化學熱力學的研究方法匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇化學熱力學的研究方法范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1 前言

熱力學屬于物理化學研究范疇，而物理化學是化學的分支學科。化學乃自然科學之中心科學之一，是人類須臾不能離開的科學領域。

熱力學是研究體系所涉及的熱與其它形式的能量間轉換關系的一門科學。把熱力學的基本原理用來研究體系中發生的化學現象及與之相關的物理現象的科學，被稱作化學熱力學。傳統意義上，它與化學動力學和物質結構一起成為物理化學的三大組成部分。本篇僅就化學熱力學展開討論。

化學熱力學所要解決的核心問題是，在指定條件下，一個熱力學體系中發生的過程變化的方向和限度（即平衡）問題。解決這種問題的基礎是熱力學的三大定律――熱力學第一定律、第二定律、第三定律，它們是人類經驗（實驗）的高度概括和總結。由它們導出的結論和結果的正確性和可靠性，古今中外還沒有遇到過任何例外。化學熱力學理論已被廣泛應用于自然科學的若干學科領域。應用熱力學理論解決問題，不僅結論正確，結果可靠，而且解決問題的過程和方式也十分簡潔。這里，核心和關鍵之處是要準確把握和正確應用熱力學的基本概念和熱力學的基本關系式及其適用條件。

然而，迄今為止，國內外學生在學習化學熱力學課程時普遍感到困難。一是對熱力學的一些概念和理論感到難于理解（最難之處莫過于對熵函數概念的理解和把握）；二是對熱力學理論精髓的把握，尤其是對各種熱力學條件下熱力學函數的計算及其應用的把握，朦朦朧朧；三是讓理應得到的創新思維和創新能力的培養湮滅在苦苦掙扎的概念理解和把握中。造成這種狀況的主要原因，可能既源于熱力學若干概念和理論本身的抽象，在某種意義上也似乎源于我們在這門課程的教材內容設計及授課方式上的“刻板”和對某些基本熱力學量之物理意義的解釋過于“膚淺”（未能完全做到隨時與“能量或能量變化”這一核心絲絲緊扣和巧妙關聯）。有鑒于此，本篇企圖在這一教、學領域的突破方面做一點探索和嘗試。這主要包括：（1）力求緊緊圍繞“熱力學過程變化方向和平衡條件的評判――能量交換及其清算”這條主線展開討論，始終抓住“基本概念、基本公式、基本條件”這個綱，正確掌握各種熱力學條件下熱力學函數的計算及其應用；（2）嘗試采用一種易于理解的從一般能量項的分解表達入手的推理方式，導出若干重要的熱力學基本函數，隨后再介紹其歷史發展沿革，力求充分發揮化學熱力學理論因其高度抽象而帶來的“綱目性規律”的優勢，竭力把握其知識精髓；（3）重在努力揣度和探究化學熱力學理論知識的原始創新過程和創新方式，力求避免將這種把握和探索迷失在單純的一個接一個的熱力學概念的介紹和關于相應熱力學公式的嚴格而又繁多的應用條件的討論之中。如果說全面掌握熱力學的有關理論是本篇的重心所在因而非常重要的話，那么，透過這些努力，學習抽象思維方式，學習高度歸納概括和引伸外推的科學研究方法，培養創新精神和創新能力，則更為重要。此乃本課的追求。

篇（2）

要提高《化學反應原理》模塊課程教學的有效性，必須對課程涉及的學科功能和作用有清晰的認識，即《化學反應原理》模塊課程是如何通過化學熱力學和化學動力學這兩大物理化學的分支學科，來闡釋化學反應的基本原理，揭示化學反應中能量轉化的基本規律，呈現化學反應原理在生產、生活和科學研究中的應用的。也就是說，通過《化學反應原理》模塊課程的學習，要讓學生對《化學反應原理》模塊課程的功能和作用有何整體上的認識。

要研究一個化學反應，每個研究者都需要解決好以下幾個基本的問題，即①化學反應最本質的特征――化學反應過程中能量是如何變化的？（化學反應與能量變化的關系）②在特定條件下，化學反應能否進行？朝什么方向進行？（自發性和方向性問題）③若化學反應能夠進行，化學反應又能達到什么限度？（反應平衡問題）④若化學反應能夠進行，化學反應有多快？（化學反應速率問題）⑤若化學反應能夠進行，是如何進行的？（歷程的問題）以上這些問題，前三者可以通過化學熱力學加以解決，后兩者則可以通過化學動力學研究來實現。化學熱力學和化學動力學的任務和目的不同：化學熱力學主要是解決化學反應的可能性問題，著眼于化學反應體系狀態研究。而化學動力學則解決實現化學反應的現實性問題，著眼于化學反應過程研究。

因此，可以看出《化學反應原理》模塊的教學，可以實現為學生提供研究方法上的指導，這是教學過程中應當注意把握的對《化學反應原理》模塊意義的整體性認識。只有深刻認識《化學反應原理》模塊所涉及學科知識的意義，才能真正把握《化學反應原理》模塊課程的核心價值，理解教材各知識點的教學價值，更有效地落實教學目標。

二、《化學反應原理》模塊中“化學反應與能量變化”問題討論

在平時的教研活動和教師培訓過程中，與中學化學教師交流發現，《化學反應原理》模塊中“化學反應與能量變化”的問題困擾著很多中學化學教師。[2-4]比如，能量變化是化學反應的本質，決定著化學反應的一切性質；如何通過化學反應的能量變化確定化學反應的可能性和方向；化學反應與能量變化如何決定化學反應進程；化學反應與能量變化如何決定氧化還原反應進程等問題。這些問題事實上涉及到的是上文提到的研究化學反應過程中需要解決的五個基本問題的前三個問題（即化學熱力學需要解決的問題）。

1. 能量變化是化學反應的本質，決定著化學反應的一切性質

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

（1）新教材為何要引入焓變ΔH的概念，焓變ΔH與反應熱Q有何不同

為了引入蓋斯定律這一核心知識，需要有其引入的前提條件。蓋斯定律是建立在化學熱力學研究基礎之上的，必然要涉及到化學熱力學最重要的性質――狀態函數。沒有狀態函數焓變ΔH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ΔH與原教材用Q表示的反應熱究竟有何不同？作為狀態函數，焓變僅與狀態有關，而反應熱Q則與反應過程有關。正因為如此，從獲取角度看，反應熱Q只能通過實驗逐個測量，但焓變ΔH，卻可以在理論上為一切的化學反應研究對象通過計算加以獲得，從而為該化學反應的進一步研究奠定了能量數據的基礎。

（2）焓H是什么

按照能量守恒（熱力學第一定律）原理：在化學反應過程的任何瞬時，內能的變化：dU=δQ-W=

δQ-ΔP外ΔV（體系放熱-環境對體系做的功）。

若體系變化只做體積功（熱膨脹、收縮）不做其他功時：定壓條件下的體系，反應熱

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為化學反應前后兩種狀態下的U+ P外V的差值。而U、P、V都是狀態函數，因此U+ P外V也是一種狀態函數，這就是焓H的定義H=U+ P外V。 當然，這僅是理論概念，可知而無法測量。

（3）只有恒壓反應熱Qp=ΔH，而恒容反應熱Qc≠ΔH

反應熱可以通過彈式量熱計進行測量，但中學化學教師在教學中常常忽視了一點，即彈式量熱計是在恒容條件下測量物質的燃燒反應熱，得到的是Qc=ΔU，它并不等于焓變。要得到ΔH，需要進行以下換算：ΔH=ΔU+ P外V = Qc+ΔγRT。

