大学物理化学公式总结范文

时间:2023-03-14 16:44:24

大学物理化学公式总结

大学物理化学公式总结范文第1篇

关键词:物理化学;师资队伍;教材;课程;教学内容;教学方法

“物理化学”不仅是化学学科的核心课程,也是生命科学、医学、地球科学、环境科学等相关学科的重要基础课程,在培养理工科创新人才方面有着重要作用。同时,由于“物理化学”是一门逻辑性很强的课程,概念抽象、推理和公式繁多且应用条件严格复杂、学科交叉内容多,学生普遍觉得抽象深奥,难以理解和掌握,因而兴趣不高。南京大学物理化学基础课程教学团队承担了学校多个院系的物理化学相关课程的教学任务,在多年的教学探索和实践中,主要致力于解决以下两个方面的教学问题:

1.如何针对不同学科、不同层次学生的要求,优化整合物理化学与其他课程的内容,构建多元化的物理化学课程体系,以适应高等教育教学改革、各学科发展趋势以及创新人才培养的需求。

2.如何针对课程的特点,采取有效的教学方法和手段,从根本上解决学生学习物理化学困难的问题,激发学生的学习热情,培养学生的能力和综合素质,提高教学质量。

在老一辈物理化学教育家傅献彩教授和陈懿院士等的指导和关心下,团队以队伍建设为龙头、教材建设为切入点、课程建设为主体、教学内容和方法为核心、教学研究为促进,进行了一系列的实践与探索,取得了较为明显的成效。

一、加强师资队伍建设是保证教学质量的关键

南京大学物理化学基础课程教学团队是一支具有光荣历史和优良传统的教学队伍,在多年的教学实践中,我们始终强调师资队伍建设的关键作用。为了进一步提高师资队伍的建设水平,近年来我们采取了以下一系列措施。

1.健全青年教师上岗制度,实施教学环节的全面训练。除参加学校统一组织的岗前培训外,组织青年教师听取优秀教师示范观摩课;作为助教,青年教师需要逐步完成随堂听课 、批改作业和试卷、答疑、上习题讨论课、试讲部分章节、正式上课的所有教学环节。

2.注重发挥老教师的“传、帮、带”作用。团队的优势之一是拥有多位经验丰富、热心教学的物理化学教学专家。团队不定期组织教学经验交流和研讨会,请老教师谈体会、提建议,帮助青年教师讲好课。另外,老教师们爱岗敬业、严谨治学的优良师德师风对青年教师有很好的熏陶作用。

3.选留和引进相结合。先后选派了多位青年教师到国外进修,同时积极从国外引进优秀青年人才,进一步充实了团队青年教师力量,保证了团队建设的延续性。

4.鼓励青年教师积极参加国内各种教学研修班和研讨会。团队青年教师多次参加了“全国高等学校物理化学课程骨干教师高级研修班”和“全国化学多媒体教学资源青年骨干教师培训班”的学习和培训,以及多届全国“大学化学化工课程报告论坛”等,拓展了视野,提高了教学业务水平。

5.教学与科研协调发展。教学没有科研做底蕴,就是一种没有观点的教学,没有灵魂的教学。以物理化学国家重点学科和介观化学教育部重点实验室为依托,积极为青年教师创造条件,鼓励他们不断提高自身的科学研究水平,把教学与科研紧密结合,教研相长,从而全方位提高青年教师的整体素质。

6.教学研究促进教师教学业务水平的提高。根据各学科发展趋势以及创新人才培养的需求,不断深化教学改革,积极开展教学研究。通过凝练先进的教学理念和方法,并不断总结教学经验,将感性的实践提高到理性的认识。将教改教研项目与团队捆绑建设,通过项目驱动,提高团队的教学能力和水平,较为全面地总结了在教材和课程建设、教学内容和方法以及数字化建设等方面的经验。

通过传承和建设,形成了一支目前由十多位教师组成的、老中青相结合的高素质教学团队。2009年,物理化学基础课程教学团队被评为部级教学团队。

二、教材和课程建设是提高教学质量的重要基础

1.编写出版了多套有影响的教材和教辅书。由傅献彩教授主编的《物理化学》是我国第一本物理化学统编教材,培养了几代的化学工作者,影响非常广泛。我们根据学科发展和教学改革的最新状况和现实需求,对该教材的内容和结构进行了不断更新,通过优化和压缩经典热力学内容,适当加强统计热力学,融入新的科研成果(如超临界萃取、电有机合成简介、化学激光简介、?-a曲线与表面不溶膜的结构类型及应用、LB膜、生物膜简介、自发单层分散、固体表面的特点、均分散胶体的制备和应用、纳米粒子、自组织技术、模板合成技术等新内容),调整结构与编排,绘制彩图等,编写并出版了《物理化学》第5版。该教材以“体系完整、结构严谨、层次清晰、深入浅出”的特点成为这门课程的经典教材,被全国百余所院校选为教材或主要参考书。

同时,针对学校不同院系学生对“物理化学”课程的不同要求,采用了不同的课程结构和教学内容,并编写了相应的教材。例如,对基地班学生,在原先开设的“物理化学”课程基础上,以物理化学原理为主线,融合了“无机化学”和“分析化学”课程的大部分内容,编写出版了《化学原理》教材。对地科专业化学基础课程的结构和内容进行了改革,在原先开设的“物理化学”课程的基础上,整合了无机化学、有机化学和分析化学课程的大部分基础内容,编写出版了《大学基础化学》。其特点是“加强基础、突出重点、简明清晰、便于自学”。针对生命科学院和医学院的学生,编写出版了简明版的《物理化学核心教程》,体现出“精炼、实用、新颖”的特色。

2.大力推进课程建设。在编写出版物理化学系列教材的基础上,创新设计和改革了物理化学课程体系。针对不同学科、不同层次学生的要求,选用不同的教材分别开设了“物理化学”、“物理化学核心课程”、“化学原理”、“大学基础化学”等系列课程,从而构建了多元化的物理化学相关课程体系,并取得了明显的建设成效。“物理化学”课程也被评为国家精品课程。

大学物理化学公式总结范文第2篇

关键词:农业院校;研究性学习;物理化学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2012)36-0264-02

《物理化学》是研究化学学科中的原理和方法,研究化学体系行为最一般规律的学科,是食品、化工类学生所必修的专业基础课程,也是学好后续专业课的必要准备。由于《物理化学》与高等数学、大学物理、普通化学等科目联系性强,数理推导多,公式繁杂等特点,学生在学习“物理化学”时感到知识跨度较大,理论性强,对该门课程的学习都有不同程度的畏难情绪,在一定程度上影响教学质量的提高。国内学者对研究性学习在课程教学中的应用研究较多,而针对农业、食品类专业物理化学课程相关研究较少。吴云影等提出物理化学探究性学习的教学设计和教学实习过程[1];刘道胜等研究了日常生活中的案例在物理化学教学中的应用对研究性教学的效果[2];石海信等采取建立开放式实验室,构建开放的实验内容体系,从基础实验中发掘研究题材,从综合性实验中拓展实验范围,从现实生活中设计实验项目等措施来实施开放式研究性物理化学实验教学[3]。

随着近年来教学改革的不断深入,《物理化学》学时数不断压缩。在这种形势下,教好《物理化学》这门重要的专业基础课并非易事。农业院校注重专业课程的、技能课程的培训,而物理化学学时数不断压缩。在这种形势下,教好《物理化学》这门重要的专业基础课,使其能更好地为学生掌握,成为今后工作和学习中的理论基础,对于高校的教师来说变得绝非易事。本文主要论述了农业院校,物理化学课程采用探究性教学方法,重在培养学生学习兴趣,提高研究性人才培养质量,为相关课程改革提供借鉴。改革以往《物理化学》教学过程,教师占主要地位,让学生参与《教与学》,真正调动他们的积极性,使他们成为“教与学的主体”。通过尝试,实践证明,在“物理化学”教学过程中采用这些改革措施后,取得了良好的教学效果。

