淺談物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法*

朱冬梅，宋光捷

(蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

物理化學(xué)是近代化學(xué)的根基，從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，分析物質(zhì)體系化學(xué)行為的方法、規(guī)律和原理的一門學(xué)科，在實(shí)驗(yàn)方法上主要是采用物理學(xué)中的方法[1]。1994年的《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告(物理化學(xué)卷)》中曾指出具有較好物理化學(xué)素養(yǎng)和理論基礎(chǔ)的大學(xué)本科畢業(yè)生，適應(yīng)能力強(qiáng)，能較快適應(yīng)工作的變動(dòng)，更容易觸類旁通，后勁十足，可能站在國(guó)際科技發(fā)展的前沿[2]。物理化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的方法論和理論的基礎(chǔ)，在化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有舉足輕重的地位。由此可見學(xué)好物理化學(xué)的重要性。但是，由于物理化學(xué)課程邏輯性、理論性、概念性、系統(tǒng)性都很強(qiáng)，初學(xué)者往往會(huì)產(chǎn)生畏懼。針對(duì)以上現(xiàn)象，本文著重討論以預(yù)習(xí)、聽講和記筆記、做實(shí)驗(yàn)、復(fù)習(xí)和做習(xí)題等環(huán)節(jié)組成的學(xué)習(xí)方法體系。法國(guó)近代教育思想家盧梭曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“形成一種學(xué)習(xí)規(guī)則要比獲得知識(shí)更重要”。實(shí)踐證明，這種學(xué)習(xí)方法能夠激發(fā)學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，有效地提高物理化學(xué)的學(xué)習(xí)成績(jī)。

1 預(yù) 習(xí)

“良好的開端是成功的一半”，預(yù)習(xí)便是學(xué)好物理化學(xué)的良好開端，其目的是對(duì)即將學(xué)習(xí)的知識(shí)有一個(gè)心理準(zhǔn)備，以便帶著問(wèn)題聽講，提高學(xué)習(xí)效率[3]。例如，在預(yù)習(xí)“熱力學(xué)第一定律”這一節(jié)時(shí)，要明確了解熱力學(xué)第一定律的文字內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么，是根據(jù)什么實(shí)驗(yàn)得到的，要解決什么問(wèn)題，適用范圍是什么等；預(yù)習(xí)電化學(xué)相關(guān)章節(jié)時(shí)，注意其中有很多方法和思路都蘊(yùn)含在化學(xué)史和案例中，比如科爾勞施為什么提出離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律，該定律又有怎樣的推論及應(yīng)用，阿倫尼烏斯的部分解離學(xué)說(shuō)為什么不適用于強(qiáng)電解質(zhì)，德拜和休克爾為什么要建立“離子氛”模型等。通過(guò)課前預(yù)習(xí)，瀏覽教材中相關(guān)的內(nèi)容，帶著問(wèn)題聽講，既可以集中精力又能有效降低新學(xué)知識(shí)的難度，達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。養(yǎng)成良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣，有助于啟發(fā)思維和提高自學(xué)能力。

2 聽講和記筆記

學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要方式是聽講，聽教師講授也是提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的有效途徑之一。物理化學(xué)課程中的公式，相對(duì)于前幾門先行課來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是較多一些。數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程雖然是獲得結(jié)果的必要手段，但是在推導(dǎo)過(guò)程中會(huì)引進(jìn)一些結(jié)論的使用條件。這就要求在聽講時(shí)要緊緊跟上教師講課的思路，使思維處于一種相對(duì)積極的活躍狀態(tài)，在記住重要結(jié)論的同時(shí)，也要認(rèn)真聽一下推理和論證的過(guò)程。

除了做好預(yù)習(xí)、帶著問(wèn)題聽課外，記好課堂筆記也可以提高聽課的效率。經(jīng)驗(yàn)證明，記筆記可以使注意力更加集中，鍛煉手腦并用，使思維處于活躍狀態(tài)。筆記中除了記下教師的板書外，還要用自己的語(yǔ)言簡(jiǎn)明扼要地進(jìn)行課堂小結(jié)。這樣的課堂筆記對(duì)于復(fù)習(xí)能起到“提要勾玄”的作用。

