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化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文1

一、《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊課程的意義

要提高《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊課程教學(xué)的有效性，必須對(duì)課程涉及的學(xué)科功能和作用有清晰的認(rèn)識(shí)，即《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊課程是如何通過化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)這兩大物理化學(xué)的分支學(xué)科，來闡釋化學(xué)反應(yīng)的基本原理，揭示化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律，呈現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用的。也就是說，通過《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊課程的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生對(duì)《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊課程的功能和作用有何整體上的認(rèn)識(shí)。

要研究一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，每個(gè)研究者都需要解決好以下幾個(gè)基本的問題，即①化學(xué)反應(yīng)最本質(zhì)的特征――化學(xué)反應(yīng)過程中能量是如何變化的？（化學(xué)反應(yīng)與能量變化的關(guān)系）②在特定條件下，化學(xué)反應(yīng)能否進(jìn)行？朝什么方向進(jìn)行？（自發(fā)性和方向性問題）③若化學(xué)反應(yīng)能夠進(jìn)行，化學(xué)反應(yīng)又能達(dá)到什么限度？（反應(yīng)平衡問題）④若化學(xué)反應(yīng)能夠進(jìn)行，化學(xué)反應(yīng)有多快？（化學(xué)反應(yīng)速率問題）⑤若化學(xué)反應(yīng)能夠進(jìn)行，是如何進(jìn)行的？（歷程的問題）以上這些問題，前三者可以通過化學(xué)熱力學(xué)加以解決，后兩者則可以通過化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究來實(shí)現(xiàn)。化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的任務(wù)和目的不同：化學(xué)熱力學(xué)主要是解決化學(xué)反應(yīng)的可能性問題，著眼于化學(xué)反應(yīng)體系狀態(tài)研究。而化學(xué)動(dòng)力學(xué)則解決實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性問題，著眼于化學(xué)反應(yīng)過程研究。

因此，可以看出《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)為學(xué)生提供研究方法上的指導(dǎo)，這是教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)注意把握的對(duì)《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊意義的整體性認(rèn)識(shí)。只有深刻認(rèn)識(shí)《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊所涉及學(xué)科知識(shí)的意義，才能真正把握《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊課程的核心價(jià)值，理解教材各知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)價(jià)值，更有效地落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。

二、《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”問題討論

在平時(shí)的教研活動(dòng)和教師培訓(xùn)過程中，與中學(xué)化學(xué)教師交流發(fā)現(xiàn)，《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”的問題困擾著很多中學(xué)化學(xué)教師。[2-4]比如，能量變化是化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，決定著化學(xué)反應(yīng)的一切性質(zhì)；如何通過化學(xué)反應(yīng)的能量變化確定化學(xué)反應(yīng)的可能性和方向；化學(xué)反應(yīng)與能量變化如何決定化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程；化學(xué)反應(yīng)與能量變化如何決定氧化還原反應(yīng)進(jìn)程等問題。這些問題事實(shí)上涉及到的是上文提到的研究化學(xué)反應(yīng)過程中需要解決的五個(gè)基本問題的前三個(gè)問題（即化學(xué)熱力學(xué)需要解決的問題）。

1. 能量變化是化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，決定著化學(xué)反應(yīng)的一切性質(zhì)

能量變化是化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，決定著化學(xué)反應(yīng)的一切性質(zhì)。化學(xué)反應(yīng)研究需要首先弄清楚其能量的變化。教材[2]將“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”作為《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊專題一的內(nèi)容，其理論依據(jù)正在于此。“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”專題討論的核心知識(shí)是蓋斯定律，它為我們提供了如何確定一個(gè)未知化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（能量變化）的手段，從而為化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的研究打開了解決問題的門戶。

（1）新教材為何要引入焓變?chǔ)的概念，焓變?chǔ)與反應(yīng)熱Q有何不同

為了引入蓋斯定律這一核心知識(shí)，需要有其引入的前提條件。蓋斯定律是建立在化學(xué)熱力學(xué)研究基礎(chǔ)之上的，必然要涉及到化學(xué)熱力學(xué)最重要的性質(zhì)――狀態(tài)函數(shù)。沒有狀態(tài)函數(shù)焓變?chǔ)的引入，蓋斯定律就無從談起，這就是教材引入焓變的真正意義所在。

焓變?chǔ)與原教材用Q表示的反應(yīng)熱究竟有何不同？作為狀態(tài)函數(shù)，焓變僅與狀態(tài)有關(guān)，而反應(yīng)熱Q則與反應(yīng)過程有關(guān)。正因?yàn)槿绱耍瑥墨@取角度看，反應(yīng)熱Q只能通過實(shí)驗(yàn)逐個(gè)測量，但焓變?chǔ)，卻可以在理論上為一切的化學(xué)反應(yīng)研究對(duì)象通過計(jì)算加以獲得，從而為該化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)一步研究奠定了能量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

（2）焓H是什么

按照能量守恒（熱力學(xué)第一定律）原理：在化學(xué)反應(yīng)過程的任何瞬時(shí)，內(nèi)能的變化：dU=δQ-W=

δQ-ΔP外ΔV（體系放熱-環(huán)境對(duì)體系做的功）。

若體系變化只做體積功（熱膨脹、收縮）不做其他功時(shí)：定壓條件下的體系，反應(yīng)熱

Qp =ΔU+P外ΔV=（U2+ P外V2）-（U1+ P外V1）；

因此，體系吸收或放出的熱量就體現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)前后兩種狀態(tài)下的U+ P外V的差值。而U、P、V都是狀態(tài)函數(shù)，因此U+ P外V也是一種狀態(tài)函數(shù)，這就是焓H的定義H=U+ P外V。 當(dāng)然，這僅是理論概念，可知而無法測量。

（3）只有恒壓反應(yīng)熱Qp=ΔH，而恒容反應(yīng)熱Qc≠ΔH

反應(yīng)熱可以通過彈式量熱計(jì)進(jìn)行測量，但中學(xué)化學(xué)教師在教學(xué)中常常忽視了一點(diǎn)，即彈式量熱計(jì)是在恒容條件下測量物質(zhì)的燃燒反應(yīng)熱，得到的是Qc=ΔU，它并不等于焓變。要得到ΔH，需要進(jìn)行以下?lián)Q算：ΔH=ΔU+ P外V = Qc+ΔγRT。

例如：正庚烷的燃燒反應(yīng)為C7H16（1）+11O2（g）=7CO2（g）+8H2O（1）

25℃時(shí)，在彈式量熱計(jì)中1.2500 g正庚烷充分燃燒所放出的熱量為60.089 kJ。試求該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)壓力、25℃下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)ΔH。

解：正庚烷的摩爾質(zhì)量為M=100 g?mol-1，所以n=0.0125 mol，

在彈式量熱計(jì)中進(jìn)行定容反應(yīng)，故ΔU=-60.089 kJ，

反應(yīng)的ΔU= - 4807 kJ?mol-1，

由方程式可知，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)計(jì)數(shù)量之差為Δγ=7-11= - 4，

則根據(jù)ΔH = Qc+ΔγRT

=（-4807-4×8.314×10-3×298） kJ?mol-1

= -4817 kJ?mol-1。

知道了一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH，就能為我們從理論上確定該化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行，是否具有研究的價(jià)值。

2. 如何通過化學(xué)反應(yīng)的能量變化確定反應(yīng)的可能性和方向

確定化學(xué)反應(yīng)研究對(duì)象的能量變化ΔH，對(duì)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判斷具有重要意義，但并不是決定化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的唯一判斷依據(jù)，還需要考慮體系的另一個(gè)重要的狀態(tài)函數(shù)即體系熵變?chǔ)。兩者共同確立一個(gè)決定化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的狀態(tài)函數(shù)吉布斯自由能變化ΔG，其關(guān)系式是：ΔG=ΔH-T?ΔS。吉布斯自由能變化ΔG可以從理論上給我們指明化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性和方向。當(dāng)吉布斯自由能變化ΔG

3. 化學(xué)反應(yīng)與能量變化如何決定化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程

當(dāng)我們獲得了化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變化ΔG，就使我們掌握了該化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)推動(dòng)力。這種推動(dòng)力決定著化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，即與化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)之間會(huì)建立一定的關(guān)系，該關(guān)系式為：ΔG=-RTlnK。