一、基础理论和相关知识的学习,以教师讲授为主

物理化学是一门研究化学变化过程中物理现象的学科,对学生来讲学习最大的难点就是概念多且抽象,难于理解,还要有相关的高等物理、数学等理论性比较强的学科的相关知识的支撑。因此让学生像学习其他课程一样,在课下研究为主,教师辅助的研究性教学来说,学生在对知识点的把握上会出现很多的问题,所以在对传统的教学有所保留的基础上,本研究主要是结合具体的实际应用的实例,将一整套的物理化学研究方法引入到学生的学习过程中,让学生认识到这门课程的真正实质和学习的乐趣,而不是感觉到枯燥、乏味。例如,热力学部分是《物理化学》开篇部分,通过讲解,首先引入相关的基础概念,从相关的基本概念讲解,使学生认识到《物理化学》分析问题的方法。1)主要是用宏观可以测量的宏观物理量,如压强(P)、温度(T)、容积(V)等在经过一系列的状态变化后,能够用其变化量来衡量一些未知量状态量变化的过程,如未知变化量焓(H)、熵(S)等。2)加深学生对大学物理、数学分析方法和数学建模的理解,可以将一个复杂的过程,简化为多个简单过程的加和处理,这样使学生在学习和理解问题上不会感觉到抽象。3)讲解时不注重传统公式的死记硬背上,而是将学生的注意力引导到公式的由来上,让学生充分理解《物理化学》的分析问题方法。如一些常用的《物理化学》的基本概念,多数都是“从实践中来,总结其规律性,又用到实践中去的过程”。

二、设立相关问题,鼓励学生利用课余时间寻找答案

目前国外学者对研究性学习研究比较深入而广泛。研究性学习用英文表示是Inquiry-Based Learning或Enquiry-Based,关于研究性学习概念的界定方面,对于研究性学习与问题式学习(Problem-based Learning)、项目式学习(Project-basedLearning)等概念内涵看法不一,有学者认为后两者是前者的特例,其二者实质就是研究性学习,也有学者认为研究性学习是一种比后两者更宽泛、更为灵活的一种学习方法。在研究性学习的基本要素研究方面,美国德克萨斯农工大学博士德根哈特认为教师作为倾听者是所有因素中对学生的学习信念和兴趣产生影响最大的,而杰克斯等人从学生视角提出开展研究性学习必须给学生提供丰富的网络信息资源。研究性学习也面临诸多问题,如埃德森等人提到了在高校的科学学习中学生所面临的四大挑战:1)需要有持续的研究动机;2)学生缺乏研究所必须的技术;3)学生缺乏使研究有意义的知识背景;4)学生无法控制不断拓展延伸的研究活动等[4-6]。

从前面的分析中可以看出研究性学习是国外普遍采用的学习方式,但对于我国来说,大多数的学生已经习惯于传统的教育模式,学生们不用自己动脑考虑这个问题应该从什么地方来分析,如何反驳老师的讲授。对于其他理论课的学习,学生有这样的思想可以理解,但对于《物理化学》课程,这种想法要让学生坚决杜绝,因为《物理化学》是一门应用性很强的理论课程,一些经典的理论都是来源于实践的,总结后又要用具体的实践进行检验,不断的拟合过程中,得出化学反应过程的相关经验理论。所以学生要学会用《物理化学》的分析问题的方法,通过动手、动脑,与实际过程相结合,来解决实际问题。所以学习《物理化学》的分析问题、解决问题的方法反而变成学习的关键。由于理论和实验学时的压缩,给学生动手的时间会变得很少,这样就要多结合实践过程的现象,让学生在课上有感性的认识,在课下通过具体实践和查阅相关资料丰富其知识体系。

对于农业院校来讲,《物理化学》中与其相关性比较大的内容是“表面现象”的内容,在讲授过程中,就要结合相关的农业现象讲解,让学生理解表面现象的原理。例如1)农业天气的预测—大气的过饱和、人工降雨、干旱预测等;2)农业生产上的“除地保熵”、耕地深度等;3)农产品加工过程的乳化、破乳、凝胶,以及浓缩和干旱过程的水的相变化等等。这些看似简单的问题都可以用物理化学的相关原理加以合理的解释,学生在学习的过程中就会产生兴趣。

在研究性过程,还应该注意加强的教育改革如下。1)如何引导学生合理利用好数字化资源,学生是未来现代化建设的主力军,他们身上有着巨大的潜力,他们有对未知世界无穷的探知欲望,但当今随着数字资源的大量涌入,学生们不知道应该如何运用现代化的资源,作为教师我们有能力和义务引导学生将他们的时间和经历,运用到网络上的教育资源上,比如有好多的学生现在不知道应该如何运用网络学习,查阅相关数字资源,如何对网络上的有用资源加以整理变为可以利用的有用资源,例如在课上点出,相关理论的查阅网站和下载一些常用的数据处理软件,在条件允许下,课下组织学习相关软件的数字化教程。2)在运用过程中,让学生真正理解数字资源的使用规范,使学生理解和掌握如何合理地利用,而不是滥用。

三、布置相关内容的研究性讨论

结合《物理化学》课程的特点,布置相关的探讨性的研究性课题,让学生充分调动起来,真正认识其理论的本质。可以采用在课上,讲解其相关的理论和原理,总结出规律性,让学生结合所学(即其他课程的关知识点),建立此理论在农业、农产品加工及食品等相关专业上的应用。例如,在热力学和动力学部分讲解完后,给学生布置了一个讨论题目为“酸奶发酵过程乳酸菌随时间变化情况”的课题,分别让学生拟合理论加入量、发酵时间和实际过程中的加入量、时间和及其他影响因素对发酵过程区别和联系,建立的动力拟合方程。通过计算和实际操作,学生们自己结合所学的计算和统计的资料,同时让学生编写研究性报告,并且分组讨论其结果的差异性,使学生们认识到物理化学不是无用的、枯燥的理论,而是和生产密切相关的理论体系。

综上所述,研究性学习虽然应以学生自身为主体,但如果教师不介入或介入少的话,或者对其引导不够的话,研究性学习也不能合理、有效地开展,作为新时期的教师来说,在课堂的教学不能作为我们传授知识的重点,而是应该考虑如何能更好地调动学生的积极性,让他们能够动起来,并且朝着我们带领的方向学习和工作。只有这样,才能完成《物理化学》教学的目标,也才能培养出有用的现代化人才。以上是我们对“物理化学”教学方法进行的一些改革,实践证明,我们这些改革措施取得了较好的教学效果,我们的改革还在不断地深入,以期取得更好的教学效果。

参考文献:

[1]吴云影,师范院校《物理化学》课程中科学探究性教学的实践[J].广东化工,2009,(4):209-211.

[2]刘道胜.问题式教学法在物理化学教学中的应用[J].化工高等教育,2010,(3):99-101.

[3]石海信.物理化学实验开放式研究性教学模式的研究与探索[J].广东化工,2008,(4):119-122.

[4]谢逢春.中美两高校物理化学课程教学的对比[J].化工高等教育,2009,(3):27-29,104.

[5]赵明仁,黄显华.西方研究性学习的研究综述[J].教育理论与实践,2008,(13),54-57.

大学物理化学公式总结范文第3篇

【关键词】物理化学;通俗讲解法;注重过程教学;考评体系

0前言

物理化学是我校材料科学工程、环境工程和给排水工程等专业的一门专业基础课,该课程主要运用物理的原理、方法及技术,结合高等数学的知识来研究化学体系的性质和基本规律[1]。而物理化学课程内容抽象且逻辑性很强,公式繁多,且大多公式都有使用条件,以往的“一言堂”和“填鸭式”的授课模式,很容易使学生产生厌学情绪,教学效果受影响[2,3]。因此,在有限的课堂教学时间里,激发学生学习物理化学的积极性,着眼其原理和来源分析推演,联系实际生活案例加以深入以此提高学生的综合素质,让物理化学课程变得轻松易懂易学成为教师值得思考的课题。本文将从以下三方面进行探索以期切实提高物理化学课堂教学质量。

1课堂教学中多用“通俗讲解法”

为了打破物理化学枯燥、沉闷的传统教学方法,在教学内容的设计上,应该避免死板照搬知识点,要找出与知识点“接地气”的讲解方法让学生更易懂易学,即“通俗讲解法”。例如,在界面张力章节中,固体表面吸附气体时,朗缪尔吸附等温方程的推导复杂难懂,但如果把学生进教室坐座位的过程比作气体被吸附到固体表面就简单了,每位学生好比每个被吸附的气体分子,座位好比固体表面。如果学生坐满座位则覆盖率等于1,否则小于1。固体表面吸附气体的速率受哪些因素的影响呢?在覆盖率理解的基础上,学生会去思考,教室的空位越多,坐下的速率肯定更快,那这个空位怎么计算呢?空位率乘以空位数。如果教室外有一只猛虎追赶学生,是不是大家会努力挤进教室呢?而这只吃人的“老虎”就好比一种推动力,对于气体分子来说就是压力,固体表面吸附气体时,压力越大,吸附肯定就越快,这样学生就能很容易理解影响气体在固体表面吸附的因素,即空位率和压力。学生再看吸附速率的公式就变得更容易了。这种通俗的讲解办法可以把理论性很强的知识化作简单易懂的生活常识,调动学生积极思考,真正让学习变复杂为简单。

