張文斌+魏麗丹+劉美多+王艷梅+秦玉珠+王雅珍
摘 要:《物理化學(xué)》課程屬于承上啟下的課程,理論性很強(qiáng),我們將從該課程的知識內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、與其他課程關(guān)系及整個化學(xué)課程結(jié)構(gòu)的角度出發(fā),介紹如何講授理論知識,培養(yǎng)理論思維推理能力,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生《物理化學(xué)》的知識與能力,幫助學(xué)生構(gòu)建物理化學(xué)知識體系,構(gòu)建化學(xué)專業(yè)的知識體系。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué) 知識結(jié)構(gòu) 知識體系
中圖分類號:O615.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)08(c)-0233-02
從教師角色轉(zhuǎn)變[1]以及應(yīng)用任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)方式在分析化學(xué)教學(xué)[2]過程中已經(jīng)取得了比較好的效果。分析化學(xué)是實踐性很強(qiáng)的一門課程,而當(dāng)我們面對物理化學(xué)的時候分析化學(xué)教學(xué)過程中的一些方法就顯得針對性不足。物理化學(xué)是一門邏輯性、理論性、系統(tǒng)性非常強(qiáng),并且在整個化學(xué)專業(yè)課程體系中,物理化學(xué)承上啟下,是理論課程向?qū)I(yè)技術(shù)課程過渡的橋梁和紐帶[3],像物理化學(xué)這樣一門較難引發(fā)學(xué)習(xí)興趣、邏輯思維能力要求很強(qiáng)的課程,其學(xué)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系到學(xué)生的化學(xué)知識的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量,學(xué)習(xí)時間在大二第一學(xué)期,是學(xué)生能否跟上教學(xué)進(jìn)度的關(guān)鍵之年,因此學(xué)好物理化學(xué)知識對于化學(xué)專業(yè)學(xué)生至關(guān)重要。物理化學(xué)知識主體分為熱力學(xué)和動力學(xué)兩個主要部分,在??莆锢砘瘜W(xué)課程中尚沒有統(tǒng)計熱力學(xué)等內(nèi)容,相對較為簡單,分類明確,知識結(jié)構(gòu)緊湊。范康年等人認(rèn)為,物理化學(xué)的教學(xué)改革需要從課程體系入手改革,因其與其他課程關(guān)系非常緊密[4],需要打破原有課程界限。張明等人則提出地方高校物理化學(xué)應(yīng)結(jié)合PBL教學(xué)法[5],胡新根等人提出的六段式模擬[6],所有這些方法都是為了將學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用到實踐中去的作用,以應(yīng)用促進(jìn)學(xué)習(xí)。實踐對于物理化學(xué)知識的學(xué)習(xí)固然重要,然而在整個知識架構(gòu)中,首先要解決物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí),該部分學(xué)習(xí)難度相對較大,需要動用一切可用知識來完成理論學(xué)習(xí),誘導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)遷移,而后根據(jù)物理化學(xué)知識的整體架構(gòu)來掌握物理化學(xué)知識的使用,最后放到整個專業(yè)知識的整體中來看物理化學(xué)的地位和作用,做到真正的深入淺出,這樣才能夠讓學(xué)生做到活學(xué)活用,將物理化學(xué)知識融會貫通到整個課程體系,提高學(xué)生的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量。
1 《物理化學(xué)》課程內(nèi)容
《物理化學(xué)》課程理論講授分為以下幾部分。
(1)氣體性質(zhì)部分:介紹氣體基本性質(zhì),氣體狀態(tài)相關(guān)計算。這部分與高中物理相關(guān),能夠做到學(xué)生容易接受,入門易;(2)熱力學(xué)部分:介紹熱力學(xué)三大定律及其相關(guān)計算,需要準(zhǔn)確把握概念,做到計算、推理有根據(jù)。此處應(yīng)聯(lián)系無機(jī)化學(xué)部分關(guān)于焓的應(yīng)用來講解,使學(xué)生更容易進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài);(3)相平衡部分:介紹體系相圖及其使用,需要做到明確相圖在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,懂得如何看相圖,如何分析相圖在生產(chǎn)中的應(yīng)用,能夠理解和解釋生產(chǎn)生活中的一些常見現(xiàn)象;(4)化學(xué)平衡部分:介紹化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)以及平衡的影響因素,提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率是該部分需要解決的問題;(5)電化學(xué)部分:介紹原電池、電解池相關(guān)知識以及金屬腐蝕與防護(hù),此外聯(lián)系生活實際,如鋰電池為何時間久電量不足、干電池為何久置漏液等,做到可以把電化學(xué)知識利用到生活中去;(6)化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)部分:介紹化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素,應(yīng)學(xué)會如何控制化學(xué)反應(yīng)速率。該部分在生產(chǎn)過程中關(guān)系到工廠效率,學(xué)會如何看待化工廠溫度、壓力控制的意義;(7)界面化學(xué)部分:介紹界面相關(guān)知識,掌握界面吉布斯自由能、界面張力、膠體性質(zhì),了解表面活性劑的應(yīng)用,催化劑的催化原理和操作中的注意事項。
