發(fā)布時(shí)間：2023-03-15 15:02:26
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的大學(xué)物理化學(xué)公式總結(jié)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
［關(guān)鍵詞］科研實(shí)踐；物理化學(xué)；教學(xué)
物理化學(xué)是一門借助物理的基本原理，揭示化學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科，也是一門理論性、系統(tǒng)性、邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科，具有理論公式多，推導(dǎo)復(fù)雜的學(xué)科特點(diǎn)。初學(xué)者往往感到抽象難懂，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)要求高，容易產(chǎn)生畏難情緒，也往往認(rèn)為理論知識(shí)學(xué)了沒有用途，導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)的興趣。為了解決物理化學(xué)中抽象難懂的問題，通常采用的方法是在教師授課時(shí)列舉一些與生活實(shí)踐相關(guān)的現(xiàn)象，借助物理化學(xué)知識(shí)加以解決，但是這只是一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，并且借助于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都能得到容易理解的結(jié)果，但是對(duì)于有一定知識(shí)水平的大學(xué)生似乎顯得過于簡(jiǎn)單，并不能激發(fā)他們對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，解決他們對(duì)物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)的困惑，展示理論知識(shí)與科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐的緊密聯(lián)系，從而體現(xiàn)物理化學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科的價(jià)值。另外，物理化學(xué)中化學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)公式都是從科學(xué)實(shí)踐總結(jié)出來的，能指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。因而，在物理化學(xué)實(shí)際教學(xué)中，除了要結(jié)合生活實(shí)踐之外，教師應(yīng)該適當(dāng)闡述理論公式的實(shí)際科研來源以及這些理論知識(shí)在科學(xué)前沿研究和生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用價(jià)值，才能引導(dǎo)學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)知識(shí)理論學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)也可以通過科研實(shí)例刺激學(xué)生的好奇心和求知欲，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師科研能促進(jìn)物理化學(xué)理論教學(xué)，也能促進(jìn)學(xué)生對(duì)當(dāng)前科研前沿的了解，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1科研實(shí)踐對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的促進(jìn)作用
1．1物理化學(xué)理論在科研實(shí)踐中的應(yīng)用
盡管物理化學(xué)科研實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)方法和手段比較復(fù)雜，但是常常使用了大學(xué)物理化學(xué)書本上的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，因而，我們可以選擇一些合適的科研實(shí)踐活動(dòng)將其應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中，以提高學(xué)生對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)理論重要性的認(rèn)識(shí)，幫助他們更好地理解這些基礎(chǔ)知識(shí)，激發(fā)他們對(duì)物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應(yīng)用來闡述物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性。已有文獻(xiàn)報(bào)道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中，通過原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子［1］。這金屬離子自發(fā)還原沉積碳納米管上的現(xiàn)象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應(yīng)，電極反應(yīng)分別是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根據(jù)電極電勢(shì)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算出PtCl42－和AuCl4－的還原電勢(shì)以及碳納米管的氧化電勢(shì)，并比較它們的大小，從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進(jìn)一步地研究表明利用原電池效應(yīng)可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價(jià)態(tài)的金屬氧化物，計(jì)算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢(shì)ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通過控制溶液的pH值和碳納米管的結(jié)構(gòu)等反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)中間價(jià)態(tài)的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面，關(guān)鍵是通過原電池效應(yīng)合成的碳納米管－金屬氧化物復(fù)合材料在催化加氫反應(yīng)、苯酚羥基化反應(yīng)等催化反應(yīng)中展示了比其他方法合成的該種復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能，體現(xiàn)了合理的使用電化學(xué)方法合成材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值［2－4］。盡管這些科研工作涉及的內(nèi)容比較廣泛，考慮的因素復(fù)雜，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學(xué)中原電池電極電勢(shì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)際上，物理化學(xué)中熱力學(xué)、溶液中的化學(xué)勢(shì)、物質(zhì)的相圖、吸附脫附、動(dòng)力學(xué)研究等基本知識(shí)在當(dāng)前的科研都有廣泛的應(yīng)用，利用這些基本知識(shí)來驗(yàn)證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科中更深層次的機(jī)理或者原理［5－7］。因此，物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)在當(dāng)前的科學(xué)研究工作中仍然具有重要的價(jià)值，是學(xué)生為今后工作和學(xué)習(xí)所必須要掌握的。
