化学热力学的研究方法范文

导语：如何才能写好一篇化学热力学的研究方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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化学热力学是物理化学和热力学的一个分支交叉学科，它把热力学的基本原理用于研究化学变化以及与之相伴随的物理现象。化学热力学主要研究宏观系统在各种条件下的平衡行为，如能量平衡、化学平衡、相平衡、吸附平衡等，以及各种条件变化对平衡的影响。化学热力学对生产实际和科学实验起着重大的指导作用。

化学热力学的研究方法和手段已从传统的化学、化工领域渗透扩展到生物、材料、工程等众多新兴领域。

本书是化学热力学丛书的第一册。

这套化学热力学丛书是建立在普通热力学和化学热力学基本概念、知识基础之上的深化、扩展和补充。具有理工科背景的读者已接触过热力学的基本原理和函数，可以处理无电场作用和无表面效应的、理想介质中简单的相平衡和化学平衡问题。

内容难度介于导论型课程和专题研究之间，为化学和材料科学相关学科的深入研究打下坚实基础。同时讨论微观（统计热力学）和宏观两个尺度下的模拟，以及两者之间的密切联系。将这些模型应用于气、液、固相，既包括纯物质的简单情形，也拓展到多组分复杂体系。

本册书内容分为两部分。

前半部分篇幅是关于相模拟工具、势能特征函数的构建，由不同的实验数据确定特征矩阵的微观方法，利用分子对象的统计学、微正则和正则空间进行相的微观模拟，由分子数据的计算状态函数进而求取相的特征函数。

后半部分是关于气相的模拟。首先用状态方程法、通用压缩因子图和逸度的概念进行纯气相的宏观和微观模拟；第二维里系数的计算是统计热力学微观模拟的初步应用；最后详细描述了混合气体的微观和宏观模拟，还包括凝聚溶液模型和状态方程的混合模型等内容。

全书内容共分为8章和5个附录：1. 热力学函数和变量；2. 相的宏观模拟；3. 多组分相――溶液； 4. 对象集合的统计学；5. 正则系统和热力学函数；6. 分子配分函数；7. 纯的真实气体；8. 气体混合物。

本书可作为化学、物理、过程工程，材料等专业本科生和硕士、博士研究生的教材，同时也是从事热力学相关基础和应用研究的专业技术人员的重要参考书。

陈宏刚，教授

（华北电力大学）

Chen Honggang， Professor

（North China Electric Power University）国外科技新书评介2016年第7期（总第351期）计算机计算机国外科技新书评介2016年第7期（总第351期）J ean-Charies Pomerol et al

MOOCs

Design， Use and Business Models

2015

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【关键词】电解质溶液；活度

一、研究的意义

电解质溶液是指溶质溶解于溶剂后完全或部分电离为离子的溶液。

近年来，电解质溶液逐渐成为许多有机和无机反映的良好媒介，在化学，化工，冶金，生物，海洋，环保及地质等领域中经常遇到，而电解质溶液理论研究将推动物质微观结构的深入研究和统计力学理论的发展，它也是相平衡和化学平衡计算及新工艺和新产品开发的理论基础。

电解质在溶剂中的活度是溶液热力学研究的基本和重要的参数，它集中反映了在指定溶剂中的离子之间及离子与溶剂分子之间的相互作用，对离子溶剂化，离子缔和及溶液结构改变的理论研究及其应用具有重要的意义。电解质水溶液组分活度系数的研究在海洋化学，盐湖化学，污染控制等领域中有着重要的意义，电解质活度系数理论既是国内外溶液热力学理论研究的热点，又是主要的电化学研究领域，同时也是含盐溶液蒸馏，湿法冶金，生物化工等工程上的需要。

二、国内外研究概况

1906年路易斯提出处理非理想体系的逸度和活度概念，以及它们的测定方法之后，化学热力学的全部基础已经具备，至此化学热力学得到了飞速发展。从此之后，活度的理论和应用都得到了长足的进步。不同的科学门类，都应用这一观点解决本门类面临的问题，它在生命科学、医药、化学、地壳演化方面都有广泛的应用，对解释相应现象作出了相当的贡献。

三、活度测量方法

电解质溶液活度系数是溶液热力学研究的重要参数。它集中反映了指定溶液中离子与离子与溶剂分子之间的相互作用。对离子溶剂化、离子缔和及溶液结构理论的研究具有重要意义。

1.电导法

2.电动势法

对于任一强电解质可以组成下列电池：

通过实验测定电池电动势E，再外推求，即可求出浓度为m时电解质溶液的活度系数

3. 凝固点下降法

此法是利用实验测出溶剂的活度，再由吉布斯-杜亥姆公式即可算出电解质的活度系数。

既由公式：

4.0溶解度法

对于溶解度不大的电解质，冰球有其他的电解质存在时，可用此法测定电解质溶液的活度系数。

5. 等压法

根据吉布斯-杜亥姆方程：

四、总结

近年来，电解质溶液逐渐成为许多有机和无机反映的良好媒介，在化学，化工，冶金，生物，海洋，环保及地质等领域中经常遇到，而电解质溶液理论研究将推动物质微观结构的深入研究和统计力学理论的发展。在测定非缔和式电解质溶液活度系数时一般采用电动势法或凝固点降低法，但电动势法、凝固点降低法有测量数据精确，误差小，操作繁琐的优缺点；相比之下电导法具有仪器简单、操作方便等优点。

参考文献：

[1] Debye P，Huckel E.Phys.Zeit.，1923，24，185-195

[2] Debye P，Huckel E.Zur Thoorie der Elektrolyte.PhyZ，1923，24：185

[3] 黄子卿.电解质溶液理论导论（修定版）[M].上海科技文献出版社，1983

[4] Pitzer K.S.Electrolytes fom Dilute Solution to Fused Salts.J Am Chem Soc.1980，102（9）：2902-2906

[5] 于养信，陆九芳，李以圭.平均球近似法计算电解质活度系数的研究：（Ⅰ）单一电解质水溶液.化工学报，1992，43（5）：523-531

[6] Stoces R H，Robinson R A.Solution Equilibria in Vry Concentrated Electrolytd Solution.J So-lution.Trans Faraday Soc.1995，51：1235

[7] 李以圭.金属溶剂萃取热力学[M].清华大学出版社，1988

[8] Zerres H.，Prausnitz J.M.Thermodynamics of Phase Equilibria in Aqueous Organic Systems with Salt.AICHE J.1994，40（4）：676-691

[9] 张锁江，韩世钧.广义活度与广义活度系数.化学物理学报，1997，7（4）：356-364

[10] Lu X.H.，Maurer G.Model for Describing Activity-Coefficients in Mixed Electrolyte Aqueo-us-Solutions.AICHE J.1993，39（9）：1527-1538

[11] Lu X.H.，Zhang L.Z.，Wang Y.R.，et al.Prediction of Activity Coefficients of Electrolytes in Aqueous Solutions at High Temperatures.Ind Eng Chem Res.1996，35（5）：1777-1784

[12] Chen C.C.，Evans L.B.A.Local Composition Model for the Exess Gibbs Energy of Aqueous Electolyte Systems.AICHE J.1986，32（3）：444-454

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关键词：工程热力学 课程建设 教学质量

中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.093

《工程热力学》是研究与热能工程有关的热能和其他形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科[1]，作为我校飞行器系统与工程专业的主干课程之一，为学好专业核心课程《导弹发动机原理》打下必备的理论基础。该专业最终目标是培养适应科技发展和军队建设需要、能胜任初级专业技术职务岗位工作的导弹发动机工程类干部，因此，与军内外同类课程相比，《工程热力学》具有明显的工程使用特色。

课程建设作为高校可持续发展的生命线，是最基本的教学建设，也是提高教学质量、抓好专业与学科建设的关键。工程热力学课程组以深化教育改革、切实提高教学质量[2，3]、突出专业应用特色、激发学生学习兴趣、培养高素质人才为目的，有计划、有步骤地从师资队伍、教学条件、教学内容及教学实施等方面进行了建设，效果明显。

1 加强师资队伍建设，提高教师业务水平

建立一支高水平和稳定的师资队伍是各项教学工作开展的基本保证。为满足教学要求，形成了一支年龄、职称、学历和学缘结构相对合理，人员相对稳定的高水平课程教学梯队[4]。从课程建设开始，教研室通过调研摸底，根据每个人的专业方向，选择表达能力和逻辑思维能力强的教师作为一线授课教师，组成包括1名正高、2名副高和2名讲师（4名博士、1名硕士）的教学梯队，年龄从28岁到45岁，毕业院校包括国防科技大学、第二炮兵工程学院和西北工业大学。