2 《物理化學(xué)》知識結(jié)構(gòu)關(guān)系
物理化學(xué)知識之間邏輯性非常嚴(yán)密,氣體為工業(yè)常用相態(tài),熱力學(xué)定律是關(guān)于能量衡算的常見規(guī)律,相平衡與物理分離有關(guān),化學(xué)平衡與化工工藝相關(guān),電化學(xué)涉及化工廠安全和移動電源的使用,化學(xué)動力學(xué)部分是化工廠工藝是否能夠采用的必然研究基礎(chǔ),界面化學(xué)在目前催化劑盛行且無法替代的情況下對于化工操作意義重大。看似理論性很強(qiáng)的知識與實踐息息相關(guān),而且各理論知識間關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),氣體各項定律、相變是熱力學(xué)計算的基礎(chǔ),熱力學(xué)計算又是相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)的基礎(chǔ),化學(xué)動力學(xué)知識又為相平衡、電化學(xué)和界面化學(xué)的可操作性提供了相應(yīng)規(guī)則,因此,物理化學(xué)各個部分是以熱力學(xué)和動力學(xué)知識為基礎(chǔ),相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)為應(yīng)用的理論性課程,與實踐聯(lián)系緊密,與生活關(guān)聯(lián)。
3 《物理化學(xué)》與其他課程的關(guān)系
《物理化學(xué)》基于《無機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》等基礎(chǔ)化學(xué)課程,無機(jī)元素、化合物性質(zhì)、有機(jī)化合物性質(zhì)、分析常用方法為物理化學(xué)的知識揭開序幕,其中無機(jī)化學(xué)已經(jīng)開始介紹焓、活化能等物理量的概念和意義,分析化學(xué)基于這類意義,結(jié)合有機(jī)化合物的性質(zhì)分析混合物中的某些物質(zhì)含量,已經(jīng)開始了對物理化學(xué)知識的介紹,到物理化學(xué)課程開始時已經(jīng)有相當(dāng)豐富的物理化學(xué)知識。此外,《物理化學(xué)》還是《化工原理》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工機(jī)械設(shè)備》等課程的基礎(chǔ),只有懂得相平衡才理解精餾,懂得界面化學(xué)才能明白吸附與解吸的操作方法,只有明白化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律才知道根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理選擇循環(huán)工藝、空速及反應(yīng)器的選擇,才能根據(jù)反應(yīng)器和產(chǎn)量要求選擇適合的設(shè)備,并根據(jù)反應(yīng)熱效應(yīng)選擇適合的熱交換設(shè)備。由此可見,《物理化學(xué)》這門課程處于承上啟下的位置,是化學(xué)類課程之間的橋梁與紐帶。
4 化學(xué)專業(yè)知識整體架構(gòu)
如上圖所示,化學(xué)專業(yè)各門課程相互交叉、融合,形成了化學(xué)專業(yè)特有的知識結(jié)構(gòu)與體系,該體系中《物理化學(xué)》前接專業(yè)基礎(chǔ)課,后承專業(yè)課程,是各課程的交集。一般來說物理化學(xué)在大二學(xué)年開始學(xué)習(xí),至大三學(xué)完,大三開始學(xué)習(xí)專業(yè)課程和類似《綠色化學(xué)》這類面向生產(chǎn)生活的概述性課程,從中可看出,《物理化學(xué)》是課程體系中化學(xué)類課程的中樞與紐帶,專科物理化學(xué)的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到化學(xué)課程的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量。
總之,在《物理化學(xué)》的講解過程中,充分認(rèn)識到《物理化學(xué)》的位置,聯(lián)系專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課,聯(lián)系生產(chǎn)生活實際情況,構(gòu)建物理化學(xué)知識體系,利用該體系來講解物理化學(xué)知識可以促使學(xué)生廣泛聯(lián)系生產(chǎn)生活,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不掉隊,做到學(xué)習(xí)過程中,一個都不能少,提高學(xué)生整體素質(zhì),提高化學(xué)專業(yè)的整體教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1] 張文斌,魏麗丹.淺析高?;咏虒W(xué)中教師的“催化劑”作用[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2011(3):103-104.