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

25℃時，在彈式量熱計中1.2500 g正庚烷充分燃燒所放出的熱量為60.089 kJ。試求該反應在標準壓力、25℃下進行的化學反應熱效應ΔH。

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

在彈式量熱計中進行定容反應，故ΔU=-60.089 kJ，

反應的ΔU= - 4807 kJ?mol-1，

由方程式可知，反應前后氣體物質計數量之差為Δγ=7-11= - 4，

則根據ΔH = Qc+ΔγRT

=（-4807-4×8.314×10-3×298） kJ?mol-1

= -4817 kJ?mol-1。

知道了一個化學反應的反應熱ΔH，就能為我們從理論上確定該化學反應是否能夠自發進行，是否具有研究的價值。

2. 如何通過化學反應的能量變化確定反應的可能性和方向

確定化學反應研究對象的能量變化ΔH，對化學反應能否自發進行的判斷具有重要意義，但并不是決定化學反應自發性的唯一判斷依據，還需要考慮體系的另一個重要的狀態函數即體系熵變ΔS。兩者共同確立一個決定化學反應自發方向的狀態函數吉布斯自由能變化ΔG，其關系式是：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反應自發進行的可能性和方向。當吉布斯自由能變化ΔG

3. 化學反應與能量變化如何決定化學反應進程

當我們獲得了化學反應的吉布斯自由能變化ΔG，就使我們掌握了該化學反應的自發推動力。這種推動力決定著化學反應進行的程度，即與化學反應的平衡常數之間會建立一定的關系，該關系式為：ΔG=-RTlnK。

這一關系揭示了一個化學反應中反應物與生成物變化關系的趨勢，即可能性（化學熱力學研究的問題僅涉及狀態不涉及過程）。由上述關系可以看出，ΔG值越大，意味著化學反應的平衡常數越小，對于產物的生成來說，反應物是化學熱力學穩定的，因為達到平衡時，僅有非常少量的產物生成。相反，ΔG越小，意味著化學反應的平衡常數就越大，必須消耗相當量的反應物去生成產物才能達到平衡，所以反應物是不穩定的。若ΔG=0，K=1，意味著體系處于一種特定的狀態，反應的推動力為0，反應物和產物的量都不再隨時間而改變。

4. 化學反應與能量變化如何決定氧化還原反應進程

按照原電池原理，任何一個氧化還原反應在理論上都能設計成一個原電池。氧化還原反應的自發反應進行的程度，正是原電池反應進行的推動力。而一個反應自發進行的推動力ΔG，與原電池的電動勢之間的關系是：ΔG=-nFE。

原電池反應的推動力是兩個電極半反應的電極電勢不同所產生的電勢差，若不存在電勢差，反應的推動力就沒有了。從化學熱力學狀態來看，此時狀態下兩個電極半反應的吉布斯自由能變化為0，反應就處于平衡狀態。

由此可見，《化學反應原理》模塊中的熱力學知識，從化學反應能量變化的角度入手，從化學熱力學函數焓變的引入開始，引導我們從狀態變化的特征，得到了利用蓋斯定律能夠進行任何理論意義上的化學反應的放熱或吸熱計算，從而搞清了化學反應與能量變化之間的關系，為判斷化學反應能否自發進行提供了重要的參考數據。在此基礎上，通過吉布斯自由能的計算，形成了判斷反應自發進行的判據，即解決了研究一個化學反應，首先要考慮的問題：該化學反應能否發生，是否具有研究的意義和可能。同時，吉布斯自由能變化，也為我們提供了一個化學反應如果可能發生，其反應進程大小的可能性問題。因為吉布斯自由能是化學反應可能進行的程度的推動力，與化學反應的平衡常數和電化學反應的電動勢之間存在著必然的聯系。

三、結語

通過以上的分析和討論，我們認為中學化學教師在《化學反應原理》模塊教學中存在很多學科性知識的誤解，可以進一步加強化學熱力學和化學動力學知識的學習，把握住研究化學反應過程中需要解決的五個基本問題，認真區分化學熱力學和化學動力學的應用范圍，以提升對《化學反應原理》模塊的駕馭能力。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[S]. 北京：人民教育出版社，2003.

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1 物理化學在藥學專業的地位

藥學是連接健康科學和化學科學的醫療保健行業,它承擔著確保藥品的安全和有效使用的職責。藥學專業培養具備藥學學科基本理論、基本知識和實驗技能,能在藥品生產、檢驗、流通、使用和研究與開發領域從事鑒定、藥物設計、一般藥物制劑及臨床合理用藥等方面工作的科學技術人才。

物理化學與藥學密切相關。新藥設計、藥物合成路線的選擇、工藝條件的確定、反應速率及機制的確定都需要化學熱力學及化學動力學基礎;藥物劑型的設計及研制,藥物的穩定性及其在體內的吸收、分布、代謝都與物理化學原理密切相關。近年來納米材料在藥學中受到廣泛重視,微粒分散系統在實現定時、定量、定位給藥中能夠發揮獨特的作用,表面化學、膠體化學是其重要基礎。事實上,從藥物的研發、生產、貯存到藥物的使用和吸收直至發揮作用,都與物理化學有關。物理化學也與藥學各專業課的學習密切相關,是前期化學課程的規律總結,也是后續藥學課程的理論和實驗基礎。

2 物理化學課程的特點及在教學過程中普遍存在的問題

我校的物理化學課程是藥學專業大二學生的專業基礎了,根據大綱要求設置理論課72學時、實驗課27學時,要求學生在一學期的時間內完成熱力學、動力學、化學平衡、相平衡等十章學習內容,學生普遍反映物理化學課程是“難學”的專業基礎課,究其原因,這與課程特點有關系。

(1)物理化學理論性強,內容抽象,概念多、公式多、計算多,學生在學習過程中往往感到內容繁雜,理解吃力。比如:熱力學狀態函數“熵S、吉布斯能G、亥姆霍茲能F”的導出及理解,學生普遍反映對于這類抽象的內容在課堂上似乎聽懂了,但課后再看還是不理解。

(2)物理化學非常重視使用數學和物理方法,通過數學的嚴密推導得出系統各物理量間定量關系,進而獲得過程變化的規律。學生往往被繁雜的公式推導過程所困擾,在講授功W的計算時,系統變化過程不同(等溫條件、等壓條件、絕熱條件),計算的公式也不同,對于高等數學基礎薄弱的學生而言,往往糾結于公式推導中的積分、微分,而忘了推導公式的目的,導致盲目使用公式而得出錯誤的結論,久而久之,打擊了學生學習的積極性。

(3)物理化學課程主要講授基礎知識,教材中涉及與藥學專業應用的實例較少,所以學生一般很難將理論知識與藥學實踐聯系在一起,缺乏了學習興趣。

3 提高物理化學課程教學效果的幾點體會

3.1 重視緒論課的講授,激發學生學習興趣

托爾斯泰說過“成功的教學所需要的不是強制,而是激發學生的興趣。”只有當學生對問題有了強烈的興趣,才可能對問題大膽的去探究。學生能否大膽思考,善于思考,決定著學生能否能對知識牢固掌握和靈活運用。緒論是每門學科教學的第一課,也是課程建設中的重要一環。上好緒論課對于物理化學課程而言顯得尤為重要。該課程是一門專業基礎必修課,通過緒論的講授,應充分調動學生的學習興趣,營造學生主動學習的學習氛圍。

一般,緒論部分包含三方面的內容:物理化學的任務和內容、物理化學的發展及其與藥學的關系、物理化學的學習方法。在講授過程中,我們可以通過設疑、舉例、講解的方法凸顯物理化學的重要性。通過課堂提問“金剛石可以變成石墨,石墨能不能變成金剛石呢?如果想讓石墨變成金剛石,需要施加怎樣的外界條件呢?”,告訴學生這個問題可以通過化學熱力學的知識進行預測,從而引出化學熱力學,告訴學生化學熱力學可以解決藥物合成工業中的能量衡算與能量的合理利用、設計新的反應路線的可能性和反應限度問題。通過提問“為什么有些藥物要求病人一天吃一次,而有些要求一天吃三次”,告訴學生類似的問題可以運用化學動力學的知識解答,告訴學生藥物生產工藝條件的優化和工藝流程的選擇、藥物制劑的穩定性和有效期預算、藥物在體內的吸收、分布、代謝等過程都設計化學動力學知識,化學動力學是解決這些問題的理論基礎。

