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摘要：文章探索了問題教學(xué)法在工科物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，首先分析了問題教學(xué)法在工科物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，然后具體闡述了工科物理化學(xué)教學(xué)中問題教學(xué)法的具體實(shí)施過程，包括課前問題設(shè)計(jì)、課中問題的提出與討論、課后問題的總結(jié)反思。

關(guān)鍵詞：工科；物理化學(xué)；問題教學(xué)法

工科是應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)（數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等）的原理，結(jié)合積累的生產(chǎn)實(shí)踐技術(shù)經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來的學(xué)科。因此，物理化學(xué)是工科學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的重要組成部分，工科物理化學(xué)教學(xué)也就成為教學(xué)工作和工科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。然而，工科專業(yè)學(xué)生沒有經(jīng)過系統(tǒng)的化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)，化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)差，在物理化學(xué)學(xué)習(xí)上，存在著專業(yè)術(shù)語理解難、公式定理記憶、應(yīng)用難，習(xí)題解題、理解難等諸多問題。因此，開展面向工科的物理化學(xué)的教學(xué)研究，提高工科物理化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)于工科學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)有著重要的意義。就筆者所在院校而言，工科專業(yè)學(xué)生眾多，物理化學(xué)教學(xué)主要采取大班課堂教學(xué)模式。目前，物理化學(xué)的相關(guān)教研論文很多，基本上都是以化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生為對(duì)象，講解的內(nèi)容也比較深刻[1-3]，并不適用非化學(xué)、化工等化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的工科專業(yè)的學(xué)生。與教師為主體的講授式教學(xué)方法不同，問題教學(xué)法定義為：教師或教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題，通過學(xué)生相對(duì)獨(dú)立的思考和探究活動(dòng)，探求問題答案而獲得相關(guān)知識(shí)的方法。問題教學(xué)法可以促使學(xué)生參與課堂的“教”與“學(xué)”中來，使學(xué)生思考物理化學(xué)的有關(guān)概念、定律及公式，避免被動(dòng)式地灌輸。本文以“氣體”中的“理想氣體混合物”的教學(xué)為例，探討了問題教學(xué)法在工科物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、問題教學(xué)法在工科物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

以問題為中心，以學(xué)生為主體，問題教學(xué)法是以問題為基礎(chǔ)的一種教學(xué)模式，把提高學(xué)生自學(xué)意識(shí)和自己解決問題能力作為終極目標(biāo)的教學(xué)法。這種教學(xué)方法非常適合工科物理化學(xué)的教學(xué)過程。對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)匱乏的工科學(xué)生來說，物理化學(xué)的概念難以理解；公式和定律，難以記憶和應(yīng)用。因此，工科學(xué)生在物理化學(xué)的學(xué)習(xí)中，很難提出有價(jià)值的問題。教師講解知識(shí)點(diǎn)前，精心設(shè)計(jì)例題，提出一些啟發(fā)性、趣味性和實(shí)例性的問題，引起學(xué)生的注意與思考；學(xué)生自己思考解決問題。這樣以問題為媒介，把教師的提問與學(xué)生解答結(jié)合起來，通過這種以問題為基礎(chǔ)的師生互動(dòng)，把被動(dòng)地灌輸式學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)地解答問題式的學(xué)習(xí)，從而圓滿完成物理化學(xué)的教學(xué)任務(wù)。

二、工科物理化學(xué)教學(xué)中問題教學(xué)法的實(shí)施

（一）課前問題設(shè)計(jì)

課前問題設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮新、舊知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，教師要有意識(shí)地設(shè)計(jì)出一些能夠溫故知新的問題。如在理想氣體混合這一節(jié)，教師就可以利用課前3分鐘，拋出三個(gè)啟發(fā)性問題：理想氣體的定義和特征？理想氣體混合物和理想氣體的區(qū)別在哪里？理想氣體混合物應(yīng)具備什么特征？在師生互動(dòng)解答這三個(gè)問題時(shí)，學(xué)生鞏固了理想氣體的概念（第一章的重要基礎(chǔ)概念），初步了解了理想氣體混合物的定義和表征其組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式：yB=nB/∑nB。其中yB是氣體B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，nB是氣體B的物質(zhì)的量，∑nB是氣體混合物的物質(zhì)的量n。

