許秀芳

(南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，天津300071)

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物理化學(xué)理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)相結(jié)合的一些探索

許秀芳*

(南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，天津300071)

摘要：針對(duì)物理化學(xué)理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的特點(diǎn)和存在的一些問題，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐闡述了物理化學(xué)課程教學(xué)中將理論課教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的一些經(jīng)驗(yàn)和方法，探討了物理化學(xué)課程教學(xué)方法的一些改革措施和取得的效果。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；理論課教學(xué)；實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

www.dxhx.pku.edu.cn

物理化學(xué)是化學(xué)類基礎(chǔ)課程的重要組成部分，在許多學(xué)校的化學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等多個(gè)專業(yè)開設(shè)。物理化學(xué)從研究物理變化和化學(xué)變化的聯(lián)系入手，探求化學(xué)變化的基本規(guī)律，能夠?yàn)槠渌麑I(yè)課的學(xué)習(xí)提供方法和理論指導(dǎo)，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著橋梁和紐帶的作用。與其他化學(xué)專業(yè)課程相似，物理化學(xué)也是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。筆者自任教以來，一直承擔(dān)著物理化學(xué)理論課和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)工作。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，目前物理化學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中存在著明顯的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同步的情況。往往是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上所要用到的物理化學(xué)知識(shí)在理論課上還沒有講；而到了理論課講到這一部分時(shí)，學(xué)生早已經(jīng)忘記了相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。所以，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上更多地扮演著“操作工”而不是“研究者”的角色，難以達(dá)到通過實(shí)驗(yàn)來加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)和通過理論知識(shí)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的目的。近年來，隨著我國高等教育全方位改革的進(jìn)行，教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)理念正在發(fā)生根本變化，在注重傳授知識(shí)的同時(shí)，更加注重提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)能力[1]。為解決物理化學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中這一普遍存在的問題，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面提高，國內(nèi)化學(xué)教育工作者進(jìn)行了一些積極的嘗試，采用的方法包括：(1)改革實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容，在原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增設(shè)與新理論、新方法相關(guān)的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；(2)將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和理論課講解相結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)課上給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、操作要點(diǎn)、注意事項(xiàng)、誤差來源等項(xiàng)目，同時(shí)在理論課上結(jié)合物理化學(xué)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；(3)建立仿真實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的仿真模擬；(4)制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)片，設(shè)立演示實(shí)驗(yàn)等[2－6]。為提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，筆者以理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)相結(jié)合為目標(biāo)，在物理化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行了一些新的教學(xué)方法和手段的探索，力求使學(xué)生更輕松、全面、系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)知識(shí)。

1　充分掌握物理化學(xué)理論課及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

為達(dá)到理論課教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)相結(jié)合的目的，物理化學(xué)理論課的任課教師應(yīng)盡量同時(shí)承擔(dān)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)或堅(jiān)持在物理化學(xué)領(lǐng)域從事一線研究工作。在備課過程中，教師應(yīng)在充分查閱資料的基礎(chǔ)上深刻理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并親自對(duì)每個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作。這樣有助于在理解理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加自身的知識(shí)積累，做好隨時(shí)為學(xué)生解答問題的準(zhǔn)備，指導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題[7]。以實(shí)驗(yàn)課教學(xué)為例，學(xué)生在熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)接觸到反應(yīng)平衡常數(shù)、內(nèi)能、焓、反應(yīng)熱等概念；在動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中主要用到反應(yīng)速率常數(shù)、活化能等概念。上述概念比較抽象，而在理論課教學(xué)中教師又很少講到它們之間的聯(lián)系，這就有可能造成學(xué)生在理解和掌握上的困難。因此，筆者在熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)或動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)課上，利用圖形和公式推導(dǎo)的方式為學(xué)生講解了內(nèi)能變化、焓變、反應(yīng)熱與活化能之間以及反應(yīng)平衡常數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)之間的關(guān)系。對(duì)于大部分正、逆向均可進(jìn)行的基元對(duì)峙反應(yīng)，其歷程如圖1所示，反應(yīng)由始態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一個(gè)過渡態(tài)后到達(dá)終態(tài)，其中始態(tài)、終態(tài)和過渡態(tài)的能量分別為E始態(tài)、E終態(tài)和E過渡態(tài)。反應(yīng)方程式可以表示為，反應(yīng)平衡常數(shù)為K，正向反應(yīng)速率常數(shù)為k，逆向反應(yīng)速率常數(shù)1為k2，則正向反應(yīng)速率為r1= k1[A]a[B]b，逆向反應(yīng)速率為r2= k2[C]c[D]d，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有r1= r2，則，即反應(yīng)平衡常數(shù)等于正向反應(yīng)速率常數(shù)與逆向反應(yīng)速率常數(shù)的比值。