2重过程的教学模式激发学生兴趣

2.1结合《普通化学》、《无机化学》、《高等数学》和《大学物理》等基础课程,实现轻松学《物理化学》

《物理化学》课程一般安排在大二下学期开课,教学中多从学生学过的知识点引入,可以收到事半功倍的效果。例如,热力学部分的术语在《普通化学》[5]和《无机化学》[6]中已经介绍过,《物理化学》课堂上只需简单提及,学生就能回忆起来,再结合《高等数学》中微积分的知识,就能帮助学生轻松掌握功、能量守恒定律等重点内容。而在化学平衡常数的表达式相关内容讲解时,也可以先引入《普通化学》和《无机化学》中标准平衡常数的表达式写法特点,再稍加推演就可以让学生掌握平衡常数的其他表达式[7]。

2.2结合应用实例教学,提高学生学习兴趣

许娟等[8]认为举一些“闪光点”的实例将物理化学基本原理与实例相结合可以帮助其理解并且培养学生的物理化学视角。刘建等[9]认为教师讲课备课,应该以“应用”为主旨合理取舍教材内容。因此,在物理化学教学中引入实例教学非常重要,如将实际生产中的合成氨反应与热力学和动力学知识贯穿,粉尘爆炸与表面能相联系,自然界水结冰,冰雪融化等与化学势相关联,汽车表面镀膜与胶体化学关联等等。

2.3结合物理化学实验讲解和推演理论知识,让抽象的理论变得简单、适用

如借助凝固点测定实验讲解稀溶液的依数性之凝固点降低。单纯理论上的分析和推导很乏味,若结合表1设计凝固点降低实验,学生自己动手测凝固点并分析所得数据,就不难发现当在环己烷中加入萘后凝固点有所降低,进一步还可以设计实验添加相同物质的量的尿素,结果如何呢?让学生通过实验找答案。在此基础上,可以再向学生提问,如果是未知试剂A需要测定相对摩尔质量可否利用稀溶液的依数性?学生则可以按照表2设计凝固点降低实验,再结合理论推导将可以完成。让学生带着问题去设计实验,分析、推导和应用同时进行,提高学生动手能力,逻辑分析能力,以及创新能力。

3选择合理的考评体系以激发学生学习热情

《物理化学》课程学习难度较大,内容深且枯燥,要让学生在课堂内外的学习热情有增不减,平时成绩可提高到40%甚至更大的比例,再扩大其考评范围。除了通常的考勤、课后作业和课堂回答问题外,可以把学生讨论交流作为平时成绩。在物理化学课堂教学中,引入学生讨论交流模块[3,10]对学生独立思考和团队合作能力,表达和沟通能力、分析问题和解决问题的能力等的培养都大有裨益,受此启发,笔者在2015级材料专业学生物理化学课堂上采用了专题汇报和讨论模块。由于这门课学时有限,不可能多次应用Think-Pair-Share(思考—讨论—交流)模式[10]和Sandwich教学法[3],所以我们将班级49人均分为7组,每组固定专题负责人。教师给出几个《物理化学》相关的专题,请各组自选,选定后,请同学们利用课余时间查资料,制作PPT,在学期末进行专题汇报和讨论。每组给予8到10分钟进行汇报,每组抽出一人来当评委,再邀请其他班级同学或者老师作为评委,并进行现场打分和排名,结果按比例记入平时成绩。我们通过问卷调查回访学生的反应,学生一致认为,该专题讨论的课堂模式拓展了知识面,展现了大学生风采,增强了师生之间的互动交流,调动了大家的积极性,活跃了学习氛围,值得推广。另外,笔者设想将《物理化学》的考试分段进行,譬如每三章出一份试卷,考试成绩按比例记入期末总成绩中,以此督促学生及时复习和总结。

4结语

《物理化学》课程虽然内容繁多且需要的储备知识较多,但该课程在本科学生的思维训练和素质拓展,以及专业课程和实验能力上都有很大的作用,因此,探索更多更好的教学方法和合理的考评体系来提高教学质量是我们教师持之以恒追求的话题。

参考文献

[1]杨丽霞,冯彩婷.增强教师责任感创新课堂教学———物理化学教学方法的改革与实践[J].周口师范学院学报,2015,32(2):87-89.

[2]江欣,杨立滨,吕玉光.物理化学双语课程教学体会[J].广东化工,2015,42(6):172-179.

[3]段煜,王晓岚.Sandwich教学法在药学专业物理化学教学中的应用(I)—表面张力教学实例[J].化学教育,2014,42(l6):47-52.

[4]余传波,邓建梅,邹敏.物理化学“启发式教+探究式学”教育模式的构建与启示[J].化学教育,2014,(l6):16-19.

[5]同济大学普通化学及无机化学教研室.普通化学[M].北京:高等教育出版社,2004:1-5.

[6]大连理工大学无机化学教研室.无机化学[M].北京:高等教育出版社,2006:22-27.

[7]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2010:164.

[8]许娟,杨亚提.高等农林院校物理化学与专业结合的教学模式与实践[J].教育教学论坛,2015,(17):133-134.

[9]刘建,赵龙涛,张倩.浅谈应用型本科物理化学教学[J].化学教育,2014,(24):20-22.

[10]李娟琴,谈宁馨.Think-pair-share模式在物理化学课堂教学过程管理中的应用[J].大学教育,2014:22-23.

大学物理化学公式总结范文第4篇

关键词:物理化学;教学方法;教学手段

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0160-02

物理化学是一门无处不在的学科,是化学、化工、材料、高分子、医学、药学、食品、环境、生物技术等诸多专业的一门重要必修课。物理化学的特点是“两多三强”:概念多、公式多,理论性强、系统性强、逻辑性强。如何能让学生既对这门课程产生兴趣,又能很好地掌握其基本内容和学习方法,是教师在教学教法上不断探索和总结的重要问题。本文根据物理化学课程的特点,就作者在大学物理化学课程教学过程中的一些心得体会,探讨了高校物理化学课程教学的有效教学方法和模式。

一、要注重逻辑推理的思维方法和数学推导的技能技巧

物理化学研究的是化学中原则性、普遍性的规律,它大量采用了逻辑推理和数学推导,由物理化学的基本原理、基本概念和基本假设出发,通过逻辑推理,可以得到物理化学的有关理论和数学的表达式。逻辑推导过程具有重要的严密性,所得到的结论也都有一定的适用条件,[1]而且物理化学公式繁多,必须经过学生自己的反复推导才能熟练应用。因此,在物理化学教学中,要重视引导和训练学生逻辑推理的思维方法和数学推导的技能技巧。例如在推导单组份体系热力学基本函数关系式时,只要记住最基本的关系式:dU=TdS-pdV,知道H,F,G的定义,就可以一步步推导出其他三个热力学基本关系式:dH=TdS+Vdp;dF=-SdT-pdV;dG=-SdT+Vdp。在物理化学公式推导的过程中大量运用了高等数学微积分的知识,在教学中要强化数学思想与物理化学概念及公式的关系。例如,在讲单组分体系的摩尔量和多组分体系偏摩尔量的概念时,我们要强调从数学中全微分和偏微分的概念来理解。另外,在讲化学势这部分内容时,也要引导学生巧妙的运用数学思想,例如,求化学势与温度和压强的关系其实就是求化学势对温度或压强的一阶偏微商。

二、注重理论联系实际,激发学生学习的兴趣

理论联系实际是激发学生学习兴趣的关键,只有理论联系实际,才能让学生感觉到自己所学的东西具有实际意义,那些看似无用的理论推导和公式不单单是一些符号和字母,而是可以解决实际问题的工具。例如,对医药检测等专业的学生,在讲物理化学相关知识点时,最好以医药检测相关知识为示例;在讲化学热力学和化学动力学的知识时,作者通常以研究人体能量代谢与代谢速率为例子引入问题和进行公式推导,同时介绍与之相关的药物稳定性预测、药物的生产过程等;在讲相平衡、表面化学及胶体化学等物理化学知识时,就以从天然药物中分离提取有效成分为例,介绍与之有关的蒸馏、萃取、吸附、乳化等原理和方法;在讲电化学这一章节的时候,可以与检验方法相关联。在学习表面现象这一章时,我们可以通过引用生活中的实际例子来引入“表面张力”的概念。例如,雨水打在荷叶上,荷叶为什么不湿?为什么荷叶上的水珠是椭圆形而不是三角形或长方形?