這一關(guān)系揭示了一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物變化關(guān)系的趨勢，即可能性（化學(xué)熱力學(xué)研究的問題僅涉及狀態(tài)不涉及過程）。由上述關(guān)系可以看出，ΔG值越大，意味著化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)越小，對(duì)于產(chǎn)物的生成來說，反應(yīng)物是化學(xué)熱力學(xué)穩(wěn)定的，因?yàn)檫_(dá)到平衡時(shí)，僅有非常少量的產(chǎn)物生成。相反，ΔG越小，意味著化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)就越大，必須消耗相當(dāng)量的反應(yīng)物去生成產(chǎn)物才能達(dá)到平衡，所以反應(yīng)物是不穩(wěn)定的。若ΔG=0，K=1，意味著體系處于一種特定的狀態(tài)，反應(yīng)的推動(dòng)力為0，反應(yīng)物和產(chǎn)物的量都不再隨時(shí)間而改變。

4. 化學(xué)反應(yīng)與能量變化如何決定氧化還原反應(yīng)進(jìn)程

按照原電池原理，任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)在理論上都能設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。氧化還原反應(yīng)的自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行的程度，正是原電池反應(yīng)進(jìn)行的推動(dòng)力。而一個(gè)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的推動(dòng)力ΔG，與原電池的電動(dòng)勢之間的關(guān)系是：ΔG=-nFE。

原電池反應(yīng)的推動(dòng)力是兩個(gè)電極半反應(yīng)的電極電勢不同所產(chǎn)生的電勢差，若不存在電勢差，反應(yīng)的推動(dòng)力就沒有了。從化學(xué)熱力學(xué)狀態(tài)來看，此時(shí)狀態(tài)下兩個(gè)電極半反應(yīng)的吉布斯自由能變化為0，反應(yīng)就處于平衡狀態(tài)。

由此可見，《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中的熱力學(xué)知識(shí)，從化學(xué)反應(yīng)能量變化的角度入手，從化學(xué)熱力學(xué)函數(shù)焓變的引入開始，引導(dǎo)我們從狀態(tài)變化的特征，得到了利用蓋斯定律能夠進(jìn)行任何理論意義上的化學(xué)反應(yīng)的放熱或吸熱計(jì)算，從而搞清了化學(xué)反應(yīng)與能量變化之間的關(guān)系，為判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行提供了重要的參考數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，通過吉布斯自由能的計(jì)算，形成了判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)，即解決了研究一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，首先要考慮的問題：該化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生，是否具有研究的意義和可能。同時(shí)，吉布斯自由能變化，也為我們提供了一個(gè)化學(xué)反應(yīng)如果可能發(fā)生，其反應(yīng)進(jìn)程大小的可能性問題。因?yàn)榧妓棺杂赡苁腔瘜W(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度的推動(dòng)力，與化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和電化學(xué)反應(yīng)的電動(dòng)勢之間存在著必然的聯(lián)系。

三、結(jié)語

通過以上的分析和討論，我們認(rèn)為中學(xué)化學(xué)教師在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊教學(xué)中存在很多學(xué)科性知識(shí)的誤解，可以進(jìn)一步加強(qiáng)化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，把握住研究化學(xué)反應(yīng)過程中需要解決的五個(gè)基本問題，認(rèn)真區(qū)分化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用范圍，以提升對(duì)《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的駕馭能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S]. 北京：人民教育出版社，2003.

[2] 宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書?化學(xué)反應(yīng)原理[M]. 北京：人民教育出版社，2009.

化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文2

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；教學(xué)；基本概念；基礎(chǔ)理論

中圖分類號(hào)： G647.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2010）-11-0258-1

《物理化學(xué)》是化工及其相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，在其專業(yè)課程中具有舉足輕重的地位。它是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，主要運(yùn)用物理學(xué)的原理和方法研究化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)過程的一門科學(xué)，重點(diǎn)介紹基本概念和基本理論。《物理化學(xué)》主要是系統(tǒng)地講授有關(guān)化學(xué)變化和與化學(xué)變化相關(guān)聯(lián)的物理變化的各種基本理論和共同規(guī)律，使學(xué)生掌握物理變化的基本計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決物理化學(xué)方面實(shí)際問題的能力，提高對(duì)化學(xué)現(xiàn)象的理性認(rèn)識(shí)高度。通過課堂講授、習(xí)題演算等環(huán)節(jié)，使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，基本理論和基本技能，為后續(xù)專業(yè)課奠定必需的物理化學(xué)基礎(chǔ)。該課程的主要內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、相平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電解質(zhì)溶液、表面現(xiàn)象和膠體化學(xué)等。根據(jù)《物理化學(xué)》的學(xué)科特點(diǎn)，其教學(xué)必須以定量描述為主，重視計(jì)算能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，同時(shí)也要重視理論聯(lián)系專業(yè)的實(shí)際[1]。學(xué)習(xí)《物理化學(xué)》的目的是運(yùn)用物理學(xué)的理論和方法對(duì)化學(xué)現(xiàn)象做出理論的和定量的探討。

通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)物理化學(xué)的基本理論有較為系統(tǒng)的了解，掌握物理化學(xué)的基本計(jì)算方法，從而在分析和解決實(shí)際問題時(shí)能運(yùn)用所學(xué)的物理化學(xué)知識(shí)和技能。在理論知識(shí)方面，化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)是主要內(nèi)容，要求學(xué)生正確了解物理化學(xué)中基本原理和概念的來龍去脈及適用范圍，應(yīng)掌握主要公式的推導(dǎo)和應(yīng)用條件，對(duì)不屬于基本理論的一些較深概念和較為冗長的公式推導(dǎo)，只作簡要介紹或直接給出結(jié)論，僅要求學(xué)生掌握其意義、作用和方法。在計(jì)算方面，要求學(xué)生能正確分析題意，選擇合適的計(jì)算公式和數(shù)據(jù)，掌握運(yùn)算技巧和有效數(shù)字，正確使用有關(guān)物理量的單位，能用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖，有使用物理化學(xué)簡單圖表的能力。使學(xué)生系統(tǒng)地掌握有關(guān)化學(xué)及物理變化的一些基本原理和研究方法，并初步具有分析和解決有關(guān)化學(xué)方面實(shí)際問題的能力[2，3]。

以下，就《物理化學(xué)》教學(xué)內(nèi)容中的幾個(gè)方面探討一下。

在《物理化學(xué)》整個(gè)教學(xué)的過程中，熱力學(xué)所涉及的基本概念、基礎(chǔ)理論最多。要想讓學(xué)生易于接受、理解，必須用通俗易懂的教學(xué)方法進(jìn)行講解，甚至還要用上日常生活中的某些例子加以輔導(dǎo)、比喻以幫助理解，讓學(xué)生徹底弄懂熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律中的Q、W、U、H、S、A、G之間的關(guān)系，從而進(jìn)一步弄清其中的途徑函數(shù)和狀態(tài)函數(shù)的求解，以達(dá)到舉一反三的效果。為接下來熱力學(xué)中的化學(xué)勢的求解以及偏摩爾量的物理意義的講解打好良好的基礎(chǔ)。

動(dòng)力學(xué)這一塊中要讓學(xué)生了解動(dòng)力學(xué)方程的規(guī)律性，以例題進(jìn)行類比，最后反映其內(nèi)在統(tǒng)一規(guī)律性；對(duì)于n不同而導(dǎo)致的不同特性也要加以說明和驗(yàn)證，讓學(xué)生能夠融會(huì)貫通、舉一反三。這一方法將有意想不到的效果。

對(duì)于化學(xué)平衡和相平衡這一塊，從數(shù)學(xué)分析的角度來講解，則教學(xué)效果較好。對(duì)于化學(xué)平衡，主要從數(shù)學(xué)公式上的某一物理量的增大而導(dǎo)致另一物理量的增大或減小來說明平衡移動(dòng)，則比較直觀。然后結(jié)合學(xué)生中學(xué)所掌握的化學(xué)平衡理論知識(shí)（當(dāng)時(shí)學(xué)生只是學(xué)習(xí)結(jié)論的應(yīng)用），此時(shí)就可根據(jù)數(shù)學(xué)分析方法對(duì)學(xué)生講清得此結(jié)論的來龍去脈。化學(xué)平衡移動(dòng)是由一系列的原因?qū)е拢粌H可從理論上進(jìn)行推導(dǎo)，還可運(yùn)用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行驗(yàn)證、分析，使理論知識(shí)的學(xué)習(xí)更有說服力，學(xué)生掌握起來也更通透。