实行主讲教师负责制。为提高教学质量，主讲教师必须严过教案关、试讲关和课堂质量督导检查关，针对主讲教师的自身特点，根据专家教授的建议，听课检查落实教师业务素质和授课水平的提高情况。

加强交流学习，提高业务水平。选送部分教师到部队锻炼，了解部队实际需求，在授课过程中能够进行针对性教学；派送任课教师到具有相应精品课程的地方高校进行教学观摩和进修学习，以提高授课质量。

2 改善教学条件，保障教学顺利开展

2.1 精心选用教材

为了切合火箭发动机的专业特点和部队建设的实际需要，经过任课教师的精心挑选，选取了内容和难度适中、华自强编写的第四版《工程热力学》作为授课教材，该教材融合了化学热力学的基础内容，使教学内容体系更加完善合理。辅导教材则选择美国M.C.波特尔编著的《Engineering Thermodynamics》，学生反响良好，认为该书英文通俗易懂，既提供了一个阅读外文文献的实践锻炼平台，又能从中学习了解国外学者表述热工知识的思维方式。

2.2 制作多媒体课件

利用现代教学手段，提高教学效果。以二维FLASH动画技术制作了内容生动的《工程热力学》典型动力装置和典型热力过程的动画演示软件，包括35种不同理论模型的动画。利用多媒体教室播放不同理论模型的动画、结合教师理论讲解，学生可以较好理解实际工程中热能和机械能相互转换的抽象过程，增强学生的感性认识。

2.3 开发网络教学平台

充分利用校园网络优势实现教学资料的上网，开发网上答疑系统进行在线讨论，让网络教学作为辅助教学手段提高教学质量。制作渐缩喷管和状态参数测定的虚拟实验，学生可以在开放的网络平台上进行交互的虚拟实验。按照教学大纲开发课程练习题库，为学生提供一种通过习题强化加深对所学知识理解的手段。题库包括5种题型共1000余道试题，系统随机组题，学生可以进行在线测试。

2.4 搭建《工程热力学》实验平台

结合现有实验条件，编著适合我校实际的《工程热力学实验指导书》，通过与西安重点院校的交流协商，搭建了在西安交通大学开展《工程热力学》实验的教学平台，开展了喷管内气体流动的热力过程与性能参数测定实验，使学生深刻理解了喷管设计和环境压力对喷管流动影响中涉及的理论知识。

3 优化教学内容，体现专业特色

考虑到专业特色，将传统的热力学理论列为重点内容讲述的同时，把火箭发动机工作过程中涉及的化学热力学理论列为重点内容讲述。在内容安排上，结合二炮院校的专业特点和部队实际需求，增加火箭发动机的动力循环知识点和导弹测试时用到的湿空气相关内容。并且把湿空气的性质安排在理想气体混合物的性质之后，这样可以把湿空气当做理想气体混合物的一个特例加以介绍，使学生能够从抽象到具体、从一般到特殊，既能理解理想气体混合物和湿空气理论知识，又能在发动机相关操作中学以致用。

4 激发学生学习兴趣，强化创新能力

在本课程学习中，主要从两方面激发学生兴趣、促进创新能力发展。

一是善于设疑提问，促其思考。在绪论介绍中强调“热”与人类文明进步的联系，热能的利用渗透在社会的方方面面。怎样描述热能与其他形式能量的转换？怎样做到节能减排、提高能量转化效率？工程热力学基本理论、定律是如何体现在我们日常生活当中？通过上述启发式提问，极大地启迪学生的思维，激发他们学习工程热力学的兴趣。

二是注重学以致用，在创新中深化知识的理解和运用。在课程学习中，引导学生运用《工程热力学》基本理论去指导专业应用。拟定课题“温度、湿度对固体火箭发动机气密性检查的影响分析”，要求从理论上分析环境温度和气体湿度变化可能对阵地测试项目造成的影响。该课题紧密结合部队实际，学生兴趣大，研究热情高，成为历届学生本科毕业设计的选题热门。在研究过程中，大大加深学生对《工程热力学》知识的理解，在此基础上指导教师与学生共同撰写并发表了相关学术论文。既强化了学生的创新能力，又促进了教师科研学术水平的提高。

5 重视教学全过程，提高教学质量

课程组监管教学全过程，旨在全方位提高工程热力学教学质量。①教学准备：在教研室的指导和帮评下，主讲教师认真备课、撰写教案，进行课前实讲。②课堂教学：教学采用理论授课、讨论、观看工程及实验录像、动手实验等多种教学形式，灵活采用研讨式、启发式等多种教学方法，按基本概念、理论分析、工程应用的顺序进行。教研室组织听课帮评加强对教学过程的监控管理和全程评价。③课后总结：在课堂授课后及时将本次授课的经验得失进行总结。④课程考核：采取平时学习表现与期终考试相结合的考核方法。⑤问卷调查：对学生进行不记名问卷调查，对调查结果进行总结分析，对照反思，有针对性地改进，力求本课程的教学水平达到新高。

6 结束语

《工程热力学》经过近五年的建设，课堂教学质量和教师教学水平得到明显提高，在学校有很高的教学评价。工程热力学先后在学校第五批重点课程建设和第二炮兵首批优质课程建设中评为优秀。

针对我校没有工程热力学实验室的现状，在学校领导和课程组的共同努力下，“2110”三期建设规划在今年正式启动热工基础实验室的新建工作，热工基础实验室建成及投入使用必将为学生提供《工程热力学》实验平台，缩短抽象概念和具体工程应用之间的距离；为学生提供实践和自主创新的场所，使工程热力学的教学质量再上一个新的台阶。

参考文献：

[1]华自强，张忠进，高青等编.工程热力学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]周丽萍，蔡康旭.关于《工程热力学》课程教学改革之浅见[J].时代教育（教育教学版），2009，（1）：191.

[3]李文杰，余晓平，彭宣伟.工程热力学课程教学现状与改革思考――以重庆科技学院工程热力学课程为例[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012，（13）：350.

[4]艾春安.《工程热力学与传热学》第二炮兵优质课程建设评审材料（内部资料）[Z].2011.

作者简介：李红霞（1979-），女，博士，讲师，主要从事工程热力学教学工作，研究方向为含能材料合成、性能分析和模拟计算，第二炮兵工程大学601室，陕西西安 710025

艾春安，第二炮兵工程大学601室，陕西西安 710025

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（曲靖师范学院化学化工学院，云南曲靖655400）

摘要：翻转课堂是利用现代网络技术和资源，重构教学流程，把教学过程分为课前和课堂中两部分。在物理化学的教学过程中，通过翻转课堂能够激发学生的学习兴趣，培养学生的逻辑思维能力和创新能力，提高学生的自学能力。翻转课堂模式对物理化学教学改革有重要启示，值得物理化学教学者重视和思考。

关键词 ：翻转课堂；物理化学；教学；应用

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.06.020

中图分类号：G642文献标识码： A 文章编号：1671—1580（2015）06—0046—02

基金项目：曲靖师范学院“物理化学重点课程”，项目编号：ZDKC2014008。

收稿日期：2014—12—28

作者简介：余仕问（1977— ），男，云南宣威人。曲靖师范学院化学化工学院，副教授，研究方向：量子化学计算。

物理化学课程是物理和化学的交叉科学，是化学、应用化学、生物科学、药学等学科的理论基础课。该课程以公式推导繁琐、公式适用条件严格、概念理解难为特点。随着化学和相关学科的飞速发展，物理化学的内容随之增加，而同时物理化学的授课课时减少，因此，如何提高教学质量就成为每一位物理化学教师要思考的问题。笔者结合近三年应用化学专业物理化学教学实践， 就如何提高学生学习兴趣和加强学生的自学能力方面进行了一些尝试，引入了流行于国外的翻转课堂教学法，积累了一些经验，取得了良好的效果。

一、翻转课堂与传统课堂的对比

翻转课堂是通过颠倒知识传授和知识内化来改变传统教学中师生角色并对课堂时间的使用进行重新规划的新型教学模式。［1］在麻省理工的开放课件运动后，可汗学院、耶鲁公开课微视频等为翻转课堂的开展提供了优质的教学资源，促进了翻转课堂的发展。