3.2 根據專業課程的要求,調整教學內容,做到有所側重,適當取舍

第一,根據專業特點選擇教學內容。結構化學是物理化學的重要組成部分,對于綜合性大學化學專業的學生,這是必修課,但對于藥學專業,結構化學與后續課程及實際應用聯系較少,所以藥學專業重點講授化學熱力學、化學動力學、電化學、表面化學、膠體與大分子系統。同時,電化學知識已在無機化學課程學習中有所涉及,應避免重復講解。

第二,要求學生弱化對公式推導過程的掌握,重點把握公式的物理意義和使用條件。強調公式推導過程是為了更好的理解公式的物理意義及使用條件,完全掌握固然好,但如果無法掌握也不用過于糾結,重點是要把握公式的物理意義和使用條件,掌握各個公式的使用條件。 第三,降低理論難度,重點教會學生物理化學的思維方法。物理化學的抽象化、理想化的思維方法是學生感到物理化學難學的原因之一,但這種思維方法是符合認知規律的,學生通過物理化學的學習,應了解和學會這種思維方法。比如:理想狀態是比較簡單、容易考察的狀態,物理化學往往從理想狀態入手,研究其內在規律,在此

規律的基礎上加以修正,使其適合非理想即實際條件的使用。比如:在講解化學反應等溫方程式時,方程式的推導以理想氣體作為考察對象,壓力以PB表示,此公式可以推廣到實際高壓氣體,處理方法為:給PB乘以校正因子γB得到表征真實氣體壓力的物理量逸度fB,用fB來代替PB。 3.3 注重課程內容的系統性和整體性講授,強調知識的連續性和相關性

物理化學的前后內容有非常緊密的聯系,講授過程中應強調知識的邏輯性和系統性,注重知識的歸納總結。教材中章節雖多,但主要內容只涉及兩部分:化學熱力學和化學動力學。除了化學動力學,其他章節均可理解為化學熱力學相關內容:熱力學第一規律和熱力學第二規律是化學熱力學的基本規律,其他章節均為這兩個基本規律的應用,比如將基本規律應用于化學反應就衍生出化學平衡的知識,應用于多組分系統就衍生出多組分系統熱力學和相平衡,應用于電化學反應就衍生出電化學知識等。

3.4 注重實驗教學,培養學生運用理論知識分析問題、解決問題的能力

課程的理論教學和實驗教學是相輔相成的,好的實驗課將有助于更好的理解理論知識,通過實驗操作學生也更能體會理論知識的作用。比如:通過“蔗糖水解”實驗,利用旋光儀測定蔗糖在酸存在下的水解速度常數,可以讓學生更好的理解一級反應(或準一級反應)。要讓把實驗課與理論課放在同等重要的地位,要求學生課前預習實驗,課后對實驗數據做認真處理,體會理論與實踐的結合,培養學生實踐能力和創新能力。

3.5 重視習題的重要性,通過學生課后練習,做到及時反饋對知識的理解程度

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無機化學是工科院校大多數專業的基礎課，也是其他三門（分析、有機和物化）化學基礎課的基礎。處于這種地位的無機化學其內容不僅要體現無機化學課程的基本理論知識，作為大學化學教育的主要內容，還應該體現能力培養和素質教育，即要提供一種科學的思維方式。但是，目前的無機化學只有50學時，學時少、內容多、任務重，而教學對象又是剛步入大學一年級的學生，這些學生在學習方法上還沒有擺脫中學的學習模式。基于此，探討這一課程的教學模式，使學生能夠輕松愉快地學習，并能領會此課程的精髓，就成為一名無機化學教師最起碼的責任。

一、更新教學理念

在工科院校中，現行的無機化學教學方法以傳統講授為主。這種教學方法有其合理因素，學生通過聽課，可以比較“經濟”地花費時間，吸收積累很多有用的知識。但是，單向地灌輸以及教師的絕對權威，會使學生一直處于被動學習的狀態，不僅影響了教學質量，而且對培養學生的學習能力和創造性思維不利。根據當今社會和時代對人才的要求，高校教學應該不僅僅是單純地傳授知識，更重要的是培養復合型、能力型、創新型的人才，所以必須對傳統的單一的教學模式加以改革，轉變教學觀念，更新教學思想，精心選擇教學內容，改革教學方法。

二、精選教學內容，注重“重點講夠，難點講透，指導自學”的原則

工科無機化學是大一新生的一門基礎必修課，也是其它后續課程的基礎，要求學生既要打好基礎，又要拓寬知識面。而無機化學內容增加了，學時減少了，所以對于這個矛盾的處理，首先我們要根據基本要求，認真領會“掌握”、“理解”、“了解”這三個不同層次，精選材料，進一步明確精講、略講、自學的內容，并對學時進行合理的分配。有些內容，例如化學熱力學基礎和物質結構部分應著重于講清概念，為我所用，不深究其原理和推導過程，重點在于應用。如化學熱力學基礎知識的基本要求中提到“能用計算化學反應的熱效應，初步學會用和來判斷反應進行的方向和限度”。引入這些內容有助于定量討論和理解物質的某些性質，不對結論進行系統的推理和論證，只能作為熱力學基礎初步介紹。原子結構部分有不少屬于“了解”甚至是“初步了解”這一層次，我們著重講思路，從最簡單的核原子光譜入手，討論核外電子的運動規律，理解原子能級波函數原子軌道幾率密度和電子云四個量子數等基本概念。重點講清如何用四個量子數描述核外電子運動狀態，掌握電子排布一般規律和元素原子結構特征，揭示元素周期律的實質和元素原子性質變化的規律性。這樣經過精選，適當減少學時，為拓寬新內容騰出時間。有了這樣一個思路，學生聽課時就比較主動，知道教師該講什么問題以及為什么講這些問題。課前課后自學時，也會做到心中有數，目的明確，抓住要點。

三、優化課堂教學方法

在課堂教學中，根據學生的認知規律，不同的教學內容，設計不同的結構，采取不同的教學法。在教學過程中具體采用如下方法：

1.創設問題情境，激發學生的興趣

無機化學理論知識，“以板書教學為主，多媒體教學為輔”。針對無機化學理論知識比較抽象，難以理解的特征，在課堂教學中，教師要注重問題情境的設計，以日常生活、生產實際為背景，把學生引入問題之中，激發興趣，激起動機，讓學生去發現問題、提出問題、解決問題。例如，在引入化學熱力學的研究內容之前，提出常溫下可否利用水蒸氣與碳反應制造水煤氣，答案是否定的，要使該反應發生，必須升高溫度，那么溫度達到什么程度反應才發生？該反應將有多少能量發生變化？在該反應過程中碳能否完全轉化為CO？這些均能用化學熱力學知識來解決。

2.改變例題的講授方式

傳統教學中例題的講授采用老師講學生聽的方式，這樣師生都覺得累，學生也沒有太多的興趣。筆者嘗試采用先由學生看，并思考例題告訴我們什么，有必要的再講，然后激發學生思考一題多解與變換已知、結論后的解法，總結解題本質與規律，最后鼓勵學生自己編題，這種方法調動了學生參與的積極性與學習興趣，實現了學生的主體地位，培養了學生的自學能力和創新意識。

3.引導學生歸納和總結當天學習的重點內容

歸納、綜合是學習中的重要組成部分。針對大一學生知識基礎不夠深廣、自學能力不強、學習上依賴心理較重的特點，理論知識部分著重于課堂講授。每次課堂講授結束之前，預留10分鐘的時間，由教師根據課堂講授內容提出問題，引導學生思考和討論，并總結當天學習的重點和難點，學生可以提出課堂上他們沒有聽懂、沒有理解的問題大家共同解決。對于元素部分，結合前面學習的原子結構的電子排布，理解元素應有的性質，并根據“族”或者“區”的不同，引導學生總結歸納同族元素的規律性、特殊性和反常性，從而系統地學習和掌握元素化學的知識。

