常焱瑞 張莉莉

【摘 要】針對物理化學理論性強，抽象概念多、公式繁瑣、學習和教學難度大的特點，本文以南京大學第五版《物理化學》教材為例，結合課堂教學實踐，簡要談談歸納式教學法在物理化學教學中的應用。歸納式教學有利于發(fā)揮學生學習的主觀能動性，對章節(jié)內容整體把握，使之形成一條完整的知識鏈，同時也鍛煉了學生獨立解決問題的能力，激發(fā)靈感形成創(chuàng)造性的思維和發(fā)現，有效提高物理化學課堂教學的效率。

【關鍵詞】歸納式；物理化學；課堂教學

物理化學是從物質的物理現象和化學現象的聯(lián)系入手，來探求化學變化基本規(guī)律的一門科學，簡言之，“用物理的手段研究化學的規(guī)律”，是化學化工學院各專業(yè)要求的專業(yè)必修課程，也是化學學科以及在分子層次上研究物質變化的其他學科的理論基礎，具有理論性強、抽象概念多、公式推理繁雜、應用范圍廣等特點，與化學其他基礎學科相比，無論是教還是學，難度明顯加大。

傳統(tǒng)的物理化學課堂教學以演繹法為主，在這種教學過程中，學生所接受的知識往往是以定論的形式呈現出來的普遍真理，學生所要做的就是接受而非質疑，是利用這些原理、公式、定律去解決問題，而非發(fā)現問題，即使能夠理解概念、理論，大多也只是一堆枯燥的文字和公式，學生只能被動接受。演繹法有利于提高學生的分析、解決問題的能力，但不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。而物理化學的教學本質是不僅能使學生獲取解決問題所需要的基本概念、基本理論和基本的技能，更重要的是能夠培養(yǎng)學生的思維能力。歸納式教學有利于發(fā)揮學生學習的主觀能動性，對章節(jié)內容整體把握，形成一條完整的知識鏈，同時也鍛煉了學生獨立解決問題的能力，激發(fā)靈感形成創(chuàng)造性的思維和發(fā)現，能夠有效的提高物理化學課堂教學的效率。本文以傅獻彩先生主編的《物理化學》第五版教材為例，結合課堂教學實踐，簡要談談歸納式教學法在物理化學教學中的應用。

1.理清章節(jié)脈絡，抓住主要矛盾

作為教學活動的媒介，教材對教學活動具有重要的導向作用，然而傳統(tǒng)的教科書編寫幾乎采用的都是演繹式，演繹的方法只能驗證真理而不能發(fā)現真理，運用演繹法培養(yǎng)起來的演繹思維，只能進行模仿，而難以進行創(chuàng)造。而在教學實際中，教師無需嚴格按照教材編寫順序講解，總體上以學生思維為導向，明確主線，順藤摸瓜，使學生循序漸進的深入課堂，這有利于幫助學生形成思維的系統(tǒng)性，更好的達成教學目標。

以第三章“熱力學第二定律”內容為例，本章一共分為17小節(jié)，結合本校學生實際情況，除去帶星號的3節(jié)，還需學習14節(jié)內容，對初學者來說內容較為繁重。在新課學習之初，首先給學生展示本章脈絡（圖1）。

本章內容雖然較多，但實際上主要圍繞三大模塊（圖1），且三部分層層遞進，由分到總，其中第一模塊“狀態(tài)函數S、G、A的概念及變化值的計算”是本章重點，主要涉及3.1-3.5，3.7-3.10，3.12，3.14共11小節(jié)，可以說是本章的核心內容；第二模塊“過程可逆性的三大判據”實際上是對第一部分的總結和應用，只有熟練掌握了各種過程中ΔS、ΔG、ΔA的計算方法，才有可能將其應用于實際來判斷該過程是否自發(fā)；第三模塊“熱力學基本方程式及其推論”是對熱力學第一、二定律的聯(lián)合應用，講述熱力學的狀態(tài)函數內能U、焓H、熵S、Helmholtz自由能A、Gibbs自由能G、壓力p、溫度T和體積V之間的關系，是對前兩章的總結。

理清章節(jié)思路后，課堂講授無需嚴格按照教材編寫順序。可首先講解熵的引入（3.1-3.4）、接著熵變的計算（3.7）、熵增加原理（3.5）、熵的微觀意義（3.8和3.9），最后通過熱力學第三定律引入規(guī)定熵這個概念（3.14），至此，熵函數的內容全部講授完畢，遵循由易到難，由宏觀到微觀，既容易理解又幫助區(qū)分。接下來是有關Helmholtz自由能和Gibbs自由能的概念和ΔG的計算（3.10、3.12），然后進行“過程可逆性的判據”（3.11），對前一部分內容的小結有利于學生在學習中整體把握。最后是“熱力學基本方程及其推論”，具體涉及教材的3.6和3.13節(jié)，將熱力學第一定律和第二定律聯(lián)合應用，幫助學生總結和回顧熱力學的相關內容，更加有利于培養(yǎng)學生系統(tǒng)、科學的思維。

與此類似的本教材第四章“多組分系統(tǒng)熱力學及其在溶液中的應用”章節(jié)脈絡見圖2。此處不再一一贅述。

2.總結歸納，由此及彼

以第三章的熱力學基本關系式及其推論為例，說明在課堂講授中如何應用總結歸納的方法幫助學生快速有效的記憶相關公式。

本小節(jié)公式多達20個，以Maxwell關系式尤為繁瑣難記：

（2.1） （2.2）

（2.3） （2.4）

但若掌握了熱力學四個基本關系式：

不難發(fā)現如下規(guī)律：

其中同號為正，異號為負。如公式2.5中T、p分別為偏微分dS、dV的系數，且兩項的符號相反，套用公式2.9，即可得到公式2.1。其余公式可請讀者自行試之。

3.順藤摸瓜，理清來龍去脈

以第十章“電解與極化作用”中超電勢的計算為例，在教學過程中，總有同學混淆陰陽兩極的超電勢。實際上，只要深刻理解“極化作用使陰極電勢更負，陽極電勢更正”和“超電勢是指電極電勢超出平衡態(tài)的差值，其結果總為正值”這兩句話，不難將二者區(qū)分開。

極化作用后，陰極上電極電勢更負，即φ（不可逆）<φ（可逆），故：

（2.10）

陽極電極電勢更正，即φ（可逆）<φ（不可逆），故：

（2.11）

類似的還有熱力學中熵變的計算，熵變的計算公式多種多樣，且不同的過程使用不同的公式，因而也是教學中的難點，但其實熵變所有的公式都來源于其定義式：

，其中Q■指的是可逆過程的熱

如理想氣體的等溫可逆膨脹或壓縮過程：等溫pVT變化，理想氣體的內能僅是溫度的函數，所以內能不變ΔU=0，根據熱力學第一定律ΔU=Q+W，且本身是可逆過程，無需另

外設計，有 ，

所以熵變 。而對于理想氣體的等容變溫的可逆過程中，因為是等容過程，所以體積功W=0，Q=ΔU，根據pVT變化中

即可得出 。

以上只是筆者在教學實踐中的一點心得體會，物理化學是一門博大精深的學科，如何教好、學好物理化學，并將其靈活運用于實際，還需在今后的教學中不斷摸索，總結提高。

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