1．2科研實(shí)踐對(duì)學(xué)生物理化學(xué)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用
物理化學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)都是比較抽象，數(shù)學(xué)公式比較多，這增大了學(xué)生學(xué)習(xí)的困難，但是這些基礎(chǔ)知識(shí)都是來自科學(xué)實(shí)踐，相應(yīng)地能用來指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，因而，學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候借助于科研實(shí)踐來展示這些知識(shí)，能幫助學(xué)生更好了解和掌握這些知識(shí)。首先，科研實(shí)踐的學(xué)術(shù)論文為了更好地解釋相關(guān)原理往往都使用大量的圖表或者視頻，直觀地展示和支撐他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幫助讀者理解論文的結(jié)論。教師可以根據(jù)物理化學(xué)相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容提煉這些學(xué)術(shù)論文，在教學(xué)中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學(xué)生展示對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，使得抽象的知識(shí)圖像化、具體化，同時(shí)將枯燥無味的理論知識(shí)形象生動(dòng)地呈現(xiàn)到學(xué)生的面前，加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的印象，促進(jìn)學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。其次，物理化學(xué)的教學(xué)過程中可以借助科研實(shí)踐論文生動(dòng)地展示給學(xué)生，不僅能幫助學(xué)生理解這些知識(shí)點(diǎn)，更能讓學(xué)生意識(shí)到物理化學(xué)課程中基礎(chǔ)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際有緊密的聯(lián)系，而不是為了學(xué)習(xí)抽象的知識(shí)而學(xué)習(xí)這些知識(shí)。它們能夠直接應(yīng)用到實(shí)際科研和生產(chǎn)實(shí)踐中，并指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，使得學(xué)生不再認(rèn)為理論知識(shí)難學(xué)而沒有用途，更不會(huì)消極地學(xué)習(xí)和理解這些物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)。學(xué)生會(huì)更加積極主動(dòng)理解和掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，甚至通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)工具，更進(jìn)一步地詳細(xì)了解與物理化學(xué)書本上相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，從而間接地提高他們的自學(xué)能力，培養(yǎng)他們積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。最后，借助物理化學(xué)教學(xué)引入科研生產(chǎn)實(shí)踐的概念，讓學(xué)生接觸基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到令人好奇的未知世界，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的興趣。既使學(xué)生學(xué)習(xí)到必須掌握的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)又接觸到物理化學(xué)方向科研和生產(chǎn)實(shí)踐的前沿，掌握當(dāng)前物理化學(xué)科研和生產(chǎn)實(shí)踐的動(dòng)態(tài)。讓學(xué)生從一開始學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)灌輸科研實(shí)踐的相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本學(xué)科發(fā)展前沿和科研動(dòng)態(tài)，使學(xué)生浸潤(rùn)在科研的氛圍下，產(chǎn)生濃烈的科研傾向［8］。從而使學(xué)生尋找自身喜歡的學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)興趣，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲泻蛯W(xué)習(xí)態(tài)度，刺激學(xué)生對(duì)未知世界的求知欲望，并潛移默化地培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的工作學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。因此，物理化學(xué)教學(xué)中引進(jìn)科研實(shí)踐，不僅將枯燥無味的理論知識(shí)形象生動(dòng)化，而且能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性，培養(yǎng)他們的基本科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)他們對(duì)未知世界的求知欲望。
1．3教師科研實(shí)踐對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的重要影響
對(duì)于普通本科院校來講，無論什么樣的教學(xué)改革都是圍繞教學(xué)方式和手段在課堂教學(xué)過程中的運(yùn)用，無法代替教師的角色，無法改變教師授課主體的本質(zhì)，因而，教師在教學(xué)過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導(dǎo)和示范作用才能使課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)鮮活，也對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和行為有直接地引導(dǎo)作用。因而，教師自身的專業(yè)水平?jīng)Q定了他的教學(xué)水平和教學(xué)能力，而科研實(shí)踐活動(dòng)對(duì)教師有很大的鍛煉和啟發(fā)作用，增加了教師的業(yè)務(wù)知識(shí)水平，對(duì)課堂教學(xué)有非常大的促進(jìn)作用，因而，要提高教師的專業(yè)水平應(yīng)該鼓勵(lì)教師積極參與科研實(shí)踐工作［9］。首先，本學(xué)科專業(yè)教師開展科研實(shí)踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)前科技發(fā)展的動(dòng)態(tài)，及時(shí)跟蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新進(jìn)展，更新和豐富本學(xué)科的理論和知識(shí)。