[2] 張文斌,魏麗丹.分析化學(xué)實驗中任務(wù)引領(lǐng)型教學(xué)模式的應(yīng)用[J].科技資訊,2011(26):200.
[3] 彭昌軍,史濟(jì)斌,胡軍,等.從充分發(fā)揮專業(yè)基礎(chǔ)課程作用的視角論物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容[J].化工高等教育,2012,29(1):12-14.
[4] 范康年,陸靖.大物理化學(xué)課程教學(xué)體系的形成和改革實踐[J].大學(xué)化學(xué),2007,22(3):8-10,21.
[5] 張明,郝向英,李順華.對提高地方高校物理化學(xué)課程教學(xué)效果的探索[J].廣東化工,2012,39(1):152,142.
[6] 胡新根,李新華,胡茂林,等.高等物理化學(xué)課程前沿導(dǎo)向的模擬探究教學(xué)法[J].廣州化工,2012,40(13):172-173,182.endprint
摘 要:《物理化學(xué)》課程屬于承上啟下的課程,理論性很強(qiáng),我們將從該課程的知識內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、與其他課程關(guān)系及整個化學(xué)課程結(jié)構(gòu)的角度出發(fā),介紹如何講授理論知識,培養(yǎng)理論思維推理能力,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生《物理化學(xué)》的知識與能力,幫助學(xué)生構(gòu)建物理化學(xué)知識體系,構(gòu)建化學(xué)專業(yè)的知識體系。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué) 知識結(jié)構(gòu) 知識體系
中圖分類號:O615.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)08(c)-0233-02
從教師角色轉(zhuǎn)變[1]以及應(yīng)用任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)方式在分析化學(xué)教學(xué)[2]過程中已經(jīng)取得了比較好的效果。分析化學(xué)是實踐性很強(qiáng)的一門課程,而當(dāng)我們面對物理化學(xué)的時候分析化學(xué)教學(xué)過程中的一些方法就顯得針對性不足。物理化學(xué)是一門邏輯性、理論性、系統(tǒng)性非常強(qiáng),并且在整個化學(xué)專業(yè)課程體系中,物理化學(xué)承上啟下,是理論課程向?qū)I(yè)技術(shù)課程過渡的橋梁和紐帶[3],像物理化學(xué)這樣一門較難引發(fā)學(xué)習(xí)興趣、邏輯思維能力要求很強(qiáng)的課程,其學(xué)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系到學(xué)生的化學(xué)知識的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量,學(xué)習(xí)時間在大二第一學(xué)期,是學(xué)生能否跟上教學(xué)進(jìn)度的關(guān)鍵之年,因此學(xué)好物理化學(xué)知識對于化學(xué)專業(yè)學(xué)生至關(guān)重要。物理化學(xué)知識主體分為熱力學(xué)和動力學(xué)兩個主要部分,在??莆锢砘瘜W(xué)課程中尚沒有統(tǒng)計熱力學(xué)等內(nèi)容,相對較為簡單,分類明確,知識結(jié)構(gòu)緊湊。范康年等人認(rèn)為,物理化學(xué)的教學(xué)改革需要從課程體系入手改革,因其與其他課程關(guān)系非常緊密[4],需要打破原有課程界限。張明等人則提出地方高校物理化學(xué)應(yīng)結(jié)合PBL教學(xué)法[5],胡新根等人提出的六段式模擬[6],所有這些方法都是為了將學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用到實踐中去的作用,以應(yīng)用促進(jìn)學(xué)習(xí)。