三、多种教学方法和模式有机结合

物理化学大量采用了逻辑推理学及数学推导的方法,它处理问题的着眼点和方法与以往学过的一般化学有很大的差别。根据课程教学内容的特点有效改进教学方法和手段是提高教学效果的重要环节,在教学方法上要多种方法综合使用,各取所长。[2-5]

1.多媒体教学与板书教学相结合。目前,多媒体教学已经成为了学校教学的主要方法和手段。利用多媒体进行教学,可以活跃课堂气氛,充分调动学生学习的主动性和积极性,增大课堂信息量,拓展学生的知识视野,提高教学效率。多媒体教学虽然能生动、形象、直观地反映教学内容,但在物理化学的教学中,绝不能单一依赖多媒体这种教学手段,必须与传统的板书演示相结合,尤其是在公式推导这个环节,切不可图省时省力,一定要切切实实、认认真真的通过板书详细推导和讲解,让学生的思维能紧跟教师的进度,掌握推导的技巧和技能。

2.多种教学方法综合使用,调动学生课堂参与的积极性。在使用多媒体和板书进行教学的同时,应辅助其他的教学方法,多种教学方法和模式综合运用,如采用提问式、启发式、互动式教学。实践证明,利用提问的方式引出学习的新内容能快速提高学生的注意力,引起学生探索未知领域的求知欲,激发学生学习的兴趣。启发式教学则通过层层引导,由浅入深,由易到难,将学生的积极性和主动性充分调动起来,有助于提高课堂效率。互动式教学则通过师生“对话”模式,充分发挥学生的主体作用,促使他们积极主动的去探究并获取知识,在参与教学的过程中得到生动、活泼、主动的发展。此外,在物理化学教学中还要善于使用比较(对比)教学法。物理化学中有些公式形式上非常相近,容易混淆,如化学平衡中的范特霍夫公式ln■=■(■-■)和动力学中的阿累尼乌斯公式ln■=■(■-■)非常相像,学生在记忆和使用的时候经常容易混淆。两个公式放在一起进行对比,第一个公式中K1o和K2o表示化学反应的标准平衡常数,而后面公式中的k1和k2则表示化学反应速率。通过对比,可以加深对公式的记忆区分,通过比较找出公式的共同点和关联性,从而加深对物理化学知识点的理解。近几年来,在课堂教学中我们一直注重理论知识的现实意义,坚持通过采用多种教学模式和方法来活化课堂教学,激发学生的学习兴趣,促使学生主动学习,从而达到提高学生的科学素养,促进学生全面的、可持续发展的目的。

3.及时复习,善于小结。物理化学逻辑性、系统性强,章节之间的联系密切,因此加强对课程整体性和系统性的阐述,可以使学生在学习中善于从整体上把握课程的基本脉络和内在联系,从而统领全局、一目了然。作者每次讲述新的内容之前都会将上次课程的主要内容做一下简单的回顾,除了能帮助学生对所学知识进行复习、加深印象外,还有利于让学生找出各章节之间的联系,容易抓住各章节的重点、难点和关键点,并顺理成章地引出新问题。章节内容讲解结束后,还要及时的进行小结,使学生对所学内容有清晰的脉络,课后复习起来也有重点和方向。课后还要布置一定量的作业,这样可以帮助学生理解、强化并掌握所学的知识。课外辅导也是教学活动的重要环节之一,是课堂教学的有益补充。

总之,教好物理化学并非易事,以上只是作者在物理化学教学中的一些体会。在近几年的物理化学教学实践中,笔者针对学生的不同情况及学科特点,不断探索、不断努力,收到了较好的教学效果。当然,对教学方法的认识和探索是永无止境的,我们还在不断研究、探讨和改进,希望在今后的教学过程中,可以取得更好的效果。

参考文献:

[1]濮良忠,谢吉民,廖力夫,丁敏.物理化学(第2版)[M].北京:人民卫生出版社,2008.

[2]陈小全,周鲁,邵辉莹,翟虎,周秀艳.浅谈对物理化学教学方法的探索[J].化工高等教育,2009,(6):64-68.

[3]王高军.化工专业的物理化学课程教学[J].广州化工,2010,38(6):275-276.

[4]韩冬冬.高职药学专业《物理化学》教学教法的研究[J].科技创新导报,2010,(14):178.

[5]张旭.《物理化学》双语教学多媒体课件的设计与教学实践[J].辽宁中医药大学学报,2009,11(10):214-215.

基金项目:江苏大学教学研究改革项目(化学化工开放性实验教学新模式的建立与实践)

大学物理化学公式总结范文第5篇

[关键词]科研实践;物理化学;教学

物理化学是一门借助物理的基本原理,揭示化学基本规律的学科,也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科,具有理论公式多,推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂,对数学知识要求高,容易产生畏难情绪,也往往认为理论知识学了没有用途,导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题,通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象,借助物理化学知识加以解决,但是这只是一些简单的应用,并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果,但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单,并不能激发他们对物理化学学习兴趣,解决他们对物理化学理论学习的困惑,展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系,从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外,物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的,能指导科学实践活动。因而,在物理化学实际教学中,除了要结合生活实践之外,教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值,才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性,同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲,从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此,教师科研能促进物理化学理论教学,也能促进学生对当前科研前沿的了解,激发学生的求知欲,培养学生的科学素养,为今后的发展奠定基础。

1科研实践对物理化学教学的促进作用

1.1物理化学理论在科研实践中的应用

尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂,但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识,因而,我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中,以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识,帮助他们更好地理解这些基础知识,激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中,通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子[1]。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应,电极反应分别是PtCl42-+2e-=Pt+4Cl-,AuCl4-+3e-=Au+4Cl-。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42-和AuCl4-的还原电势以及碳纳米管的氧化电势,并比较它们的大小,从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物,计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势ΔE=φ(Fe3+/Fe2+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)、ΔE=φ([Cu(NH3)4]2+/[Cu(NH3)2]+)-φ(R-CNTs/O-CNTs)和ΔE=φ(V5+/V4+)-φ(R-CNTs/O-CNTs),通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面,关键是通过原电池效应合成的碳纳米管-金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能,体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值[2-4]。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛,考虑的因素复杂,但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上,物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用,利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理[5-7]。因此,物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值,是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。

1.2科研实践对学生物理化学学习的促进作用

物理化学中的基础知识都是比较抽象,数学公式比较多,这增大了学生学习的困难,但是这些基础知识都是来自科学实践,相应地能用来指导科学实践活动,因而,学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识,能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先,科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频,直观地展示和支撑他们的实验结果,帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文,在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点,使得抽象的知识图像化、具体化,同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前,加深学生对该知识点的印象,促进学生对该知识点的理解和掌握。其次,物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生,不仅能帮助学生理解这些知识点,更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系,而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中,并指导科学实践和生产实践活动,使得学生不再认为理论知识难学而没有用途,更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点,甚至通过网络数据库等相关工具,更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容,从而间接地提高他们的自学能力,培养他们积极主动学习的能力。最后,借助物理化学教学引入科研生产实践的概念,让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界,从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识,同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿,掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识,引导学生关注本学科发展前沿和科研动态,使学生浸润在科研的氛围下,产生浓烈的科研倾向[8]。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣,建立严谨的科研和学习态度,刺激学生对未知世界的求知欲望,并潜移默化地培养他们的科学素养,为今后的工作学习提供基础。因此,物理化学教学中引进科研实践,不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化,而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性,培养他们的基本科学素养,激发他们对未知世界的求知欲望。

1.3教师科研实践对物理化学教学的重要影响

对于普通本科院校来讲,无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用,无法代替教师的角色,无法改变教师授课主体的本质,因而,教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活,也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而,教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力,而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用,增加了教师的业务知识水平,对课堂教学有非常大的促进作用,因而,要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作[9]。首先,本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料,了解当前科技发展的动态,及时跟踪本学科领域的最新进展,更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力,并不断更新和完善自己的知识体系,能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生,同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势,自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式,进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次,教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程,能提高教师的逻辑思维能力和表达能力,能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质,激发教师的创新思想,迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用,促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风,对学生成才起到推动作用。此外,教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及,对学生有很大的引导和促进作用,同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望,主动参与到教师的科研实践,激起他们对物理化学基础理论学习的热情[9]。因此,教师要实现物理化学教学的改革创新,适应当前形式下物理化学教学的发展,仅凭教学经验是远远不够的,必须从事科学研究去实践、去探索、去创新,进一步提高本学科的知识结构,从而加快教育观念的更替,逐步形成具有自身特色的教学方式,将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中,才能改变多年从教的疲惫与困惑,同时也激发了自身潜在的创造力。