知识传授和知识内化是传统教学过程的两个重要组成部分。在传统课堂中，教师以在课堂中讲授的方式来完成知识传授，学生则以课后作业、实际的操作实现知识内化。在翻转课堂中，知识传授由学生在课前通过观看教学视频、预习教材来自主完成，知识内化则在课堂中经教师通过典型问题的讲解、习题练习、小组讨论、自我测试等方式来完成。翻转课堂使得教师从传统课堂中的知识传授者变成了学习的促进者和指导者，学生成为了学习过程的核心，需要教师在翻转课堂中使用新的教学策略达到这一目的。

二、翻转课堂在物理化学教学中的应用

在翻转课堂中，针对课前和课后两个部分进行了细致的规划。

（一）课前部分

1.帮助学生明确学习的内容、重点、难点。以电化学为例，告知学生电化学的重点为可逆电池的电动势及其应用，其难点为计算电解质溶液的平均活度系数（γ±）和平衡常数等内容。要求学生从热力学基本公式dG=-SdT+VdP 推导出ΔrSm、Qr、ΔrHm的计算公式以及能斯特方程，能把化学反应设计为原电池。并布置一定的习题给学生，要求学生讨论完成，把不清楚的地方记录下来。

2.录制视频。物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科， 涉及的公式多， 而且比较抽象， 所以成为历届学生比较难学的一门课程。因此，教师在制作视频时必须抓住教材的重点、关键点及难点，深入细致地进行讲解，此外，在视频制作过程中要取得学校的配合。流程化的过程是麻省理工学院开放课件运动成功的重要因素之一。［2］

3.课前讨论。在学习热力学第一定律时，学生已经理解热力学第一定律就是能量的守恒与转化定律，且已知在化学热力学中，研究对象无整体运动，无特殊外力场，只关注体系的热力学能，要求学生在课前讨论为什么不能计算体系内能的绝对值，而只能计算体系内能的热力学能变。经过讨论学生普遍反映他们对热力学能和热力学第一定律的理解加深了，掌握了热力学能是状态函数和热力学解决问题的基本方法。

（二）课中部分

1.确定问题。在物理化学教学中，应根据教学内容和学生讨论中提出的疑问，归纳其中有价值的问题作为课堂的教学导入，引导学生去积极探究问题的答案。例如：根据学生完成习题的情况，发觉大部分学生在利用吉布斯自由能G做判据时，不理解其适用条件（等温、等压、不做其他功）。在课堂讲授时，教师应从热力学第一、第二定律入手推导公式，在引入条件时有意识地仔细讲解，必要时可让学生在课堂上自己推导，以加深理解。同时，顺势得出物理化学中的其他判据，如熵判据、Helmholtz自由能判据以及内能和焓判据。在引入相关条件的过程中，注重培养学生科学的思维方法， 引导学生从推导与归纳中学习科学的研究方法，为以后进一步深造和从事科学研究打下坚实的基础。

2.独立探索。物理化学概念抽象、公式多且公式推导过程涉及到大量的微积分知识，如果教师在教学过程中采用传统的教学方式，学生容易感到枯燥无味，从而失去学习的兴趣。因此，教师在物理化学课堂设计中要尊重学生学习的独立性，让学生在自主学习中构建自己的知识体系。例如：在物理化学教学中，对于四个基本公式（dU=TdS-PdV，dH=TdS+VdP，dA=-SdT-PdV，dG=-SdT+VdP），要求学生从热力学第一和第二定律首先推导出dU=TdS-PdV，再得到其余三个。对此，学生反响热烈，认为通过独立探索能更好地掌握和理解热力学的基本公式和适用条件，并且可以把热力学第一和第二定律有机结合。

3.协作学习。建构主义者认为，知识的获得是学习者在一定情境下通过人际协作活动实现意义建构的过程。［3］所以，在翻转课堂中应该加强协作学习的设计。例如：在讲到表面物理化学中的表面张力有关内容时，可以把学生分成几个小组，每一个小组做一个实验，用棉线做一个不规则的图形，然后取一盆肥皂水， 用棉线蘸一下，观察棉线形状的变化。学生自己动手实验和思考后，在课堂上讨论是什么原因导致棉线发生变化的，然后教师从理论上进行分析， 引导学生得出表面张力的本质、方向以及表面张力和表面Gibbs自由能的异同点。［4］

三、翻转课堂对于物理化学教学的意义

（一）促进学生素质和成绩共同提高在传统的物理化学教学模式中，由于课时削减和内容增加，教师课堂讲授几乎占用了全部的授课时间。从上课开始到下课，教师都一直在讲，学生的主观能动性和创造性被压抑，不利于培养学生的自主学习能力。翻转课堂能提高学生的自我管理和自主学习能力，拓宽学生的知识面。采用翻转课堂教学模式后，学生的期中和期末成绩普遍有了提高，不及格人数大幅下降，在问卷调查中，学生反映学习兴趣和自学能力都有了提高。［5］所以，翻转课堂培养了学生科学的思维方法和动手能力，能提高学生的素质和成绩。

（二）提供从不中断的学习资源传统的物理化学教学模式的教学内容无法长期保存，所以学生在课堂上用大量的时间做笔记。翻转课堂的教学内容如授课视频、网上的习题、自测题以及教案等可以长期保存，学生观看视频时，对于看不懂的地方可以反复看，还可以随时暂停来思考重点和难点。

四、结语

物理化学教师在教学过程中应根据实际情况，不断地探索和实践那些有利于提高教学效果的新方法。翻转课堂教学模式能培养学生的创新能力，激发学生的学习兴趣，提高学生概括问题、分析问题和解决问题的能力。

［

参考文献］

［1］焦建利，张渝江.透视“翻转课堂”［J］.中小学信息技术教育，2012（3）.

［2］王龙，王娟.麻省理工学院开放课件运用项目经验评述［J］.开放教育研究，2005（4）.

［3］何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础［J］.电化教育研究，1997（3）.

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关键词：化学反应速率；化学平衡；调查研究

文章编号：1005C6629（2017）3C0021C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学反应原理是中学化学中逻辑性最为缜密的一个部分，而最令学生头痛的则是其中的化学平衡部分。化学平衡还包括下位的弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡、沉淀溶解平衡等内容。化学平衡的基本原理是上述所有理论的基础，学生只有真正掌握了化学平衡，才能认知其他特殊条件下的各类平衡问题。

1 “速率”和“平衡”的教学误区

1.1 尽管课标“隔离”了“速率”和“平衡”，但教学中往往混为一谈

化学反应动力学和热力学的基础内容是高中化学反应原理模块的重要组成部分。课程标准要求学生对动力学的认识主要有：（1）知道化学反应速率的定量表示方法，通过实验测定某些化学反应的速率；（2）知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响；（3）通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响，认识其一般规律。而对热力学的要求包括以下两个方面：（1）能用焓变和熵变说明化学反应的方向；（2）描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率[1]。

很明显，课标对动力学和热力学这两个理论作了明确的“隔离”，即内容上分开来阐述，强调了速率相关内容的过程性以及平衡相关内容的状态性。例如课标要求用焓变和熵变两个状态函数去判断反应进行的方向，要求利用化学平衡常数去计算反应物的转化率等等。动力学和热力学有着不同的研究对象，前者关注的是反应的过程，后者只关涉体系的状态。两者有着本质的差异，而教材往往通过速率来建立平衡，且通过速率的改变来讨论平衡的移动，从而教师往往将两个理论混为一谈，时而“速率”，时而“平衡”，导致学生误以为速率的改变是平衡移动的原因，事实上焓和熵才是影响平衡的关键因素。

在教学实践中，教师往往这样总结：“在一定的条件下，当一个可逆反应的正逆反应速率相等且不等于零时，该反应就达到了动态的化学平衡状态。这种状态的建立需要一定的条件，当条件改变时，导致正逆反应速率改变，从而平衡状态被打破。如果正反应速率大于逆反应速率，那么反应向正方向移动，最终达到一个新的平衡。”这样的表述乍看起来很正确，有条理。但仔细分析其逻辑关系时会发现存在很多问题。比如这样的表述认为速率不变导致了平衡建立，速率的改变引起了平衡的移动，即化学反应速率是化学平衡的原因。这种将热力学和动力学归结为简单的因果关系的错误做法，势必导致学生思维紊乱，因此从源头上区分动力学和热力学才能消除这种认识误区。

1.2 相P研究“隔靴搔痒”，没有涉及教学中如何有效“分离”动力学和热力学

很遗憾的是，相关教学研究并没有关注到教学实践中如何从源头上消除这种混淆，而主要集中在以下三个方面：一是学科本体知识的推导。主要是从学科本体知识层面出发去辨析和论证化学反应速率、化学平衡状态、化学平衡移动等核心概念的内涵和实质，探讨各概念间的联系和区别。该讨论建立在大学物理化学的纯理论知识之上，没有涉及到具体的教和学，缺乏操作性。

