对《物理化学》课程的教学探究

摘要：本文以宁夏理工学院文理学院化工系应用化学以及应用化工技术专业为例，介绍了物理化学课程的重要性，在教学过程中存在的问题并针对存在的问题提出了相应的改革建议。

关键词：物理化学；教学；改革建议

物理化学是采用物理学、数学的基本原理和科学手段，以物理学和化学之间的相互联系入手，来研究化学普遍规律的一门学科。它的重要性在于：（1）在应用化学专业以及应用化工技术专业的人才培养方案中属于一门重要的专业基础必修课程。（2）在以上两个专业的人才培养方案的课程设置中起到了承前启后的作用，在学习的过程中需要先行课程高等数学、无机化学以及有机化学等的相关知识，并且为后续课程（化工原理，化工热力学，化学反应工程等）提供了理论基础。（3）该课程是应用化学专业考研的一门重要的专业课程之一。

一、《物理化学》课程教学中存在的问题

1. 每节课知识容量较大

对于应用化学以及应用化工技术专业，我们拟定相应的教学大纲，使用天津大学编的《物理化学》（第五版，上、下册）教材。该教材总共包括12章内容，而学时数只有96学时，通过问卷调查反馈，有30%学生反映上课讲的知识点较多，来不及消化。

2. 课程难度较大

通过在教学过程中与学生进行交流，学生反应课程难度大。主要表现为：（1）无机化学以及有机化学都是在高中原有知识的基础上进行进一步深入地学习，而物理化学课程中的概念、知识点以及公式很多都是全新的，与高中化学的知识点联系相对较少。（2）知识点之间的联系较为紧密，以物理化学（上册）为例，第二章热力学第一定律和第三章热力学第二定律是热力学的基础，基础打不好，后面的第四章多组分系统和第五章化学平衡内容学起来就很吃力。（3）该课程内容逻辑性强，公式较多，常常导致学生不易理解、记忆和应用，使得部分学生无从下手。

3. 学生学习积极性不高

对于初学者，感到这门课程全是公式、推导以及理论性的知识点，所以很容易对课程失去兴趣。其次，虽然我们在课前进行了充分地备课，力图用最浅显易懂的方式进行概念的讲解，公式的推导以及应用，但是对于部分学生而言，不能适应这种快节奏的传统教法，他们上课没有作笔记的习惯，对物理化学教学中一些理论阐述及公式推导的反应是──不懂，时间一长，对物理化学的学习产生畏惧心理[1]。并且，一味地讲授很容易使得有些没有跟上思路的学生产生睡觉，玩手机的现象。

4. 学生基础程度不同

由于我校在各省市录取分数线存在较大差异，所以学生的学习能力也存在较大差异，对于相同的知识点，有些同学可能很容易理解，但对于另外一些同学却感觉很吃力。

二、对《物理化学》课程教学改革的几点建议

1. 适当调整教学内容，分专业应对

由于物理化学内容相对较多，而学时数又相对较少，所以我们将教学内容进行了调整，把第八章量子力学基础以及第九章统计热力学初步作为自学内容，将第六章相平衡调整到下册中进行讲解。由于上册第二章热力学第一定律以及第三章热力学第二定律内容较多也较难，我们又把教学大纲中第一章的学时减少，而增加了第二章第三章的学时。

由于我校应用化学专业属于本科专业，应用化工技术专业属于专科专业，学生的基础不同，所以采用相同的内容，利用相同的教学大纲以及教学日历进行讲授的效果不好，专科班学生的成绩普遍较低。于是，我们对于专科专业的教学内容和学时分配进行了一定的调整，将一些较难理解的知识点进行了删减，对于有些必须掌握的知识点，增加了习题课与辅导课的学时，通过两学期的实践，发现专科班的成绩得到了一定的提高。

2. 改革公式记忆，建立知识框架

由于该课程公式比较相近，所以我们对于公式记忆进行了改革，以简单体系热力学基本方程为例，提出了四组热力学基本方程的改革记忆法[2]：把8个热力学函数G、P、H、S、U、V、A、T依次排列成长方形，其4个顶角分别为G、H、U和A，4个边分别依次为P、S、V和T，如下图所示：

四个热力学函数G、H、U和A的全微分以各自相邻的两个函数为独立变量，并以各自独立变量对边的函数为相应的系数。竖直线GA、HU，左为正，右为负，水平线GH、AU，上为负，下为正，于是就有dU=TdS-PdV；dH=TdS+VdP；dA=-SdT-PdV；dG=-SdT+VdP这四组方程。

