汪小華+蘇倡

【摘要】《物理化學》概念抽象難懂，為了使概念易教，易學，主要從三方面進行概念教學方法探索，即關鍵詞解析法，案例分析法，點面結(jié)合法。

【關鍵詞】物理化學概念 關鍵詞解析法 案例分析法 點面結(jié)合法

【中圖分類號】O64-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）30-0151-01

在傳統(tǒng)的《物理化學》教學中，往往注重計算，概念剖析較少，但概念在搭建學科教學體系中至關重要，精準地把握科學概念對學科認識和學生抽象概括能力甚至智力發(fā)展都非常重要[1-4]。本文從多個方面探索《物理化學》概念教學的方法，力求將復雜概念簡單化、具體化，讓物理化學概念易教易學，提高教學效果。

一、關鍵詞解析法

標準摩爾生成焓是化學熱力學中的重要數(shù)據(jù)，但學生由于對標準摩爾生成焓的概念缺乏理解，在應用時往往出錯，比如計算化學反應焓變時，漏乘系數(shù)，分不清使用條件等。

“通俗講解法”[5]無法用來理解標準摩爾生成焓，因為其概念為：在溫度為T的標準態(tài)，由穩(wěn)定相態(tài)的單質(zhì)生成化學計量數(shù)為1的β相態(tài)的化合物B，該生成反應的焓變[6]。概念中嵌套多個俗語，只有抓住這些俗語才能全面地掌握概念。

因此，我們可以抓四個關鍵詞解讀。第一，“標準態(tài)”，即氣體、固體、溶液分別如何規(guī)定？[6]第二，“穩(wěn)定相態(tài)的單質(zhì)”。單質(zhì)因聚集態(tài)（如氣、液、固）的不同而不同，因同素異形體而不同。該選取哪一種呢？相同條件下，最穩(wěn)定的那種，如298.15K、Pθ下氧的單質(zhì)中，氣態(tài)最穩(wěn)定，而碳的同素異形體中，石墨從熱力學上最穩(wěn)定。當然，規(guī)定為穩(wěn)定相態(tài)的單質(zhì)，其標準摩爾生成焓為零[6，7]。第三，“生成反應”說明此概念的內(nèi)涵屬于某一個特定反應的焓變，如查表得到ΔfHm（H2O，g，298.15K）=-241.8kJ·mol-1表示由特定的反應H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）在298.15K，標態(tài)下測出ΔrHm=-241.8kJ·mol-1定義為H2O（g）的標準摩爾生成焓。第四，“摩爾”表示反應進度為1摩爾，即生成反應中，生成物H2O（g）的系數(shù)為1。

二、案例分析法

《物理化學》中一些抽象的概念若用數(shù)學方法去推導，容易乏味，可采取舉例分析的方法。Gibbs相律描述了相平衡系統(tǒng)中獨立變量數(shù)，揭示了多相平衡物質(zhì)的自由度、相數(shù)和組分數(shù)之間的關系（F=C-P+2），若進行數(shù)學推導往往更加難理解。因此，在抓關鍵詞教學的基礎上，舉例講解概念。如，一密閉抽空容器中有CaCO3（s）分解反應：CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）求此系統(tǒng)的自由度？解答：根據(jù)組分數(shù)C=物質(zhì)數(shù)S -獨立化學反應數(shù)R-獨立的限制條件R?可得：S=3，R=1，R?=0，則 C=S-R-R?=3-1=2，相數(shù)P=3，則自由度F=C-P+2=2-3+2=1。這說明，對于CaCO3（s）分解達到平衡后，要維持三相系統(tǒng)平衡，能獨立改變的變量數(shù)只有1個，這個變量可以是溫度、壓力（即CO2的分壓）或者組分的濃度中的任意一個。教學中，先讓學生對概念有整體的認識，再從案例中分析求解，最后對求解的結(jié)果進行物理意義的闡述和概念的回歸，既增強學生的信心，又讓復雜概念更易掌握。

三、點面結(jié)合法

《物理化學》中狀態(tài)函數(shù)的概念在熱力學教學中貫穿始終，如果這個“點”沒明白，整個“面”將受影響。如何在教學中，由點及面，點面結(jié)合是概念教學的關鍵。

狀態(tài)函數(shù)的概念為表示系統(tǒng)狀態(tài)性質(zhì)的物理量，其特征描述為當系統(tǒng)從某一狀態(tài)分別經(jīng)過不同的途徑變到另一狀態(tài)時，狀態(tài)函數(shù)的改變量只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化途徑無關。如果這樣介紹狀態(tài)函數(shù)很難讓學生理解其特點。采用舉例法效果較好，如考察壓力P是否屬于狀態(tài)函數(shù)。設計兩種不同的途徑（途徑a，一步加壓；途徑b，先加壓再減壓）從始態(tài)到末態(tài)，計算出壓力的改變量。

根據(jù)圖1，途徑a壓力的改變量ΔPa=202.6-101.3=101.3 KPa，途徑b壓力的改變量ΔPb=（1013-101.3）+（202.6-1013）=101.3KPa，由于ΔPa=ΔPb，說明壓力P屬于狀態(tài)函數(shù)。其次，在講解同類型概念時進行合理關聯(lián)，如在蓋斯定律的講解時關聯(lián)狀態(tài)函數(shù)的特征，可得出其本質(zhì)是因為焓是狀態(tài)函數(shù)，焓變的數(shù)值只與始態(tài)與終態(tài)有關，而與所經(jīng)歷的過程無關。最后，對具有狀態(tài)函數(shù)進行匯總。如熱力學能（U）、焓（H）、熵（S）、吉布斯自由能（G）都是狀態(tài)函數(shù)，他們都可以用蓋斯定律的思想進行分析和認知。

四、結(jié)語

學會理解課程中的概念好似找到了“打開寶藏的鑰匙”。抓關鍵詞讓冗長的概念變得簡短，目標可見地剖析關鍵詞掌握概念；微觀、抽象的概念通過實例使之宏觀化、具體化；概念本身的講解要為全局服務，由點及面延伸概念，避免為講概念而講概念?？傊?，教學中，引導學生多角度多方法地分析概念，提高教學質(zhì)量。

參考文獻：

[1]林靜，趙紅艷.基于學習科學的科學概念教與學[J]. 教育科學，2015，31（5）：25-28.

[2]江欣，楊立濱，呂玉光.物理化學雙語課程教學體會[J].廣東化工，2015，42（6）：172-179.

[3]石月丹等. 淺談“物理化學”教學改革與實踐[J].電力教育，2011，9：202-203.

[4]Osman Nafiz Kaya. A Student-centred Approach：Assessing the Changesin Prospective Science TeachersConceptual Understanding by Concept Mapping in a General Chemistry Laboratory，Res Sci Educ.2008，（38）：91–110.

[5]汪小華等.基于提高物理化學教學效果的探索[J]，科技視界，2015，36：90.

[6]天津大學物理化學教研室.物理化學[M].北京：高等教育出版社，2010：43.

[7]同濟大學普通化學及無機化學教研室.普通化學[M].北京：高等教育出版社，2004：1-5.

作者簡介：

汪小華，1982年8月，女，碩士研究生，講師，同濟大學浙江學院，從事化學課程教學，催化加氫方面的研究。