4.培養學生科學的學習方法

教學過程是教師和學生雙方的主體性活動，是師生之間相互依賴，相互促進的。教師在精心備課，根據教學內容、教學對象靈活運用講授、討論等多種教法的同時，應該注意對學生學習方法的傳授和指導，形成一套適合學生自身特點的學習思路，變授人以“魚”為授人以“漁”，引導學生獨立思考，會學善思。教師的教是為了不教，學生的學是為了會學，在化學教學中，要以教會學生學習為中心，通過對學生的學習指導、引導、誘導，讓學生“學會生存，學會學習，學會創造”，以適應現代社會的需要。

總之，一切教學方法和手段的改革，目的都是采取學生樂于接受的邏輯和形式，按教學大綱要求，把內容傳授給學生，學生把知識轉化為能力。先進的教學手段，多樣化的教學方法，會收到良好的教學效果。為此，在課堂上我們注意適時啟發，講授與討論相結合，增加習題課和討論課。同時，根據課程的內容和特點，充分發揮現代教育技術的優勢，盡量使用多媒體授課，這樣既活躍了課堂氣氛，教學效果也良好。

參考文獻：

［1］ 沙洪成.構建大學生創新能力培養模式的探索［J］.中國高教研究，2004，（8）：76-77.

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中圖分類號： G647.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2010）-11-0258-1

《物理化學》是化工及其相關專業的專業基礎理論課程，在其專業課程中具有舉足輕重的地位。它是從物質的物理現象和化學現象的聯系入手，主要運用物理學的原理和方法研究化學現象和化學過程的一門科學，重點介紹基本概念和基本理論。《物理化學》主要是系統地講授有關化學變化和與化學變化相關聯的物理變化的各種基本理論和共同規律，使學生掌握物理變化的基本計算方法，培養學生分析和解決物理化學方面實際問題的能力，提高對化學現象的理性認識高度。通過課堂講授、習題演算等環節，使學生較系統地掌握物理化學的基礎知識，基本理論和基本技能，為后續專業課奠定必需的物理化學基礎。該課程的主要內容包括化學熱力學、相平衡、化學動力學、電解質溶液、表面現象和膠體化學等。根據《物理化學》的學科特點，其教學必須以定量描述為主，重視計算能力的培養與訓練，同時也要重視理論聯系專業的實際[1]。學習《物理化學》的目的是運用物理學的理論和方法對化學現象做出理論的和定量的探討。

通過該課程的學習，要求學生對物理化學的基本理論有較為系統的了解，掌握物理化學的基本計算方法，從而在分析和解決實際問題時能運用所學的物理化學知識和技能。在理論知識方面，化學熱力學和化學動力學是主要內容，要求學生正確了解物理化學中基本原理和概念的來龍去脈及適用范圍，應掌握主要公式的推導和應用條件，對不屬于基本理論的一些較深概念和較為冗長的公式推導，只作簡要介紹或直接給出結論，僅要求學生掌握其意義、作用和方法。在計算方面，要求學生能正確分析題意，選擇合適的計算公式和數據，掌握運算技巧和有效數字，正確使用有關物理量的單位，能用實驗數據作圖，有使用物理化學簡單圖表的能力。使學生系統地掌握有關化學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化學方面實際問題的能力[2，3]。

以下，就《物理化學》教學內容中的幾個方面探討一下。

在《物理化學》整個教學的過程中，熱力學所涉及的基本概念、基礎理論最多。要想讓學生易于接受、理解，必須用通俗易懂的教學方法進行講解，甚至還要用上日常生活中的某些例子加以輔導、比喻以幫助理解，讓學生徹底弄懂熱力學第一定律和熱力學第二定律中的Q、W、U、H、S、A、G之間的關系，從而進一步弄清其中的途徑函數和狀態函數的求解，以達到舉一反三的效果。為接下來熱力學中的化學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。

動力學這一塊中要讓學生了解動力學方程的規律性，以例題進行類比，最后反映其內在統一規律性；對于n不同而導致的不同特性也要加以說明和驗證，讓學生能夠融會貫通、舉一反三。這一方法將有意想不到的效果。

對于化學平衡和相平衡這一塊，從數學分析的角度來講解，則教學效果較好。對于化學平衡，主要從數學公式上的某一物理量的增大而導致另一物理量的增大或減小來說明平衡移動，則比較直觀。然后結合學生中學所掌握的化學平衡理論知識（當時學生只是學習結論的應用），此時就可根據數學分析方法對學生講清得此結論的來龍去脈。化學平衡移動是由一系列的原因導致，不僅可從理論上進行推導，還可運用數學公式進行驗證、分析，使理論知識的學習更有說服力，學生掌握起來也更通透。

對于相平衡，則需要教會學生看懂相圖，搞清自由度F的物理意義和計算方法。學會看圖是一項長期且艱難的任務。如果學生本身的看圖能力不強，若能學好這塊內容，則對他自身數學知識的加深和以后專業課程學習都是一大幫助。這塊內容完全可鍛煉學生物理量的分析能力和數學知識的靈活運用，甚至可調動、提高學生學習物理化學的積極性，讓他們覺得物理化學不再枯燥、難懂、晦澀（因為熱力學中的某些公式、定律都屬于枯燥晦澀的內容），也是可以很生動，很活躍的。讓學生愿意深入思考、分析相圖，從中得到樂趣。

另外，在整個教學過程中，還需要注意習題、例題的講解。除了計算例題之外，還要經常以一些基本概念、定律、定理為基礎，設置一些選擇、填空、判斷的例題來講解，以幫助學生學習、理解。因為計算例題一般考查公式的綜合運用，講解起來耗時較久，并且難以反映基本概念的運用。對于基本概念、基本理論的學習和運用，選擇、填空、判斷這類題型能較好的反映且耗時也較短，完全可融入新課的理論講授中講解，有助于學生對新概念的理解，為下一步的學習打好基礎。而且這樣教學也可使課堂氣氛更為活躍、豐富，不會顯得《物理化學》都是一些呆板的基本概念，讓這些基本概念都“活”起來、“動”起來，有助于教學效果的提高。

當然，《物理化學》教學還有許多需要探討的地方，還有待在以后的教學中繼續進行深入的發掘。

參考文獻

[1] 武文,宣亞文,謝東坡.物理化學實驗教學改革的思考[J].中州大學學報,2010,(03).

篇（6）

目前，高職化學的教學模式主要是采用以教學工作者為核心開展課堂活動的形式來進行的，這種教學模式的應用在很大程度上限制了學生創新能力和思維能力的提升，存在著諸多弊端。針對這種情況，在開展高職化學教學的過程中，要重視對教學模式的創新和優化，以便更好地提升教學效率。探究式教學模式強調學生的主體地位，注重引導學生積極主動地投入學習中，在很大程度上體現了教師的引導作用和學生主體作用的結合。探究式教學的主要特點是較強的問題性、實踐性、參與性和開放性。這樣的特點有助于學生創新能力和動手能力的培養，此外，還符合高職教育中的以培養技術應用能力為中心教學目標的要求。

