浅谈物理化学教学中的“点线串联法”

摘要：本文介B了“点线串联法”在物理化学不同层次教学中的应用情况.此法可帮助学生掌握物理化学内容的系统性和逻辑性，提高学生的学习效率.

关键词：物理化学；教学过程；基本概念；逻辑推理

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）12-0200-02

物理化学是化学类相关专业的一门基础主干课程，其中涉及诸多抽象概念和烦琐公式及其推导，因而许多学生不喜欢物理化学[1-3].另外，随着物化课程学习内容的不断深入，研究对象的涵盖范围越来越大，而教师又不注重讲解各章节研究内容之间的联系.这时，学生就会感觉学习内容零散，没有主线，以致学习毫无重点和乐趣.那么，如何在教学过程中帮助学生们知晓所学知识内部结构的相关性、完整性、系统性和逻辑性，并快速记忆所学知识，激发学生学习物化的兴趣，就成为物化教师需要思考的问题.针对上述问题，笔者采用以下的“点线串联法”加以解决.

一、各章节内容之间的“点线串联法”

对于师范类学生，我们选用傅献彩先生等编著的《物理化学》[4]作为主要参考教材进行授课.由于课时限制，“统计热力学”一章不讲.然而，在多年的授课过程中，我们发现，学生们都是孤立地学习各章内容，对于各个章节之间的联系模糊不清，因而，教学效果欠佳.为此，对于化学热力学部分，我们从绪论课开始，在各章讲授的过程中，带领学生们认真阅读教材目录，然后，以各章内容的研究对象为“点”，以研究对象之间的相互拓展关系为“线”，将各章内容串联起来，让学生们明白所学内容的系统性，从而抓住主要纲目，做到纲举目张.

二、单个章节中相关内容之间的“点线串联法”

对于单个章节中相关内容之间，我们也经常使用“点线串联法”.比如，“多组分系统热力学及其在溶液中的应用”一章中，化学势的表达式涉及理想气体及其混合物、非理性气体混合物、理想液态混合物中任一组分、理想稀溶液中任一组分以及非理想液态混合物中各组分，这些内容对于刚接触到“化学势”概念的学生来说，头绪纷繁复杂，公式一个接一个，不知道应该如何记忆.此时，我们使用“点线串联法”，帮助学生理清思路，找出各个公式间的关系进行学习和记忆.这

4.理想稀溶液中，溶剂A服从Raoult定律，所以，溶剂A的化学势表达式等同于理想液态混合物中化合物

三、单个章节中某个知识点的“点线串联法”

物化教材的每个章节都含有多个知识点，有些知识点既是重点也是难点，此时的教学方法就变得很关键.例如，在讲第三章“几个热力学函数间的关系”一节时，其中的4个“基本公式”、8个“对应系数关系”和4个“Maxwell关系式”（也是教师们常说的“484公式”）在后续的证明题中很重要，需要学生们牢记.但是，许多学生看到偏微分方程就恐惧，因此，大多数同学都是死记硬背这些关系式，这种做法不仅学习难度大，而且学习效果差.这时，我们选用“点线串联法”教学，就可以帮助学生轻松学会推导并记住这些关系式.我们以第一个基本公式dU=TdS-pdV为“点”，以焓H、亥姆霍兹函数A和吉布斯自由能G的定义，以及状态函数的全微分性质为“线”，将其他所有的基本公式和Maxwell关系式轻松获得.

例如，首先掌握第一个基本公式dU=TdS-pdV的推导：

对于单组分系统，根据热力学第一定律dU=δQ+δW，在一个不做非体积功的可逆过程中，δQ=TdS，δW=-pdV，所以，dU=TdS-pdV.以此公式为“点”.

然后，因为H=U+pV，且dH=dU+pdV+Vdp，所以 dH=TdS+Vdp

同理，因为A=U-TS，G=H-TS，且dA=dU-TdS-SdT，dG=dH-TdS-SdT，可以得到：dA=-SdT-pdV和dG=-SdT+Vdp.

搞懂了热力学4个基本关系式的推导，继续以dU=TdS-pdV为例，就可以掌握8个对应系数关系和4个Maxwell关系式的由来.

第一步，对于基本关系式dU=TdS-pdV，它的2个对应系数关系式推导如下：

第三步，用类似的方法可以推导获得其他6个对应系数关系式和3个Maxwell关系式.

至此，“484公式”全部得到.这个“点线串联法”的所有过程，并不需要学生死记硬背，提高了学生的学习效率，有效地降低了其恐惧心理.

总之，在整个物理化学教学过程中，为了贯彻对教材内容“少而精和博而通”的教学思想，需要教师不断地进行教学方法研究.笔者的“点线串联法”内涵也有待进一步地挖掘和完善.

参考文献：

[1]陈益山.物理化学教学改革探索：整合课堂内外教学[J].化学教育，2015，36（2）：19-22.

[2]赵慧平，陈嵘.浅谈物理化学教学过程中的愈讲愈“精”[J].化学教育，2014，35（4）：12-15.

[3]李学峰，赵艳茹.案例法在物理化学教学中的应用[J].大学化学，2012，27（5）：14-16.

[4]傅献彩，沈文霞，姚天扬，侯文华.物理化学[M].第5版.北京：高等教育出版社，2005.