2结论

物理化学中基本规律和数学公式是经过科学实践论证总结而形成的普遍性规律和公式,同时它们又能用来指导科学实践活动。尽管当前科技迅速发展,但是物理化学书本上的基础理论在科研实践中有大量的应用,仍然具有重要的实用价值。在教学过程中,教师可以利用科研实践成果使物理化学中抽象的知识形象化、具体化,让学生意识到这些基础知识学习的重要性,同时可以刺激学生的好奇心和求知欲,培养学生的科研素养。在物理化学教学中,教师的专业素质就是提高教学质量的保证,因而,应该鼓励教师积极参加本学科的科研实践,了解当前科技发展的动态,及时跟踪本学科领域的最新进展,将科研实践的物理化学新观念渗透到教学实践中,加快教师自身教育观念的更新,逐步形成具有自身特色的教学方法和模式。因此,科研实践对物理化学教学具有积极的推动作用。

大学物理化学公式总结范文第6篇

关键词:工科;物理化学;教学方法

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0152-02

《物理化学》是一门基于物理变化与化学变化相互联系的角度,运用物理的理论与实验方法研究化学变化基本规律的学科,是化学、化工、冶金、材料、环境、生物、制药等专业的重要基础课程。它是在高等数学、大学物理及无机化学、有机化学、分析化学等课程的基础上,进一步系统阐述化学理论,为后续的专业课程学习提供基础,在基础课程与专业课程间起作桥梁作用。该课程概念公式多,几乎每个概念都有严格的定义,绝大多数公式都有严格的使用条件限制。在教学过程中教师感到难教、学生普遍觉得难学。目前课程内容不变而课时减少的教改趋势更增加了物理化学课程的教学难度。如何改革教学方法,提高教学质量,是《物理化学》课程教学中必须面对和思考的问题。

一、重视《物理化学》内容的整体框架

作为工科学生,对于物理化学课程主要掌握两部分内容,即:化学热力学和化学动力学。而每一部分内容又被分成若干章节并用若干个不连续的学时来完成。因此,对初学者来说,容易把这些内容机械地分开,并且觉得物理化学的内容太多、太乱。学生也容易把前后的内容混淆。经常有学生把在某个条件下才能用的公式用到了另一个条件下进行计算。在课堂教学中,老师在讲解每一部分知识的同时,应注意把握各知识点之间的的相互联系。在每一章教学结束后,要求学生对该章进行归纳总结,找出本章的重点及难点,同时注意各章节间的相互联系。让学生在学完《物理化学》课程后,头脑里对《物理化学》有一个整体意识和概念,从宏观上把握《物理化学》研究对象和解决问题的方法。

二、注重培养学生自主学习的意识和能力

传统的教学方法中,《物理化学》课程主要是以“教师讲,学生听”的模式进行。这种方式能够在有限的时间内传授较多的知识。但是这种方式也有很明显的缺点,那就是学生始终处于被动接受的状态,课堂气氛一般都较为沉闷,难以调动学生的学习激情。现代科技的发展使得终身教育成为新的学习方式。所以作为“教书育人,文化传承”载体的大学,其任务不仅要向学生传授知识,更重要的要让学生掌握学习的能力。正如古话所讲,“受人以鱼,不如授人以渔”,说的就是传授给人既有知识,不如传授给人学习知识的方法,培养学习知识的能力。在教学过程中,应设法逐步培养学生自主学习的意识,逐渐提高学生自主学习的能力,最终形成面对现实问题时的分析与解决问题的能力。在物理化学的教学过程中,可以选择一些难度相对较小的内容,让学生先自学,然后上讲台讲解。教师在整个过程中,注意控制课堂秩序与纪律,注意上讲台讲解学生的选择。最后,教师应对课程内容给予必要的补充与总结,对上台讲解学生给予适当的表扬与鼓励,让学生获得适当的成就感。实践证明,这种方式能够有效地提高学生对于《物理化学》课程的学习兴趣,培养学生自主学习的意识及提高学生自主学习的能力。

三、采用多媒体辅助教学

多媒体辅助教学即运用文字、图表、动画及音视频技术,提高授课效率及效果的教学方式。目前,多媒体技术的快速发展,为现代教学方式变革提供了新的机遇。在物理化学课程教学过程中,运用多媒体技术辅助教学,能够将物理化学中抽象空洞的理论形象化,有助于学生的理解与记忆。除此之外,多媒体的动画效果还能提高学生课堂上的注意力。不过对于多媒体技术辅助教学,也应辩证地看待。尽管目前在大学几乎所有的课程教学过程中,都使用多媒体技术辅助教学。但多媒体技术也存在很多明显的不足。如使用多媒体辅助教学时,讲课的速度一般都较快,学生往往跟不上教师的节奏,更来不及作相关的笔记。多媒体辅助教学还有一个较大的弊端,就是教师肢体语言得不到充分的体现,课堂气氛显得较为呆板。也有学生更习惯于传统的板书教学方式,不太适应多媒体辅助教学方式。况且物理化学有些内容本身更适合传统的教学方式。总之,采用传统的教学方式为主,多媒体教学方式为辅,针对不同的教学内容,选择适宜的教学方式,从而达到最佳的教学效果。

四、理论与实际相结合

物理化学课程具有较强的理论性,加上传统的教学方法单调乏味。很多学生反映物理化学课程难,甚至有很多学生在正式学习物理化学课程以前,已经想到全面放弃这门课程的学习。尤其是对一些二本高校的学生来讲,情况就更加严重。在物理化学的教学过程中,可以把日常生活现象与物理化学中的一些基本原理有机地结合起来,使得一些日常生活现象可以用物理化学的理论解释,而物理化学的一些基本原理又有了形象生动的运用。比如,人穿冰刀滑冰非常顺畅可用化学热力学的知识帮助解释。热天牛奶、食物容易变质可用化学动力学的理论加以说明。玻璃管中水呈凹面,汞却成凸面;小气泡、液滴、肥皂泡总呈球形;人工降雨;农民锄地既能锄草又能防止水分蒸发;冬天在路面上撒盐可以防冻;做炖菜时加盐可以快熟等现象都可以用相应的物理化学原理很好地解释。结合这些日常生活现象讲解物理化学的基本原理,不仅可以帮助学生对原理的理解与记忆,同时也能让学生真正感到物理化学理论的重要性和广泛实用性,从而提高他们学习物理化学的兴趣。

五、积极开展课堂讨论

大学物理化学公式总结范文第7篇

关键词:标准平衡常数;工科;无机化学;计算;形式

中图分类号:G642.4 文献标志码:B 文章编号:1674-9324(2015)33-0182-02

任何可逆反应,不管反应的始态如何,在一定温度下达到化学平衡时,各生成物平衡浓度的幂的乘积与反应物平衡浓度的幂的乘积之比为一常数,称为化学平衡常数。化学平衡常数分为实验平衡常数和标准平衡常数,其中实验平衡常数又称经验平衡常数,其数值和量纲随所用浓度、压力单位不同而不同,其量纲一般不为1,使用非常不方便,国际上现已统一改用标准平衡常数。标准平衡常数也称热力学平衡常数,与实验平衡常数表达式相比,不同之处在于每种溶质的平衡浓度项应除以标准浓度,每种气体物质的平衡分压均应除以标准压力,所以标准平衡常数的量纲为1。我们在工科大一无机化学教学中,详细讲解标准平衡常数,实验平衡常数只作简单介绍。

标准平衡常数知识点是工科大一无机化学教学的难点:一方面标准平衡常数的计算有多种方法,涉及的公式比较多;另一方面标准平衡常数的表现形式有很多种。为了更好地帮助学生理解和掌握标准平衡常数,我们在教学中进行了归纳总结。

一、利用标准平衡常数的定义式计算[1]

标准平衡常数中,一定是生成物相对浓度(或相对分压)相应幂的乘积作分子;反应物相对浓度(或相对分压)相应幂的乘积作分母。其中的幂为该物质化学计量方程式中的计量系数。纯液体、纯固态物质不出现在标准平衡常数表达式中,视为常数。

二、利用多重平衡规则计算

如果一个化学反应式是若干相关化学反应式的代数和,在相同的温度下,这个反应的标准平衡常数等于各相关反应的标准平衡常数之积(或商)。这个规则叫多重平衡规则。利用多重平衡规则,可以从一些已知反应的标准平衡常数求算未知反应的标准平衡常数,而无需通过实验。例如:

经过多年的教学实践证明:我们对无机化学教材中标准平衡常数的各种计算方法、计算公式及其常见的形式进行总结,有助于学生更好地理解和掌握标准平衡常数。

参考文献:

[1]天津大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,2010.