（二）課中問題的提出與討論

在課堂教學(xué)過程中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)問題，與學(xué)生討論、熟悉概念，然后結(jié)合問題的解答來加深學(xué)生對(duì)定律、公式的理解和掌握。理想氣體混合物包括分壓定律和分體積定律。教師不要直接講解這兩個(gè)定律，而是首先向?qū)W生提出問題：氣體為什么會(huì)有壓力（p）？溫度（T）、體積（V）一定時(shí)，影響氣體壓力的因素是什么，分壓力是什么，怎么定義？通過這一系列問題，教師引導(dǎo)學(xué)生熟悉理想氣體混合物壓力p、氣體B分壓力pB的定義，以及它們之間的定量關(guān)系pB=yBp和p=∑pB，強(qiáng)調(diào)該公式適用于任何氣體混合物。接著引導(dǎo)學(xué)生將概念具體化：在溫度為T，體積為V容器里，充有B、C、D…組成的理想混合物，總物質(zhì)的量為n，各組分氣體的物質(zhì)的量分別為nB、nC、nD…，總壓力為p，怎么得出理想氣體混合物的狀態(tài)方程？學(xué)生回答：pV=nRT。結(jié)合pB=yBp=（nB/n）p，得到關(guān)系式pB=nBRT/V。p=∑pB，所以p=∑nBRT/V，這就是道爾頓分壓定律。引導(dǎo)學(xué)生記憶分壓定律的文字表述。依據(jù)理想氣體混合物的pV=nRT。教師拋出啟發(fā)性思考問題：若p，T確定，式子V=nRT/p=(nB+nC+nD+…)RT/p是否成立?在解答這一問題時(shí)，可以得到分體積的定義式VB=nBRT/p。顯然，p，T確定時(shí)，理想氣體混合物的體積V=∑nBRT/p，這就是阿瑪格分體積定律。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)記憶分體積定律的文字表述。然后，在可以拋給學(xué)生一個(gè)問題，分體積VB除以總體積V等于什么？從而引出，體積分?jǐn)?shù)的概念。然后誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考體積分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系。對(duì)于物理化學(xué)初學(xué)者來說，分壓力和分體積很容易混淆，很有必要進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)例性問題，來檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)分壓力和分體積的理解。實(shí)例如下，密封容器的體積為V，如圖1所示，被隔板分成體積相等的兩部分，分別放有溫度為T壓力為p的理想氣體A、B，如果將隔板抽掉后，兩種氣體混合，求氣體混合物中A、B的分壓力和分體積？對(duì)于上述問題，絕大部分學(xué)生會(huì)解答錯(cuò)誤，認(rèn)為pA=pB=p，反映了學(xué)生沒有正確理解分壓力概念。教師可以啟發(fā)式提問，隔板抽掉后的總壓力是2p還是p？然后再求pA和pB的表達(dá)式？這樣經(jīng)過啟發(fā)式的引導(dǎo)，學(xué)生都得到了正確答案pA=pB=0.5p。教師可進(jìn)一步提出問題：上題中A、B的分體積是多少？學(xué)生都能給出了正確答案，即：VA=VB=0.5V。接著教師啟發(fā)學(xué)生深層次思考為什么A、B混合前的體積和混合后的分體積相等？在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生一起總結(jié)：在利用分壓定律時(shí)，要用總體積，在使用分體積定律時(shí)，要用總壓。

（三）課后問題的總結(jié)反思

教師在引入新知識(shí)點(diǎn)前，先有意識(shí)地設(shè)計(jì)與舊知識(shí)點(diǎn)有聯(lián)系的問題，做到溫故知新。在課堂教學(xué)完成后，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)反思問題，與學(xué)生討論，結(jié)合問題解答來強(qiáng)化學(xué)生對(duì)定律、公式的記憶和掌握。這樣在以問題為中心的互動(dòng)教學(xué)模式下，師生互動(dòng)活躍了課堂氣氛，同時(shí)，學(xué)生也有解答問題的成就感，課堂教學(xué)效果明顯改善。

三、結(jié)語

在問題教學(xué)法為主的物理化學(xué)教學(xué)模式下，通過設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的一系列問題，將教師的提問與學(xué)生的解答結(jié)合起來，形成以問題為中心，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的互動(dòng)教學(xué)模式。利用問題教學(xué)法，活躍了課堂氣氛，突破了教師單一灌輸式的講授方式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，能夠很好培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的自學(xué)能力，使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中有成就感。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊喜平.物理化學(xué)的互動(dòng)—探究式教學(xué)研究:溶液系統(tǒng)的氣-液平衡的講授為例[J].化學(xué)教育,2016,37(12):14-17.

[2]劉志明.驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在“物理化學(xué)”課程中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)研究,2016,30(2):87-90.

[3]宋鑫.“以學(xué)生為中心”視角下的北京大學(xué)課堂教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2015(11):27-30.

作者:張慶堂 單位:蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院