由于知识点比较零碎，公式较为繁多，所以我们在教学的过程中对于每一章的内容总结了知识框架结构图，并且把相关联的以及相似的知识点整理到一起，让每一章的“树”，既有枝干，又有树叶。例如，对于第二章热力学第一定律的内容，我们先按照书上的顺序把所有的知识点给大家都讲一遍，这些都是“树叶”，那么怎样将它们添加到“树”上呢，就需要相应的框架，框架是从做题的时候发现的。例如第二章的习题基本上都是计算各个过程下的功，热以及热力学能和焓的变化值，做题的思路先判断过程，然后带入公式进行计算。所以我们的框架图就是先把过程进行分类，分为PVT变化，化学变化以及相变化，而对于PVT变化又包括很多特殊的过程（等压过程，等容过程，可逆过程等）；然后知道每一个过程所具备的基本特征；最后带入最基本的公式或者定义式，就可以自己写出或者推导出不同过程下四个物理量的计算公式并得到相应的计算结果──这就是第二章的“枝干”。

3. 改进教学手段方法，理论与实践相结合

在教学的过程中，将原来的传统板书教学改为以板书为主，以多媒体教学为辅。对于公式的推导以及例题的讲解以板书为主，便于学生理解；把一些实例以及课外的延伸知识放在多媒体上进行演示，使得教学内容更加丰富，提高学生的学习兴趣；对于教学的重难点，既需要板书也需要在PPT上进行展示，使学生加深印象，在课下复习的过程中有所侧重。

在原有讲授教学的基础上，探索使用启发式教学以及互动式教学。对于启发式教学，在启发学生思维时，重点突出分析思路和分析方法，给学生充分的思维空间，引导学生思维，用书本上阐述的知识实现知识的再认识再创造[3]。例如，对于一个公式，引导学生根据已有的知识通过不同的方法进行推导，这样既对已有的知识点进行了复习，而且扩展了学生的思维。对于互动式教学，我们主要是首先采用分组的形式，将基础较好与基础薄弱的同学分为一组，老师上课提出问题，让小组进行讨论，在讨论的过程中发现问题，解决问题；其次是鼓励学生上课回答问题，对于积极回答问题的同学采取一定的激励措施，从而调动整个班级学习这门课程的积极性；并且，我们也采用让学生课下精心准备，利用课堂给大家讲解一些公式的推导以及相应的例题并采取奖励措施的方式，让学生在课堂上有了锻炼的机会并且也能带动其他同学的学习。

在已有实验安排的基础上，根据所讲的理论知识，申请并完成一些与该课程内容相关的开放性实验以及创新性实验，这样既提高了学生对于理论知识的学习兴趣，也锻炼了学生的动手能力和实验操作能力，为培养应用型人才打下了一定的基础。

4. 掌握学生情况，进行分层教学

对于基础较为薄弱的同学，课下多与他们进行沟通交流，课上多进行关注与督促，对于一些需要必须掌握的知识点，反复强调并要求他们做好相应的笔记，按时保质完成相应的作业。对于这些同学，老师需耐心、细致，让他们能够认识到学习这门课程的重要性以及老师对他们的关心与帮助。

对于基础较好的同学，鼓励他们自己对于知识点进行总结，自己构建合理的知识框架；鼓励并指导他们去参加物理化学相关的竞赛以及参加创新性实验，拓展知识；另外，给他们提供更多关于考研方面的相关信息与资料，鼓励他们报考研究生并指导他们进行考研方面的复习。

三、展望

随着我校师资队伍的进一步加强，在已有经验的基础上，我们将进一步提高物理化学课程的课堂教学效果，力求学生在有限的课堂时间内学到并学好相关的知识。我们将对该课程进行进一步完善，建立网上视频、网上课件及相应的习题库和实验习题库等资源，为实现区级乃至部级精品课程以及教学团队打下坚实的基础。

[参考文献]

[1] 雷玲.张小军.高职化工专业物理化学课程教学改革探索[J].化工时刊，2014（12），47-50.

[2] 彭程.物理化学课程教学过程改革的研究与实践[J].西北民族大学学报（自然科学版），2014（3），79-82.

[3] 曾祺.高职采矿专业《工程力学》课程的教学探究[J].淮南职业技术学院学报，2011（3），57-59.

（作者单位：宁夏理工学院，宁夏 石嘴山 753000）