二是教学策略与方法的探讨。这类研究一般都起源于教师在实际授课过程中遇到的困惑或者问题，针对某一节课或者某一单元的内容，通过尝试新的教学理念或者改进教学设计和方法来提高教学的实效性，然后分析比较改进后的成果和不足，为其他教师提供参考。但以上研究极少触及学生在本部分产生认知障碍的本质原因：即将混淆了的热力学和动力学作为建构知识的基础。

三是学生学习障碍点的分析。这部分研究主要从教学重难点出发，调查分析学生存在的认知障碍和迷思概念以及形成原因，旨在探讨如何避免学生在认知建构中出现矛盾。但这类研究的关注点集中在教学过程中的策略和方法是否恰当，很少触及到学科本体知识框架的科学性。

1.3 教学误区的实践表征：“以其昏昏，使人昭昭”

在真实的教学情境中主要存在两个方面的问题：一是教师本身理论知识紊乱、逻辑不清，不清楚化学反应速率和化学平衡之间的联系和区别。因此在教学实践中也就无法将这个问题有层次、结构化地呈现给学生。导致学生在认知建构的起始阶段就存在误区，失之毫厘谬以千里，最后无法认清动力学和热力学的本质。

二是学生在学习这一块内容时只考虑速率和平衡的关系，错误地使用速率去推断一切平衡问题，混淆了两个理论不同的适用范围，不能区分过程性问题和状态性问题，导致问题解决时思维混乱，甚至出现分别从“速率”和“平衡”的角度去分析同一个问题，居然得到截然相反答案的情形。如有学生学完速率和平衡之后提出一个问题，“有固体做反应物的可逆反应达到平衡状态后，将固体由块状粉碎成粉末状后，正反应速率增大，逆反应速率没有变化，为何平衡没有移动呢？”学生这种问题出现的根本原因在于学生没有理解化学平衡移动的能量本质。

2 “速率”和“平衡”教学的实证研究

本研究对北京市一所普通学校的高二学生进行调查研究，发放问卷240份，回收有效问卷194份，有效回收率为80.8%。

研究工具分为问卷和访谈两部分。（1）问卷测试。问卷包括对速率及其影响因素的理解、对平衡及其影响因素的理解、对平衡和速率关系的理解三个维度。每个维度均包括两个判断题，每个问题后均要求学生写出判断的原因。（2）半结构性访谈。对6位教师进行深度的半结构性访谈，主要从教师的角度关注教学实践中速率和平衡问题的处理。测试总体结果如图1所示。

学生对于化学平衡的表征、速率表征及速率与平衡的关系掌握较好，正确率在80%以上。但在平衡与状态的关系、速率与平衡的移动等方面表现一般，正确率50%左右。由于相应的理论知识掌握不扎实，导致绝大多数学生在实际问题解决时束手无策，得分率非常低，仅有26%的学生能够很好地解释工业合成氨中的相关问题。图1充分说明了以下几个问题：一是大部分学生能从较低层次理解速率和平衡及二者关系，但未能上升到速率微观变化机理的高度，孤立地考虑速率的各影响因素，没有形成系统；二是接近一半的学生对于化学平衡状态的实质认识有欠缺，不能理解平衡状态只与系统的各状态函数（焓、熵、温度等）有关而与达到平衡的途径无关；三是绝大多数学生对平衡和速率的关系极少能从本质上区分，几乎都停留在各种规律的机械记忆上，化学平衡常数仅仅被作为计算的工具，没有意识到平衡的热力学实质（K与Q的关系）。

2.1 对平衡及其影响因素的理解：半数学生不清楚“平衡只与体系的状态有关，与建立的途径无关”

数据分析结果表明，87%的学生能够正确判断“化学平衡发生移动，但化学平衡常数不一定改变”，其中62%的学生能够指出化学平衡常数仅与温度有关，仅16%的学生能够同时指出化学平衡受多种因素（浓度、温度、压强等）的影响。学生总体的25.7% 在解释这一判断时出现了错误。主要的错误解释有三类，每类约占1/3，具体数据见表1。

有54%的学生能够正确判断“平衡只与体系的状态有关，与建立的途径无关”，其中39.5%的学生能够答出“在等温等压下，固定容积时，1mol N2和3mol H2达到的平衡状态与2mol NH3达到的平衡状态是等同的”或者“以上两种情况是等效平衡”。学生总体中有51.4%在解释原因时出现了错误，没有从热力学的研究角度去看待平衡状态，仍然试图从变化过程推断平衡结果，将动力学套用到热力学问题的解决中，从而导致科学性错误。主要也是三类，具体情况见表1。

2.2 对速率及其影响因素的理解：大部分学生忽视速率的定量特征

数据分析结果表明，82.9%的学生能够正确判断“速率大，现象并不一定越明显”，其中58.6%的学生认为“无明显现象的化学反应即使速率大现象也不显著”。学生总体的24.3%在解释判断原因时出现了错误，主要错误有两种，一是认为速率是物质的量的变化，没有考虑单位时间。数据表明大部分学生对于化学反应速率的意义认识比较清晰，但绝大多数学生仅基于化学反应的某种现象来考虑化学反应速率的大小，忽视速率的定量特征。有研究者指出，“化学反应速率”的广义定义可以表_为“参与反应的物质的‘量’（如质量、物质的量、物质的量浓度等）随时间的变化量”，这一定义是“化学反应速率”普遍的表达方式[3]；二是学生错误地认为只有观测到宏观实验现象才能讨论速率，如果没有气泡或者颜色变化等则无法测量速率。事实上，眼见不一定为实，有时现象明显可能速率并一定大。

2.3 对速率和平衡关系的理解：几乎没有学生理解“速率所属的动力学及平衡所属的热力学虽然两者相关，但并不互为因果关系”

有81.4%的学生正确判断“反应速率变化，平衡并不一定移动”，其中68.4%的学生能够举出反例如“催化剂可以改变化学反应速率，但并不能使平衡移动”来证伪该命题，3.5%的学生想到了“对于反应前后气体的物质的量相等的反应压强的改变同等程度地改变反应速率，平衡不移动”；学生总体的38.6%不能正确清楚地表述原因。判断错误的学生原因主要有两点：其一是化学反应速率决定平衡；其二是认为加热等会使速率增大，但平衡有可能不移动。50%的学生能正确判断“平衡正向移动，正反应速率可能变大、变小或者不变”，其中34.3%的学生表示“正反应速率和逆反应速率有可能同时增大或减小，但只要正反应速率大于逆反应速率，平衡即向正反应方向移动”。判断错误的学生主要认为“只有正反应速率增大，且逆反应速率减小，平衡才能正向移动”。

速率是动力学概念，平衡是热力学的概念，属于不同的范畴，两者相关，但并不互为因果关系。因此，应基于能量的视角来理解化学平衡的本质，热力学中的平衡状态是一种体系中所包含的能做功的热量（焓）和分子功（熵）之间的特殊稳定状态。这种状态的存在用平衡常数K和Q的相对大小来衡量，而正逆反应速率相等是化学平衡建立后的一种外在表现形式，使用正逆反应速率的大小变化去推论平衡的相关问题存在科学性错误。

化学热力学认为对任意的封闭系统，当系统有微小变化时，

总之，通过上述讨论，无论是平衡的建立过程还是平衡的移动过程，热力学基础上建立的关于化学反应问题的结论，与反应速率之间没有任何的联系。

3 澄清“速率”和“平衡”教学误区的建议3.1 教师要深刻把握热力学、动力学的联系与差异

化学反应动力学与化学反应热力学是综合研究化学反应规律的两个不可缺少的重要组成部分。由于二者各自的研究任务不同、研究的侧重点不同，因而化学反应动力学与化学反应热力学既有显著的区别又互有联系。因此，教师要从源头上对它们作本质的区分。

化学反应热力学，特别是平衡态热力学，是从静态的角度出发研究过程的始态和终态，利用状态函数探讨化学反应从始态到终态的可能性及变化过程的方向和限度，而不涉及变化过程所经历的途径和中间步骤。所以化学反应热力学只回答反应的可能性问题，不考虑时间因素，不能回答反应的速率和历程。热力学方法不依赖于物质的结构和过程的细节，旨在预示和指出途径而不是解释，因此它只能处理平衡问题而不能说明这种平衡状态是怎么达到的，只需要知道体系的最初和最终状态就能得到可靠的结果[7]。