大学物理化学公式总结范文第8篇

根据学校自身条件和区域环境,2009年学校能源工程学院开设了安全工程本科教育专业。本专业针对陕北地区煤炭、化工、制造、建设施工等产业发展的趋势,调查分析安全人才需求情况,有针对性地确定专业特色为施工安全、工业安全和矿上安全等方向。安全工程专业的课程是安全工程专业的重中之重,所开设的课程体现了本专业的灵魂[1]。根据我校自身学科领域优势和各行业的安全事故特点出发,针对性的开设化学相关的课程。2013-2014学年第二学期,在原开设的物理化学课程基础上重新设置物理化学与分析化学课程教学。该课程具有概念多、公式多、使用条件严格且涉及学科多(大学物理和高等数学)、学时少;大班教学;学生的化学基础参差不齐等特点,这既增加了学生的学习难度,同时也加大了教师的教学难度。

2物理化学及分析化学整合教学改革

教学内容是教学改革的重要环节,改革教学内容能充分体现物理学化学与分析化学的课程特点并有效提高教学效果。

2.1潜心研究,整合内容,构建教学新体系

2.1.1分析化学内容整合。分析化学的教学目的是让学生掌握分析化学的基本原理和测定方法,树立准确的“量”的概念,培养严谨的科学态度和独立分析解决问题的能力[2,3]。学生在以后学习和工作中遇到有化学分析的问题时,能够通过有代表性的采样、正确地制备试样和分解试样、选择正确的分析化学方法进行测定、正确判断和表达分析测试结果[4]。为了达到这个教学效果,我们有目的地选取了分析试样的采取和预处理、误差与实验数据的处理、滴定分析概论、四大滴定(酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定)和重量分析内容。在有限的教学时间内突出重点内容是关于教学效果的一个重要环节。试样的采取和预处理涉及固、液、气态以及生物试样采取和制备,强化四部分基础知识,重点讲解固体试样的采取和制备。误差与数据处理是“量”和准确度的一把标尺,在教学活动中采用理论联系实际,把误差和偏差的计算应用到采样和滴定分析的计算中。四大滴定分析是分析化学的重点内容,内容所占的篇幅偏多。这部分内容和物理化学中的化学平衡、化学动力学及电化学中的原理有机的结合起来,这样的教学安排,即节省了时间又扩大知识的范围。

2.1.2物理化学内容整合。物理化学是理论性强的化学,它是从化学现象与物理现象的联系入手,运用数学、物理等基础科学的理论和实验方法来研究化学反应规律的学科[5-7]。针对安全专业的特点和课程设置,在教学计划上对教学内容进行了取舍,气体和液体的性质作为讲授的重点。结果证明,这种有的放矢的教学安排取得了较好的教学效果。

2.1.3随堂实验。化学是一门实践性很强的学科,本课程设置8课时的随堂实验。通过实验教学可以加深对化学基本概念和和基本理论的理解;培养良好的实验习惯,实事求是的科学态度、严谨的细致的工作作风和坚忍不拔的科学品质。

2.2教学方式和教学手段的改革

教学上采取大班授课,学生的化学基础参差不齐,除了在教学内容上进行精选、优化之外,在教学方法上也不应拘泥传统的教学模式,应采取多种形式相结合[8,9]。

2.2.1传统教学与多媒体教学相结合。我们坚持在教学是实践中使用多媒体教学课件。制作过程中使用二维色彩图片、三维立体图形、动画等效果等诸因素来帮助学生更生动、形象地感知和理解课堂上讲授的知识,调动师生的教和学的积极性。同时也注意与传统教学相结合,比较晦涩需要演算的计算过程用采取板书教学,让同学能够有时间思考理解,二者取长补短。

2.2.2坚持启发式教学方法。启发式教学是教师根据教学目标和教材的知识框架,从教学的对象的实际出发,通过教与学的互动作用,发挥双方的积极性和各自的特殊作用,充分调动学生的主动性和创造性,引导学生按科学的方法去主动学习、积极思考,从而促进学生全面发展的一种教学思想。提问法是启发式教学的重要的一种方法,课堂提问是教学过程中一个非常重要的环节,通过师生相互对话,既调节课堂气氛,又检查了教学成果。

2.2.3强化训练、抓好习题课环节。由于分析与物理化学概念的认识必须经过一个反复的过程,作为教学的重要补充,思考题、习题和课后讨论是非常重要的一个环节。通过做习题,学生可以加深对基础概念、理论和公式的理解和掌握;教师可以对某一阶段的知识点进行归纳总结,在此环节可以对教学中疏漏的知识点作补充。抓好习题课环节有利于促进教师和学生间的互动,最后达到全面提高教学质量的目的。

2.3强化考核方法

考核是检查教师教学效果和评价学生学习效果的有效方法,是教学的重要环节。为了客观的评价学生的学习情况,采用平时考核与期末考试相结合的考核方式,改变只以卷面分数定成绩的单一考核方式。平时成绩权重为30%,期末考试成绩权重为70%。平时成绩的考核内容通常包括考勤、课堂表现、作业成绩、随堂实验报告成绩,平时成绩总分(百分制)=考勤成绩(25%)+课堂表现(25%)+考勤成绩比例%+实验成绩比例%。同时期末考试的题型要灵活多样,包括主观题如填空题、选择题、判断题和计算题,还有主观题型如简单题。既能考查学生掌握基础知识,基本原理情况,又能考查学生综合运用所学的知识、原理来分析和解决实际问题的综合能力,以真正达到通过考试来检查教学效果的目的。

3结语

本文根据榆林学院安全工程专业培养方案,提出了针对该专业学生的物理化学与分析化学应用能力培养的教学整合方案。实践证明,整合后的物理化学和分析化学,既显示出课程设置的合理性,又体现了教学改革的科学性;既发挥了该门课程原有的优势,又减少了教学内容不必要的重复;既完成了规定的教学任务,又增加了一定的教学容量;即有利于提高教师的业务素质,又注重于培养学生的思维能力。

大学物理化学公式总结范文第9篇

一、物理化学课程在课程体系中的地位

物理化学在两阶段工科化学(化工类)课程体系中处于枢纽地位。第一阶段由化学原理(基础物理化学)、无机化学、有机化学、分析化学等课程组成。化学原理作为理论教学内容,在对中学化学知识总结提炼上升到理性认识高度的基础上,对后继无机化学、有机化学作为应用教学内容提供理论基础。第二阶段由物理化学加后继专业或专业基础课程、选修课程组成。物理化学作为理论教学内容,既将先前所学无机化学、有机化学等知识从理性上加以认识提高,又为后继课程提供理论基础。[2]在专业教育的范畴内,物理化学是工科,尤其是化工、冶金、轻工等各专业必备的化学理论基础,它衔接基础理论和相关的专业课程,是一门专业基础课程。

二、物理化学课程的教学内容

物理化学提供应用于所有化学以及相关领域的基本概念和原理,严格和详细地阐释化学中普适的核心概念,以数学模型提供定量的预测。因此,物理化学是分析化学、无机化学、有机化学和生物化学课程,以及其他相关前沿课题的概念的理论基础。总体而言,物理化学理论课程可能涉及的教学内容如下:[3]

1.热力学与平衡

标准热力学函数(焓、熵、吉氏函数等)及其应用。熵的微观解释。化学势在化学和相平衡中的应用。非理想系统、标准状态、活度、德拜-休克尔极限公式。吉布斯相律、相平衡、相图。电化学池的热力学。

2.气体分子运动学说

麦克斯韦-玻耳兹曼分布。碰撞频率、隙流速度。能量均分定律、热容。传递过程、扩散系数、黏度。

3.化学动力学

反应速率的微分和积分表达式。弛豫过程。微观可逆性。反应机理与速率方程。稳定态近似。碰撞理论、绝对速率理论、过渡状态理论。同位素效应。分子反应动力学含分子束、反应轨迹和激光。

4.量子力学

薛定谔方程的假定和导出。算符和矩阵元素。势箱中的粒子。简谐振子。刚性转子、角动量。氢原子、类氢离子波函数。自旋、保里原理。近似方法。氦原子。氢分子离子、氢分子、双原子分子。LCAO方法。计算化学。量子化学应用。