3 做實(shí)驗(yàn)

學(xué)好物理化學(xué)重要的實(shí)踐活動(dòng)之一便是做實(shí)驗(yàn)。一部化學(xué)史表明，無(wú)論是較早期的拉瓦錫、范特霍夫和道爾頓，還是近代的鮑林、福井謙一和普里高津等有造詣的科學(xué)家，他們不僅有淵博的科學(xué)知識(shí)，而且在化學(xué)方法上都各有創(chuàng)新，各有獨(dú)到之處。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是利用課堂上所講的理論知識(shí)，結(jié)合儀器培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作、觀察、思維、數(shù)據(jù)處理、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力[4]。通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，既能鞏固和驗(yàn)證理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，又可以豐富感知，在掌握獲取物理化學(xué)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)操作技能同時(shí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性和求知欲。

實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，熟記實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要認(rèn)真操作，注意觀察、及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)認(rèn)真對(duì)待數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析，并深入考慮其所對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。以“蔗糖水解反應(yīng)速率的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)前，通過(guò)預(yù)習(xí)充分了解旋光儀的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和測(cè)定旋光物質(zhì)旋光度的原理，并掌握一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征：動(dòng)力學(xué)方程、速率常數(shù)和半衰期等。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，掌握旋光儀的正確使用方法，結(jié)合蔗糖水解反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系，通過(guò)間接測(cè)量其旋光度，進(jìn)而獲得濃度和時(shí)間的關(guān)系曲線，即動(dòng)力學(xué)曲線。實(shí)驗(yàn)后，根據(jù)一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算其半衰期，完成數(shù)據(jù)處理與分析。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論時(shí)，需要通過(guò)自主查閱文獻(xiàn)解決實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因和出現(xiàn)的問(wèn)題。這樣，可以大大加強(qiáng)查閱資料和文獻(xiàn)的能力。

通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，既加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，又可以增強(qiáng)動(dòng)手操作的積極性，對(duì)于提高學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣是十分必要的。對(duì)于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，要嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，才能不斷提高綜合解決問(wèn)題的能力。

4 復(fù) 習(xí)

我國(guó)著名的教育家、思想家孔子早在2000年前就提出了“溫故而知新”，他通過(guò)“故”與“新”的關(guān)系，闡述了復(fù)習(xí)的重要性。在學(xué)習(xí)物理化學(xué)過(guò)程中，復(fù)習(xí)通常分為形成性的平時(shí)復(fù)習(xí)和終結(jié)性的階段復(fù)習(xí)兩種。

形成性的平時(shí)復(fù)習(xí)是最基本的復(fù)習(xí)，可以及時(shí)地加深對(duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容的印象?！皫煾殿I(lǐng)進(jìn)門，修行在個(gè)人”，課上的時(shí)間是有限的，課堂的容量也是有限的，因此平時(shí)復(fù)習(xí)是非常必要。在課堂上，教師只能講解相關(guān)知識(shí)的基本原理、基本思路和基本框架，要想提高學(xué)習(xí)的效果和層次，只有利用好課外的時(shí)間和資源[5]，在平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中，進(jìn)行充分復(fù)習(xí)。平時(shí)復(fù)習(xí)，需要理清知識(shí)脈絡(luò)，結(jié)合每節(jié)課堂的內(nèi)容，研讀教材，辨析重點(diǎn)難點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上整理好筆記。在每次聽課之前，要復(fù)習(xí)前次課程的內(nèi)容，做到不積壓。平時(shí)復(fù)習(xí)時(shí)，時(shí)間分布也應(yīng)有所側(cè)重，在有疑難點(diǎn)的地方多下功夫，以確保完全消化、理解和鞏固知識(shí)的目的。平時(shí)復(fù)習(xí)可以參考印永嘉的《物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程》、傅獻(xiàn)彩的《物理化學(xué)》和Levine Physical Chemistry等教材，這幾本教材的特色雖然各不同，但是對(duì)拓展視野、引發(fā)思考卻有很大的幫助。