這個(gè)過程有利于提高教師發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，并不斷更新和完善自己的知識(shí)體系，能更好地將當(dāng)前本學(xué)科科技發(fā)展動(dòng)態(tài)傳授給學(xué)生，同時(shí)隨著知識(shí)水平的提高教師將以新的高度去思考學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，自然而然地應(yīng)用到教育教學(xué)和人才培養(yǎng)的模式，進(jìn)而思考未來人才的發(fā)展趨勢(shì)和人才培養(yǎng)的最佳方法。其次，教師從事科研工作對(duì)該學(xué)科未知領(lǐng)域的探索研究是一個(gè)長(zhǎng)期而艱苦的過程，能提高教師的邏輯思維能力和表達(dá)能力，能培養(yǎng)教師一絲不茍和勇于創(chuàng)新的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、頑強(qiáng)拼搏的精神以及良好的科研素質(zhì)，激發(fā)教師的創(chuàng)新思想，迎合當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對(duì)學(xué)生起到表率作用，促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、頑強(qiáng)拼搏精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，對(duì)學(xué)生成才起到推動(dòng)作用。此外，教師的科研成果能讓學(xué)生直接感受到科研并非遙不可及，對(duì)學(xué)生有很大的引導(dǎo)和促進(jìn)作用，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的興趣和求知欲望，主動(dòng)參與到教師的科研實(shí)踐，激起他們對(duì)物理化學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的熱情［9］。因此，教師要實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的改革創(chuàng)新，適應(yīng)當(dāng)前形式下物理化學(xué)教學(xué)的發(fā)展，僅憑教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從事科學(xué)研究去實(shí)踐、去探索、去創(chuàng)新，進(jìn)一步提高本學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而加快教育觀念的更替，逐步形成具有自身特色的教學(xué)方式，將新理論、新方法滲透到物理化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，才能改變多年從教的疲憊與困惑，同時(shí)也激發(fā)了自身潛在的創(chuàng)造力。
2結(jié)論
關(guān)鍵詞物理化學(xué) 課堂教學(xué) 興趣教育 STS 創(chuàng)新思維 教學(xué)質(zhì)量
物理化學(xué)是高等院校部分專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課程，物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的高低直接影響到后續(xù)課程化工熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)、催化化學(xué)、化工原理等許多專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，而且物理化學(xué)在培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面具有其他課程無法替代的作用。擁有良好物理化學(xué)素養(yǎng)的大學(xué)畢業(yè)生，將更善于適應(yīng)以后紛繁多變的工作環(huán)境，更容易在工作中釋放自己的科學(xué)潛能。但該課程理論概念抽象、公式條件眾多、原理多、知識(shí)的邏輯性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，“化學(xué)靈魂”的美譽(yù)并不能激發(fā)出學(xué)生長(zhǎng)久的學(xué)習(xí)熱情，初學(xué)者往往會(huì)產(chǎn)生這門課難學(xué)的畏難情緒?！芭d趣是最好的老師”，因此如何教好物理化學(xué)這門課程，使學(xué)生將枯燥的學(xué)科知識(shí)化為新奇有趣的知識(shí)體系進(jìn)行學(xué)習(xí)是每一位物理化學(xué)教師應(yīng)該思考和探討的問題。物理化學(xué)教師如何使教學(xué)引起學(xué)生興趣，從而培養(yǎng)興趣、激發(fā)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的求趣能力是興趣教育的關(guān)鍵。筆者根據(jù)多年物理化學(xué)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)述一下在興趣教育方面的體會(huì)。
1將抽象概念、理論通過貼切、簡(jiǎn)單易懂的示例進(jìn)行講解
物理化學(xué)的任務(wù)是把化學(xué)領(lǐng)域中各種現(xiàn)象聯(lián)系起來，對(duì)其中的一般規(guī)律予以更深刻、更本質(zhì)的探討，其中的一些重要理論、概念或規(guī)律比較抽象，學(xué)生難于理解。通過將抽象概念和理論與學(xué)生熟悉的背景知識(shí)相聯(lián)系，使學(xué)生易于理解和接受。
如真實(shí)氣體的節(jié)流膨脹是熱力學(xué)部分的一個(gè)難點(diǎn)，在講這部分內(nèi)容時(shí)，可以設(shè)問“人工降雨中有沒有節(jié)流膨脹？”“高壓氫氣瓶泄露為什么可能會(huì)引起爆炸事故？”“電冰箱是怎樣實(shí)現(xiàn)制冷的？”。然后通過講解總結(jié)出實(shí)現(xiàn)該過程必須滿足的3個(gè)要點(diǎn)：系統(tǒng)突然發(fā)生變化、流過阻礙、壓力減小，它們分別對(duì)應(yīng)絕熱、節(jié)流、膨脹。然后再回答以上問題：人工降雨時(shí)充當(dāng)新相種子的CO2固體小顆粒就是把液態(tài)CO2通過高壓瓶的針形閥放出實(shí)現(xiàn)節(jié)流膨脹，噴灑出小顆粒的干冰；若高壓氫氣瓶泄露，氫氣經(jīng)節(jié)流膨脹后溫度升高，可能會(huì)引起爆炸事故[1]；電冰箱制冷循環(huán)中的第三步絕熱節(jié)流膨脹是制冷劑過冷液體通過毛細(xì)管狹窄的通路時(shí)，由于管路的阻滯作用，節(jié)流降壓、降溫。這樣就使原來干巴巴的教學(xué)過程變得生動(dòng)有趣。
再比如化學(xué)勢(shì)這個(gè)概念是熱力學(xué)中的一個(gè)非常重要的概念，在相平衡、化學(xué)平衡中都有重要應(yīng)用，但這個(gè)概念比較抽象。在講這個(gè)概念時(shí)，可以設(shè)問：“水為什么總是從高處流向低處？”學(xué)生一定會(huì)回答因?yàn)楦咛幍乃畡?shì)能高，這時(shí)抓住時(shí)機(jī)引入化學(xué)勢(shì)的概念，強(qiáng)調(diào)化學(xué)勢(shì)類似于物理學(xué)中的勢(shì)能，勢(shì)能越高的物體越不穩(wěn)定，同樣化學(xué)勢(shì)越高的相和物質(zhì)越不穩(wěn)定，因此一種物質(zhì)會(huì)從化學(xué)勢(shì)高的相自發(fā)向化學(xué)勢(shì)低的相轉(zhuǎn)移、化學(xué)反應(yīng)總是自發(fā)地向∑vBμB＜0的方向進(jìn)行，使學(xué)生對(duì)化學(xué)勢(shì)有個(gè)初步了解。這時(shí)可以繼續(xù)設(shè)問“常溫常壓下的水和水蒸氣，哪一個(gè)化學(xué)勢(shì)更高？如果是100℃，常壓下呢？為什么？”“密閉的鐘罩內(nèi)有A、B兩杯液體，A杯內(nèi)是純水，B杯內(nèi)是蔗糖水，那么經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間兩杯液面有什么變化”，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)概念的理解。