5.光谱

光-物质相互作用、偶极选律。线型分子的转动光谱。振动光谱。光谱项。原子和分子的电子光谱。磁共振谱。拉曼光谱、多光子选律。激光。

6.统计热力学

系综。配分函数表示的标准热力学函数。原子、刚性转子、谐振子的配分函数。爱因斯坦晶体、德拜晶体。

7.跨学科的应用

生物物理化学、材料化学、环境化学、药学、大气化学等。物理化学实验课程培养学生用物理化学原理联系定量模型与观察到的化学现象的能力,深化学生对模型定性假设和局限的理解,锻炼他们采用模型定量预测化学现象的基本技能。

学生应能记录正确的测量值,估算原始数据的误差。学生需要理解电子仪器的原理和使用方法,操作现代仪器测量物理性质和化学变化,积累用这些仪器解决实验问题的经验。物理化学实验应含有结合若干实验方法和理论概念的综合实验教学内容。适用于工科化学(化工类)课程体系的物理化学实验教学内容大体如下:

1.热化学实验

计算机联用测定无机盐溶解热。计算机联用测定有机物燃烧热。温度滴定法测定弱酸离解热。差热分析。

2.相平衡化学平衡实验

不同外压下液体沸点的测定。环己烷-乙醇恒压气液平衡相图绘制。液-固平衡相图绘制。凝固点下降法测定物质摩尔质量。沸点升高法测定物质摩尔质量。热重分析。氨基甲酸铵分解平衡常数的测定。

3.表面化学实验

溶液表面张力测定。沉降法测定粒度分布。BET容量法测定固体比表面积。

4.化学动力学实验

量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数。蔗糖转化反应速率系数测定。酯皂化反应动力学。一氧化碳催化氧化反应动力学。甲酸液相氧化反应动力学方程式的建立。可燃气-氧气-氮气三元系爆炸极限的测定。计算机联用研究BZ化学振荡反应。

5.电化学实验

强电解质溶液无限稀释摩尔电导的测定。离子迁移数测定。原电池反应电动势及其温度系数的测定。金属钝化曲线测定。

6.结构化学实验

磁化率测定。分子介电常数和偶极矩的测定。

三、面向专业的物理化学教学内容建设

当然,一个工科类专业的物理化学教学不可能也不必要包含上列的所有内容。因此,各学科专业教学指导委员会根据专业的培养目标和规格,在已经或即将公布的各学科专业的指导性专业规范中,制订了包括物理化学在内的化学课程教学基本内容作为最低要求。如化学工程与工艺专业的规范(研究型)中规定:物理化学可分为两部分,物理化学(I)主要内容为化学热力学和反应动力学等,作为化工主干课的基础,应注意与化工热力学课程和化学反应工程课程的衔接和分界(一些内容可在化工热力学课程和化学反应工程课程中展开,以加强工程背景);物理化学(II)主要内容为溶液理论、统计力学、量子力学等方面的概要以及近展等。各专业的物理化学教学基本内容充分体现了本专业的学科特点,是在保障人才培养质量的前提下,兼顾国内各相关学校的教学条件提出的基本要求。因此,它体现的是该专业人才的知识体系的共性。由于各校的学科背景和教学条件的优势不同,要培养具有特色的专业人才,需要在教学中研究如何在满足各专业的教学基本内容要求的基础上开展物理化学教学。我们认为在教学内容建设中应坚持贯彻下列原则,才能切实发挥物理化学这一门专业基础课程的作用。[4]

1.承前启后,发挥枢纽作用。了解授课对象的先修和后继课程与物理化学的联系,深化化学原理课程中的物理化学理论,介绍其在后继专业课程中的应用,以开阔视野并兼顾系统性和趣味性。

2.少而精和博而通。传统的基础内容要突出重点,讲深讲透,体现学科框架;选择介绍相关前沿的内容以扩大知识面。

3.提倡内容侧重的多样化。针对不同专业时要不拘一格,倡导内容侧重的多样化;即便面对同一专业,内容侧重亦应有宽松的选择余地。

4.体现工科特色,强调应用性和实践性。引入研究型实践项目,使学生加深对理论的理解,提高应用水平。

四、建设物理化学教学内容的措施

华东理工大学物理化学教研室在国家精品课程和部级教学团队建设过程中,以提高专业人才的教育质量为目标,采取了一系列措施,提高物理化学课程的教学水平和质量,促进相关专业的课程体系建设。

1.根据授课专业的先修、后继课程,研读相关教材,如化学工程与工艺专业的现代基础化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程、化工过程分析与合成教材,了解其改革动向和内容变革,并且请有关学科的学术带头人做物理化学在学科领域应用介绍的报告,提出教学内容改革建议。这样做的结果一方面可以避免教学内容上不必要的重复,另一方面可以合理地选择教学内容侧重,实现化学基础课程与专业课程的合理衔接。

2.编写教材和教学参考书,保障教学基本内容的教学质量,介绍物理化学学科发展、在交叉领域的应用;介绍溶液模型、线性自由能关系等半经验方法,以衔接后继课程。近年来编写或修订出版了《物理化学参考》、《物理化学》(第五版)、《物理化学导读》、《物理化学释疑》、《物理化学教学与学习指南》。开展教学研讨,提高教师队伍的学识水平和在教学中贯彻少而精、博而通教学思想的能力。

3.制作相关前沿课题和理论应用实例,如“正、负离子混合表面活性剂双水相系统及其微观结构”、“温室气体CO2的捕集和封存(CCS)技术”、“复杂材料的微相平衡和结构演化的数学模拟”、“离子液体的合成、性质和应用”等教学素材,进行教学资源的储备。

4.由科学研究项目提炼研究型教学实验,如“界面上聚乳酸PLA膜的结构特性研究”、“生物柴油中脂肪酸甲酯的GC-MS测定”、“MCM-41介孔氧化硅材料的合成和表征”等;形成各类研究性课题,如“生物柴油的制备及性能检测”、“Gem-ini表面活性剂连接基团对合成硅基介孔材料结构的影响”等。

五、结束语

大学物理化学公式总结范文第10篇

关键词:物理化学;标准状态法;方法

中图分类号:G642.0 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)49-0089-02

一、引言

物理化学是物理学和化学交叉的一门重要的边缘学科,是化学学科的理论基础,也是化学的灵魂,它在科学研究和生产实践中有广泛的应用。因此,掌握并灵活运用物理化学知识和方法,对化学化工专业的学生来说具有重要意义。物理化学是自然科学的一个分支,对自然科学普遍适用的研究方法在物理化学领域中同样适用。除此之外,物理化学还有它自己的具有学科特征的理论研究方法,从物理学角度可划分为热力学方法、统计力学方法和量子力学方法;从方法论的角度有标准状态法、状态函数法、平衡状态法等。无论是一般的研究方法还是它特有的研究方法,对学好物理化学都至关重要。本文只针对其中的标准状态法进行介绍,主要是因为标准状态法在物理化学中的应用比较多,但都比较零碎,学生们理解困难。根据我们多年的教学经验,把它进行归纳总结,解释了它的含义,并对它在物理化学中的应用作了举例说明。

二、标准状态法在物理化学中的应用

1.标准状态法。标准状态是为了确定某些热力学函数的相对值而选定的特定状态。通常一些物理量的绝对值无法知道,可以人为的规定一个标准状态,以标准状态的物理量作为参考点或零点来确定其他状态下的这些物理量的值(相对的),这样可以比较不同状态下这些物理量的大小或可以计算某一变化过程这些物理量的变化值,这种方法叫标准状态法。标准态的选择原则上有任意性,但必须合理、接近实际、方便使用且易为公众所接受。下面举例说明在物理化学中标准状态的选择及其应用。