一、探究性教學在高職化學教學中開展的優勢

高職教育的人才培養模式在很大程度上可以說是遵循能力第一原則的，也就是說要具備上崗的基本要求、素質和應變能力等。總體來說，高職化學的教學工作一直是把職業教育的培養目標作為其服務的中心。就教學內容而言，探究式教學具有較強的實用性和針對性；而就教學環節而言，探究式教學強調實踐能力的培養。采用探究性教學開展教學活動，按照設置的具體情境導出所要研究和講述的問題，鼓勵學生進行研究、分析、歸納、反思以及應用等。在開展課堂教學的過程中，教學工作者通過各種形式的互動活動帶動學生動手動腦，進行探究式學習。在進行實驗時，學生對實驗進行設計，確定具體的實驗方案，然后按照實驗方案對實驗藥品和儀器進行配備和安裝，通過這些過程來感受科學所蘊含的魅力，掌握學習方法，培養嚴謹的學習態度，真正做到理論聯系實際，以便更好地掌握所涉及的化學知識點，在很大程度上還能夠培養學生分析問題和解決問題的能力。

二、探究式教學的實踐應用

探究式教學模式主要是從學生的主體地位出發，把學生認知活動和非智力因素的影響結合起來，在很大程度上做到了教師的指導作用和學生主動學習的完美結合，這使得現在的教學理念得以體現和秉承。探究式教學的教學流程主要是通過發現問題并進行相應的探究來解決和調動學生學習積極性的，進而使學生的主體意識和創造能力得以體現，提升了學生的實踐和研究能力。一般情況下，探究式教學模式依據“提出問題—自主探究—表達和交流”的過程開展，這就需要教學工作者在開展教學活動時做到適時設置懸念和疑問，制造較為緊張和刺激的學習氛圍，引導學生進行推理、判斷、歸納。

例如，在人教版初中化學教材中所涉及的《熱力學第一、二定律》這一課程中，把這一課時安排成課題為《化學熱力學與化學反應》的拓展課，倡導學生通過之前所涉及的有關熱力學的知識，還可以合理利用網絡，激發學生學習的積極性，鼓勵學生進行實驗探究，盡最大可能安排學生喜歡的課題。然后，根據具體的課題要求將學生分成若干個專題小組，借助電子和圖書資料進行基礎研究、分析和歸納。在開展課堂教學的過程中可以借助對相關課題的研究，讓學生體會化學熱力學在化學反應中所扮演的重要角

色，理解和掌握化學熱力學中熵判據、自由能判據等知識的實際應用。

三、探究式教學的一些問題解決措施

1.注意案例的選擇要求

通過探究式教學在高職化學教學中的大量應用我們可以發現，真實案例在很大程度上更能夠激起學生學習的欲望，更具說服力，能夠充分調動學生學習的積極性和注意力。所以，在選擇案例的過程中，一定要注重那些具備代表性和典型性并且在很大程度上能夠折射出化學理論知識案例的應用。還有就是要考慮所選案例是否達到學生認知特點的要求。

2.注重學生和教學工作者的角色互換

在選擇案例開展教學時，教學工作者應該及時調整教學模式，

改變傳統的以教學工作者滿堂灌的形式開展的教學活動，注重教學工作者和學生主體地位的轉換。進而使化學教學課堂更加生動和有吸引力，最終使課堂教學效率得以提升。

3.教學工作者要注意為學生提供各種實踐條件

實踐是檢驗真理的唯一標準。在開展高職化學教學的過程

中，教學工作者更要重視引導學生開展形式多樣的實踐活動，進

而幫助學生理解和掌握所涉及的化學知識。那么，在為學生安排各種形式實踐活動的同時，還要注重為學生提供順利進行實踐活動的各種有利條件。只有這樣，才能確保學生無后顧之憂地進行實踐，培養學生的動手能力在很大程度上還能夠使學生養成良好的化學學習習慣，最終可以牢固地理解和掌握化學知識。

綜上所述，鑒于高職化學在整個高職教學中扮演著重要的角色，我們要強調對化學教學模式的改革和創新，上文中就探究式教學的一些特點和問題的解決方案進行了簡單的分析和討論。目前，探究式教學在高中化學教學中的應用并不成熟，還需要廣大教學工作者齊心協力加以改進。

參考文獻：

[1]馮忠良.教育心理學[M].北京：人民教育出版社，2010-08：112-120.

篇（7）

作者：周春瓊 馬豫峰 游文瑋 唐中坤 單位：南方醫科大學藥學院

案例教學

我們曾經在教學的過程中通過引入物理化學史、介紹相關學科發展前沿、強化與藥學融合和增強學生自主學習能力等多種方式來激發學生學習熱情［2］，并取得了較好的教學效果。因此我們建議把這些趣味性、創新性和啟發性、科技前沿性的優秀案例，編寫到物理化學教材中，讓學生在預習和自學的過程中就能興趣勃發。比如在講解膠體分散系統中的泡沫部分時，可以提出一個非常有趣的例子:為什么喝酒的人認為啤酒產生的泡沫越多，啤酒的質量就越好，甚至有人稱泡沫是啤酒之花，是啤酒的皇冠，有無道理［1］?這樣一個引人入勝的問題，必然讓求知欲強的學生去探尋其中的奧妙。在講解相平衡章節中的二組分固液平衡系統時，教材編寫中也應該增加一個經典的案例———藥物制劑中的固體分散技術，要列舉的例子隨手拈來，如氯霉素和尿素共熔物(氯霉素76%、尿素24%)，具有較均勻的微細分散結構，其溶出速度比純氯霉素大30%;灰黃霉素和酒石酸共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素大270%;10%磺胺噻唑溶于90%尿素中形成的飽和固態溶液，其溶出速度比磺胺噻唑增大700倍以上等。藥物的溶出速度提高30%、270%，增大700倍，這些數據對于制藥公司的研發人員來說非常重要。從這些例子可深刻地啟發藥學專業學生，科技創新并沒有想象中那么難，而在于對基礎知識的熟練掌握和學以致用。如今很大一部分大學生還想繼續讀研，從事科研工作，因此在物理化學教材編寫中增加具有科技前沿性的教學案例也很有必要。比如在講完化學熱力學部分之后或者在化學平衡章節末引入等溫滴定量熱法(ITC)的案例。它是近年發展起來的一種在線和無損傷研究生化熱力學和生化動力學的重要方法，方法簡單、靈敏、快捷，特別適用于研究藥物與蛋白質、核酸等生物大分子的相關熱力學過程，可測定出反應的結合常數、結合位點數等參數及反應的焓變、吉布斯能的變化和熵變等熱力學函數［3］。通過這樣一個科技前沿案例，將藥學生引入一個精彩的科學殿堂。

注重專業特色

一定要突出藥學專業及相關專業特色，應當從內容、例題、習題及案例的選編上得以體現。從藥學專業特色來看，教材編寫中重點介紹化學熱力學和化學動力學，以及由這些內容延伸和應用形成的分支內容，如電化學、表面化學、膠體化學等，而介紹物質性質與其結構之間關系問題的結構化學和量子化學兩大內容，由于與藥學專業聯系相對不緊密，且難度較大，大多針對藥學專業的物理化學教材均未將其編寫進來。例題和習題對學生來說，是最能反映所學知識點是否與本專業密切相關的一個重要例證，如果所舉的例題及給學生安排的習題，都是藥學專業課老師提過的一些問題或藥學生在專業領域內了解到的一些問題，那學生一定會對這部分知識點的學習和基本技能的培養上多下工夫。比如化學平衡章節可以編入很多與藥學相關的例題和習題，在講解溶液反應的平衡常數(Kaθ)的計算及由吉布斯能的變化值(ΔrGmθ)的計算判斷反應進行的方向時，教材編寫時可列舉三磷酸腺苷(ATP)在細胞內水解為二磷酸腺苷(ADP)和無機磷酸鹽(Pi)的Kaθ和相關的ATP濃度下的ΔrGmθ的計算;在編寫該章由已知反應的ΔrGmθ計算未知反應的平衡常數時，可列舉氨基酸在氧化酶作用下進行轉化的例子，如L－丙氨酸在氨基酸氧化酶作用下轉化為丙酮酸根;在編寫將該章反應的耦合部分內容時，可編寫的例題更多，如葡萄糖在ATP的水解反應驅動下可自發轉化為6－磷酸葡萄糖，生物體內許多由單一酶催化的反應如活細胞中的谷氨酸鹽在ATP的催化下進行谷酰胺生物合成反應等;課后習題的編寫也要盡可能選擇與藥學專業相關的題目，如氨基轉移酶催化谷氨酸鹽和丙酮酸鹽、磷酸甘油酸移位酶催化反應等［1］。最后對于編入教材中的案例，原則上也一定要與藥學專業有直接或間接的聯系，每章可根據基本知識點設置多個案例，以信息式、啟發式、提問式的方法進行教材編寫，從而向學生展開相關內容在藥學及相關領域的生活、生產及科研應用。如很多物理化學教材在編寫電化學章節的生物電化學部分時，都提到生物電化學傳感器。這確實是一個非常經典的案例，生物電化學傳感器廣泛應用于臨床醫學、遺傳工程、食品工業、生物武器和軍事醫學等領域，是比較前沿的科學研究，值得藥學生特別關注［4］。總之，在這個科技飛速發展的年代，要使藥學生在有限的學時內，學好物理化學課程，既要讓他們掌握基本的理論和知識點，又要培養他們將物理化學知識點合理應用到藥學生產和科研中，還要讓他們從物理化學課程學習的窗口瞭望藥學及相關專業研究領域的前沿科技動態。對物理化學教師來說，需要不斷精編物理化學教材和教學，可謂任重而道遠。