一般来说化学反应动力学的研究对象包括以下三个方面：化学反应进行的条件（温度、压强、浓度及介质等）对化学反应速率的影响；化学反应的历程（又称机理）；物质的结构与化学反应能力之间的关系。化学动力学最重要的是研究化学反应的内因（反应物的结构和状态等）与外因（催化剂、辐射及反应器等存在与否）是如何影响化学反应的速率及过程；揭示化学反应机理；建立总包反应与基元反应的定量理论等[8]。

在对化学反应进行动力学研究时总是从动态的观点出发，由宏观的研究进而到微观的分子水平的研究，因而将化学反应动力学区分为宏观动力学和微观动力学两个领域，但二者并非互不相关，而是相辅相成的。平衡是对过程结果的描述，速率变化则是对反应过程的描述。它们的解机制是两个不同学科的不同问题，既非化学平衡移动决定反应速率的变化，也非反应速率的变化导致了化学平衡的移动，它们属于各自独立的学科体系问题。

3.2 教学顺序可以尝试调整，按照大学顺序先平衡后速率，有利于中学与大学衔接

我们发现，传统教学基本按照人教版教材顺序安排，先讲“化学反应速率”部分，然后通过速率的讨论来研究平衡的建立问题。笔者通过教师访谈发现，他们认为“速率”较为贴近学生的生活经验，且已有认知中的物理概念“速度”易于迁移，所以没有觉得这种教学顺序存在问题。但由于速率的影响因素和平衡的影响因素非常相似，这种教学安排导致前者对后者的学习产生了干扰，学生在后期平衡移动的判断过程中把正逆速率的改变看成平衡移动的本质原因。

教师应当对学生的认知障碍有一定的判断，认识到速率部分的学习对学生认知同化造成矛盾，因此合理调整教学顺序，选择比较合适的教学素材，可以克服这一困境。例如可以采取鲁科版《化学反应原理》中的编排顺序，将化学反应方向和限度放在化学反应速率之前教学。笔者对鲁科版教材编写专家进行访谈，发现该版本教材之所以将“平衡”置于“速率”之前，就是为了避免以往教学中先讲速率的弊端，让学生分清热力学和动力学这两个不同的问题。这样的教学顺序也符合大学化学中的授课顺序，有利于中学到大学的教学衔接。

3.3 引导学生厘清平衡和速率，从热力学的角度解决平衡问题

为了使学生能从本质上理解反应速率的影响因素，教师要使学生将速率的宏观影响因素（浓度、温度、催化剂）和微观机理（碰撞理论和活化能理论）结合起来，只有让学生能从能量角度（活化分子数和活化分子百分数的改变）推理出浓度、温度、催化剂对速率的影响，学生才能不浮于表面的死记硬背。针对化学平衡移动这一学生认知困难的部分，教师应当深刻把握平衡的本质，即将平衡的影响因素归于化学平衡常数K与浓度商Q的不相等，温度改变了平衡常数K的数值，而压强或浓度改变的则是浓度商Q的数值，平衡会向使浓度商Q趋近于平衡常数K的方向移动。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2][5][6][7]傅献彩等.物理化学（第五版）（上册）[M].北京：高等教育出版社，2006：343～347，348～349，362～365，64

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ZOU Zhong-li MA Jin-fu CHEN Zhan-lin

（School of Materials Science and Engineering， Beifang Univesity of Nationalities， Yinchuan Ningxia 750021， China）

【Abstract】According to the characteristics of Physical Chemistry and the development requirements of the major， teaching reform is carried out in Physical Chemistry course. The reform includes changing in curriculum， improving teaching content and updating teaching methods. The students’ interest and learning initiative are increased clearly， and the quality of teaching and the teaching level are improved effectively by teaching reform.

【Key words】Physical chemistry；Teaching reform；Teaching effect

物理化学是新能源材料与器件专业的一门专业基础课。该课程是从化学现象和物理现象的联系中，寻找和探索化学反应过程中普遍性变化规律的一门科学[1]，研究内容包括化学热力学、化学动力学、电化学及表面化学等，其研究目的是探究物质变化过程的基本规律，用于解决科学研究和实际生活中的问题。“新能源材料与器件专业”是今年教育部2010年公布的战略性新兴产业相关专业之一，全国共有十余所高校获准设立该新专业。物理化学课程可为新能源材料与器件专业后续课程、创新实验和毕业设计提供重要理论支撑。通过新能源专业的教学实践，笔者从以下几方面谈几点认识和体会，供大家探讨。

1 存在的问题

物理化学课程内容理论性强，公式多，概念多，需要教授的知识点多，而课时却非常有限。正由于这些特点使得该课程成为高等院校中有名难学难懂的专业课，考试通过率普遍很低。通过本校新能源专业的教学实践，学生也普遍反映该课程理论概念抽象、相关公式和使用的限定条件众多，十分难学，在学习过程极易产生厌倦和抵触的情绪。

此外，物理化学存在的另一问题是学习起点高。前修课程包括高等数学，大学物理，无机化学。由于各课程自成体系，互相封闭，各自为教造成基础课，基础课与专业课存在重复不协调现象严重。使得教与学都十分困难，教师要耗费大量时间解释相关课程的基础知识，而学生也难以理解和接受。比如在微积分和微分方程都没有学到情况下，让学生理解化学动力学中n级反应，显然是不恰当的，再如多组分系统热力学中偏摩尔量的概念，没有高数知识也是无法理解的，这样的教学脱离了学生的基础，也违背了循序渐进的教学原则[2]。

2 教学内容的改革

针对目前物理化学的现状，笔者首先从教学内容进行改革，对教学内容和教学体系进行了重新梳理，具体包括以下三方面。

2.1 修订教学大纲，力求内容少而精

目前全国大多数高校中开设的物理化学课程学时至少在80学时以上，而本校物理化学课程的学时只有48学时。这造成了在选取教材方面存在极大的困难，物理化学的经典教材有很多，然而即使在简明教材中也难有一种符合本校专业的培养要求。本课程曾经选用的教材在实践教学中发现，虽然是面向材料专业编写的，并且在课程内容方面对材料专业也有所侧重，但书籍阅读理论基础较高，学生普遍反映看不懂。综合考虑采用清华大学朱文涛教授主编的《物理化学简明教程》，该书对传统物理化学的内容去繁就简，内容也深入浅出。在此基础上要求教师在授课过程中也不唯书，不照本宣科，对原有教学大纲进行修订，比如去掉物质的状态与表征一章，合并表面和胶体两章，使其更具有科学性和概括性。

2.2 教学内容与实践结合，激发学生兴趣

兴趣是最好的老师，如何提高学生的学习兴趣一直是物理化学教学中关注的问题[3]。物理化学是一门系统性很强的课程，在讲授过程中注重科学发展史的介绍。例如热力学第二定律的讲授过程中增加热力学定律研究和产生的历史过程，引入永动机的起源和争论，既可以引发学生的听课兴趣，培养学生严密的科学思维。再如冰箱制冷与卡诺循环、中暑与熵病、土壤保墒与开尔文公式、卤水点豆腐与胶体聚沉等，将生活中常见的现象与本课程有机地联系起来。此外结合专业以课程内容为主线，介绍一些与新能源专业联系紧密的科技进展，如在电化学章节可增加与新能源专业联系紧密的锂离子电池、燃料电池等的发展，经过教学实践收到了很好的教学效果。

2.3 梳理知识结构，协调与其他学科的关系

在教学过程中教师需要经过思维加工，设计出课程知识体系，以便于学生理解掌握。物理化学的概念多，对于每一个概念教师在上课过程中确切说明：问题是怎么提出来的？它的定义是如何表述的，其物理意义是什么？适用范围是什么？等等。通过举例的方式详细讲解各个章节的重点和难点，将知识点联系起来，融会贯通[4]。针对无机化学与本课程在内容上有一定重复，避免低层次的重复，充分利用学生已有的知识和经验，重点介绍以前未学的知识点，使得两门课程可以很好地衔接起来。针对物理化学中大量定义、结论、推导过程都使用了大量的数学知识，在实际教学过程，教师有意识地提前安排学生进行课外复习，对于一些重要的数学知识，可以在课堂上进行简要复习[2]。