圖1　化學(xué)反應(yīng)歷程示意圖

在明確了平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關(guān)系之后，我們進(jìn)一步對(duì)T微分得。將阿累尼烏斯公式的微分式。根據(jù)恒容條件下的van't Hoff方程，可得反應(yīng)的內(nèi)能變化(同時(shí)也是恒容反應(yīng)熱)ΔU = E終態(tài)－E始態(tài)= Ea1－ Ea2。雖然ΔH和ΔU不完全相等(ΔH =ΔU +Δ(pV))，但對(duì)于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分普遍采用的溶液相反應(yīng)(Δ(pV) = 0)而言，可以近似認(rèn)為焓變(同時(shí)也是恒壓反應(yīng)熱)ΔH = Ea1－Ea2。通過以上圖形和公式的講解，能使學(xué)生較為清楚地了解內(nèi)能變化、焓變、反應(yīng)熱與活化能之間以及反應(yīng)平衡常數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)之間的關(guān)系。

2　將多媒體技術(shù)引入課堂演示實(shí)驗(yàn)

課堂演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中普遍采用的一種理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方式。但物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于其實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、需要使用儀器進(jìn)行測(cè)試的特點(diǎn)，不適于在課堂上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示。近年來，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展為課堂教學(xué)提供了集圖、文、聲、像和三維動(dòng)畫為一體的多媒體技術(shù)，并在物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)和分析化學(xué)教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用[8－11]。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們以物理化學(xué)理論課的多媒體課件為基礎(chǔ)，以物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中廣泛采用的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡、電化學(xué)、表面和膠體等實(shí)驗(yàn)作為重點(diǎn)，添加相關(guān)的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理部分的課件和視頻內(nèi)容，編制了面向化學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等專業(yè)物理化學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的多媒體課件，在課堂上進(jìn)行演示。另外，在最近的教學(xué)工作中，我們嘗試性地在多媒體課件中加入了由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院和清華大學(xué)出版社聯(lián)合制作的全新網(wǎng)絡(luò)科普項(xiàng)目《美麗化學(xué)》(http://www.beautifulchemistry.net)中用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)制作的化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)的圖像和動(dòng)畫。實(shí)踐證明，將實(shí)驗(yàn)和科研成果以多媒體課件的形式穿插于理論課課堂上進(jìn)行演示，讓學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，能夠使學(xué)生更容易掌握所學(xué)到的物理化學(xué)知識(shí)，對(duì)解決物理化學(xué)教學(xué)中理論課和實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)的問題具有較好的作用。