篇（8）

物理化學在兩階段工科化學(化工類)課程體系中處于樞紐地位。第一階段由化學原理(基礎物理化學)、無機化學、有機化學、分析化學等課程組成。化學原理作為理論教學內容,在對中學化學知識總結提煉上升到理性認識高度的基礎上,對后繼無機化學、有機化學作為應用教學內容提供理論基礎。第二階段由物理化學加后繼專業或專業基礎課程、選修課程組成。物理化學作為理論教學內容,既將先前所學無機化學、有機化學等知識從理性上加以認識提高,又為后繼課程提供理論基礎。[2]在專業教育的范疇內,物理化學是工科,尤其是化工、冶金、輕工等各專業必備的化學理論基礎,它銜接基礎理論和相關的專業課程,是一門專業基礎課程。

二、物理化學課程的教學內容

物理化學提供應用于所有化學以及相關領域的基本概念和原理,嚴格和詳細地闡釋化學中普適的核心概念,以數學模型提供定量的預測。因此,物理化學是分析化學、無機化學、有機化學和生物化學課程,以及其他相關前沿課題的概念的理論基礎。總體而言,物理化學理論課程可能涉及的教學內容如下:[3]

1.熱力學與平衡

標準熱力學函數(焓、熵、吉氏函數等)及其應用。熵的微觀解釋。化學勢在化學和相平衡中的應用。非理想系統、標準狀態、活度、德拜-休克爾極限公式。吉布斯相律、相平衡、相圖。電化學池的熱力學。

2.氣體分子運動學說

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、擴散系數、黏度。

3.化學動力學

反應速率的微分和積分表達式。弛豫過程。微觀可逆性。反應機理與速率方程。穩定態近似。碰撞理論、絕對速率理論、過渡狀態理論。同位素效應。分子反應動力學含分子束、反應軌跡和激光。

4.量子力學

薛定諤方程的假定和導出。算符和矩陣元素。勢箱中的粒子。簡諧振子。剛性轉子、角動量。氫原子、類氫離子波函數。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。計算化學。量子化學應用。

5.光譜

光-物質相互作用、偶極選律。線型分子的轉動光譜。振動光譜。光譜項。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.統計熱力學

系綜。配分函數表示的標準熱力學函數。原子、剛性轉子、諧振子的配分函數。愛因斯坦晶體、德拜晶體。

7.跨學科的應用

生物物理化學、材料化學、環境化學、藥學、大氣化學等。物理化學實驗課程培養學生用物理化學原理聯系定量模型與觀察到的化學現象的能力,深化學生對模型定性假設和局限的理解,鍛煉他們采用模型定量預測化學現象的基本技能。

學生應能記錄正確的測量值,估算原始數據的誤差。學生需要理解電子儀器的原理和使用方法,操作現代儀器測量物理性質和化學變化,積累用這些儀器解決實驗問題的經驗。物理化學實驗應含有結合若干實驗方法和理論概念的綜合實驗教學內容。適用于工科化學(化工類)課程體系的物理化學實驗教學內容大體如下:

1.熱化學實驗

計算機聯用測定無機鹽溶解熱。計算機聯用測定有機物燃燒熱。溫度滴定法測定弱酸離解熱。差熱分析。

2.相平衡化學平衡實驗

不同外壓下液體沸點的測定。環己烷-乙醇恒壓氣液平衡相圖繪制。液-固平衡相圖繪制。凝固點下降法測定物質摩爾質量。沸點升高法測定物質摩爾質量。熱重分析。氨基甲酸銨分解平衡常數的測定。

3.表面化學實驗

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.化學動力學實驗

量氣法測定過氧化氫催化分解反應速率系數。蔗糖轉化反應速率系數測定。酯皂化反應動力學。一氧化碳催化氧化反應動力學。甲酸液相氧化反應動力學方程式的建立。可燃氣-氧氣-氮氣三元系爆炸極限的測定。計算機聯用研究BZ化學振蕩反應。

5.電化學實驗

強電解質溶液無限稀釋摩爾電導的測定。離子遷移數測定。原電池反應電動勢及其溫度系數的測定。金屬鈍化曲線測定。

6.結構化學實驗

磁化率測定。分子介電常數和偶極矩的測定。

三、面向專業的物理化學教學內容建設

當然,一個工科類專業的物理化學教學不可能也不必要包含上列的所有內容。因此,各學科專業教學指導委員會根據專業的培養目標和規格,在已經或即將公布的各學科專業的指導性專業規范中,制訂了包括物理化學在內的化學課程教學基本內容作為最低要求。如化學工程與工藝專業的規范(研究型)中規定:物理化學可分為兩部分,物理化學(I)主要內容為化學熱力學和反應動力學等,作為化工主干課的基礎,應注意與化工熱力學課程和化學反應工程課程的銜接和分界(一些內容可在化工熱力學課程和化學反應工程課程中展開,以加強工程背景);物理化學(II)主要內容為溶液理論、統計力學、量子力學等方面的概要以及近展等。各專業的物理化學教學基本內容充分體現了本專業的學科特點,是在保障人才培養質量的前提下,兼顧國內各相關學校的教學條件提出的基本要求。因此,它體現的是該專業人才的知識體系的共性。由于各校的學科背景和教學條件的優勢不同,要培養具有特色的專業人才,需要在教學中研究如何在滿足各專業的教學基本內容要求的基礎上開展物理化學教學。我們認為在教學內容建設中應堅持貫徹下列原則,才能切實發揮物理化學這一門專業基礎課程的作用。[4]

1.承前啟后,發揮樞紐作用。了解授課對象的先修和后繼課程與物理化學的聯系,深化化學原理課程中的物理化學理論,介紹其在后繼專業課程中的應用,以開闊視野并兼顧系統性和趣味性。

2.少而精和博而通。傳統的基礎內容要突出重點,講深講透,體現學科框架;選擇介紹相關前沿的內容以擴大知識面。

3.提倡內容側重的多樣化。針對不同專業時要不拘一格,倡導內容側重的多樣化;即便面對同一專業,內容側重亦應有寬松的選擇余地。

4.體現工科特色,強調應用性和實踐性。引入研究型實踐項目,使學生加深對理論的理解,提高應用水平。

四、建設物理化學教學內容的措施

華東理工大學物理化學教研室在國家精品課程和國家級教學團隊建設過程中,以提高專業人才的教育質量為目標,采取了一系列措施,提高物理化學課程的教學水平和質量,促進相關專業的課程體系建設。