在講熱力學(xué)第二定律的開爾文說法時(shí)，提到第二類永動(dòng)機(jī)，第二類永動(dòng)機(jī)是從單一熱源吸熱完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化的機(jī)器。這個(gè)概念學(xué)生感到抽象，難以理解，但如果加上這個(gè)解釋，學(xué)生就感到容易理解了：假如人類能造出第二類永動(dòng)機(jī)，帶有這種機(jī)器的輪船就可以從海洋這個(gè)單一熱源中源源不斷地汲取熱量推動(dòng)輪船前進(jìn)而不引起任何變化(海洋是一個(gè)巨大的能源庫(kù)，有人曾經(jīng)估算過，只要使地球上海水的溫度下降0.01℃，汲取的熱量夠全世界的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)1500年[1])。那么今天行駛的輪船就不必再攜帶任何的燃料和動(dòng)力。實(shí)際上正常熱機(jī)必須工作于高、低溫兩個(gè)熱源之間，無法找到與海洋這個(gè)高溫?zé)嵩聪嗥ヅ涞牡蜏責(zé)嵩词沁@種機(jī)器根本不可能存在的原因。
2將物理化學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
恰當(dāng)?shù)貙⒔虒W(xué)內(nèi)容與一些學(xué)生遇到過的熟悉的生活實(shí)例聯(lián)系起來，遵循“提出生活中的實(shí)例（問題）——引入講授新內(nèi)容——讓學(xué)生猜答案——給出答案”的思路，當(dāng)學(xué)生最終恍然大悟時(shí)，會(huì)深感學(xué)以致用的無限樂趣，從而激發(fā)濃厚的學(xué)習(xí)興趣，保證課堂教學(xué)效果。為簡(jiǎn)便起見，下面僅列出問題與答案要點(diǎn)。
植物為什么具有一定的抗旱性和耐寒性？冬季建筑施工中，為了保證施工質(zhì)量，常在澆注混凝土?xí)r加入少量鹽類，其主要作用是什么？冰凍后的水果放入涼水中浸泡一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)水果表皮結(jié)了一層薄冰，而內(nèi)層果肉卻解凍了，為什么？為什么我們輸液時(shí)用的生理鹽水是0.9%、葡萄糖水5%？濃度高了或低了行不行？海洋中的動(dòng)物能不能在淡水中生活？鹽堿地的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)不良，甚至枯萎，其主要原因是什么？——稀溶液依數(shù)性知識(shí)，沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低、等滲溶液、低滲溶液和高滲溶液。
為什么在高山上做飯有時(shí)做不熟，而用高壓鍋很快可做熟？——克-克方程，壓力越大，沸點(diǎn)越高。
鐵表面上鍍鋅、鉻或涂油漆、塑料等的作用是什么？——防腐，涂保護(hù)層。
為什么冰箱里的食物保鮮時(shí)間長(zhǎng)？——阿倫尼烏斯方程，溫度越低，食物腐敗時(shí)間越長(zhǎng)。
為什么不同藥品的貯存期不同？如何確定？怎樣延長(zhǎng)藥品有效期？——因?yàn)椴煌幤贩纸夥磻?yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n和反應(yīng)速率常數(shù)k不同，根據(jù)n和k可計(jì)算出藥品在常溫下分解10%所需的時(shí)間即為“貯存期”[2]。降低溫度可延長(zhǎng)有效期。
洗衣粉為什么在溫水中去污能力更強(qiáng)？發(fā)酵粉發(fā)面時(shí)為什么用溫水和面面發(fā)得更快？
——酶在溫水中催化活性最高。
自由水滴、氣泡為什么是球形？為什么小水珠碰在一起有合并成大水珠、粉末有結(jié)塊的趨勢(shì)？——表面能越小越穩(wěn)定。
人工降雨的原理是什么？在春天光滑的墻壁和粗糙的墻壁哪個(gè)更容易回潮？農(nóng)民為什么要鋤地？?jī)H只為除雜草嗎？——開爾文公式，粉末狀干冰或AgI晶種作為凝結(jié)核心，降低水蒸氣的過飽和度。粗糙的墻壁更容易回潮，不只為除雜草，粗糙的墻壁和鋤地時(shí)切斷的毛細(xì)管利于使大氣中的水蒸氣在其中凝聚，使墻壁回潮和增加土壤水分，毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。
雨衣、雨傘材料為什么能防雨？制作原理是什么？——增大接觸角，使雨水呈球狀滾落；制作時(shí)，在布上刷涂層或添加材料來減小氣固界面張力。
表面活性劑的洗滌去污原理是什么？——增加潤(rùn)濕，起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面。
表面活性劑的起泡原理是什么？——增加液體薄膜的強(qiáng)度。
最重要的交通信號(hào)為何設(shè)置為紅色？為什么天空是藍(lán)色的而朝陽和夕陽是火紅的？——瑞利光散射公式，藍(lán)紫色光散射強(qiáng)，紅色光散射弱。
為什么在大江大河入?？谔帟?huì)形成三角洲？鹵水點(diǎn)豆腐的原理是什么？明礬為什么能凈水？——溶膠聚沉，電解質(zhì)的聚沉，溶膠相互聚沉。
墨水中為什么要加入阿拉伯膠？為什么在制作冰淇淋的時(shí)候要加入明膠? ——高分子對(duì)溶膠的保護(hù)作用。
食物保鮮需要的低溫浴怎樣選擇？——水-鹽相圖，根據(jù)需要的溫度選擇鹽類。
電動(dòng)車用的電池一般是什么電池？它的電動(dòng)勢(shì)是多少？具備什么條件可以成為可逆電池？用什么方法可以測(cè)出它的電動(dòng)勢(shì)？怎樣根據(jù)它的電動(dòng)勢(shì)求出電池反應(yīng)的平衡常數(shù)？實(shí)際使用時(shí)，電池的端電壓和可逆電池的電動(dòng)勢(shì)大小一樣嗎？為什么？溫度升高或降低，電池的電動(dòng)勢(shì)是否改變？——鉛酸電池，約2.0 V，可逆電池須滿足的3個(gè)條件，對(duì)消法，E = RT zF lnK ，電池的端電壓小于電動(dòng)勢(shì)，因?yàn)閮蓸O存在極化現(xiàn)象。溫度改變，電動(dòng)勢(shì)也改變，電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)可通過實(shí)驗(yàn)求得。 在一個(gè)密閉絕熱的房間里放置一臺(tái)電冰箱， 將冰箱門打開， 并接通電源使其工作， 過一段時(shí)間之后， 室內(nèi)的平均氣溫將如何變化? ——升高。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，Q=0，W>0，所以熱力學(xué)能升高，溫度升高。
因?yàn)楸北鬀]有可飲用的淡水，全是海水(海水中NaCl含量為2.5%)，所以愛斯基摩人需要到冰山上去取回冰來熔化，愛斯基摩人應(yīng)在怎樣的環(huán)境溫度下取冰? ——H2O-NaCl相圖，愛斯基摩人應(yīng)在溫度為252~273 K的季節(jié)取冰[3]。
3將物理化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性
物理化學(xué)所具有的基礎(chǔ)性、理論性、先導(dǎo)性和綜合性的特點(diǎn)，使之成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一塊重要基石，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用。恰當(dāng)?shù)貙⒔虒W(xué)內(nèi)容與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來，遵循“提出工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)例（問題）——引入講授新內(nèi)容——啟發(fā)學(xué)生總結(jié)答案——給出答案”，使學(xué)生對(duì)理論實(shí)質(zhì)產(chǎn)生更深的認(rèn)識(shí)，增長(zhǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，避免理論與實(shí)踐脫節(jié)，既提高了學(xué)習(xí)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維與解決問題能力。為簡(jiǎn)便起見，下面僅列出問題與答案要點(diǎn)。