3　將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編制為例題進(jìn)行課堂講解

由于物理化學(xué)教學(xué)中理論課程和實(shí)驗(yàn)課程不同步，會(huì)造成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上只是按照實(shí)驗(yàn)教材規(guī)定的步驟進(jìn)行操作和記錄數(shù)據(jù)，隨后根據(jù)給定的公式進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)為什么這樣處理不知其然。針對(duì)這一問題，筆者在物理化學(xué)理論課教學(xué)中精心挑選了一些實(shí)驗(yàn)中涉及的內(nèi)容和結(jié)果，編制成例題，利用課堂教學(xué)或習(xí)題課的時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行講解，以加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。例如，在涉及化學(xué)動(dòng)力學(xué)的丙酮碘化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，以碘溶液在560 nm處的吸光度D對(duì)反應(yīng)時(shí)間t繪制的D-t曲線為一條直線[12]。絕大多數(shù)學(xué)生都能得到線性關(guān)系很好的直線圖形，但對(duì)D-t曲線為什么是直線的原因不清楚。據(jù)此，筆者在化學(xué)動(dòng)力學(xué)教學(xué)中編制了如下例題：丙酮碘化反應(yīng)方程式為CH3COCH3+ I2→CH3COCH2I + I-+ H+，反應(yīng)產(chǎn)物H+起著自催化作用，故反應(yīng)速率方程可寫為r = kcp(CH3COCH3)cq(I2)cm(H+)，其中反應(yīng)級(jí)數(shù)p = m = 1，q = 0，丙酮和鹽酸的初始濃度遠(yuǎn)大于碘的初始濃度，試分析D-t曲線形狀并說明原因。

解：反應(yīng)級(jí)數(shù)p = m = 1，q = 0，因此反應(yīng)速率方程可寫為：

根據(jù)朗伯-比爾定律，波長(zhǎng)一定，有D = elc，其中D為吸光度，e為摩爾吸光系數(shù)，l為比色皿厚度，c為碘濃度，將c = D/el代入式(1)，有:

轉(zhuǎn)化得：

由于丙酮(CH3COCH3)和鹽酸的初始濃度遠(yuǎn)大于碘的初始濃度，可以認(rèn)為在反應(yīng)過程中二者濃度保持不變，則上式簡(jiǎn)寫為:

積分得:

由此可知，D-t曲線為直線。

通過以上例題的講解，加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的印象和相關(guān)知識(shí)的理解，得到了較好的效果。

4　利用實(shí)驗(yàn)總結(jié)介紹物理化學(xué)相關(guān)知識(shí)

在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不同類別的實(shí)驗(yàn)之間，往往會(huì)安排實(shí)驗(yàn)總結(jié)的內(nèi)容。教師可以利用實(shí)驗(yàn)總結(jié)，講解與實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相關(guān)的物理化學(xué)知識(shí)，以加深學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的理解。例如，在對(duì)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)時(shí)，教師可以針對(duì)溶液中的離子反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果講授以下內(nèi)容：對(duì)溶液中的反應(yīng)，利用碘鐘法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得S2的級(jí)數(shù)為1，I－的級(jí)數(shù)也為1，反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)方程式的計(jì)量系數(shù)不一致，由此可以推斷該反應(yīng)是復(fù)雜反應(yīng)。如果把該反應(yīng)的歷程設(shè)想為如下的雙分子反應(yīng)步驟：

其中k2?k1，k2?k3，根據(jù)(IS2O8)3－的穩(wěn)態(tài)近似，推斷(IS2O8)3－的生成速率與消耗速率相同。根據(jù)質(zhì)量作用定律可得，將該式進(jìn)行推導(dǎo)可得。由于k2?k1，k2?k3，上式可近似為。進(jìn)而由生成物濃度計(jì)算反應(yīng)總速率得，即推導(dǎo)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

再例如，教師總結(jié)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為開闊學(xué)生的思維可以提出如下問題：速率常數(shù)除了可以通過動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)求出，還有別的辦法可以求出嗎？然后啟發(fā)學(xué)生：根據(jù)基元反應(yīng)的過渡狀態(tài)理論推出的艾琳公式，可得：

利用量子化學(xué)計(jì)算的方法得出過渡態(tài)和反應(yīng)物的吉布斯自由能G反應(yīng)物和G過渡態(tài)，從而得到，帶入式(3)即可計(jì)算基元反應(yīng)的速率常數(shù)。而對(duì)于復(fù)雜反應(yīng)，則應(yīng)首先確定復(fù)雜反應(yīng)的機(jī)理，然后對(duì)其中的速控步應(yīng)用式(3)來估算反應(yīng)的速率常數(shù)。這樣的例子不僅開闊了學(xué)生的思維，還加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題的理解。