1.根據授課專業的先修、后繼課程,研讀相關教材,如化學工程與工藝專業的現代基礎化學、化工熱力學、化工原理、化學反應工程、化工過程分析與合成教材,了解其改革動向和內容變革,并且請有關學科的學術帶頭人做物理化學在學科領域應用介紹的報告,提出教學內容改革建議。這樣做的結果一方面可以避免教學內容上不必要的重復,另一方面可以合理地選擇教學內容側重,實現化學基礎課程與專業課程的合理銜接。

2.編寫教材和教學參考書,保障教學基本內容的教學質量,介紹物理化學學科發展、在交叉領域的應用;介紹溶液模型、線性自由能關系等半經驗方法,以銜接后繼課程。近年來編寫或修訂出版了《物理化學參考》、《物理化學》(第五版)、《物理化學導讀》、《物理化學釋疑》、《物理化學教學與學習指南》。開展教學研討,提高教師隊伍的學識水平和在教學中貫徹少而精、博而通教學思想的能力。

3.制作相關前沿課題和理論應用實例,如“正、負離子混合表面活性劑雙水相系統及其微觀結構”、“溫室氣體CO2的捕集和封存(CCS)技術”、“復雜材料的微相平衡和結構演化的數學模擬”、“離子液體的合成、性質和應用”等教學素材,進行教學資源的儲備。

篇（9）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0123-02

世界能源主要來源于礦物質燃料的燃燒，而礦物質燃料的燃燒又是硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）及細顆粒物（PM2.5）等各種大氣污染物的主要來源。[1]“燃燒與污染控制”是在“燃燒學”課程的基礎上結合當前燃燒污染物控制問題越來越突出的情況下發展起來的一門較新的學科。該課程既研究礦物質燃料的燃燒過程及化學能的轉化，又研究燃燒導致的大氣污染物排放控制的專門學科。

盡管近幾年來“燃燒與污染控制”這門課程有了很大的發展，各高校在教學方面也積累了很多經驗，但與“工程熱力學”“流體力學”等傳統主干課相比，該課程的教學依然存在不少問題，如學生普遍反映該課程理論難度大、知識點多且零散、對數學要求高等。[2]

為此，筆者結合幾年來的教學實踐對該課程教學過程中遇到的一些困難及解決方法進行梳理和總結，并對“燃燒與污染控制”課程教學內容的制訂及教學手段的選擇提出了自己的意見。

一、課程內容及特點

1.課程內容

“燃燒與污染控制”主要包括化學熱力學、化學動力學、燃料的著火理論、火焰的傳播與穩定理論及湍流燃燒理論模型等基礎理論；液體燃料、固體燃料的燃燒過程及其經典的模型；SOx、NOx等污染物的形成及分解機理以及主要的污染物控制技術。在污染物控制部分，由于近年來國家對環境保護問題愈加重視，新的污染物控制要求、控制內容及相應的新的污染物控制理論及技術不斷涌現，如PM2.5的產生機理及控制理論、控制技術，CO2的捕集與處理技術等。

通過相關內容的講解，使學生了解燃燒及燃燒污染物生成的基本原理，了解掌握最新的污染物控制技術，學會抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，從而理論聯系實際，利用所學知識解決工程中的實際問題。

2.課程特點

“燃燒與污染控制”課程燃燒學部分涉及到傳熱、傳質、傳動量及化學反應，也就是俗稱的“三傳一反”，知識點多、理論性強、學科交叉性強。[3]因此，一方面，該課程的學習要求學生很好地掌握“工程熱力學”“流體力學”和“傳熱學”等專業基礎課程的內容；另一方面，該課程的學習又促進了學生對上述課程知識點的理解。

相比較而言，燃燒部分理論性更強，是一門典型的實驗研究和理論總結相結合的學科。由于燃燒過程的復雜性，截至目前，燃燒科學的研究仍然以實驗研究為主。先進診斷技術的不斷出現使得燃燒實驗獲取的數據更加可靠、準確。[4]20世紀以來，著火模型、火焰傳播理論、反應流體力學和計算流體力學等的建立使燃燒理論有了長足的發展。并且，隨著大型計算機的出現，使得采用數值模擬方法研究燃燒過程已經成為現實。[5]這些都促進了燃燒學的發展。但這些理論模型大多以偏微分方程的形式出現，導致僅學過常微分方程的本科生很難理解。這要求授課的老師探索找到適合本科生知識結構及認知水平的教學內容和教學手段。

污染物控制部分主要研究燃燒導致的大氣污染物的產生機理、燃燒中及燃燒后控制大氣污染物產生及排放的主要技術手段。事實上，C、N、S元素既是常見燃料的組分，參與燃燒反應過程，同時其反應生成物CO2、NOx、SOx又是大氣污染物的主要成分。因此，該部分內容的學習與燃燒學部分的學習緊密聯系。污染物控制除了從機理上分析研究污染物生產及控制外，更注重實踐環節，即污染物控制的主要技術手段及方法的介紹。由于我國近年來愈發重視大氣污染物控制，新的污染物控制內容、新的污染物控制理論及方法不斷出現，這就要求老師不斷追蹤新知識、新技術，不斷充實、更新自己的專業知識。

二、教學方法

1.教材的選擇

“燃燒與污染控制”這門課程知識點多、理論性強、概念抽象，如何上好這門課，選擇好的教材是非常重要的環節。只有選擇好的教材才能根據教材合理制訂教學內容、教學計劃，進而有效促進教師的教學和學生的學習。目前市面上發行的教材一般都側重于“燃燒學”部分，“燃燒污染物控制”部分往往不作為重點，只是捎帶介紹。這些教材主要有國外教材的國內翻譯版和國內教材兩類，這兩類教材各有特點。[6]將“燃燒學”“燃燒污染物控制”作為重點的教材只有由浙江大學岑可法院士領銜編寫的《燃燒與污染控制》。筆者認為，合適的教材應該能夠與學生的知識結構及認知能力相適應，與該課程的教學目標相適應。

針對本課程的特點，教材的內容要全且新，尤其是污染物控制部分，應能夠較好地反映當前的理論發展水平及技術發展現狀。教材內容應當包括化學熱力學、化學動力學、燃燒物理基礎、液體及固體燃料的燃燒、各種主要燃燒染污物的形成機理及控制方法等。由于是面向本科生的教材，應當內容簡單易懂，表述深入淺出，實例豐富直觀，結構邏輯清晰，能有效銜接理論分析與工程實例。這樣才能使學生學起來不感到沉悶單調、枯燥乏味。目前國內出版的《燃燒與污染控制》教材要么理論性太強，要么涵蓋內容不全面，要么針對性太強，總之都存在這樣或那樣的問題。

2.教學內容設計

教學內容系指教學過程中同師生發生交互作用、服務于教學目的達成的動態生成的素材及信息，是教學的核心。[7]教學內容應該具有目標性、實效性、科學性、啟發性。對于“燃燒與污染控制”教學內容的設計，筆者認為應該注意以下幾點：

（1）內容要重點突出，有的放矢。該課程內容包括化學熱力學、反應動力學基礎、著火理論、火焰傳播與穩定理論、液體燃料及固體燃料的燃燒和燃燒污染物控制等部分，但在各部分內容的講解上要有重點。“燃燒學”部分，化學熱力學和化學動力學基礎是該部分的理論基礎，可合二為一，講解內容包括化學平衡、熱化學、化學反應速率、質量作用定律、活化分子碰撞理論及鏈鎖反應理論等。其中，熱化學、化學反應速率和鏈鎖反應理論應作重點講解。關于著火理論，授課重點放在閉口系統著火理論模型的建立和結果分析上，并分析燃燒放熱量和散熱量隨溫度的變化曲線，確定著火溫度與初始溫度、物理化學因素和散熱強度的關系。對于火焰傳播與穩定理論，授課的重點在火焰傳播概念、澤利多維奇理論、氣體的動力燃燒與擴散燃燒及火焰穩定的基本原理與方法的講解，并介紹防止火焰吹脫和回火的措施，以及來流速度、火焰傳播速度與圓錐型氣體火焰高度的關系。對于液體燃料及固體燃料的燃燒，液體燃料的霧化、蒸發模型及擴散燃燒，碳的燃燒化學反應及碳粒的燃燒速度作為授課重點。“燃燒污染物控制”部分的重點放在燃燒過程中SOx、NOx的生成機理，燃燒過程中SOx、NOx的脫除以及燃燒后脫硫脫硝技術，并介紹PM2.5的生成與脫除技術的最新進展，CO2的收集控制技術。介紹理論模型時，應更注重理論模型物理意義的解釋。