經(jīng)典范例，同為碳元素，298 K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下，石墨能否轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸靠梢杂脦讉€(gè)判據(jù)來判斷？如果不能，那么怎樣使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石？轉(zhuǎn)變程度是多大？怎樣提高轉(zhuǎn)變速率？——不能，可以用熵判據(jù)和吉布斯自由能判據(jù)來判斷和計(jì)算，采用加壓的辦法（壓強(qiáng)大于1.5×109 Pa）可使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石，利用ΔrG m=-RTlnK ，可求出K ，加熱。
冬天，工業(yè)上用管道運(yùn)送硫酸時(shí)為什么要稀釋？——形成穩(wěn)定化合物相圖，純硫酸的熔點(diǎn)在283 K左右，而與一水化合物的低共熔點(diǎn)在235 K，所以在冬天用管道運(yùn)送硫酸時(shí)應(yīng)適當(dāng)稀釋，防止硫酸凍結(jié)。
結(jié)晶法精制粗鹽的原理是什么？——水-鹽相圖，首先鹽的組成必須大于低共熔點(diǎn)時(shí)鹽的組成才能通過降溫得到鹽的晶體。
當(dāng)乙醇含量低于95.57%時(shí)，能否通過精餾得到無水乙醇？怎樣才能得到？——雙液系最低恒沸點(diǎn)相圖，不能，先加入分子篩等吸水劑，使乙醇含量超過95.57%，再精餾可得無水乙醇。
工業(yè)上制備高純物質(zhì)（如8個(gè)9以上的半導(dǎo)體材料）原理是什么？——固相完全互溶相圖，區(qū)域熔煉。
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過測(cè)量水的電導(dǎo)率來檢驗(yàn)水的純度，依據(jù)是什么？——純水的電導(dǎo)率k=5.5×10-6 Sm-1，普通蒸餾水的電導(dǎo)率是1×10-3 Sm-1，重蒸餾水和去離子水的電導(dǎo)率均小于1×10-4 Sm-1，所以只要測(cè)定水的電導(dǎo)率就可以知道水的純度是否符合要求。
電解α± =1的ZnSO4水溶液，在陰極上Zn2+和H+ 哪個(gè)優(yōu)先被還原？——Zn2+優(yōu)先被還原。極化電勢(shì)高的優(yōu)先析出，因?yàn)闅溆休^大的超電勢(shì)，使得氫的極化電勢(shì)低于鋅。
化工廠的一些管道或容器為什么常連到外加直流電源的負(fù)極上？——防腐，陰極保護(hù)法。
為什么大量處理固體粉塵的工廠，必須高度重視防止粉塵爆炸？——表面能高不穩(wěn)定。
化工生產(chǎn)中采用的噴霧干燥工藝的原理是什么？——開爾文公式，小液滴飽和蒸氣壓大。
農(nóng)藥中加入少量潤(rùn)濕劑的作用是什么？采油時(shí)為什么要加入潤(rùn)濕劑？——增加潤(rùn)濕，減小液固和氣液界面張力。
泡沫浮選為什么可以提高礦石品位？——降低潤(rùn)濕，增大液固界面張力。
金屬陶瓷復(fù)合材料綜合性能的發(fā)揮取決于陶瓷與金屬之間的潤(rùn)濕性能的大小。燒銀法，是指在陶瓷表面燒滲一層銀，由于銀的導(dǎo)電能力很強(qiáng)，抗氧化性能好，在銀面上可直接焊接金屬。若已知高溫下的各個(gè)表面張力，那么液態(tài)銀能否潤(rùn)濕瓷件表面？[3] ——用楊氏方程求接觸角。
考古工作中怎樣根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理估算尸體的埋葬時(shí)間？——根據(jù)一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程來計(jì)算。由于古尸上裹的布碎片中放射性14C的衰變是一級(jí)反應(yīng)，利用衰變半衰期及其活性可以估算。
4將物理化學(xué)與其他化學(xué)課和實(shí)驗(yàn)操作聯(lián)系起來，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力
物理化學(xué)是從研究化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手，從而探求化學(xué)變化中具有普遍性的基本規(guī)律，所以我們可以利用物理化學(xué)原理來解決其他化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)或化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遇到的問題。恰當(dāng)?shù)貙⒔虒W(xué)內(nèi)容與它們聯(lián)系起來，遵循“化學(xué)學(xué)習(xí)或?qū)嶒?yàn)操作中的問題——引入講授新內(nèi)容——給出答案”，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與解決問題能力，提高學(xué)習(xí)物理化學(xué)的積極性。為簡(jiǎn)便起見，下面僅列出問題與答案要點(diǎn)。
為什么用二氧化錳和鹽酸反應(yīng)制備氯氣時(shí)必須用濃鹽酸？——將二者反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池，電池的電動(dòng)勢(shì)要大于零，根據(jù)能斯特公式可求出鹽酸必須是濃鹽酸。
如何用電化學(xué)法測(cè)定一些難溶鹽的溶度積或弱電解質(zhì)的解離常數(shù)？——將沉淀溶解平衡或解離平衡反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，再根據(jù)E = RT zF lnK 計(jì)算出K 即可。
實(shí)驗(yàn)室用蒸餾水洗滌容器為什么提倡少量多次？——分配定律。
分析化學(xué)中為什么常用含HCl 20.24%的溶液作為標(biāo)準(zhǔn)溶液？——最高恒沸點(diǎn)相圖，最高恒沸點(diǎn)溫度為381.65 K，含HCl 20.24%。
堿性溶液中，氯氣能發(fā)生歧化反應(yīng)，那么Br2能發(fā)生嗎？——能發(fā)生。計(jì)算Br2與其氧化態(tài)和還原態(tài)所構(gòu)成的兩個(gè)電極的電勢(shì)差是否大于零。
蒸餾時(shí)為什么要加入沸石？——開爾文公式，過熱液體，防止暴沸。
分離操作中陳化的原理是什么? ——開爾文公式，晶體顆粒越小溶解度越大。
實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器洗干凈的標(biāo)準(zhǔn)是什么？——蒸餾水對(duì)干凈的玻璃接觸角約為0°，水應(yīng)完全潤(rùn)濕玻璃儀器，均勻分布成膜，不掛水珠或成股流下。
實(shí)驗(yàn)室的電子天平罩里為什么要放硅膠？——吸附空氣中的水蒸氣，氣固吸附。
5挖掘科學(xué)技術(shù)前沿中的物理化學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索創(chuàng)新精神
關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；材料類專業(yè)；教學(xué)探索
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0122-02