3 多种教学方法和教学手段

3.1 改进教学方法

教学方法的改革包括在课堂教学过程中摆脱满堂灌的模式，要想调动学生的学习积极性，设疑启发是一个有效途径[5]，在教学过程中多提示、多启发，将理论和例题讲解相结合的方式，讲述理论时可以选用学生熟悉的生活现象来设置疑问，进而引出理论解释；讲解精选例题时多启发学生，引导学生培养正确的思维方式，实现教师为主导、学生为主体的双向互动，充分调动学生的参与意识、主动性和积极性，促进教学质量的提高。

3.2 多种教学手段相结合

多媒体相对于传统板书教学有着不可比拟的功能，可以形象使用图表动画形式演示抽象的物理化学理论，提高课堂效率，还可以通过视频形式向学生展示一些重要的科技前沿成果，激发学生的学习兴趣，启发学生的创新思维[6]。此外，在采用多媒体辅助教学的基础上，课下可依托学校的网络教学平台建立该课程的学习平台，使得课堂教学得以延续和补充。将课程简介、教学大纲、教学日历、教案、参考书目等相关内容上传，让学生根据自己实际情况在课下自由选择时间进行学习，解决自身存在的不同问题，同时可以强化学生对知识的理解和掌握，提高学生的自学能力。

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1目前物理化学教学中常见的问题

1.1内容多课时少

对于非化学专业，《物理化学》课程多是选修课，课时仅有36～54个学时不等，在如此短的教学时长内，让学生完全接受并理解化学热力学、化学动力学、电化学、统计热力学等方面的知识是不现实的，更遑论知识点的实际应用。据调研可知，在很多高校，统计热力学部分都是不讲解的，化学动力学部分也是匆匆带过。因此，即使经过54学时的认真学习，学生们对于物理化学仍然是一知半解，无法深刻领会物理化学“将微观与宏观巧妙结合”的魅力所在，在实际的应用中也会受到一定程度的限制［2－3］。

1.2教学方式单一

由于物理化学是一门理论性较强的课程，定理和公式繁多，并且适用条件区分严格。传统的物理化学课程的教学模式是:老师对定理和公式进行讲解，学生被动的接受这些新的抽象信息。并且公式推导过程中使用PPT播放的方式不利于学生熟悉推导过程，因此很多老师在讲解物理化学时仍然沿袭了板书教学的方式。这种方法在公式推导过程中具有明显优势，但其缺点是拖延教学进度，并且在一些前沿应用的讲解方面不够直观。这样僵化的教学模式使得学生学习兴趣降低，不能充分发挥主动性和创造性。单纯的对学习内容进行记忆不利于学生科研能力和创新能力的培养。

1.3教学内容单一

由于物理化学是一门理论性较强的学科，课堂教学内容主要就是围绕着课本中的理论和公式。即使在非化学专业的教材中，体现学科交叉方面的内容仍然较少，专业特色不显著，跟不上学科的发展需要。教材更新速度较慢，对于近年来物理化学新的成果与理论以及与其他学科交叉所产生的新的应用体现较少。通过和学生的交流，我们发现:在课本中找不到很多与自己专业相关的应用实例，也是学生提不起兴趣的主要原因之一。

1.4理论和实验课脱节

目前的教学模式下培养出来的学生虽然能够掌握一定的理论和基本概念，但是综合运用知识的能力不强。在物理化学实验课上，很多同学都无法将实验内容与理论知识结合起来。这除了与传统教学模式的效果直接相关外，还有一部分原因是由于物理化学的理论和实验课程不是同期开设所导致的。一种情况是实验课和理论课同时开设，由于实验进度快，会导致理论没有学到，实验却已经开始做了，无法让学生利用所学理论指导实验。另一种情况是实验课延期开设，有很多学生已经将上学期的理论课程内容忘记，同样起不到理论和实际相结合的目的。

1.5授课方式单一

大班授课是高校的传统授课方式之一，一个老师同时给上百名学生一起上课，选修课更是如此。网络上曾热传一张“学生类型分布图”，图片中展示了不同类型的学生在大教室的分布概率。认真听讲的同学通常会占据教室的前三排，不听讲的同学则习惯性的坐在教室的后三排。在这种大班课堂上，老师很难调动所有学生的积极性，大部分学生不愿意发表独立见解，不愿意提出质疑，上百人的大课堂变成了几个人的小课堂，这既不利于教师对知识的传授，也不利于学生对知识的获取。

2《物理化学》选修课教学方法改进的浅析

2.1物理化学选修课程的定位

根据开课专业的特点以及物理化学在相应专业的作用，在课程的定位上要充分考虑其服服务性、基础性、应用性和衔接性。选修课不是专业核心课程，因此在物理化学课程的定位上就需要摆正心态、摆好位置，服务专业。在课程的教授上要结合专业特点，除了讲解经典的理论和公式外，还需要着重讲解与专业相关的知识点，强调和突出物理化学在其专业领域的应用。适当缩减繁复的数学推导，注重相关结论的物理意义、适用范围、及其与自然现象或者工程问题的结合。同时，为了更好的服务其他课程，在内容的选取方面，应结合物理化学的知识结构特点，适当拓展相关的交叉学科所需要的内容，避免在后续的学习过程中出现知识结构断层。

2.2传统教学方法与多媒体教学相结合

物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科，内容抽象、公式推导过程繁杂。在学时较少的情况下，利用多媒体的图、文、声、像等方式使得抽象的内容具体化，便于学生接受。除了常见的PPT形式教学，还可以利用FLASH动画、微课视频、网络上热门实验视频、国内外教学名师的慕课视频等形式给学生们以全新的上课体验，让学生们感受到物理化学就在身边，提升他们的学习兴趣，明确他们的学习目的［4－5］。同时，多媒体教学方式的运用，还可以节省板书时间，提升教学效率。然而，在公式推导方面，仍然推荐使用板书教学，有利于学生跟上老师的讲解思路，进行逻辑思维，加深记忆。只有将传统的和先进的教学方法相结合，重返发挥它们各自的优势，才能明显提高教学质量。

2.3教学内容和教学方式多样化

合理安排教材中的理论和应用部分的讲解比重，既不能对公式和定理进行罗列式的讲解，也不能过度简化理论知识，单纯进行应用实例的展示。二者的比重要相当，并且教学内容要进行穿插式的讲解。教学过程中，多采用启发、讨论等形式的教学方法［6］。不能只和坐在前三排的同学讨论问题，和学生的互动要覆盖整个教室。譬如将学生按列划分成小组，针对一节课或者一章节的内容进行问题抢答或者讨论接龙，调动起所有学生的积极性，让每一位学生都不置身事外，成为课堂上的活跃分子。

2.4合理安排理论和实验课程

将物理化学理论课和实验课结合起来，由同一位老师负责，根据讲课内容和进度灵活安排实验课的内容和时间。在进行完一个章节或者一个知识点的理论学习后，安排一个相关的实验，。可以先组织学生来设计实验，列出实验用品的清单，再根据实验室条件准备好需要的实验仪器和药品，进行实验。这样可以充分调动学生的积极性，改变当前的“老师带着学生做实验”的传统理念，开创“我的实验我做主”的新模式。在设计实验、准备实验和完成实验的过程中增加学生的参与度，锻炼学生的统筹安排能力，提升学生的自主创新能力。

3结语

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【关键词】无机及分析化学 教学质量 策略

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）07C-

0136-02

无机及分析化学是我校于2004年实施基础化学教学改革后，将无机化学和分析化学的课程内容进行整合形成的一门新的课程，是化学工程、高分子材料工程、生物工程、环境工程等工科专业学生在大学阶段学习的第一门化学课，对培养基础扎实、创新能力强、适应经济社会发展需要的应用型人才起着十分重要的作用。这门课程的学习效果直接关系到后续课程如有机化学、物理化学及相关专业课程的学习。整合以后的无机及分析化学课程内容更紧凑、合理、连贯，并且大大减少学科间知识点的重复，从而建立起更有利于学生系统地学习和创新思维培养的课程体系。针对目前该课程教学内容较多、课时数较少的情况，为了使学生掌握更多的知识，有效地提高课堂教学质量，我们在改进教学内容、教学方法等方面进行了探索和尝试，收到了明显的效果。

一、教师提高教学科研水平

课堂是教师传道授业的大舞台，教师要在这个舞台上面充分展示自身学识、能力、魅力。教师在课堂中若能旁征博引，引经据典，妙语连珠，必然能提高学生的学习注意力和兴趣，从而达到优化课堂教学效果和提高教学质量的目的。要做到这一点，单纯地在课堂上照本宣科讲授知识是不够的。素质教育对现代教师提出了更新、更高的要求，老师不仅需要有渊博、深厚的学科知识，还需要勇于反思，不断提高自己的科研业务能力。专任教师特别是青年教师必须不断地提高自身的综合素质和教学技能，并且时刻关注学科前沿信息及发展动态，注重教学内容的更新和拓展，避免过多地讲授陈旧过时的知识。教师的业务素质是提高教学质量的保证，而教学与科研相结合是提高高校教师素质的一个重要途径，因为科研过程也是学习过程，教师在科研过程中可以发现和弥补自身知识、技能的缺陷，促进自身对于科研方法的掌握、运用与科研能力的提高。