實踐對于物理化學(xué)知識的學(xué)習(xí)固然重要,然而在整個知識架構(gòu)中,首先要解決物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí),該部分學(xué)習(xí)難度相對較大,需要動用一切可用知識來完成理論學(xué)習(xí),誘導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)遷移,而后根據(jù)物理化學(xué)知識的整體架構(gòu)來掌握物理化學(xué)知識的使用,最后放到整個專業(yè)知識的整體中來看物理化學(xué)的地位和作用,做到真正的深入淺出,這樣才能夠讓學(xué)生做到活學(xué)活用,將物理化學(xué)知識融會貫通到整個課程體系,提高學(xué)生的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量。
1 《物理化學(xué)》課程內(nèi)容
《物理化學(xué)》課程理論講授分為以下幾部分。
(1)氣體性質(zhì)部分:介紹氣體基本性質(zhì),氣體狀態(tài)相關(guān)計算。這部分與高中物理相關(guān),能夠做到學(xué)生容易接受,入門易;(2)熱力學(xué)部分:介紹熱力學(xué)三大定律及其相關(guān)計算,需要準(zhǔn)確把握概念,做到計算、推理有根據(jù)。此處應(yīng)聯(lián)系無機(jī)化學(xué)部分關(guān)于焓的應(yīng)用來講解,使學(xué)生更容易進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài);(3)相平衡部分:介紹體系相圖及其使用,需要做到明確相圖在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,懂得如何看相圖,如何分析相圖在生產(chǎn)中的應(yīng)用,能夠理解和解釋生產(chǎn)生活中的一些常見現(xiàn)象;(4)化學(xué)平衡部分:介紹化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)以及平衡的影響因素,提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率是該部分需要解決的問題;(5)電化學(xué)部分:介紹原電池、電解池相關(guān)知識以及金屬腐蝕與防護(hù),此外聯(lián)系生活實際,如鋰電池為何時間久電量不足、干電池為何久置漏液等,做到可以把電化學(xué)知識利用到生活中去;(6)化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)部分:介紹化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素,應(yīng)學(xué)會如何控制化學(xué)反應(yīng)速率。該部分在生產(chǎn)過程中關(guān)系到工廠效率,學(xué)會如何看待化工廠溫度、壓力控制的意義;(7)界面化學(xué)部分:介紹界面相關(guān)知識,掌握界面吉布斯自由能、界面張力、膠體性質(zhì),了解表面活性劑的應(yīng)用,催化劑的催化原理和操作中的注意事項。
2 《物理化學(xué)》知識結(jié)構(gòu)關(guān)系
物理化學(xué)知識之間邏輯性非常嚴(yán)密,氣體為工業(yè)常用相態(tài),熱力學(xué)定律是關(guān)于能量衡算的常見規(guī)律,相平衡與物理分離有關(guān),化學(xué)平衡與化工工藝相關(guān),電化學(xué)涉及化工廠安全和移動電源的使用,化學(xué)動力學(xué)部分是化工廠工藝是否能夠采用的必然研究基礎(chǔ),界面化學(xué)在目前催化劑盛行且無法替代的情況下對于化工操作意義重大。看似理論性很強(qiáng)的知識與實踐息息相關(guān),而且各理論知識間關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),氣體各項定律、相變是熱力學(xué)計算的基礎(chǔ),熱力學(xué)計算又是相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)的基礎(chǔ),化學(xué)動力學(xué)知識又為相平衡、電化學(xué)和界面化學(xué)的可操作性提供了相應(yīng)規(guī)則,因此,物理化學(xué)各個部分是以熱力學(xué)和動力學(xué)知識為基礎(chǔ),相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)為應(yīng)用的理論性課程,與實踐聯(lián)系緊密,與生活關(guān)聯(lián)。
3 《物理化學(xué)》與其他課程的關(guān)系