對(duì)于普通高校的材料類本科教學(xué)來說，要求學(xué)生具有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等方面的基本理論和基本知識(shí)，掌握材料設(shè)計(jì)、性能優(yōu)選、工藝優(yōu)化的原則，以及材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系。這就需要學(xué)生具有材料學(xué)科的完整的知識(shí)體系，量子力學(xué)是半導(dǎo)體、固體物理以及計(jì)算材料學(xué)、材料測(cè)試表征技術(shù)等學(xué)科的基礎(chǔ)，在材料科學(xué)體系中有著非常重要的地位。然而其由于本課程的學(xué)習(xí)是基于高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、數(shù)學(xué)物理方法等前期課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上的，學(xué)生對(duì)這些基礎(chǔ)課程的掌握情況參差不齊，而大部分學(xué)生對(duì)前期課程多有遺忘，課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中需要理解的知識(shí)點(diǎn)很多，所以要學(xué)好這門課程需要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，及時(shí)復(fù)習(xí)前期基礎(chǔ)課程和預(yù)習(xí)相關(guān)知識(shí)。由于知識(shí)間銜接緊密，需要邏輯推理內(nèi)容非常多，學(xué)生稍有走神或缺課就會(huì)跟不上教師的教學(xué)進(jìn)度，從而對(duì)后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)也喪失信心。此外，對(duì)于工科大環(huán)境下的學(xué)生群體來說，學(xué)生普遍對(duì)實(shí)用的專業(yè)課程較感興趣，而對(duì)基礎(chǔ)理論課程不夠重視，認(rèn)為學(xué)習(xí)非?？菰镆矝]有大多的用處。種種原因造成了在工科大環(huán)境下的理論物理教學(xué)特別是量子力學(xué)課程的教學(xué)困難重重，因此將理論教學(xué)與專業(yè)特色相結(jié)合，探索具有專業(yè)特色的量子力學(xué)的教學(xué)方法具有重要的意義。如何消除學(xué)生對(duì)本課程的畏懼心理，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生在課堂上有收獲的同時(shí)也要自覺利用好課余時(shí)間學(xué)習(xí)是解決本課程教學(xué)的關(guān)鍵。本文結(jié)合材料類專業(yè)的綜合情況，經(jīng)過實(shí)踐探索，總結(jié)幾點(diǎn)較為實(shí)用的教學(xué)方法。
一、與專業(yè)課程體系相結(jié)合，突出課程的重要性
備課之前先熟悉所授課專業(yè)的培養(yǎng)方案，了解學(xué)生的已修課程、同學(xué)期開設(shè)的專業(yè)課程以及后續(xù)的專業(yè)課程。材料類專業(yè)的量子力學(xué)課程一般在第四學(xué)期開課，在此之前學(xué)生已經(jīng)修完了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、線性代數(shù)、數(shù)學(xué)物理方法等前期課程。同時(shí)學(xué)生開始接觸一些材料類的專業(yè)課程，例如材料科學(xué)基礎(chǔ)、高分子物理、物理化學(xué)等，在之后的第五以及第六學(xué)期將有大量的學(xué)科專業(yè)課，如材料分析測(cè)試技術(shù)、計(jì)算材料學(xué)等。教師在對(duì)本專業(yè)的課程設(shè)置以及知識(shí)框架有了整體的了解以后，有針對(duì)性地翻閱一下一些核心專業(yè)課程的教材，將專業(yè)課程當(dāng)中涉及量子力學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容篩選出來以備用。在給學(xué)生講授第一堂課時(shí)既將本課程的重要地位告知學(xué)生，哪些課程在后續(xù)課程種會(huì)涉及到相關(guān)知識(shí)，哪些領(lǐng)域會(huì)用到本課程的知識(shí)，以及量子力學(xué)對(duì)本專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的研究生入學(xué)考試以及繼續(xù)深造時(shí)的必要性。讓學(xué)生一開始對(duì)本課程的學(xué)習(xí)有心理上的重視。在具體教學(xué)的過程中，注意將量子理論與專業(yè)內(nèi)容相結(jié)合，包括已修課程和后續(xù)課程。通過多學(xué)科的滲透將整個(gè)材料學(xué)專業(yè)的課程內(nèi)容進(jìn)行貫穿，凸顯出量子理論的重要性和實(shí)用性，讓學(xué)生意識(shí)到量子力學(xué)并不是高高在上毫無用處的理論公式，同時(shí)也使得量子力學(xué)的教學(xué)更加豐富和生動(dòng)。
二、與前沿科學(xué)相結(jié)合、活躍課堂氣氛
當(dāng)下的高校教師除了教學(xué)很大一部分時(shí)間精力都用于科學(xué)研究。平時(shí)實(shí)驗(yàn)或看文獻(xiàn)時(shí)可以將所涉及的一些前沿科技成果加以搜集，課堂上通過多媒體以圖片、音響等直觀的方式將其進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹?；钴S課堂氣氛的同時(shí)有可以加深對(duì)該理論的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在給學(xué)生講解理論知識(shí)的同時(shí)注重結(jié)合理論的應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合材料學(xué)科的特點(diǎn)以及學(xué)校的特色。作者所在的本校是有著交通特色專業(yè)背景，本校材料類專業(yè)也有水泥混凝土、瀝青混合料等工程材料方面的課程，學(xué)生就業(yè)也有很大比例在交通相關(guān)領(lǐng)域。結(jié)合本科的這一特征，教師講課時(shí)可以作一些前沿材料在交通領(lǐng)域的最新進(jìn)展。在講解知識(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)穿插該部分知識(shí)的應(yīng)用方面的展望，展示過程中采用借助多媒體以圖片、音響和板書講解相結(jié)合的方式。通過多種途徑讓量子力學(xué)這種看似“高大上”的學(xué)科也有“接地氣”的一面，不至于全是枯燥的理論和生硬的公式，有利于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的激發(fā)。對(duì)于自己的科研課題也可以作一些介紹，還可以挑選部分基礎(chǔ)較好的感興趣的本科生參與到課題的研究或者參觀學(xué)習(xí)，零距離的接觸前沿科學(xué)，對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也有一定的幫助。
三、多種教學(xué)手段相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
在教學(xué)的過程中采用多種教學(xué)手段相結(jié)合。鑒于量子力學(xué)的理論抽象、知識(shí)量大、數(shù)學(xué)推理公式繁多，在教學(xué)過程中教師的講授以基本概念的理解、基本物理思想的和基本的物理模型的建立為主，對(duì)于需要推理演算的部分可以引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間自學(xué)。首先可以拓展多樣化的考核方式。課程考核的成績(jī)以期末考試為主但是學(xué)期內(nèi)平時(shí)的表現(xiàn)也是必要的?？梢钥紤]適當(dāng)增大平時(shí)考核的分?jǐn)?shù)比例，便于調(diào)動(dòng)學(xué)生充分利用課余的時(shí)間。其中平時(shí)表現(xiàn)又可以分為多個(gè)方面來考核，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)激情。課堂教師講授為主，適時(shí)設(shè)問作為課外思考作業(yè)，作業(yè)以書面形式或者學(xué)生在下一次課作簡(jiǎn)短的展示的方式。才外還可以給學(xué)生布置小論文，鼓勵(lì)學(xué)生多進(jìn)圖書館，查閱相關(guān)文獻(xiàn)書籍寫一兩篇小綜述。在第一堂課即向?qū)W生說明考核的方式和比例，在考分的壓力下學(xué)生自然會(huì)積極準(zhǔn)備相關(guān)內(nèi)容。在應(yīng)對(duì)這些平時(shí)作業(yè)的過程實(shí)際上就是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中，既鞏固了量課程知識(shí)，又鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和思維。在教學(xué)當(dāng)中采用多媒體和傳統(tǒng)的板書相結(jié)合的方式，多媒體信息涵蓋量較大，對(duì)一些復(fù)雜又必須的推導(dǎo)過程可以采用PPT作快速的展示，而對(duì)于一些重要的公式及定理則需要采用板書加以強(qiáng)化，通過教師邊書寫邊口訴講解，學(xué)生有足夠的時(shí)間消化理解。同時(shí)可以采用多媒體多展示一些圖片、動(dòng)畫等內(nèi)容，盡量在枯燥的理論講授過程中增添一些有趣的小插曲，例如該理論提出的科學(xué)家的肖像及簡(jiǎn)介、名言名句，小故事等。在W習(xí)原子的波爾理論以及氫原子模型的時(shí)候，使用PPT展示基本公式和理論，再輔以教師在黑板上作圖的方式講解?？梢詫⒃觾?nèi)電子的運(yùn)動(dòng)類比于在操場(chǎng)跑步以及天體的運(yùn)動(dòng)，在做計(jì)算近似時(shí)甚至可以將近似級(jí)類比于上課教室內(nèi)的座次對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)效果的影響、人際關(guān)系的親疏對(duì)個(gè)人情感生活的影響程度等。此外還可以鼓勵(lì)學(xué)生多接觸一些科普書籍以及最新出版的一些學(xué)術(shù)專著，例如上帝擲骰子就是很通俗的前沿物理科普書籍。通過多種渠道將量子力學(xué)枯燥難懂的教學(xué)過程生動(dòng)化、有趣化。