對(duì)于相平衡，則需要教會(huì)學(xué)生看懂相圖，搞清自由度F的物理意義和計(jì)算方法。學(xué)會(huì)看圖是一項(xiàng)長期且艱難的任務(wù)。如果學(xué)生本身的看圖能力不強(qiáng)，若能學(xué)好這塊內(nèi)容，則對(duì)他自身數(shù)學(xué)知識(shí)的加深和以后專業(yè)課程學(xué)習(xí)都是一大幫助。這塊內(nèi)容完全可鍛煉學(xué)生物理量的分析能力和數(shù)學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用，甚至可調(diào)動(dòng)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的積極性，讓他們覺得物理化學(xué)不再枯燥、難懂、晦澀（因?yàn)闊崃W(xué)中的某些公式、定律都屬于枯燥晦澀的內(nèi)容），也是可以很生動(dòng)，很活躍的。讓學(xué)生愿意深入思考、分析相圖，從中得到樂趣。

另外，在整個(gè)教學(xué)過程中，還需要注意習(xí)題、例題的講解。除了計(jì)算例題之外，還要經(jīng)常以一些基本概念、定律、定理為基礎(chǔ)，設(shè)置一些選擇、填空、判斷的例題來講解，以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)、理解。因?yàn)橛?jì)算例題一般考查公式的綜合運(yùn)用，講解起來耗時(shí)較久，并且難以反映基本概念的運(yùn)用。對(duì)于基本概念、基本理論的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，選擇、填空、判斷這類題型能較好的反映且耗時(shí)也較短，完全可融入新課的理論講授中講解，有助于學(xué)生對(duì)新概念的理解，為下一步的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。而且這樣教學(xué)也可使課堂氣氛更為活躍、豐富，不會(huì)顯得《物理化學(xué)》都是一些呆板的基本概念，讓這些基本概念都“活”起來、“動(dòng)”起來，有助于教學(xué)效果的提高。

當(dāng)然，《物理化學(xué)》教學(xué)還有許多需要探討的地方，還有待在以后的教學(xué)中繼續(xù)進(jìn)行深入的發(fā)掘。

參考文獻(xiàn)

[1] 武文,宣亞文,謝東坡.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考[J].中州大學(xué)學(xué)報(bào),2010,(03).

[2] 李莉,張明波,張旭,等.《物理化學(xué)》課程教學(xué)創(chuàng)新初探[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2010,(01).

化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文3

一、物理化學(xué)課程在課程體系中的地位

物理化學(xué)在兩階段工科化學(xué)(化工類)課程體系中處于樞紐地位。第一階段由化學(xué)原理(基礎(chǔ)物理化學(xué))、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等課程組成。化學(xué)原理作為理論教學(xué)內(nèi)容,在對(duì)中學(xué)化學(xué)知識(shí)總結(jié)提煉上升到理性認(rèn)識(shí)高度的基礎(chǔ)上,對(duì)后繼無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)作為應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容提供理論基礎(chǔ)。第二階段由物理化學(xué)加后繼專業(yè)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程、選修課程組成。物理化學(xué)作為理論教學(xué)內(nèi)容,既將先前所學(xué)無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等知識(shí)從理性上加以認(rèn)識(shí)提高,又為后繼課程提供理論基礎(chǔ)。[2]在專業(yè)教育的范疇內(nèi),物理化學(xué)是工科,尤其是化工、冶金、輕工等各專業(yè)必備的化學(xué)理論基礎(chǔ),它銜接基礎(chǔ)理論和相關(guān)的專業(yè)課程,是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。

二、物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容

物理化學(xué)提供應(yīng)用于所有化學(xué)以及相關(guān)領(lǐng)域的基本概念和原理,嚴(yán)格和詳細(xì)地闡釋化學(xué)中普適的核心概念,以數(shù)學(xué)模型提供定量的預(yù)測。因此,物理化學(xué)是分析化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)課程,以及其他相關(guān)前沿課題的概念的理論基礎(chǔ)。總體而言,物理化學(xué)理論課程可能涉及的教學(xué)內(nèi)容如下:[3]

1.熱力學(xué)與平衡

標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)(焓、熵、吉氏函數(shù)等)及其應(yīng)用。熵的微觀解釋。化學(xué)勢在化學(xué)和相平衡中的應(yīng)用。非理想系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、活度、德拜-休克爾極限公式。吉布斯相律、相平衡、相圖。電化學(xué)池的熱力學(xué)。

2.氣體分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說

麥克斯韋-玻耳茲曼分布。碰撞頻率、隙流速度。能量均分定律、熱容。傳遞過程、擴(kuò)散系數(shù)、黏度。

3.化學(xué)動(dòng)力學(xué)

反應(yīng)速率的微分和積分表達(dá)式。弛豫過程。微觀可逆性。反應(yīng)機(jī)理與速率方程。穩(wěn)定態(tài)近似。碰撞理論、絕對(duì)速率理論、過渡狀態(tài)理論。同位素效應(yīng)。分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)含分子束、反應(yīng)軌跡和激光。

4.量子力學(xué)

薛定諤方程的假定和導(dǎo)出。算符和矩陣元素。勢箱中的粒子。簡諧振子。剛性轉(zhuǎn)子、角動(dòng)量。氫原子、類氫離子波函數(shù)。自旋、保里原理。近似方法。氦原子。氫分子離子、氫分子、雙原子分子。LCAO方法。計(jì)算化學(xué)。量子化學(xué)應(yīng)用。

5.光譜

光-物質(zhì)相互作用、偶極選律。線型分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。振動(dòng)光譜。光譜項(xiàng)。原子和分子的電子光譜。磁共振譜。拉曼光譜、多光子選律。激光。

6.統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)

系綜。配分函數(shù)表示的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)。原子、剛性轉(zhuǎn)子、諧振子的配分函數(shù)。愛因斯坦晶體、德拜晶體。

7.跨學(xué)科的應(yīng)用

生物物理化學(xué)、材料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、藥學(xué)、大氣化學(xué)等。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)學(xué)生用物理化學(xué)原理聯(lián)系定量模型與觀察到的化學(xué)現(xiàn)象的能力,深化學(xué)生對(duì)模型定性假設(shè)和局限的理解,鍛煉他們采用模型定量預(yù)測化學(xué)現(xiàn)象的基本技能。

學(xué)生應(yīng)能記錄正確的測量值,估算原始數(shù)據(jù)的誤差。學(xué)生需要理解電子儀器的原理和使用方法,操作現(xiàn)代儀器測量物理性質(zhì)和化學(xué)變化,積累用這些儀器解決實(shí)驗(yàn)問題的經(jīng)驗(yàn)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)含有結(jié)合若干實(shí)驗(yàn)方法和理論概念的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。適用于工科化學(xué)(化工類)課程體系的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容大體如下:

1.熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)聯(lián)用測定無機(jī)鹽溶解熱。計(jì)算機(jī)聯(lián)用測定有機(jī)物燃燒熱。溫度滴定法測定弱酸離解熱。差熱分析。

2.相平衡化學(xué)平衡實(shí)驗(yàn)

不同外壓下液體沸點(diǎn)的測定。環(huán)己烷-乙醇恒壓氣液平衡相圖繪制。液-固平衡相圖繪制。凝固點(diǎn)下降法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量。沸點(diǎn)升高法測定物質(zhì)摩爾質(zhì)量。熱重分析。氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測定。

3.表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)

溶液表面張力測定。沉降法測定粒度分布。BET容量法測定固體比表面積。

4.化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

量氣法測定過氧化氫催化分解反應(yīng)速率系數(shù)。蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率系數(shù)測定。酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。一氧化碳催化氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。甲酸液相氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式的建立。可燃?xì)?氧氣-氮?dú)馊当O限的測定。計(jì)算機(jī)聯(lián)用研究BZ化學(xué)振蕩反應(yīng)。

5.電化學(xué)實(shí)驗(yàn)

強(qiáng)電解質(zhì)溶液無限稀釋摩爾電導(dǎo)的測定。離子遷移數(shù)測定。原電池反應(yīng)電動(dòng)勢及其溫度系數(shù)的測定。金屬鈍化曲線測定。