二、合理安排教学内容

我校采用的教材是林培喜、朱玲主编的《无机化学与分析化学》（第一版），全书共十九章，主要分为化学热力学与动力学、四大化学平衡与定量分析、原子结构与分子结构、元素化学和现代分析方法四大部分，教学大纲要求是一个学期教完，70个课时。学生普遍觉得教学内容繁多，上课进度太快，对知识点的消化理解周期短，上一节课的内容还没有掌握好，下一节课又有新的知识点，如此下去就进入一个恶性循环，也就谈不上对教学内容学透、学深了。因此，在教学内容的组织、教学设计的布局等方面，都要充分考虑到学生的接受能力。要在有限的学时内按质按量地完成教学任务，就要对教学内容进行取舍，适当安排学生自学的内容。为此我们选择了化学热力学与动力学及元素化学这两部分内容进行处理。由于热力学和动力学方面的内容学生会在后面的物理化学课程中重点学习，所以在课堂上只是重点介绍了化学反应的吉布斯自由能及其与化学平衡的关系这一内容，因为这一内容对后面四大化学平衡的掌握非常重要；而元素化学部分的内容繁多且没有规律，由于学生在高中化学也学过相关的知识，要掌握起来也不算难，所以在教学这一部分时，重点把各族元素的通性向学生介绍，学生通过自学掌握其它的知识点。如此就可以把教学重点放在其余部分的教学上，在有限的时间内完成教学任务。

另外，我们还要根据学生的专业特点来制定教学内容。例如，对于环境专业的学生，除了基础概念的讲解之外，在涉及具体的分析方法和仪器分析时，可以和环境污染方面的内容联系起来，如自来水硬度的测定可用EDTA滴定法、环境中甲醛的测定可用分光光度法等；而对于食品及生物专业的学生，可以把“如何分析奶粉中的蛋白质含量”“如何检测三聚氰胺的存在”“如何鉴别及检测地沟油”等相关的热点问题和教学联系起来。这些内容不仅和我们的生活息息相关，还跟学生的专业紧密相连，让学生在思考问题的过程中既能体会到分析科学在实践中的具体过程，也能将抽象概念与实际问题相结合，即加深了学生的印象，又帮助其掌握了相关知识点，达到学以致用。

三、讲解做到深入浅出

一个知识点，阐述方法不同，难易程度可能大大不同。针对教学过程中的一些疑点、重点、难点，应该做到深入浅出，讲明讲透，尽量让学生在课堂上就能掌握。对于教材中的原子结构、分子结构这一类空间结构的内容，很多学生感到抽象难懂。如果我们单纯地照本宣科，只是把其中的条条框框讲出来，很多学生是听不懂的，而且也会因此对这个内容产生厌恶的情绪，也不会主动再学习，不利于今后其他专业课程的学习和深造。比如，“原子核外电子排布”规律要遵循的三大原则中的“洪特规则：电子在简并轨道上排布时，应优先分占尽可能多的轨道，且自旋方向相同”这一内容，如果以公共汽车上的座位为例，将原子核外的各个电子比做乘客，将原子核外的各个轨道比做座位，学生觉得有趣，通俗易懂，普遍反映比较好理解。诸如此类问题，在课堂上要随时发现并用通俗的实例化抽象为具体，深入浅出，提高教学质量。

四、善于综合利用教学法

教无定法，贵在得法。教学方法直接影响课堂教学质量和效果，在人才培养中处于十分重要的地位。虽然广大教育工作者普遍都认识到“满堂灌”“填鸭式”的教学方法的弊端，也一直在探索新的教学方法，但由于很大程度上受到传统思维习惯的影响，课堂教学方法的改革在很大程度上难以实施。在课堂教学上一方面要继承和借鉴传统教学的经验和长处，使其不断发扬光大；另一方面也要在认真调查、深入研究的基础上，大胆改革那些陈旧的、落后的教学内容、教学方法和教学手段，敢于打破常规，不断推进课堂教学理念及课堂教学工作的更新、丰富和发展。要根据教学内容及特点选用合适的教学方法，将各种教学方法综合起来利用，如在以教师讲授为主的教学过程当中，可以采用启发式、设问式、提问式、自问自答式等方法；在以研究探讨为主的师生互动的教学过程中，采用以学生为主体的探究式、开放式、研究式、创造式等教学方法。

五、传统教学与现代教学手段有机结合

随着教育教学研究的日益丰富、教育技术的日益提高，多媒体教学逐渐成为目前教学技术的主流之一。因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点，具有许多对于教育、教学过程来说特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体（例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等）所不具备或是不完全具备的。利用多媒体可以在有限的时间内提供大量的教学信息，对教学任务繁重的无机及分析化学课程来说是大大提高了教学的效率。而且这种教育技术具有强大的表现力和渲染力，增强了教学的趣味性和直观性，在教学重点和难点的讲解上起到很好的辅助作用，这是传统教学无法比拟的。

将现代教学手段和教育技术引入课堂教学，无疑将大大提高课堂教学质量和教学效果。但是课堂信息过多过滥只能使学生被动地接受授课内容，缺乏思维的过程；甚至造成教师只是播音员和解说员，失去了对教学应有的控制。科学的教学手段和教育技术不仅仅是现代教学手段和教育技术，同时也包括传统的教学手段，如粉笔和黑板等。课堂教学不应该单纯依赖于教学课件，而应该根据教学内容选择适当的教学手段，为教学内容服务，不能喧宾夺主、本末倒置。比如对于教材中的公式推导，应该通过板书的边讲边推理来引导学生理解公式，如此学生才可以清楚地理解公式的来源及推导过程，对于公式的应用及理解可以达到很好的效果。在教学中应避免盲目使用和滥用多媒体教学课件的现象，要正确把握其中的度。只有将多媒体与其他教学手段有机地结合起来，才能使教学效果得到最大程度的提高。

六、注重课后辅导和答疑

课后辅导和答疑一直是教学过程中的一个重要环节，是检验教学效果的一种手段，同时也是促进教师教学能力提高的一种途径，是课堂教学的补充和延伸。一方面，教师通过辅导答疑可及时了解教学效果和学生的学习情况，有助于“因材施教”，提高教学质量；另一方面，辅导答疑也能促进教师自身的成长，学生咨询的问题包罗万象，无疑会给教师造成一种压力，进而转化为教师积极学习、不断提高的内在动力。由于无机及分析化学的课时有限，仅仅通过课堂上的时间来解决学生的疑难问题是远远不够的，因此，教师除了每周应安排固定的答疑时间，还可以充分利用网络资源进行课后辅导。如可以利用我校的网络教学平台，在网上解答问题，上传一些教学心得、无机化学课后习题答案、教学安排、实验安排、考试成绩和优秀的化学课程网站等，学生通过课外时间上网查阅各种无机化学的资料，扩展了知识，弥补了课堂教学和课堂讨论的不足，进一步加深理解和巩固无机化学的基本理论及基础知识。

总之，无机及分析化学课程教学面临的问题是多方面的，而教学方法是没有固定模式的，我们要始终坚持不懈地探索、实践，努力提高教学水平，才能适应培养应用型人才的目标，为培养高素质的人才贡献力量。

【参考文献】

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[2]肖顺华，钟福新，刘 峥等.充分发挥多媒体优势，提高无机化学课程教学质量[J].梧州学院学报，2008（6）