作為材料類專業(yè)核心課程的量子力學(xué)一直都是教和學(xué)雙方都感到很困難的課程。由于量子力學(xué)的理論性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)過程相對(duì)枯燥，學(xué)科的實(shí)用性不是很明顯，學(xué)生容易厭學(xué)。教師在教學(xué)過程中需要不斷的探索適合本專業(yè)學(xué)生的教學(xué)方法。通過與專業(yè)課程相結(jié)合，與學(xué)校特色想結(jié)合，采取多種教學(xué)手段，結(jié)合最新的前沿科學(xué)研究，多方面入手使理論知識(shí)深入淺出，使教學(xué)過程生動(dòng)有趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有非常有益的幫助。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞 多媒體 化工原理 習(xí)題
化工原理是化工專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在本科生完成必要的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等重要基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)之后，才有能力學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。其主要講述了化工生產(chǎn)過程中各單元操作的基本原理、工藝計(jì)算（設(shè)計(jì)型、操作型）、設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝置操作等重要內(nèi)容。旨在學(xué)習(xí)過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)處理工程問題的方法，提高分析問題、解決問題的能力。
但化工原理涉及的章節(jié)多，每章要求掌握的概念、數(shù)據(jù)、公式很多。學(xué)生常常反映化工原理難學(xué)、課后練習(xí)難做。少數(shù)學(xué)生對(duì)化工原理產(chǎn)生畏懼心理，甚至引起厭學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生。
化工原理習(xí)題是教師從實(shí)際工程問題中概括提煉出來的，適合學(xué)生在較短時(shí)間完成的一些典型工程問題。因此習(xí)題教學(xué)成為該課程的鍛煉學(xué)生分析、解決工程問題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)要求學(xué)生將理論課教學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)到的知識(shí)消化、吸收、并靈活應(yīng)用，才能較好解決從工程中提煉出來的習(xí)題解答。
筆者通過對(duì)化工原理習(xí)題教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)多媒體技術(shù)的應(yīng)用可便于教師演示、幫助學(xué)生理解、強(qiáng)化記憶、提高學(xué)習(xí)興趣，大大增強(qiáng)課堂效果。本文主要介紹筆者運(yùn)用多媒體技術(shù)在化工原理習(xí)題課教學(xué)中的一些體會(huì)。
1 高效的電子板書
在傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)中，教師需要用粉筆或水彩筆書寫板書（求解的過程及單元結(jié)構(gòu)示意圖），這需要耗費(fèi)許多時(shí)間，且如果教師的書寫不規(guī)范，往往會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的混淆、甚至是誤解。在教師書寫板書時(shí)，學(xué)生往往忙于抄寫，沒有集中精力領(lǐng)會(huì)教師講授的內(nèi)容，這給學(xué)習(xí)過程造成了很大的不便。同樣的一份板書，教師在每個(gè)教學(xué)班都需要書寫一次，是人力上的浪費(fèi)，更浪費(fèi)了很多的寶貴時(shí)間。這時(shí)，無論從老師還是學(xué)生的角度來說，多媒體課件（電子板書）的使用都節(jié)省了大量的時(shí)間，而且還具有其他一些優(yōu)點(diǎn)。
第一，節(jié)約資源，高效環(huán)保。傳統(tǒng)的粉筆式板書要求教師書寫極其規(guī)范、清楚，并保證后排的學(xué)生能夠看清楚。粉筆的殘?jiān)鼤?huì)落在老師的手上、衣物上，影響老師的講課情緒，也不美觀、得體。漂浮在空氣中的粉渣對(duì)前排同學(xué)的影響非常大，對(duì)同學(xué)的健康影響較大。同時(shí)，板書的書寫會(huì)讓不同角度的同學(xué)存在視覺死角，影響上課效果。
第二，提高師生雙方的思考強(qiáng)度。運(yùn)用傳統(tǒng)的板書，師生雙方在書寫、抄寫板書的過程中，都會(huì)暫停思考的過程，只專注于內(nèi)容上的書寫是否正確，而不會(huì)展開更加深入、細(xì)致的思考過程，往往糾結(jié)于文字的正確，對(duì)邏輯的正確性降低了要求。電子板書的運(yùn)用，教師提前將板書制作完畢，并可以在課程開始前進(jìn)行多次校對(duì)、演練，將存在的問題找出，并拓展出許多新的問題，這樣可以在課堂上節(jié)省出更多的時(shí)間，為同學(xué)們提出更多的問題，也可以預(yù)留出更多的時(shí)間解答同學(xué)們的疑問。對(duì)同學(xué)們來說，課件可以在課后得到，只需要在課上記錄關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)即可，也大大提高了學(xué)習(xí)效率。
第三，提高學(xué)生的課后學(xué)習(xí)效率。傳統(tǒng)板書造成學(xué)生在課后往往難以辨認(rèn)一些記錄的細(xì)節(jié)，且不能完全還原老師上課的講解過程，從而遺漏一些關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)效率大大降低，而這是通過考試也無法檢驗(yàn)出來的，成為以后步入社會(huì)后的一個(gè)嚴(yán)重隱患。相反，電子課件完全不存在以上的缺點(diǎn)，能夠完整的記錄教師的講課思路，不會(huì)遺漏每一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，顯著地提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率，不再有模棱兩可的知識(shí)點(diǎn)的存在。
綜上，電子板書的運(yùn)用能夠顯著提高教學(xué)效率，加快教學(xué)進(jìn)度的同時(shí)并不會(huì)削減同學(xué)們的學(xué)習(xí)效果，加上電子板書的制作并不復(fù)雜，在大力推廣后，將起到更重要的作用。
2 生動(dòng)的flash及視頻