《物理化學(xué)》基于《無機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》等基礎(chǔ)化學(xué)課程,無機(jī)元素、化合物性質(zhì)、有機(jī)化合物性質(zhì)、分析常用方法為物理化學(xué)的知識揭開序幕,其中無機(jī)化學(xué)已經(jīng)開始介紹焓、活化能等物理量的概念和意義,分析化學(xué)基于這類意義,結(jié)合有機(jī)化合物的性質(zhì)分析混合物中的某些物質(zhì)含量,已經(jīng)開始了對物理化學(xué)知識的介紹,到物理化學(xué)課程開始時已經(jīng)有相當(dāng)豐富的物理化學(xué)知識。此外,《物理化學(xué)》還是《化工原理》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工機(jī)械設(shè)備》等課程的基礎(chǔ),只有懂得相平衡才理解精餾,懂得界面化學(xué)才能明白吸附與解吸的操作方法,只有明白化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律才知道根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理選擇循環(huán)工藝、空速及反應(yīng)器的選擇,才能根據(jù)反應(yīng)器和產(chǎn)量要求選擇適合的設(shè)備,并根據(jù)反應(yīng)熱效應(yīng)選擇適合的熱交換設(shè)備。由此可見,《物理化學(xué)》這門課程處于承上啟下的位置,是化學(xué)類課程之間的橋梁與紐帶。
4 化學(xué)專業(yè)知識整體架構(gòu)
如上圖所示,化學(xué)專業(yè)各門課程相互交叉、融合,形成了化學(xué)專業(yè)特有的知識結(jié)構(gòu)與體系,該體系中《物理化學(xué)》前接專業(yè)基礎(chǔ)課,后承專業(yè)課程,是各課程的交集。一般來說物理化學(xué)在大二學(xué)年開始學(xué)習(xí),至大三學(xué)完,大三開始學(xué)習(xí)專業(yè)課程和類似《綠色化學(xué)》這類面向生產(chǎn)生活的概述性課程,從中可看出,《物理化學(xué)》是課程體系中化學(xué)類課程的中樞與紐帶,??莆锢砘瘜W(xué)的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到化學(xué)課程的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量。
總之,在《物理化學(xué)》的講解過程中,充分認(rèn)識到《物理化學(xué)》的位置,聯(lián)系專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課,聯(lián)系生產(chǎn)生活實際情況,構(gòu)建物理化學(xué)知識體系,利用該體系來講解物理化學(xué)知識可以促使學(xué)生廣泛聯(lián)系生產(chǎn)生活,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不掉隊,做到學(xué)習(xí)過程中,一個都不能少,提高學(xué)生整體素質(zhì),提高化學(xué)專業(yè)的整體教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1] 張文斌,魏麗丹.淺析高?;咏虒W(xué)中教師的“催化劑”作用[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2011(3):103-104.
[2] 張文斌,魏麗丹.分析化學(xué)實驗中任務(wù)引領(lǐng)型教學(xué)模式的應(yīng)用[J].科技資訊,2011(26):200.
[3] 彭昌軍,史濟(jì)斌,胡軍,等.從充分發(fā)揮專業(yè)基礎(chǔ)課程作用的視角論物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容[J].化工高等教育,2012,29(1):12-14.
[4] 范康年,陸靖.大物理化學(xué)課程教學(xué)體系的形成和改革實踐[J].大學(xué)化學(xué),2007,22(3):8-10,21.
[5] 張明,郝向英,李順華.對提高地方高校物理化學(xué)課程教學(xué)效果的探索[J].廣東化工,2012,39(1):152,142.