6.結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

磁化率測定。分子介電常數(shù)和偶極矩的測定。

三、面向?qū)I(yè)的物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

當(dāng)然,一個(gè)工科類專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)不可能也不必要包含上列的所有內(nèi)容。因此,各學(xué)科專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格,在已經(jīng)或即將公布的各學(xué)科專業(yè)的指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范中,制訂了包括物理化學(xué)在內(nèi)的化學(xué)課程教學(xué)基本內(nèi)容作為最低要求。如化學(xué)工程與工藝專業(yè)的規(guī)范(研究型)中規(guī)定:物理化學(xué)可分為兩部分,物理化學(xué)(I)主要內(nèi)容為化學(xué)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等,作為化工主干課的基礎(chǔ),應(yīng)注意與化工熱力學(xué)課程和化學(xué)反應(yīng)工程課程的銜接和分界(一些內(nèi)容可在化工熱力學(xué)課程和化學(xué)反應(yīng)工程課程中展開,以加強(qiáng)工程背景);物理化學(xué)(II)主要內(nèi)容為溶液理論、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)等方面的概要以及近展等。各專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)基本內(nèi)容充分體現(xiàn)了本專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn),是在保障人才培養(yǎng)質(zhì)量的前提下,兼顧國內(nèi)各相關(guān)學(xué)校的教學(xué)條件提出的基本要求。因此,它體現(xiàn)的是該專業(yè)人才的知識(shí)體系的共性。由于各校的學(xué)科背景和教學(xué)條件的優(yōu)勢不同,要培養(yǎng)具有特色的專業(yè)人才,需要在教學(xué)中研究如何在滿足各專業(yè)的教學(xué)基本內(nèi)容要求的基礎(chǔ)上開展物理化學(xué)教學(xué)。我們認(rèn)為在教學(xué)內(nèi)容建設(shè)中應(yīng)堅(jiān)持貫徹下列原則,才能切實(shí)發(fā)揮物理化學(xué)這一門專業(yè)基礎(chǔ)課程的作用。[4]

1.承前啟后,發(fā)揮樞紐作用。了解授課對(duì)象的先修和后繼課程與物理化學(xué)的聯(lián)系,深化化學(xué)原理課程中的物理化學(xué)理論,介紹其在后繼專業(yè)課程中的應(yīng)用,以開闊視野并兼顧系統(tǒng)性和趣味性。

2.少而精和博而通。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容要突出重點(diǎn),講深講透,體現(xiàn)學(xué)科框架;選擇介紹相關(guān)前沿的內(nèi)容以擴(kuò)大知識(shí)面。

3.提倡內(nèi)容側(cè)重的多樣化。針對(duì)不同專業(yè)時(shí)要不拘一格,倡導(dǎo)內(nèi)容側(cè)重的多樣化;即便面對(duì)同一專業(yè),內(nèi)容側(cè)重亦應(yīng)有寬松的選擇余地。

4.體現(xiàn)工科特色,強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性和實(shí)踐性。引入研究型實(shí)踐項(xiàng)目,使學(xué)生加深對(duì)理論的理解,提高應(yīng)用水平。

四、建設(shè)物理化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的措施

華東理工大學(xué)物理化學(xué)教研室在國家精品課程和國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)過程中,以提高專業(yè)人才的教育質(zhì)量為目標(biāo),采取了一系列措施,提高物理化學(xué)課程的教學(xué)水平和質(zhì)量,促進(jìn)相關(guān)專業(yè)的課程體系建設(shè)。

1.根據(jù)授課專業(yè)的先修、后繼課程,研讀相關(guān)教材,如化學(xué)工程與工藝專業(yè)的現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工過程分析與合成教材,了解其改革動(dòng)向和內(nèi)容變革,并且請(qǐng)有關(guān)學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人做物理化學(xué)在學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用介紹的報(bào)告,提出教學(xué)內(nèi)容改革建議。這樣做的結(jié)果一方面可以避免教學(xué)內(nèi)容上不必要的重復(fù),另一方面可以合理地選擇教學(xué)內(nèi)容側(cè)重,實(shí)現(xiàn)化學(xué)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程的合理銜接。

2.編寫教材和教學(xué)參考書,保障教學(xué)基本內(nèi)容的教學(xué)質(zhì)量,介紹物理化學(xué)學(xué)科發(fā)展、在交叉領(lǐng)域的應(yīng)用;介紹溶液模型、線性自由能關(guān)系等半經(jīng)驗(yàn)方法,以銜接后繼課程。近年來編寫或修訂出版了《物理化學(xué)參考》、《物理化學(xué)》(第五版)、《物理化學(xué)導(dǎo)讀》、《物理化學(xué)釋疑》、《物理化學(xué)教學(xué)與學(xué)習(xí)指南》。開展教學(xué)研討,提高教師隊(duì)伍的學(xué)識(shí)水平和在教學(xué)中貫徹少而精、博而通教學(xué)思想的能力。

3.制作相關(guān)前沿課題和理論應(yīng)用實(shí)例,如“正、負(fù)離子混合表面活性劑雙水相系統(tǒng)及其微觀結(jié)構(gòu)”、“溫室氣體CO2的捕集和封存(CCS)技術(shù)”、“復(fù)雜材料的微相平衡和結(jié)構(gòu)演化的數(shù)學(xué)模擬”、“離子液體的合成、性質(zhì)和應(yīng)用”等教學(xué)素材,進(jìn)行教學(xué)資源的儲(chǔ)備。

4.由科學(xué)研究項(xiàng)目提煉研究型教學(xué)實(shí)驗(yàn),如“界面上聚乳酸PLA膜的結(jié)構(gòu)特性研究”、“生物柴油中脂肪酸甲酯的GC-MS測定”、“MCM-41介孔氧化硅材料的合成和表征”等;形成各類研究性課題,如“生物柴油的制備及性能檢測”、“Gem-ini表面活性劑連接基團(tuán)對(duì)合成硅基介孔材料結(jié)構(gòu)的影響”等。

化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文4

關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)質(zhì)量 實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"

ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.

Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice

工程熱力學(xué)是一門以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ)，講述熱能與其他形式能量（主要是機(jī)械能）之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及其工程應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科，是動(dòng)力、能源、機(jī)械、材料、航空航天、生物（醫(yī)學(xué)）、化學(xué)以及環(huán)境工程等專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是培養(yǎng)21世紀(jì)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的公共基礎(chǔ)課。

然而長期以來，由于工程熱力學(xué)的概念抽象、理論深?yuàn)W，對(duì)知識(shí)的理解和掌握有一定的難度，造成教師不易教，學(xué)生也不易學(xué)。學(xué)生對(duì)很多概念似懂非懂，缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果欠佳。顯然，如何教好“工程熱力學(xué)”，使學(xué)生掌握熱力學(xué)基本原理及其工程應(yīng)用，已成為該課程教學(xué)的關(guān)鍵。

1 課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)中存在的問題

工程熱力學(xué)是以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ)，針對(duì)具體問題采用抽象、概括、簡化和理想化的方法，建立分析模型，推導(dǎo)出一系列有用的公式，得到若干重要結(jié)論，并用這些公式和結(jié)論指導(dǎo)和解決工程實(shí)際問題。其顯著特點(diǎn)如下：

1.1 概念多且抽象難懂

工程熱力學(xué)不但概念多，并且概念的物理意義在不同使用條件下又有不同的引申，學(xué)習(xí)中很容易混淆。例如，功的概念，有體積變化功、有用功、排斥大氣功、推動(dòng)功、流動(dòng)功和技術(shù)功等等。熱容的概念，既可從定義出發(fā)分為質(zhì)量熱容、摩爾熱容、體積熱容；又可按熱力過程的不同分為比定壓熱容和比定容熱容；還可以根據(jù)熱量計(jì)算方法的不同分為真實(shí)比熱容、平均比熱容和定值比熱容等。熱力系統(tǒng)的概念、熱力過程的概念和循環(huán)的概念等也是如此。

工程熱力學(xué)的概念、定律和分析過程較為抽象，都不涉及物質(zhì)的具體結(jié)構(gòu)，初學(xué)者很難深入領(lǐng)會(huì)。而且工程熱力學(xué)的很多概念和結(jié)論都是用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)的，且推導(dǎo)過程并沒有結(jié)合具體的物理過程，而僅僅是通過數(shù)學(xué)關(guān)系式間的變換得出其物理結(jié)論。例如，從熵的定義式來看，熵應(yīng)該與換熱量和系統(tǒng)溫度有關(guān)，但定義式又是怎樣反映熱過程進(jìn)行的方向、限度和條件呢？由于學(xué)生以前很少接觸用數(shù)學(xué)語言描述物理概念的方法，普遍感覺熱力學(xué)的概念抽象難懂。