[3]于新蕊，宋 辉，邓淑凤，郝 勇.对课后辅导答疑的探讨与实践[J].山西职工医学院学报[J].2012（5）

[4]夏金虹，莫德清，李学军.环境工程专业无机化学教学改革初探[J]，高教论坛，2007（1）

[5]王薇，张旺喜，孙 丹.QQ博客及QQ群对工科无机化学教学的辅助作用[J].理工高教研究，2009（1）

篇9

1.1各章节与药学相关内容的增加近年来对药物新剂型及新的给药系统研究成为热门课题，因此七版教材最大的优点在于引入了大量与药学相关的热点实例(延续六版基础上)，如利用热力学中物质pVT状态变化介绍超临界萃取技术在天然药物提取中的应用;相平衡中的冷冻干燥、减压升华技术在制药工艺应用的原理;依据二组分完全不互溶系统特点建立提取药材挥发性有效成分的水蒸气蒸馏法;化学动力学(较六版)更详细地介绍了药物有效期的预测，药品给药时间的相关计算实例，同时还介绍了药物稳定性的影响因素及实验方法;胶体分散系统中增加了斯托克定律在混悬剂中的应用;渗析技术在治疗肾衰竭中的原理;纳米技术在缓控释制剂、传感器等方面的应用以及利用电泳技术判断某器官是否病变等。七版教材更体现了“专业性”和“应用性”两者有机结合的特点，与药学专业联系更紧密，更符合药学生的使用需要。

1.2各章节部分内容的缩减药学教学体系中，物理化学内容多，课时有限，因此六版教材对五版部分内容做了精选与删减，调整参考课时，减少学生学习负担。如电化学章节删除了与药学专业联系不大的“强电解质溶液的互吸理论”、“化学电源”的内容。化学动力学中删除“药物贮存期预测变温法”、“药物对光稳定性”、“反应机理确定”及“快速反应研究技术”，但是对药学专业学生而言“药物贮存期预测变温法”与“药物对光稳定性”内容是十分重要的内容，因此七版教材在六版的基础上又将该部分内容重新加入。缩减后的七版与六版教材其课时数较五版缩短5～10个学时，有利教师的教学安排，减轻学生学习负担。

1.3部分章节符号及讲解顺序的调整新版教材在物理化学的符号及采用标准上更符合国际惯例的要求。除此之外，通过章节调整，更加符合授课特点，更利于学生学习与总结。如第五版与第六版、七版教材最大的区别在于功的正负号规定上:五版教材规定系统对环境做功为正，环境对系统做功为负，而六版、七版教材对此规定正好相反，原因在于这两种规定所采取的标准不一样。除此之外六版以后亥姆霍兹能的符号改为F。在内容讲解顺序上，七版教材将部分章节内容讲解顺序进行了优化调整，更易于学生的学习与理解。如七版教材中熵的计算一节中，对不同条件熵的计算公式的推导的内容就进行了调整。

1.4引言、附录、例题及习题的相关调整双语教学已成为我国教育改革的热点问题，因此从第六版教材开始增加了相关术语的中英文对照附录(七版在六版的基础上又新增大量相关专业外语词汇)。除此之外七版教材在每章引言前列有各章要求，以利于学生抓住要领(六版教材无)，而五版教材的章节要求内容列于理论之后习题之前，显得不够醒目。

2教材、授课内容及教学方法调整建议

2.1注重专业特色，明确课程的整体框架结构，突出教学的重点和难点针对药学专业编写的物理化学教材，一定要突出药学专业及相关专业特色，从内容、例题习题及案例的选编上应有所体现。结合药学专业特点，建议适当调整表面现象、胶体分散系统部分内容的权重，如可适当结合药学实际增加有关表面活性剂，复合型非离子型表面活性剂HLB值计算，电泳等技术在药学中的应用等相关知识。授课时也要让学生了解整个教材编排结构，清楚物理化学课程主要两块内容有:化学热力学和化学动力学，在此基础上延伸出化学平衡、相平衡、电化学、表面化学及胶体分散系统的相关内容。

2.2加强校对，避免出现差错该版教材在修订了第六版教材部分差错情况下，也还存在少量错误。如，第二章第57页文字第九行“以对T作图”应改为“以CP/T对T作图”;第59页“将式(2-32)”改为“将式(2-34)”;第三章第78页第五个公式(偏摩尔亥姆霍兹能)中的下角标“T，V，nj≠B”应改为“T，P，nj≠B”;第四章课后习题第六题参考答案与题不符;第五章第二节第128页克拉伯龙方程推导示意图中“dG(α)=0，dG(α)=0”应改为“dG(α)，dG(β)”;第五章第二节第129页固气平衡克拉伯龙方程推导中“Vm(g)≥Vm(l)，ΔVm=Vm(g)－Vm(l)”应改为“Vm(g)≥Vm(s)，ΔVm=Vm(g)－Vm(s)”;第六章第171页第三节第二行“还可获得连续的连据”应改为“还可获得连续的数据”;第六章第四节第177页“由表6-5中”应改为“由表6-4中”。教材中还有部分差错不一一列举，希望编者在续版教材编写过程中把好编、写、校、审四个环节的质量关。

2.3围绕药学专业特点，优化精简内容针对药学专业其他课程部分内容与物理化学重叠的问题，在物理化学课程内容的设计上是否可以考虑在保证物理化学知识体系的系统性、连贯性和完整性以及顾及药学专业理论层次，保证学生能够学以致用，与专业知识紧密联系的基础上，对续版教材或教学内容进行合理的精简。如无机化学中化学反应的方向、化学反应速率、化学平衡、氧化还原等章节知识与物理化学部分重叠，结合药学专业培养方案及课程学习时间，是否可以考虑将热力学内容精简合并为一章，结合热力学三大定律主要强调始态、终态、状态函数、熵，判断自发过程方向判据等一些重要的概念，处理宏观变化问题的思路方法，以减轻学生的学习负担。［10］此外相平衡、化学动力学、表面现象及胶体化学对后继药学专业课程的学习非常重要，可以考虑适当调整课时，增加与药学相关的典型例题，解析现象原理。如新型表面活性剂对透皮吸收技术、外用药膏的作用;应用铺展与润湿的知识介绍软膏剂基质、片剂辅料的选择等。

2.4可适当增加物理药剂学的内容针对学生在学习药剂学中的粉体学、流变学、溶解性等章节时难以理解的问题，建议新版可将该部分理论融合在物理化学里面，这样学生学习会相对轻松。因为通过对物理化学中热力学、动力学、表面化学等基础理论内容的学习，学生已经习惯了抽象思维和建立理想化模型的研究方式，所以对粉体学、流变学、溶解性等章节也能很好地理解。

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元素化合物知识的教学反思

《高中化学课程标准》明确指出，“试题并不完全测试教学内容的掌握程度，其测试重点集中在能够将这些内容应用到广泛的情景中去的能力上”。元素化合物的教学重点，不在于详尽系统地掌握元素化合物知识，而在于能否“通过对实验现象、实物、模型、图形、图表以及自然界、生产和生活中的化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并对这些感性知识进行初步加工和记忆的能力”。

对比《全日制普通高级中学化学教学大纲》和《高中化学课程标准》可以看出，传统高中化学课程与高中化学新课程所涉及的元素化合物知识在教学内容和学习方法上都有很大的改变。

在教学内容上，传统高中化学课程元素化合物教学内容是按照元素自然族的方式编排的，教材容量较大，课时安排较多；而高中化学新课程元素化合物教学内容是从物质分类的角度对元素的单质及其化合物进行处理，使得元素的单质及其化合物知识由现行高中化学教材（人教版）中的六章内容缩减为新课标教材（人教版）中的两章内容，系统学习的分量大大减少。新课程元素化合物教学内容向少而精变化，是化学科学发展对中学化学教学内容选择影响的反映。随着化学科学的发展，特别是物质结构、化学热力学等理论研究和方法、手段的进步，中学化学教学的主要内容必然要发生变化：在学习宏观物质的组成、变化内容的同时，融合并加强了微观结构与反应原理规律的学习，突出了化学从原子、分子层次研究物质的特点。由于学习内容拓宽，学时和教材篇幅又不能无限制的增加，元素化学的教学内容就要压缩，力求“少而精”。然而，这并不意味着要削弱元素化合物的教学。相反，新课程的实施，加强了化学教学内容与生产生活、自然界中与化学有关事物的联系，拓宽并加强了概念原理的教学、探究能力的培养，将有利于学生从较高的层次上把握元素化合物的知识，提高学生从各种信息渠道主动地获取元素化合物知识的能力，提高化学学习和研究的综合能力。

在学习方法上，传统的高中化学课程元素化合物教学一般只从结构决定性质、性质决定用途这一种方法进行指导，而新课程元素化合物教学强调从氧化还原理论、物质分类以及类比迁移等角度进行，有利于形成学生的发散性思维，激发创造性。同时，新课程也注重对方法的总结和迁移，有利于学生举一反三。新课程元素化合物教学关注对元素概念的认识，以元素为主线，关注同种元素不同价态物质之间的转化以及如何转化，而传统的中学化学课程更关注对单一物质性质的理解。从这一点来看，新课程注重联系和发展、注重整体性的教学。