2.标准状态法在化学势中的应用。如在热力学中,化学势μB是一个非常重要的概念,它决定了所有传质过程的方向和限度。在非体积功为零的条件下,物质总是由化学势高的一方流向化学势低的一方,直到化学势相等达到平衡为止。所以能比较同一物质B在不同系统或状态时化学势的大小,显得至关重要。但是由于μB的绝对值不可求,就必需建立公共的标准态。那么,以标准态的化学势μ■为基准,可得到任意状态下的化学势的表达式,这样就可以轻松利用化学势的判据了。①化学势中标准态的选择。化学势中标准态的选择可分为三类:第一类为纯物质,对于纯气体,无论是理想气体还是真实气体,其标准态均为标准压力p?苓(100kPa),温度为任意指定的T,且具有理想气体行为的状态。对于真实气体来说,其标准态是并不存在的假想状态。对纯液体、纯固体,其标准态为标准压力p?苓,温度为任意指定的T的状态。第二类为混合物,组成混合物的任一物质都等同对待,选用同样的标准态。混合物中任一组分的标准态等同于它们各自处于纯态的标准态。如液体混合物中任一组分B的标准态为温度T,标准压力p?苓时纯液体B的状态。第三类为溶液,溶液有溶剂和溶质之分,对溶剂和溶质分别选用不同的标准态。溶液中溶剂的标准态与液态混合物的任一组分的标准态相同——为标准压力p?苓,温度为任意指定的T的纯溶剂的状态。而对于溶液中的溶质,当溶液的组成标度不同时,其标准态也不相同:溶质浓度用bB表示的标准态——温度T、压力p?苓,bB=b?苓=1molkg-1,并服从Henry定律(pB=Kb,BbB)的那个假想状态;溶质浓度用xB表示的标准态——同温度T、压力p?苓,xB=1,且服从Henry定律(pB=KxxB)时溶质B的假想状态;溶质浓度用cB表示的标准态——温度T,压力p?苓下,体积摩尔浓度cB=c?苓=1mol·L-1,且服从Henry定律(pB=KxcB)时溶质B的假想状态。综上所述,不管溶液选用何种组成表示方法,其共同特点是所选取的标准状态都是假想状态,这是数学积分的必然结果。②基于标准态的化学势表达式。根据选取的标准态,不同系统在任意状态(温度T,压力p)时的化学势都可以以标准态时的化学势(μ■)为基准表达出来:理想气体、真实气体及它们的混合物中组分B的化学势均可用下述表达式μB(g)=μ■(g)+RTln(pB/p?苓)+■{VB(g)-RT/p}dp理想液态混合物中任一组分的化学势:

μ■=μ■+RTlnxB+■V■■dp溶液中溶剂A的化学势:μA(1)=μ■+RTlnxA+■V■■dp溶液中溶质B的化学势表达式为:μ■=■+RTln(bB/b?苓)+■V*■dp μ■=■+RTlnxB+■V*B(溶质)dp μ■=■+RTln(cB/c?苓)+■V*B(溶质)dp,当压力p与p?苓相差不大时,可忽略积分项。化学势是化学热力学的核心内容,正确理解化学势的定义及其物理意义,并能正确写出不同系统中各组分化学势的表达式,对掌握化学势的判据及深刻理解化学热力学有重要意义,甚至对一个化学工作者也是至关重要的。

3.标准状态法在热力学函数中的应用。化学反应中常用的热力学函数(如物质的焓、吉布斯函数、熵)不仅是温度、压力的函数,还与其组成有关,但是这些热力学函数的绝对值不可求,这使得在化学反应中ΔrHm、ΔrGm、ΔrSm的计算出现了困难。所以,要解决这个问题,重要的问题就是为这些热力学函数选择一个基准,标准态就相当于这样的基准。①热力学函数标准态的选择。热力学函数标准态的选择可分为三类:对于气体,其标准态均为标准压力p?苓(100kPa),温度为任意指定的T,且具有理想气体行为的状态。对于液体,其标准态为标准压力p?苓,温度为任意指定的T的纯液体状态。对于固体,其标准态为标准压力p?苓,温度为任意指定的T的纯固体状态。规定物质的标准态后,热力学函数变如ΔrHm、ΔrGm、ΔrSm的计算变得简单,先计算标准态时热力学函数变如ΔrH■、ΔrG■、ΔrS■,再进一步进行修正即可。②基于标准态的热力学函数变的计算。对于任一化学反应:0=■V■B在一定温度下各自处在纯态及标准压力下的反应物,反应生成同样温度下各自处在纯态及标准压力下的产物,反应进度为1mol时的焓变,为标准摩尔反应焓ΔrH■;这一反应过程吉布斯函数的变化,为标准摩尔反应吉布斯函数ΔrG■;这一反应过程的熵变,为标准摩尔反应熵ΔrS■。由于反应物和产物各自处于纯态,并没有混合,所以在标准态下发生的化学反应是一个想象的过程(可以通过van’t Hoff平衡箱完成)。由于焓、吉布斯函数、熵这些热力学函数的绝对值不可求,因此要计算这些标准状态时热力学函数变化(ΔrH■、ΔrG■、ΔrS■,)还需找出合适的参考点,下面分别对其进行讨论。①计算标准摩尔反应焓ΔrH■,在物理化学中采用了两个相对值:一是标准摩尔生成焓ΔfH■(B,β,T),其参考点是任一稳定单质的标准摩尔生成焓等于零,即

ΔfH■(稳定单质,T)=0。特别指出,若有离子参加的化学反应,规定H+的标准摩尔生成焓为零,即ΔfH■(H+,aq)=0。另一是标准摩尔燃烧焓,其参考点是规定的燃烧产物{C—CO2(g),H—H2O(l),N—N2(g),S—SO2(g),Cl—HCl(水溶液)}的标准摩尔燃烧焓等于零,即ΔCH■(规定燃烧产物)=0。标准摩尔反应焓可由标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算而得:ΔrH■=■V■ΔfH■(B,β,T)=-■V■ΔCH■(B,β,T)。②计算标准摩尔反应吉布斯函数ΔrG■,采用的相对值是标准摩尔生成吉布斯函数ΔfG■(B,β,T)。以任一稳定单质的标准摩尔生成吉布斯函数等于零为参考点,即以ΔfG■(稳定单质)=0为参考点,可得到各物质的ΔfG■(B,β,T),则可通过式ΔrG■=■V■ΔfG■(B,β,T)计算化学反应的ΔrG■。特别指出,若有离子参加的化学反应,规定H+的标准摩尔生成吉布斯函数为零,即ΔfG■(H+,aq)=0。ΔrG■在物理化学中的作用也是非常重要的,我们可以利用它指示化学反应的限度。通过等温方程ΔrGm=ΔrG■+RTlnJP,计算出ΔrGm来判断化学反应的方向。③计算标准摩尔反应熵ΔrS■,采用了相对值即标准熵S■。即在热力学第三定律的基础上,即相对于S■m(完美晶体,0k)=0,求得纯物质B在在标准状态下温度T时的熵值。则标准摩尔反应熵可通过下式计算ΔrS■=■V■S■(B)。

4.标准状态法在电池中的应用。在电化学中一个很重要的内容就是关于原电池电动势的计算,假如知道单个电极的电势问题就会变得简单,但是到目前为止,我们还不能通过实验测定或从理论上计算单个电极的电势的绝对值,同样采用标准状态法使问题迎刃而解。以标准氢电极作为基准,对于任意给定的电极,使其作为正极,以标准氢电极为负极,组合为原电池,即标准氢电极||给定电极(设已消除液体接界电势),则此原电池的电动势为该给定电极的电极电势(是相对值,即以E■{H+|{H2(g)}=0作为参考点)。每一个电极都采用相同的标准,相对值也具有绝对值的含义了。这样就可利用公式E(电池)=E(正极)-E(负极)很轻松的计算电池的电动势了。当给定电极中各组分均处在各自的标准态时相应的电极电势为标准电极电势。此时所采用的标准态规定压力为标准压力,相应离子的活度为1的状态。按标准电极电势数值大小排成序列表,简称标准电动序,利用标准电动序可以估计在电解过程中,溶液里的各种金属离子在电极上发生还原反应的先后次序,还可以判断氧化还原反应自发进行的方向,以及可以求出反应的焓变、熵变、吉布斯函数变及平衡常数。

三、结语

通过上面的讨论,我们可以把标准状态法的应用分为两种情况。第一种情况是只为比较物理量大小时,只需定义一个标准状态就可以了。如化学势的标准态。第二种情况是不单要比较物理量的大小,并且要计算该物理量的具体数值,这时只定义一个标准态就不够了,还需再定义一个零点值。综上所述,标准状态法在物理化学是不可缺少的方法,利用标准状态法可方便的求得热力学函数(反应焓、反应的熵变、吉布斯函数)的变化及方便的比较化学势的大小,从而为判断化学变化的方向与限度提供依据。同时利用标准状态法也可方便的计算电极电势及电池电动势,为比较物质的氧化还原能力的大小及判断氧化还原反应的方向提供理论支持。俗话说得好,“授人以鱼,不如授人以渔”。也就是说,我们不仅要注重知识,更重要的是要注重得到知识的方法。掌握了方法,才不会人云亦云,才会有自己开创性的成就,社会才会快速发展。

参考文献:

[1]付献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华.物理化学[M].第五版.北京:高等教育出版社,2006.

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