1.2 內(nèi)容相互交叉且難理解

工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容也很多，主要包括熱力系統(tǒng)、狀態(tài)參數(shù)等基本概念，熱力學(xué)第一、第二定律等基本定律，常用工質(zhì)的性質(zhì)，過程和循環(huán)的分析及計(jì)算方法，化學(xué)熱力學(xué)等等。有些章節(jié)的內(nèi)容還可以單獨(dú)成為一門學(xué)科方向，如研究燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)學(xué)，研究氣體流動(dòng)的空氣動(dòng)力學(xué)等。

可見，這些具體的研究內(nèi)容，即與熱力學(xué)的基本原理相關(guān)聯(lián)，又引伸出許多復(fù)雜的公式和結(jié)論，還有自己相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生普遍感覺課程的內(nèi)容繁多，應(yīng)付不暇，難于理解，顧此失彼。

1.3 公式應(yīng)用條件復(fù)雜且難記憶

工程熱力學(xué)與工程實(shí)際問題聯(lián)系密切，涉及面廣，公式很多。即使同一個(gè)公式，在不同的應(yīng)用條件下，也有很多不同的表達(dá)形式。例如，熱力學(xué)第一定律對(duì)于閉口系和開口系有兩種不同的表達(dá)式；對(duì)于可逆過程也有不同的表達(dá)形式；對(duì)于理想氣體的可逆過程還有不同的表達(dá)形式。這么多不同形式的公式，許多學(xué)生很難吃透公式的物理意義和具體的應(yīng)用條件，在遇到熱工實(shí)際問題時(shí)，往往無法確定選用哪一個(gè)公式，靈活應(yīng)用就更不用說了。

2 明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力源泉之一，教學(xué)成功的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以從多個(gè)方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但最重要的就是在第一堂課上讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的。教師除了要對(duì)工程熱力學(xué)的發(fā)展歷史，主要研究對(duì)象、內(nèi)容和方法作一個(gè)常規(guī)的介紹外，還應(yīng)對(duì)課程的開設(shè)情況、課程的實(shí)用價(jià)值和重要作用進(jìn)行深入細(xì)致的闡述。首先，熱現(xiàn)象幾乎是每一個(gè)工程領(lǐng)域中都會(huì)碰到的物理現(xiàn)象，能量的有效與合理的利用幾乎是每一個(gè)工程師都需要解決的問題。在一些領(lǐng)域中，熱現(xiàn)象的規(guī)律還是制約技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。所以，在境內(nèi)外的高等工程教育中，傳熱學(xué)、熱力學(xué)與流體力學(xué)課程的開設(shè)相當(dāng)普遍。其次，無論從工業(yè)生產(chǎn)過程來看，還是從節(jié)約能源消耗來看，理工科學(xué)生都應(yīng)該具備合理節(jié)能、用能的意識(shí)，并懂得其基本的應(yīng)用技術(shù)。而熱工類課程的內(nèi)容就是合理用能及節(jié)能理論中的最基礎(chǔ)與最核心的部分。最后，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實(shí)例，讓學(xué)生明白學(xué)到的熱力學(xué)知識(shí)可以解決和解釋很多實(shí)際問題，特別要強(qiáng)調(diào)專業(yè)與課程的聯(lián)系，和實(shí)際問題在課程中的理論基礎(chǔ)。這樣，才能使學(xué)生明確學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》的專業(yè)目的性，對(duì)學(xué)習(xí)該門課程充滿期待。

3 教學(xué)方法的改革與實(shí)踐

實(shí)踐證明，提高課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是改進(jìn)教學(xué)方法。針對(duì)工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)，經(jīng)過探索發(fā)現(xiàn)，實(shí)行啟發(fā)式教育，在課堂上加強(qiáng)互動(dòng)，就一兩個(gè)中心問題展開討論，讓學(xué)生在思考中吸收新知識(shí)。先進(jìn)的教學(xué)方法既可活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，又可顯著提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。

3.1 整合知識(shí)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化課程體系

調(diào)整后的新專業(yè)所牽涉的知識(shí)結(jié)構(gòu)比以前廣泛的多，要求學(xué)生掌握的知識(shí)面也比以前更寬。從培養(yǎng)復(fù)合型人才考慮，在不增加學(xué)時(shí)數(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化和整合。

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)提高起點(diǎn)、后移重點(diǎn)，簡化大學(xué)物理熱學(xué)中已涉及的部分內(nèi)容，并略去繁瑣的公式推導(dǎo)。強(qiáng)調(diào)課程體系中理論與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合和相互滲透，注意培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用的觀念。同時(shí)，適當(dāng)?shù)亟榻B新型制冷循環(huán)、新型節(jié)能材料的工質(zhì)熱物性等，本學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用，以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。另外，注意與其它課程之間的協(xié)調(diào)，上掛高等數(shù)學(xué)、理論和材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程，下掛內(nèi)燃機(jī)原理、鍋爐原理、供熱工程、制冷工程等專業(yè)課程，保證其作為技術(shù)基礎(chǔ)課程能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、今后的工作和進(jìn)一步的研究奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

3.2 突出重點(diǎn)，精講多練

在課堂教學(xué)中，根據(jù)工程熱力學(xué)的特點(diǎn)和教學(xué)改革的要求，應(yīng)采用精講多練的教學(xué)方法。這是因?yàn)椋n程的內(nèi)容多而課時(shí)少，教學(xué)中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中還會(huì)應(yīng)用，授課時(shí)應(yīng)有所側(cè)重，實(shí)行“精講”；課程有諸多應(yīng)用條件復(fù)雜的公式，只有通過多做練習(xí)，才能深入理解公式的物理意義、變換規(guī)律及具體應(yīng)用條件，做到融會(huì)貫通，靈活的應(yīng)用它們來分析解決工程實(shí)際問題。

3.3 正確應(yīng)用圖表，化抽象為形象

圖表具有直觀、形象、方便的特點(diǎn)，在工程熱力學(xué)中有其特殊的作用，應(yīng)用也是經(jīng)常性的。因?yàn)橛行崃^程或循環(huán)十分復(fù)雜，一般的分析計(jì)算根本不可能，只能憑借各類繪制的圖表進(jìn)行計(jì)算；借助圖表還可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和模擬。所以，引導(dǎo)學(xué)生正確使用圖表是工程熱力學(xué)教學(xué)中應(yīng)該特別重視的。

在剛開始接觸簡單的P-V圖、T-S圖時(shí)，為了給理解水蒸氣和濕空氣的圖表奠定基礎(chǔ)，就應(yīng)提醒學(xué)生注意圖表的作用和細(xì)節(jié)，如怎樣在圖上區(qū)分吸熱、放熱，對(duì)內(nèi)、對(duì)外作功；怎樣在圖上表示熱過程的方向等等。在介紹水蒸氣的h-s圖和濕空氣的h-d圖時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)說明它們的構(gòu)圖原理，并通過各種等值線簇的繪制，講解各參數(shù)的變化規(guī)律。另外，為了讓學(xué)生掌握各種圖表的使用方法，還應(yīng)安排一定數(shù)量的、通過圖表進(jìn)行熱力計(jì)算的習(xí)題。

3.4 利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，促進(jìn)師生互動(dòng)

工程熱力學(xué)課程內(nèi)容含有許多抽象的工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖。常規(guī)的板書教學(xué)浪費(fèi)時(shí)間效果也不太理想。如果把這部分內(nèi)容制作成集聲、光、色、圖、文于一體的多媒體課件，既直觀形象，又新穎生動(dòng)。不但可加強(qiáng)授課的生動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可加大教學(xué)信息量，增加單位時(shí)間內(nèi)授課內(nèi)容的深度和廣度，有利于學(xué)生理解和記憶課程內(nèi)容。例如，我們可以用多媒體課件演示各種熱過程曲線的生成，還可以利用計(jì)算機(jī)繪制水蒸氣的各種圖線，免除查圖、查表的麻煩。