[6] 胡新根,李新華,胡茂林,等.高等物理化學(xué)課程前沿導(dǎo)向的模擬探究教學(xué)法[J].廣州化工,2012,40(13):172-173,182.endprint
摘 要:《物理化學(xué)》課程屬于承上啟下的課程,理論性很強(qiáng),我們將從該課程的知識內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、與其他課程關(guān)系及整個化學(xué)課程結(jié)構(gòu)的角度出發(fā),介紹如何講授理論知識,培養(yǎng)理論思維推理能力,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生《物理化學(xué)》的知識與能力,幫助學(xué)生構(gòu)建物理化學(xué)知識體系,構(gòu)建化學(xué)專業(yè)的知識體系。
關(guān)鍵詞:物理化學(xué) 知識結(jié)構(gòu) 知識體系
中圖分類號:O615.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)08(c)-0233-02
從教師角色轉(zhuǎn)變[1]以及應(yīng)用任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)方式在分析化學(xué)教學(xué)[2]過程中已經(jīng)取得了比較好的效果。分析化學(xué)是實踐性很強(qiáng)的一門課程,而當(dāng)我們面對物理化學(xué)的時候分析化學(xué)教學(xué)過程中的一些方法就顯得針對性不足。物理化學(xué)是一門邏輯性、理論性、系統(tǒng)性非常強(qiáng),并且在整個化學(xué)專業(yè)課程體系中,物理化學(xué)承上啟下,是理論課程向?qū)I(yè)技術(shù)課程過渡的橋梁和紐帶[3],像物理化學(xué)這樣一門較難引發(fā)學(xué)習(xí)興趣、邏輯思維能力要求很強(qiáng)的課程,其學(xué)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系到學(xué)生的化學(xué)知識的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量,學(xué)習(xí)時間在大二第一學(xué)期,是學(xué)生能否跟上教學(xué)進(jìn)度的關(guān)鍵之年,因此學(xué)好物理化學(xué)知識對于化學(xué)專業(yè)學(xué)生至關(guān)重要。物理化學(xué)知識主體分為熱力學(xué)和動力學(xué)兩個主要部分,在??莆锢砘瘜W(xué)課程中尚沒有統(tǒng)計熱力學(xué)等內(nèi)容,相對較為簡單,分類明確,知識結(jié)構(gòu)緊湊。范康年等人認(rèn)為,物理化學(xué)的教學(xué)改革需要從課程體系入手改革,因其與其他課程關(guān)系非常緊密[4],需要打破原有課程界限。張明等人則提出地方高校物理化學(xué)應(yīng)結(jié)合PBL教學(xué)法[5],胡新根等人提出的六段式模擬[6],所有這些方法都是為了將學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用到實踐中去的作用,以應(yīng)用促進(jìn)學(xué)習(xí)。實踐對于物理化學(xué)知識的學(xué)習(xí)固然重要,然而在整個知識架構(gòu)中,首先要解決物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí),該部分學(xué)習(xí)難度相對較大,需要動用一切可用知識來完成理論學(xué)習(xí),誘導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)遷移,而后根據(jù)物理化學(xué)知識的整體架構(gòu)來掌握物理化學(xué)知識的使用,最后放到整個專業(yè)知識的整體中來看物理化學(xué)的地位和作用,做到真正的深入淺出,這樣才能夠讓學(xué)生做到活學(xué)活用,將物理化學(xué)知識融會貫通到整個課程體系,提高學(xué)生的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量。
1 《物理化學(xué)》課程內(nèi)容
《物理化學(xué)》課程理論講授分為以下幾部分。
(1)氣體性質(zhì)部分:介紹氣體基本性質(zhì),氣體狀態(tài)相關(guān)計算。這部分與高中物理相關(guān),能夠做到學(xué)生容易接受,入門易;(2)熱力學(xué)部分:介紹熱力學(xué)三大定律及其相關(guān)計算,需要準(zhǔn)確把握概念,做到計算、推理有根據(jù)。此處應(yīng)聯(lián)系無機(jī)化學(xué)部分關(guān)于焓的應(yīng)用來講解,使學(xué)生更容易進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài);(3)相平衡部分:介紹體系相圖及其使用,需要做到明確相圖在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,懂得如何看相圖,如何分析相圖在生產(chǎn)中的應(yīng)用,能夠理解和解釋生產(chǎn)生活中的一些常見現(xiàn)象;(4)化學(xué)平衡部分:介紹化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)以及平衡的影響因素,提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率是該部分需要解決的問題;(5)電化學(xué)部分:介紹原電池、電解池相關(guān)知識以及金屬腐蝕與防護(hù),此外聯(lián)系生活實際,如鋰電池為何時間久電量不足、干電池為何久置漏液等,做到可以把電化學(xué)知識利用到生活中去;(6)化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)部分:介紹化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素,應(yīng)學(xué)會如何控制化學(xué)反應(yīng)速率。該部分在生產(chǎn)過程中關(guān)系到工廠效率,學(xué)會如何看待化工廠溫度、壓力控制的意義;(7)界面化學(xué)部分:介紹界面相關(guān)知識,掌握界面吉布斯自由能、界面張力、膠體性質(zhì),了解表面活性劑的應(yīng)用,催化劑的催化原理和操作中的注意事項。
