和行為定勢亟待矯正。每一個大學(xué)生都應(yīng)當(dāng)樹立與人合作的團(tuán)隊(duì)意識，這樣，無論對其做事還是做人都是大有裨益的。因?yàn)閷泶髮W(xué)生無論在哪里工作，都不可能是單槍匹馬，單打獨(dú)斗，獨(dú)立于社會的生命個體，都將是某一個團(tuán)體中的成員。

作為21世紀(jì)的教育工作者，應(yīng)當(dāng)牢記“授人以魚僅供一飯之需，授人以漁則終生受用無窮”的道理。筆者認(rèn)為，“魚”與“漁”之間的關(guān)系可以和當(dāng)代大學(xué)生的知識儲備與其個人在社會中的生存發(fā)展能力之間的關(guān)系相類比。當(dāng)代大學(xué)生在大學(xué)里所應(yīng)學(xué)習(xí)和掌握的知識，不應(yīng)僅僅局限于自然科學(xué)知識，還應(yīng)學(xué)習(xí)和掌握必要的人生哲理等社會科學(xué)知識。惟其如此，才可稱得上是全面成才。而物理化學(xué)與化工熱力學(xué)課堂是對當(dāng)代大學(xué)生進(jìn)行人生哲理教育的良好場所和載體。大學(xué)生在大學(xué)里的主要任務(wù)就是學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)動力源于學(xué)習(xí)動機(jī)，而學(xué)習(xí)動機(jī)源于內(nèi)心需求。當(dāng)代大學(xué)生對于將來走上工作崗位之后所欠缺的人生哲理等社會科學(xué)知識有一種強(qiáng)烈的渴望，這種渴望來源于其豐富自身、提高自身和發(fā)展自身的內(nèi)在需求。

大學(xué)教育應(yīng)是最系統(tǒng)、最全面、最集中的一種教育，大學(xué)生在大學(xué)里的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)既立足于當(dāng)前的學(xué)習(xí)，又著眼于終身學(xué)習(xí)。因此，作為大學(xué)教育的主要形式和途徑——課堂教學(xué)，就要從社會發(fā)展的需要和人的發(fā)展需要出發(fā)，構(gòu)建以促進(jìn)人的全面發(fā)展為核心的新型課堂教學(xué)模式。

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