總之，在課堂上進(jìn)行形象直觀的教學(xué)，充分利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，發(fā)揮多媒體的作用，可以幫助教師有效地提高教學(xué)效果和教學(xué)效率，也可以改變學(xué)生死記硬背和被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)方式。

3.5 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際

工程熱力學(xué)有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)時(shí)，還要注意緊密聯(lián)系工程實(shí)際，吸收當(dāng)今熱工科技的新成果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以很好地配合課堂教學(xué)。除了開設(shè)“空氣絕熱指數(shù)的測定”、“飽和蒸汽P-T曲線關(guān)系的測定”等驗(yàn)證性試驗(yàn)外，還開設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，要求學(xué)生根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模约涸O(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，寫出詳細(xì)的試驗(yàn)，并選擇試驗(yàn)設(shè)備和用具，經(jīng)教師審查合格后，方可開始試驗(yàn)，最后還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。通過試驗(yàn)，一方面加深了學(xué)生對(duì)熱力學(xué)基本原理的理解和認(rèn)識(shí)，另一方面也鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。

在課堂教學(xué)中，還應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，把抽象的理論知識(shí)與生動(dòng)的工程實(shí)際問題相結(jié)合，用熱力學(xué)理論剖析自然現(xiàn)象，做到學(xué)以致用。一方面，可以采用案例教學(xué)法。例如，用相對(duì)濕度的概念來解釋為什么陰雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用熱效率的概念來解釋為什么用電爐取暖比用電驅(qū)動(dòng)熱泵取暖浪費(fèi)等等。另一方面，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容適時(shí)地向?qū)W生介紹學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用。例如，在講解動(dòng)力循環(huán)時(shí)，可以選擇介紹目前內(nèi)燃機(jī)利用蘭金循環(huán)回收廢熱能量，提高整機(jī)效率的方法。實(shí)踐證明，把教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際問題密切聯(lián)系的教學(xué)方法，可以加強(qiáng)課堂教學(xué)的前瞻性和趣味性，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，使其由“被動(dòng)接受學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)研究學(xué)習(xí)”，對(duì)提高教學(xué)效果大有幫助。

4 強(qiáng)化考試對(duì)教學(xué)的推動(dòng)作用

考試作為檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握程度的標(biāo)尺，關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和效果。為了使考試成績能科學(xué)、客觀、公平地反映學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，可采用學(xué)生普遍認(rèn)可的綜合評(píng)定成績的方式，即平時(shí)成績占10%、考勤占10%、實(shí)驗(yàn)占10%、期末考試占70%。

為了有效避免學(xué)生死記硬背概念、定律和公式，教師應(yīng)綜合運(yùn)用選擇題、判斷改錯(cuò)題、計(jì)算題和綜合分析題編制試卷，靈活考察熱力學(xué)的基本原理及應(yīng)用。這是因?yàn)閷?shí)際問題往往非常復(fù)雜，需要學(xué)生靈活應(yīng)用多方面的理論知識(shí)才能做出正確解答。對(duì)于那些基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)的學(xué)生，只是簡單記住了書本上概念、定律和公式，面對(duì)各種似是而非的敘述也會(huì)舉棋不定，做出錯(cuò)誤判斷也不足為奇。

5 結(jié)束語

工程熱力學(xué)是一門充滿生機(jī)的經(jīng)典學(xué)科，大量的經(jīng)典內(nèi)容仍是現(xiàn)代學(xué)子為培養(yǎng)創(chuàng)新能力必須掌握的重要基礎(chǔ)。由于課程具有概念多且抽象、知識(shí)點(diǎn)多且相互交叉、公式多且應(yīng)用條件復(fù)雜的特點(diǎn)，教師要把這門課講得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程熱力學(xué)”的教學(xué)質(zhì)量、解決學(xué)生難學(xué)、教師難講的問題，是值得長期研究的課題。

針對(duì)我校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)課程體系的教學(xué)改革，并結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，通過以上的嘗試，有重點(diǎn)、有目的的講解，取得了一定的效果，希望能對(duì)提高本課程的教學(xué)質(zhì)量有所貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈維道,童鈞耕.工程熱力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 曾丹苓,敖越等.工程熱力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 何雅玲.工程熱力學(xué)精要分析及典型題精解[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2000.

[4] 何宏舟,鄒崢等.提高“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量的方法研究[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào),2002(3):3.

化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文5

藥學(xué)專業(yè)學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程可以更好的理解和掌握后續(xù)專業(yè)課程，物理化學(xué)的許多理論在藥學(xué)實(shí)踐中都有所應(yīng)用，但是，現(xiàn)有的大部分物理化學(xué)教材，仍然是以解決化學(xué)化工問題的角度來講述物理化學(xué)的理論，部分教材即使對(duì)藥學(xué)相關(guān)方面有所涉及也僅僅是以知識(shí)拓展或習(xí)題的形式展開，學(xué)生對(duì)物理化學(xué)和藥學(xué)的關(guān)系感受不深，導(dǎo)致學(xué)生無法學(xué)以致用。因此，我們?cè)谖锢砘瘜W(xué)教學(xué)內(nèi)容方面做了許多改動(dòng)：熱力學(xué)基本定律是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)[3]，但其中復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程導(dǎo)致學(xué)生望而生畏，為此，在教學(xué)中，我們只要求學(xué)生理解基本原理，了解公式的意義，掌握基本公式的應(yīng)用即可。但是，對(duì)于在藥學(xué)專業(yè)中有所應(yīng)用的幾個(gè)重要的概念，我們則特別加以強(qiáng)調(diào)，比如，熵函數(shù)是熱力學(xué)的基本函數(shù)，在藥學(xué)領(lǐng)域，也經(jīng)常使用熵函數(shù)表征藥物結(jié)構(gòu)特性，確定合成條件，分析藥物代謝機(jī)理，輔助藥物劑型設(shè)計(jì)等，而傳統(tǒng)教學(xué)中仍沿用了化學(xué)專業(yè)的講授思路，沒有體現(xiàn)出其在藥學(xué)專業(yè)中的特殊意義，因此，在教學(xué)中，我們簡單的通過卡諾循環(huán)引入熵函數(shù)之后，便從統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)開始，以微觀的角度，從熵函數(shù)的物理意義出發(fā)，介紹熵函數(shù)，并進(jìn)一步的通過學(xué)習(xí)掌握熵函數(shù)的應(yīng)用。

化學(xué)平衡和相平衡是熱力學(xué)的基本應(yīng)用，學(xué)生通常會(huì)在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的時(shí)候意識(shí)到物理化學(xué)和藥學(xué)的密切聯(lián)系，作為教師，應(yīng)該有意識(shí)的引導(dǎo)和幫助學(xué)生建立和掌握這種聯(lián)系，為此，在教學(xué)中，我們通常選擇以現(xiàn)實(shí)中存在的藥物合成反應(yīng)為例子，向?qū)W生講解相關(guān)公式的應(yīng)用，而在相平衡中，我們?cè)诶碚摻虒W(xué)的同時(shí)，還會(huì)向?qū)W生解釋冷凍干燥技術(shù)、超臨界二氧化碳萃取、水蒸氣蒸餾等相關(guān)藥物提取技術(shù)，特別是在學(xué)元相圖時(shí)，我們會(huì)引導(dǎo)學(xué)生思考，低共熔點(diǎn)的存在，對(duì)于藥物劑型設(shè)計(jì)有何影響，如何利用和避免這種影響，并向?qū)W生展示其具體應(yīng)用。相比化學(xué)熱力學(xué)，化學(xué)動(dòng)力學(xué)與藥學(xué)的關(guān)系更加明顯[4]，其基本理論在藥物穩(wěn)定性、藥物體內(nèi)代謝等方面具有顯而易見的應(yīng)用，在教學(xué)中，我們強(qiáng)化了這種聯(lián)系，通過設(shè)計(jì)習(xí)題，以具體藥物的代謝速率、藥物貯存期預(yù)測等相關(guān)案例為載體，讓學(xué)生親自動(dòng)手應(yīng)用動(dòng)力學(xué)理論，解決專業(yè)問題，這一方面有利于學(xué)生對(duì)于物理化學(xué)基本知識(shí)的掌握，也有利于學(xué)生后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，采用這種以專業(yè)需求為導(dǎo)向的教學(xué)方法，能夠明顯的提高教學(xué)效果。同樣的，在講授表面化學(xué)、膠體化學(xué)部分內(nèi)容時(shí)，我們也以滿足專業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)調(diào)整了相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)我校藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，在講授這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生已經(jīng)開始了藥劑學(xué)課程的學(xué)習(xí)，部分知識(shí)學(xué)生其實(shí)已經(jīng)有所了解，比如表面張力、表面活性劑等內(nèi)容，為避免重復(fù)，在授課時(shí)，我們更加側(cè)重于在理論的高度去分析、解釋相關(guān)的內(nèi)容，這樣會(huì)更加有助于學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解與掌握。