2 《物理化學(xué)》知識結(jié)構(gòu)關(guān)系
物理化學(xué)知識之間邏輯性非常嚴(yán)密,氣體為工業(yè)常用相態(tài),熱力學(xué)定律是關(guān)于能量衡算的常見規(guī)律,相平衡與物理分離有關(guān),化學(xué)平衡與化工工藝相關(guān),電化學(xué)涉及化工廠安全和移動電源的使用,化學(xué)動力學(xué)部分是化工廠工藝是否能夠采用的必然研究基礎(chǔ),界面化學(xué)在目前催化劑盛行且無法替代的情況下對于化工操作意義重大。看似理論性很強(qiáng)的知識與實踐息息相關(guān),而且各理論知識間關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),氣體各項定律、相變是熱力學(xué)計算的基礎(chǔ),熱力學(xué)計算又是相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)的基礎(chǔ),化學(xué)動力學(xué)知識又為相平衡、電化學(xué)和界面化學(xué)的可操作性提供了相應(yīng)規(guī)則,因此,物理化學(xué)各個部分是以熱力學(xué)和動力學(xué)知識為基礎(chǔ),相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面化學(xué)為應(yīng)用的理論性課程,與實踐聯(lián)系緊密,與生活關(guān)聯(lián)。
3 《物理化學(xué)》與其他課程的關(guān)系
《物理化學(xué)》基于《無機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》等基礎(chǔ)化學(xué)課程,無機(jī)元素、化合物性質(zhì)、有機(jī)化合物性質(zhì)、分析常用方法為物理化學(xué)的知識揭開序幕,其中無機(jī)化學(xué)已經(jīng)開始介紹焓、活化能等物理量的概念和意義,分析化學(xué)基于這類意義,結(jié)合有機(jī)化合物的性質(zhì)分析混合物中的某些物質(zhì)含量,已經(jīng)開始了對物理化學(xué)知識的介紹,到物理化學(xué)課程開始時已經(jīng)有相當(dāng)豐富的物理化學(xué)知識。此外,《物理化學(xué)》還是《化工原理》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工機(jī)械設(shè)備》等課程的基礎(chǔ),只有懂得相平衡才理解精餾,懂得界面化學(xué)才能明白吸附與解吸的操作方法,只有明白化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律才知道根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理選擇循環(huán)工藝、空速及反應(yīng)器的選擇,才能根據(jù)反應(yīng)器和產(chǎn)量要求選擇適合的設(shè)備,并根據(jù)反應(yīng)熱效應(yīng)選擇適合的熱交換設(shè)備。由此可見,《物理化學(xué)》這門課程處于承上啟下的位置,是化學(xué)類課程之間的橋梁與紐帶。
4 化學(xué)專業(yè)知識整體架構(gòu)
如上圖所示,化學(xué)專業(yè)各門課程相互交叉、融合,形成了化學(xué)專業(yè)特有的知識結(jié)構(gòu)與體系,該體系中《物理化學(xué)》前接專業(yè)基礎(chǔ)課,后承專業(yè)課程,是各課程的交集。一般來說物理化學(xué)在大二學(xué)年開始學(xué)習(xí),至大三學(xué)完,大三開始學(xué)習(xí)專業(yè)課程和類似《綠色化學(xué)》這類面向生產(chǎn)生活的概述性課程,從中可看出,《物理化學(xué)》是課程體系中化學(xué)類課程的中樞與紐帶,??莆锢砘瘜W(xué)的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到化學(xué)課程的整體學(xué)習(xí)質(zhì)量。
總之,在《物理化學(xué)》的講解過程中,充分認(rèn)識到《物理化學(xué)》的位置,聯(lián)系專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課,聯(lián)系生產(chǎn)生活實際情況,構(gòu)建物理化學(xué)知識體系,利用該體系來講解物理化學(xué)知識可以促使學(xué)生廣泛聯(lián)系生產(chǎn)生活,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不掉隊,做到學(xué)習(xí)過程中,一個都不能少,提高學(xué)生整體素質(zhì),提高化學(xué)專業(yè)的整體教學(xué)質(zhì)量。
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