5　利用名家講座和小論文方式提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在課堂講授之余，教師可以隨著各章節(jié)的進(jìn)度，邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的知名學(xué)者為學(xué)生做專題講座，讓學(xué)生體會(huì)到物理化學(xué)在諸多科學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，從而消除學(xué)生對(duì)物理化學(xué)“實(shí)用性低”的印象。例如，在講授量子化學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理部分時(shí)，我們邀請(qǐng)理論和計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域的專家做了“Gaussian程序及其在化學(xué)研究中的應(yīng)用”的專題講座；在講授膠體和界面化學(xué)部分時(shí)，我們邀請(qǐng)界面化學(xué)領(lǐng)域的專家做了“納米表界面化學(xué)”的專題講座等。另外，我們還通過小論文的方式，讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，利用所了解的物理化學(xué)知識(shí)和技術(shù)手段，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；安排學(xué)生在課堂上宣講論文，組織全體學(xué)生進(jìn)行討論和辯論，引導(dǎo)學(xué)生自由發(fā)表意見并邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，使學(xué)生知其然并知其所以然。對(duì)有見地的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不僅要給予充分肯定，鼓勵(lì)創(chuàng)新思維，還可以聯(lián)系有條件的實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生將所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)付諸實(shí)施。例如在為醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和生命科學(xué)專業(yè)的學(xué)生講授膠體部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生通過查閱資料，了解到人的體液均為膠體，可以利用膠體粒子帶電的特點(diǎn)，通過電泳方法分離體液，判斷某器官是否病變。據(jù)此，他們?cè)O(shè)計(jì)了在電場(chǎng)作用下，將唾液中的消化酶分離出來，從而單獨(dú)研究酶的活性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種啟發(fā)式教學(xué)的方式激發(fā)了學(xué)生的積極性，每次主動(dòng)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和宣講論文的學(xué)生都超過50人。課堂討論非常熱烈，很多學(xué)生在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的物理化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)提出了改進(jìn)意見，或是設(shè)計(jì)出構(gòu)思新穎的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)知識(shí)的興趣，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

6　開放實(shí)驗(yàn)室

在教學(xué)中，教師應(yīng)有意識(shí)地介紹相關(guān)學(xué)科的最新研究進(jìn)展，將物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域相結(jié)合，在有條件的情況下將實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生開放，為學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供方便。一方面，教師可以組織學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合自己的科研工作，向?qū)W生介紹物理化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域最新的科學(xué)研究進(jìn)展，并講解其中涉及的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；另一方面，還可以吸收部分學(xué)生在空余時(shí)間參與到教師的科研工作中，讓學(xué)生通過切身體會(huì)了解如何運(yùn)用物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決科學(xué)問題。近幾年來，先后有多名本科生利用課余時(shí)間到筆者的實(shí)驗(yàn)室開展了有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的計(jì)算研究等科學(xué)工作。通過這種讓學(xué)生真正接觸科學(xué)研究的方法，不但加深了學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的理解，而且有利于學(xué)生加深對(duì)其他專業(yè)知識(shí)的了解和思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的整體素質(zhì)。至今在筆者實(shí)驗(yàn)室從事過科學(xué)體驗(yàn)的本科生先后有3人獲得“校優(yōu)秀畢業(yè)生”的稱號(hào)，1人獲得化學(xué)學(xué)院本科畢業(yè)生的最高榮譽(yù)“楊石先獎(jiǎng)學(xué)金”。

7　物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)避免的幾個(gè)誤區(qū)