2結(jié)合學(xué)生實(shí)際，改革教學(xué)方法

教學(xué)過程是一個(gè)師生之間互動(dòng)的過程，目的是使學(xué)生掌握所傳授的知識(shí)，然而，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不同，對(duì)知識(shí)的理解、領(lǐng)悟能力也有所差別，因此需要教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，靈活的把握教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。筆者所在學(xué)校為地方本科院校，學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)較差，抽象思維能力不足，對(duì)公式繁多、邏輯性強(qiáng)的物理化學(xué)課程有明顯的畏難情緒，有較多的學(xué)生認(rèn)識(shí)不到物理化學(xué)與藥學(xué)專業(yè)的聯(lián)系，因此學(xué)習(xí)興趣和積極性不高，同時(shí)，學(xué)校有大專和本科兩個(gè)不同層次，不同層次的學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力有所差別，對(duì)于物理化學(xué)課程的要求也有所不同，這些具體的現(xiàn)狀，既是我們?cè)诮虒W(xué)中所面臨的困難，也是我們把握教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的重要依據(jù)。

針對(duì)這些現(xiàn)狀，我們靈活選擇教學(xué)方法；提高教學(xué)效果。比如：采用案例分析法、問題引入法等教學(xué)方法，通過展示具體的藥學(xué)或生活實(shí)踐案例，引出其背后隱藏的物理化學(xué)原理，通過理論聯(lián)系實(shí)際，啟發(fā)學(xué)生思考，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的掌握。比如，在講解動(dòng)力學(xué)部分時(shí)，分析藥物在人體內(nèi)的吸收、代謝過程，分析其動(dòng)力學(xué)特性對(duì)于藥物劑型設(shè)計(jì)的影響。活用講授法這一基礎(chǔ)教學(xué)方法，對(duì)教學(xué)內(nèi)容有所取舍，以適應(yīng)學(xué)生實(shí)際情況和專業(yè)需求。對(duì)于物理化學(xué)繁多的公式，講授時(shí)可以弱化公式的推導(dǎo)過程，對(duì)于專科生則可以完全取消公式推導(dǎo)的講解，轉(zhuǎn)而強(qiáng)調(diào)公式的應(yīng)用條件，并通過習(xí)題的方式，幫助學(xué)生掌握其具體應(yīng)用。熟練和合理使用多媒體技術(shù)。多媒體技術(shù)的出現(xiàn)，讓教學(xué)過程變得更加靈活有效，方便快捷，通過圖像、視頻，學(xué)生可以對(duì)知識(shí)有更加直觀的體會(huì)。比如，在學(xué)習(xí)固體的潤濕這部分內(nèi)容時(shí)，通過展示大量豐富的相關(guān)圖像和視頻，比如，原油泄漏環(huán)境中的海鳥、“魔法砂”的神奇現(xiàn)象、荷葉上的水滴等，教師可以靈活的讓學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，并用理論對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行分析，既有利于知識(shí)的掌握，又活躍了課堂氛圍。

3以應(yīng)用為導(dǎo)向，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理化學(xué)教學(xué)中的非常重要的一部分內(nèi)容，其教學(xué)目的在于使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)處理能力，學(xué)會(huì)利用物理化學(xué)理論解決藥學(xué)專業(yè)問題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力和解決未知問題的創(chuàng)新能力和探索精神。為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)中，我們主要作了如下努力：注重實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，加強(qiáng)基本功的訓(xùn)練。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)，許多本該在其他課程中掌握的基本操作，學(xué)生掌握的并不夠牢固，比如分光光度計(jì)的使用，滴定操作，甚至某些專科學(xué)生配制特定濃度溶液都無法獨(dú)立完成，這些問題不僅會(huì)影響到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的完成，還會(huì)對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)造成很大的影響。因此，在教學(xué)中，除了集中講解、演示之外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員還全程對(duì)學(xué)生進(jìn)行觀察，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生有操作問題，則立即對(duì)其進(jìn)行講解和指導(dǎo)，直到確認(rèn)其掌握為止。針對(duì)藥學(xué)專業(yè)需求開設(shè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

化學(xué)熱力學(xué)的研究方法范文6

關(guān)鍵詞：環(huán)境科學(xué)；無機(jī)及分析化學(xué)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2096-000X（2016）24-0140-02

Abstract：Accordingtotherequirementsofthecourse，thearticleexplainshowtoselectteachingmaterialsandteachingcontentofinorganicandanalyticalchemistrycourse.Atthesametime，onthebasisofthecharacteristicsoftheenvironmentalscienceandthestudents'situation，theteachingreformoftheclassroomteachingisdiscussed.

Keywords：environmentalscience；inorganicandanalyticalchemistry；teaching

在環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)的培養(yǎng)方案中，化學(xué)課程占了比較大的比重。學(xué)生首先學(xué)習(xí)的化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課是《無機(jī)及分析化學(xué)》（有配套的無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程），由無機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)的化學(xué)分析兩大部分內(nèi)容整合形成。它將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，如有機(jī)化學(xué)、儀器分析化學(xué)、物理化學(xué)和環(huán)境化學(xué)等。因此，有必要對(duì)無機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)進(jìn)行探討，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的教學(xué)效果，以適應(yīng)科技的飛速發(fā)展。

一、教材的選擇

目前，該課程采用高等教育出版社的面向21世紀(jì)課程教材，《無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析》（第三版），史啟禎主編。教材分為兩大部分-主篇和副篇，主篇的內(nèi)容是基礎(chǔ)，是對(duì)學(xué)生的基本要求，副篇的內(nèi)容供教師選用和學(xué)生選讀。主篇共有19章，第1章到第12章為無機(jī)化學(xué)及分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而第13章到第17章為元素、化合物知識(shí)，第18、19章分別介紹氫和核化學(xué)的一些相關(guān)知識(shí)。與舊版相比，新版引入了學(xué)科的前沿知識(shí)，選取的教材內(nèi)容更加新穎，有助于學(xué)生初步了解學(xué)科的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)新形勢下的課堂教學(xué)要求，新版也調(diào)整了部分章節(jié)內(nèi)容的編排順序。別具特色的是，教材中的習(xí)題作業(yè)全部用英語表達(dá)，并且最后還給出了一些英文詞匯的解釋[1]。

二、教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)的選擇

該課程是對(duì)環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的，而不是化學(xué)本科專業(yè)的學(xué)生，所以課時(shí)進(jìn)行了一定的壓縮。因此教學(xué)過程中不可能面面俱到，不需要像化學(xué)專業(yè)的學(xué)生那么深入，要求講授基礎(chǔ)知識(shí)。

環(huán)境科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力：

1.掌握普通化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、工程力學(xué)、測量學(xué)、工程制圖、微生物學(xué)、水力學(xué)、電工學(xué)、環(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)、環(huán)境工程學(xué)科的基本理論、基本知識(shí)；2.掌握水污染控制工程、空氣污染控制工程、噪聲污染控制工程、固體廢物處理處置與資源化工程的基本原理和設(shè)計(jì)方法；3.具有污染物監(jiān)測和分析、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、環(huán)境規(guī)劃與管理的初步能力；4.了解環(huán)境科學(xué)與技術(shù)的理論前沿和發(fā)展動(dòng)態(tài)；5.掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法，具有初步的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力。由此出發(fā)，在主篇內(nèi)容的教學(xué)中，應(yīng)該把重點(diǎn)放在第1章到第12章的無機(jī)化學(xué)及分析化學(xué)理論知識(shí)上。

三、教學(xué)改革的四個(gè)方面

（一）在教學(xué)中滲透學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域

高校教學(xué)必須重視各學(xué)科領(lǐng)域的最新發(fā)展，將其融會(huì)貫通到教學(xué)進(jìn)程中，開闊學(xué)生的眼界，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的知識(shí)素養(yǎng)，使教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，不斷推陳出新，保持足夠的吸引力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