終結(jié)性的階段復(fù)習(xí)就是通常所說(shuō)的總結(jié)性復(fù)習(xí)，其目的是對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)化進(jìn)行整合。例如，在復(fù)習(xí)電化學(xué)時(shí)，可以按照強(qiáng)電解質(zhì)溶液、可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)、原電池?zé)崃W(xué)的順序進(jìn)行。強(qiáng)電解質(zhì)溶液是電池以及電化學(xué)體系的重要組成，在充分了解強(qiáng)電解質(zhì)溶液的性質(zhì)和計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步復(fù)習(xí)可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)，了解可逆電極的組成、書面表示及電極反應(yīng)。最后復(fù)習(xí)原電池?zé)崃W(xué)，用可測(cè)的電化學(xué)參數(shù)計(jì)算熱力學(xué)變量。進(jìn)行階段復(fù)習(xí)時(shí)，應(yīng)注意章節(jié)之間的聯(lián)系，形成比較完善的、系統(tǒng)化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

5 重視習(xí)題

培養(yǎng)獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)是做習(xí)題。通過(guò)解題，復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化、泛化和能力的提升，進(jìn)而達(dá)到拓展提高的目的。

物理化學(xué)的習(xí)題類型一般有選擇題、填空題、判斷題、相圖題、簡(jiǎn)答題、證明題、計(jì)算題等幾種。無(wú)論做什么類型的習(xí)題，都要在復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上掌握其解題思路。在掌握基本方法和基本原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)演算習(xí)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再看書、思考。以熱力學(xué)基本原理-熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律部分的計(jì)算題為例，其中有這樣一類題型：計(jì)算理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化過(guò)程中的熱力學(xué)變量。例如：2 mol雙原子分子理想氣體，從始態(tài)273 K，100 kPa，經(jīng)恒壓可逆變化到達(dá)體積加倍的終態(tài)。試計(jì)算該過(guò)程的Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔA和ΔG。已知該氣體在273 K，100 kPa的摩爾熵Sm=100 J·K-1·mol-1。在計(jì)算過(guò)程中，這類習(xí)題的解題思路可以按照以下三個(gè)步驟進(jìn)行解題：

(2)根據(jù)過(guò)程，選擇公式。物理化學(xué)的計(jì)算公式都有其適用范圍，計(jì)算公式的選擇需要根據(jù)前一步判斷出的過(guò)程特點(diǎn)。本題的過(guò)程特點(diǎn)屬于理想氣體p-V-T變化過(guò)程，選擇以下計(jì)算公式：

ΔA=ΔU-Δ(T2S2-T1S1),ΔG=ΔH-Δ(T2S2-T1S2)

(3)帶入數(shù)值和單位，計(jì)算結(jié)果。這里需要注意的是，物理量由數(shù)值和單位兩部分組成，所以采用量方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要帶入已知物理量的數(shù)值和單位，切忌只帶數(shù)值，不帶單位，而導(dǎo)致最終計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤。以ΔS計(jì)算為例，則有：

=40.34 J·K-1

學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要任務(wù)是在反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程中，更好地領(lǐng)會(huì)物理化學(xué)中提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)方法和精神，從而使利用這些方法創(chuàng)造性地分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力逐步得到提高[6]。掌握科學(xué)的物理化學(xué)學(xué)習(xí)方法，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其邏輯思維能力、安靜治學(xué)和團(tuán)隊(duì)合作的精神，學(xué)會(huì)用物理化學(xué)知識(shí)解決具體問(wèn)題。教學(xué)經(jīng)歷證明，上述學(xué)習(xí)方法可以取得良好的學(xué)習(xí)效果。