（2）理論與實踐結合。“燃燒與污染控制”是一門理論性及實踐性都很強的學科。課程涉及的相關理論模型較為抽象，不易掌握。因此，該課程的教學內容必須與工程或生活實踐緊密結合。如“燃燒學”部分，在教學內容設計過程中必須將理論與具體工程案例或燃燒相關生活案例相結合，以具體案例作為切入點，將復雜抽象的理論概念穿插到生動、具體的案例中進行講解。要開設必要的實驗課，如本生燈測火焰傳播速度、煤的工業分析和元素分析、預混火焰濃度測量、聯合脫硫脫硝實驗及煙氣分析儀測定煙氣成分等。對于熱能動力專業的本科生，筆者結合鍋爐的設計案例，利用燃燒學理論解讀爐膛結構設計、燃燒器布置、風量確定、爐膛點火這些具體方案設計背后的理論依據，從而強化對燃燒理論的理解。結合家用燃氣灶臺，講解燃料與空氣的混合原理。安排學生參觀熱電廠的脫硫脫硝及除塵裝置等污染物控制設備，現場分析各種技術設備的設計原理，強化學生對污染物形成機理及控制技術的認識，使書本理論與實踐統一。

3.教學方法的設計

（1）采用啟發式教育。學生是學習的主人，“教”是為“學”服務的，“教”不是統治“學”，也不是代替“學”，教師的“教”是啟發和引導學生的“學”。就“燃燒與污染控制”課程的教學而言，在教學過程中應從學生的知識結構及認知能力出發，結合具體的教學內容和教學目標，采用提問、討論、案例分析等多種方式，讓學生參與到老師的教學過程，激發學生的學習熱情，使他們在活躍、開放的教學氛圍中理解掌握燃燒與污染控制相關的知識點，并能使用相關知識點分析解決實際問題。問題的提出要有引導性、針對性，要圍繞教學目標，否則難以達到預期效果。

（2）多媒體教學與板書的有機結合。現在，各種多媒體技術已經廣泛進入課堂教學，成為課堂教學的重要手段，對傳統板書教學形成了巨大的沖擊。多媒體教學課件圖文并茂、內容豐富、信息量大。就“燃燒與污染控制”而言，燃燒過程和污染物控制設備可以被生動地展示出來，使學生能夠更加深刻、有效地理解相關理論概念。[8]但是，使用多媒體技術授課時，老師講課的速度加快，信息量增加，學生的思維跟不上。[9]板書比較靈活，對于復雜理論模型可以引領學生的思維，鞭辟入里地進行推導，融會貫通。但是，板書速度慢、效率低。因此，在“燃燒與污染控制”課程教學過程中，應將多媒體教學與傳統板書有機結合，揚長避短，充分發揮各自優勢，以達到最佳的教學效果。

（3）多種考核手段的結合使用。在教學過程中，應采用多樣化的考核手段，了解學生對課程知識點的掌握情況，督促學生的學習。課堂提問、課后作業、案例分析、階段考試等都可以作為考核手段。但無論采用何種形式的考核手段都應當激發學生的學習熱情，提高學生的學習效果，增加學生對本課程本專業的認識為出發點。

三、結論

綜上所述，“燃燒與污染控制”涉及傳熱、傳質、傳動量及化學反應，融合了工程熱力學、傳熱學、流體力學、高等數學等方面的知識。在教學過程中應點面集合，重點突出，理論聯系實際，加強對學生實踐能力的培養，不斷更新教學內容。同時，作為老師，需要不斷學習，及時掌握該課程新的知識點，及時更新教學內容。

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篇（10）

學歷教育軍用油品工程專業的總體培養目標是培養政治合格、基礎素質厚、專業口徑寬、適應第一任職崗位需要，精技術、會管理、能指揮，勝任軍用油品、油品添加劑等研究、生產、試驗、技術開發與管理工作的高素質新型技術人才。

合訓專業的總體培養目標是培養具備良好的思想政治素質、堅實的軍事體能基礎、厚實的科學文化素養，掌握相關專業基礎理論、基本知識、基本技能，具有一定領導管理能力，發展潛力強的新型初級指揮人才。

從這兩者總體目標中專業素養要求的對比可知，學歷教育則要求專業基礎扎實、全面，要能夠承擔油品的研究、生產、試驗、技術開發與管理工作，而合訓專業的人才培養目標著眼于基礎理論、基本知識、基本技能。合訓學員應懂得基本理論與技術，遇到問題時能做出正確判斷，找出解決問題的方向，具有一定的綜合分析能力。

基于此，對于合訓學員而言，在物理化學這門專業課的教學上應當與技術軍官有所區別。

二、課程內容的安排

為達到合訓專業的培養目標，使學員掌握一定的專業基本技能，具備一定的綜合分析能力，在其所學習的課程內容上要有與之相適應的知識構架。對物理化學這門課而言，主要是使學員在已學得的數學、物理、化學的基本知識和實驗技能的基礎上，進一步學習與化學變化相關聯的物理變化的各種基本原理和共同規律，并使學員受到一般科學方法的進一步訓練。為此，在教學內容上，主要安排化學熱力學和化學動力學兩大模塊。其中熱力學部分主要包含熱力學三大定律、多組分系統熱力學、化學平衡與相平衡的相關內容。而電化學部分則轉為在無機化學課程中進行學習。

通過這些基本理論知識的學習，使學員能對今后的日常生活和管理工作中遇到的相關的物理及化學反應現象進行分析解釋與歸納總結。

三、教學方法與手段的改革

討論與質疑是培養學員培養觀察問題、發現問題、分析問題、解決問題能力的重要手段。為此，在教學上應逐步從以教師為主體向與教師為主導，學生為主體的現代教學觀轉變。在課堂上，教員應更多重視學員質疑，對學員所提出的一些有價值的問題，不僅可以由教員回答，還可以拋給學員，由全班學員共同討論得出答案。

對生活中的物理化學問題，物理化學原理的應用，可選擇一些具有代表性的題目，安排討論課進行探討。使學員能將理論知識與實踐的觀點結合起來，能用化學的觀點分析、認識、解決工程技術、社會生活中的有關問題。在討論課的組織上，可安排由學員代替教員進行主持。這樣可以使其在學到專業技術的同時，也鍛煉了領導管理能力，符合初級指揮人才這一培養目標。由于課時有限，這樣的討論課不可能太多，安排2~3課時即可。

同時，教員自身也應不斷學習提高，與學員共同進步。每一堂課下來，不僅學員有收獲，教員也有所收獲。

四、考試內容的改進

物理化學的課程目標、內容及要求，除了通過課堂教學來體現，通過教學方式和手段來落實，合理有效的教學評價及考核也是密切相關的，要達到教學改革的目的，對學員進行考核的內容和形式也應有所改革。

物理化學課程已初步建立了試題庫，下一步，則應該針對合訓專業，對其進行修改和完善。在難易程度上，從簡單、適中到困難，其比例應以適中居多，占60%左右，簡單為25%，困難為15%。由此，既可以充分檢驗學員的普遍學習效果，也能適當拉開優秀學員與學習效果一般者之間的差距，達到選拔人才的目的。