對(duì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的《無機(jī)及分析化學(xué)》課程而言，教學(xué)中主要滲透的是環(huán)境學(xué)科以及無機(jī)、分析領(lǐng)域的發(fā)展。例如第六章《氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)》講授中，介紹了廢棄干電池是環(huán)境殺手，臺(tái)灣成功大學(xué)研發(fā)以硫酸亞鐵溶解廢電池，再萃取成為磁性納米吸附劑，反而成為污染防治的助手。第19章《核化學(xué)簡介》講授中，介紹了中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)境修復(fù)材料與技術(shù)學(xué)科組研制出一種可凈化放射性銫污染的新型納米材料。同時(shí)，該材料還可在外加磁場作用下，實(shí)現(xiàn)吸附材料與廢水的簡便、快速分離，為土壤重金屬污染治理研究提供了一條新的思路[2，3]。

（二）在教學(xué)中多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合

目前，多媒體教學(xué)已經(jīng)普遍應(yīng)用于高校的各學(xué)科教學(xué)中，因其靈活多變，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。

例如講授現(xiàn)代價(jià)鍵理論的要點(diǎn)-原子軌道最大重疊時(shí)，運(yùn)用多媒體教學(xué)，可以直觀、具體、形象地演示這一抽象的微觀過程，學(xué)生在動(dòng)態(tài)的畫面中，似乎看得見原子軌道的形狀和取向，這是傳統(tǒng)的教學(xué)手段無法達(dá)到的。

但也不能一味地全部采用多媒體教學(xué)，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)。不是所有的教學(xué)內(nèi)容都適合使用多媒體手段。《無機(jī)及分析化學(xué)》涉及到許多基本定律和公式，教師用粉筆在黑板上層層深入地推導(dǎo)，通過板書、語言、動(dòng)作和表情與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，這比用多媒體教學(xué)更能使學(xué)生深刻地理解基本定律和公式的關(guān)鍵之處。例如，在講授一元弱酸和弱堿平衡計(jì)算時(shí)，利用多媒體講授，教師被“固定”在電腦前面，與學(xué)生的交流很少，哪怕是逐步地呈現(xiàn)公式，學(xué)生也不容易掌握。而在傳統(tǒng)的黑板上，教師科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匾徊讲酵茖?dǎo)，加上富有邏輯性的推理語言、板書的停頓、近距離與學(xué)生眼神的交流，使學(xué)生更容易理清思路，緊跟教學(xué)的節(jié)奏，學(xué)生收獲的不僅是一條定律或公式，更是一種思考方法。

因此，如果教師針對(duì)不同的章節(jié)內(nèi)容采用不同的教學(xué)媒體，將多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合起來，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果[4]。

（三）在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境

問題教學(xué)法是一種以問題為中心進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的方法。它是貫徹啟發(fā)式教學(xué)的基本教學(xué)方法。在傳統(tǒng)教學(xué)甚至多媒體教學(xué)中，“填鴨式”教學(xué)是主流模式，教多問少。教師即便提出一些問題，或者學(xué)生被動(dòng)地回答，或者教師自問自答，或者教師只問不答，在教學(xué)中幾乎沒有給學(xué)生提供解決問題的時(shí)機(jī)，學(xué)生的能力也就無法提升。

在教學(xué)中如何創(chuàng)設(shè)問題情境？

1.利用學(xué)生代表性的錯(cuò)誤創(chuàng)設(shè)問題情境

在講化學(xué)熱力學(xué)的基本概念-熱和功時(shí)，教師提問：熱和功屬于狀態(tài)函數(shù)嗎？不少學(xué)生聯(lián)想溫度和壓強(qiáng)，馬上回答是！這時(shí)教師要求學(xué)生回憶狀態(tài)函數(shù)的特性，討論熱、功與狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)比較，最后由學(xué)生自己得出熱和功不屬于狀態(tài)函數(shù)。

2.利用學(xué)生固有知識(shí)與客觀事實(shí)的矛盾創(chuàng)設(shè)問題情境

同樣是在討論熱和功基本概念，教師提問：熱和功是系統(tǒng)的能量嗎？學(xué)生很有把握地說是。教師明確指出，并非如此。這時(shí)教師可以逐步地追問：系統(tǒng)的狀態(tài)沒有改變，有沒有熱和功？-系統(tǒng)從同樣的始態(tài)到同樣的終態(tài)，熱和功一樣？通過問題教學(xué)，學(xué)生真正理解和掌握了熱和功這兩個(gè)基本概念。

3.利用學(xué)生對(duì)同一問題的不同看法創(chuàng)設(shè)問題情境

在講價(jià)層電子對(duì)互斥理論時(shí)，教師提問：水和氨分子的鍵角大小比較？學(xué)生的意見不統(tǒng)一，教師要求學(xué)生利用VSEPR理論計(jì)算水和氨分子的分子理想模型，繼而通過電子對(duì)排斥力順序判斷分子的立體結(jié)構(gòu)及鍵角大小，最后順利地導(dǎo)出答案：水分子的鍵角小于氨分子的鍵角。

4.利用提出的假設(shè)創(chuàng)設(shè)問題情境

在講化學(xué)熱力學(xué)的基本概念-自發(fā)過程時(shí)，教師提出假設(shè)：熱可以自動(dòng)從低溫物體傳向高溫物體。創(chuàng)設(shè)如下的問題：熱從低溫物體傳向高溫物體，再從高溫物體傳向低溫物體，從始態(tài)到終態(tài)，系統(tǒng)和環(huán)境有什么變化？教師要求學(xué)生分組討論。

5.利用課堂演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境

對(duì)于化學(xué)課程來說，課堂演示實(shí)驗(yàn)是很重要的一種教學(xué)形式。結(jié)合現(xiàn)代化的多媒體技術(shù)，還可以進(jìn)行虛擬的實(shí)驗(yàn)演示，在演示實(shí)驗(yàn)過程中，可以詢問學(xué)生關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的問題。

在教學(xué)中有時(shí)候會(huì)同時(shí)應(yīng)用幾種創(chuàng)新問題情境的方法，如提出假設(shè)并且利用學(xué)生的不同看法來提出問題。這類方法很多，教師只要用心，都可以游刃有余地應(yīng)用到教學(xué)中。

如何給學(xué)生提供解決問題的時(shí)機(jī)？

要留出足夠的時(shí)間給學(xué)生思考回答問題；要設(shè)計(jì)難度適中的問題給學(xué)生解決；給學(xué)生的提問要回答，切忌只問不答，盡量避免自問自答；

在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境，不僅能使學(xué)生獲取知識(shí)，熟練掌握基本技能，更重要的是能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)的能力[5]。

（四）在教學(xué)中加強(qiáng)各知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系

在多年的教學(xué)生涯中，教師對(duì)《無機(jī)及分析化學(xué)》每個(gè)章節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)都了如指掌，在教學(xué)中也會(huì)強(qiáng)調(diào)對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解，然而對(duì)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系尤其是各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系相對(duì)不夠重視，也較少融入到教學(xué)中。如何突出各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系？借鑒思維導(dǎo)圖，以圖形方式說明各章節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容，直觀地給出各章節(jié)關(guān)鍵點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，可以反映知識(shí)點(diǎn)之間的層層推進(jìn)，使學(xué)生形成一個(gè)較為完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力[6]，例如圖1反映了化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的關(guān)系。

目前，我們正在錄制慕課視頻。接下來，我們將會(huì)嘗試線上學(xué)習(xí)和線下教學(xué)按一定比例相結(jié)合的混合教學(xué)模式。總之，我們的教學(xué)模式也不是一成不變的，需要在教學(xué)中不斷前行，摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出更多、更好的教學(xué)方式、方法來改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。

作者；許妙瓊

參考文獻(xiàn) 

[1]史啟禎.無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011. 

[2]邱銳.中科院東北地理所制備出可凈化核污染新型納米材料[N].第四版.中國科學(xué)報(bào)，2014，3（6）. 

[3]董斌，呂仁慶，曹作剛.無機(jī)化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域在教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等函授學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，24（2）：29-33. 

[4]楊影洲.無機(jī)化學(xué)教學(xué)中使用多媒體技術(shù)應(yīng)注意的問題[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)綜合版，2006，2（2）：113-114.