在多年的教學(xué)工作中，筆者體會(huì)到目前在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在著一些誤區(qū)。誤區(qū)一是孤立地看待各個(gè)實(shí)驗(yàn)，彼此之間缺乏關(guān)聯(lián)。有些教師要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)方法、步驟到數(shù)據(jù)處理全部“依葫蘆畫瓢”式地按照教材進(jìn)行，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更多地扮演著“操作工”的角色，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考和不同實(shí)驗(yàn)之間的橫向比較。針對(duì)這一問題，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)總結(jié)時(shí)有意識(shí)地增加一些對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的共性和相互聯(lián)系的講解。如化學(xué)動(dòng)力學(xué)主要考查反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度隨時(shí)間的變化。筆者所在學(xué)校開設(shè)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有丙酮碘化反應(yīng)、乙酸乙酯皂化反應(yīng)、蔗糖酸催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)等。在這些實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要測(cè)量的物理量主要有吸光度、電導(dǎo)、旋光度等。在進(jìn)行這部分實(shí)驗(yàn)的總結(jié)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考這些物理量之間的共性。根據(jù)吸光度、電導(dǎo)率、旋光度的表達(dá)式：吸光度D = elc (e為摩爾吸光系數(shù)、l為光程長(zhǎng)度、c為吸光物質(zhì)濃度)，電導(dǎo)率κ=Λmc(Λm為摩爾電導(dǎo)率、c為電解質(zhì)濃度)，旋光度α=Mrlc (為比旋光度、Mr為旋光物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量，l為光程長(zhǎng)度、c為旋光物質(zhì)濃度)，可以發(fā)現(xiàn)吸光度、電導(dǎo)率、旋光度這幾個(gè)物理量均與濃度有線性關(guān)系。由此可知這幾個(gè)化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的共性在于均是采用了觀測(cè)與濃度有線性關(guān)系的物理量隨時(shí)間的變化來跟蹤濃度隨時(shí)間的變化，從而解決濃度難以在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的問題。在此基礎(chǔ)上，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考通過以上方法還能檢測(cè)哪些物理量。通過查閱資料，學(xué)生們提出體積(過氧化氫分解反應(yīng))、熒光強(qiáng)度、圓二色強(qiáng)度等也可以用來跟蹤濃度的變化。通過這樣的橫向比較和展開，能夠更好地讓學(xué)生加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的印象。誤區(qū)二是過多注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確與否，忽視對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。有些教師在進(jìn)行物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，過分注重學(xué)生是否按給定步驟操作、原始數(shù)據(jù)是否合理、公式運(yùn)用和計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確等，而較少注重對(duì)學(xué)生分析和處理實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)過程中，如果遇到學(xué)生實(shí)驗(yàn)失敗，大多是簡(jiǎn)單地要求學(xué)生重做實(shí)驗(yàn)。其實(shí)，即便是失敗的實(shí)驗(yàn)，教師也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因，并利用所學(xué)到的物理化學(xué)知識(shí)加以解決，這樣更有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

總之，在物理化學(xué)的教學(xué)過程中，筆者在理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法方面進(jìn)行了一些嘗試。實(shí)踐證明，這些方法能夠在一定程度上提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，解決物理化學(xué)基礎(chǔ)課中理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)脫節(jié)的問題，消除學(xué)生對(duì)物理化學(xué)“抽象、難學(xué)、實(shí)用性低”的印象。為進(jìn)一步提高理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)的效果，教師應(yīng)加強(qiáng)自身的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，不斷提高專業(yè)素質(zhì)和授課水平，在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中鞏固理論課教學(xué)效果，在理論課教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的理論知識(shí)，從而達(dá)到豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率，提升學(xué)生整體科學(xué)素質(zhì)的目的。

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?教學(xué)研究與改革?

Some Explorations on Incorporation of Theoretical and Experimental Teaching in Physical Chemistry Course

XU Xiu-Fang*
(College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, P. R. China)

Abstract:Aiming at the properties and some problems of physical chemistry theoretical and physical experimental courses, we discuss our experiences and methods on the association of theoretical teaching with experimental course. In addition, some experiences on the reform of physical chemistry teaching and the corresponding achievements are also discussed.

Key Words:Physical chemistry; Physical chemistry experiment; Theoretical teaching course; Experimental course

中圖分類號(hào)：O64；G64

doi:10.3866/PKU.DXHX20160317

*通訊作者，Email: xxfang@nankai.edu.cn

基金資助：天津市自然科學(xué)基金(14JCYBJC20100)；南開大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目