化工原理課程是一門相對(duì)來講比較抽象的課程，而習(xí)題教學(xué)更是比較枯燥、乏味，不能引起同學(xué)們的高度關(guān)注和興趣。單憑文字的敘述難以傳達(dá)具體的科學(xué)過程，也不能加深學(xué)生的理解，這時(shí)，生動(dòng)的flash及視頻的應(yīng)用，能幫助其理解，從而提高習(xí)題課的效果。在化工原理習(xí)題教學(xué)中，有幾個(gè)內(nèi)容對(duì)于flash及視頻的嵌入有著很好的兼容性和需求性。
首先，液體流動(dòng)及管路運(yùn)輸。這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有很高的思考能力和很細(xì)致的思維模式，不能遺忘每一個(gè)細(xì)節(jié)，缺失的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)導(dǎo)致最后計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤，極大地挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。在這里，flash和視頻的運(yùn)用可以有效地幫助同學(xué)解決這個(gè)問題。它們可以完整地模擬整個(gè)流體的流動(dòng)情況，對(duì)管路運(yùn)輸?shù)拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)的能量輸入與輸出進(jìn)行衡算，在每一個(gè)閥門處的能量損失都會(huì)進(jìn)行展示，從而加深同學(xué)的理解。經(jīng)過一次完整的展示后，在以后的計(jì)算中，學(xué)生會(huì)很系統(tǒng)地思考問題，不會(huì)遺忘每一個(gè)重要環(huán)節(jié)，從而快速地解決問題。
其次，傳熱環(huán)節(jié)。傳熱內(nèi)容的學(xué)習(xí)是化工原理課程中的重中之重，但由于其比較抽象，難以對(duì)具體環(huán)節(jié)進(jìn)行捕捉，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直不好，達(dá)不到教學(xué)要求的高度，對(duì)師生都產(chǎn)生了很大的影響。在加入flash及視頻教學(xué)后，同學(xué)們對(duì)于管路流體的流動(dòng)方式有了直觀的認(rèn)識(shí)，進(jìn)出口及流向的判定更加準(zhǔn)確，最關(guān)鍵的是，對(duì)于熱量衡算過程，有了最本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。在經(jīng)過這輪強(qiáng)化記憶后，學(xué)生在處理問題時(shí)，往往僅需畫出簡(jiǎn)單的流程圖，便可高效地解決問題，迅速地得出問題的答案。
最后，精餾過程。精餾過程是化工原理的重要內(nèi)容，也是化工廠中常使用的分離設(shè)備，它除了具有很高的利用率外，同時(shí)也要求設(shè)計(jì)者能夠準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)精餾塔的工藝參數(shù)，操作者能夠掌握不同工況下的操作方式。但在學(xué)習(xí)這一部分的內(nèi)容與解答習(xí)題的過程中，學(xué)生往往難以理解該過程的精髓和解題方式。因此，flash及視頻的運(yùn)用往往能夠解決學(xué)生的疑惑，讓他們直觀地觀察一個(gè)精餾塔的具體工作方式和理論依據(jù)，讓學(xué)生在獨(dú)立解決問題時(shí)，能夠快速地構(gòu)建模型，從而解決問題。這個(gè)過程使學(xué)生獲益很大，讓其一旦學(xué)會(huì)后，遺忘速率降低，在步入工作崗位后，仍然能記憶深刻。
3 通用的模擬軟件
在當(dāng)代的化工產(chǎn)業(yè)中，單純依靠人工計(jì)算及工廠試驗(yàn)，已難以跟上時(shí)代的腳步，且造成了大量的人力、物力浪費(fèi)，因此模擬逐漸成為備受工業(yè)界矚目的新興內(nèi)容。在化工原理習(xí)題課教學(xué)中，適當(dāng)模擬軟件的介紹和應(yīng)用，可以縮短化工繁雜計(jì)算過程時(shí)間，及時(shí)獲得計(jì)算結(jié)果，便于比較多變量對(duì)化工過程的影響。
模擬在化工原理習(xí)題教學(xué)中也成為一個(gè)重要的部分，它不僅能幫助同學(xué)輕松地解決習(xí)題，更鍛煉了同學(xué)們的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，也進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的認(rèn)識(shí)。此外，近年來，PRO %I等軟件的應(yīng)用能力也慢慢成為企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)對(duì)畢業(yè)生的專業(yè)技能的一個(gè)要求。
在模擬方面，我們分為兩個(gè)部分，一是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)PRO %I等應(yīng)用型軟件的操作，二是提高學(xué)生應(yīng)用Matlab等原生型軟件進(jìn)行自主編程。
PRO %I等應(yīng)用型軟件在工業(yè)上運(yùn)用很多，其操作方便，參數(shù)眾多，可以解決現(xiàn)代化工過程的許多問題。當(dāng)代的大型化工企業(yè)都要求員工熟練掌握該系列軟件。因此，對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生，學(xué)習(xí)化工原理課程的同時(shí)，不能只停留在會(huì)簡(jiǎn)單計(jì)算的程度上，熟練掌握該類軟件的使用，可以更直觀地對(duì)所有工藝過程進(jìn)行查閱，從總體上進(jìn)行了解，而在單一的化工操作單元的基礎(chǔ)上，將多個(gè)操作過程串聯(lián)起來，這樣，能更有效地對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)加深理解，合理布局，對(duì)資源充分運(yùn)用。在使用的過程中，對(duì)該系列軟件進(jìn)行掌握，并與人工計(jì)算過程進(jìn)行對(duì)比，尋找差異，進(jìn)一步推動(dòng)自己專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高自己的計(jì)算精度。
應(yīng)用型軟件的優(yōu)點(diǎn)就是操作簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)也隨之暴露，模板化過強(qiáng)，對(duì)于個(gè)別獨(dú)特要求的工藝過程，難以解決。此時(shí)，原創(chuàng)性模擬軟件的出現(xiàn)就很必要了。而學(xué)生在學(xué)習(xí)習(xí)題的過程中，不僅僅需要加深自己的理論基礎(chǔ)，也需要具有很強(qiáng)的應(yīng)變思考能力和計(jì)算機(jī)編程能力。通過這部分的練習(xí)，學(xué)生已不單單停留在課堂學(xué)習(xí)的平臺(tái)上，而是進(jìn)入到理論聯(lián)系實(shí)際，與社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)直接接軌的新高度，這種實(shí)用的教學(xué)方式，讓學(xué)生對(duì)該實(shí)用的技術(shù)具有很濃厚的興趣，從而激發(fā)其潛能，加速學(xué)習(xí)進(jìn)度，大大提高學(xué)習(xí)效果，反響十分突出。
4 結(jié)束語
化工原理是化工專業(yè)的基石，而習(xí)題教學(xué)更是學(xué)習(xí)的必要過程，只有經(jīng)過這一環(huán)節(jié)的鍛煉，學(xué)生才能將理論課中所學(xué)的知識(shí)更好理解、靈活運(yùn)用。多媒體課件在這一教學(xué)過程中，可以起到很大的作用，而通過以上三方面的教學(xué)過程，學(xué)生可以更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，提高解決問題能力，加強(qiáng)自主解決問題的信心，從而對(duì)學(xué)習(xí)效果起到顯著的提高。因此，多媒體將在未來的化工原理習(xí)題教學(xué)中起到越來越重要的作用。
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