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時(shí)間：2022-05-20 13:35:15
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0引言
“物理化學(xué)”課程是高等院?；瘜W(xué)、化工、制藥、材料和生化等專業(yè)的學(xué)生必修專業(yè)基礎(chǔ)課之一.“物理化學(xué)”課程綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科的理論和實(shí)驗(yàn)手段來解決化學(xué)反應(yīng)中出現(xiàn)的問題，并研究在化學(xué)變化中所遵循的規(guī)律.物理化學(xué)是多種學(xué)科的理論基礎(chǔ)，尤其在理科、工科化學(xué)系列課程體系中起著重要作用.由于“物理化學(xué)”課程的理論性強(qiáng)、公式多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難免覺得內(nèi)容過于抽象而難以理解［1-2］，同時(shí)所學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系較小，造成學(xué)習(xí)的畏懼感，學(xué)習(xí)效果不理想.鑒于物理化學(xué)在化工相關(guān)專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中所處的重要位置，尤其對后面要學(xué)習(xí)的“化工原理”“化工熱力學(xué)”和“催化原理”等課程起著重要的鋪墊作用，因此，“物理化學(xué)”課程的建設(shè)對高質(zhì)量化工專業(yè)人才的培養(yǎng)至關(guān)重要.多年來，我?；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院物理化學(xué)課程組通過更新教育理念，在物理化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)思想和教師隊(duì)伍建設(shè)等方面取得顯著成效.完成“物理化學(xué)”省級精品課程的建設(shè)和驗(yàn)收工作，成效顯著.“物理化學(xué)”課程團(tuán)隊(duì)被遴選為學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)的課程團(tuán)隊(duì).在這樣的背景下，如何以實(shí)踐為導(dǎo)向，在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的工科思維，提高他們解決實(shí)際問題的能力是工科物理化學(xué)教學(xué)值得思考的重要問題.
1調(diào)整理論教學(xué)內(nèi)容，側(cè)重工程實(shí)踐導(dǎo)向
相比而言，我校開設(shè)化工專業(yè)的歷史較短，所用物理化學(xué)教材也一直沿用我?；瘜W(xué)（師范）、應(yīng)用化學(xué)和材料化學(xué)專業(yè)使用的《物理化學(xué)》（第五版、南京大學(xué)傅獻(xiàn)彩等編寫）教材，以相應(yīng)的《物理化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》（南京大學(xué)孫德坤和沈文霞等編寫）作為學(xué)生的指導(dǎo)資料.在授課的過程中，雖然也積極拓展部分內(nèi)容，在一定程度上解決與化工實(shí)踐過程聯(lián)系不密切的矛盾.但隨著我校化工專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，如果繼續(xù)使用偏重理論教學(xué)的物理化學(xué)教材顯然不合時(shí)宜.以課程體系的改革為契機(jī)，基于實(shí)踐導(dǎo)向的新教材的選用成為物理化學(xué)教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn).從2014開始，精選天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編寫的《物理化學(xué)》（第五版）［3］工科教材作為我?；I(yè)物理化學(xué)課程教材.與原教材相比，天津大學(xué)編寫的工科“物理化學(xué)”教材增加許多與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的知識點(diǎn)，如真實(shí)氣體的液化及臨界參數(shù)、真實(shí)氣體狀態(tài)方程、二組分液體部分互溶系統(tǒng)的溫度-組成圖和完全不互溶系統(tǒng)的溫度-組成圖，以及多相化學(xué)反應(yīng)等，目的是幫助學(xué)生能更好地了解和掌握物理化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，有利于化工專業(yè)學(xué)生的工科思維的養(yǎng)成.另外，工科“物理化學(xué)”教材將電解質(zhì)溶液、可逆電池電動(dòng)勢及其應(yīng)用和電解與極化作用3部分內(nèi)容合并為電化學(xué)，將化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)合并為化學(xué)動(dòng)力學(xué)，既優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，又適當(dāng)降低理論深度，更重要的是拓展學(xué)生的實(shí)踐視野.本教材在我院近幾年的使用過程中，獲得學(xué)生良好的反響.
另外，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，圖文并茂、生動(dòng)形象的教學(xué)課件對工科物理化學(xué)課堂教學(xué)的支撐作用是顯而易見的.由于物理化學(xué)課程內(nèi)容的抽象性，注重通過演示與基本原理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對接實(shí)踐應(yīng)用，讓學(xué)生更好地理解所學(xué)理論知識與工程實(shí)踐的直接關(guān)系［4］，更好地突出物理化學(xué)理論知識對工程實(shí)踐的指導(dǎo)作用.在授課過程中，除講授教材上的基礎(chǔ)知識外，還注重把從事物理化學(xué)方面的科研體會(huì)以及最新科研成果有機(jī)地融入到物理化學(xué)教學(xué)過程中，更好地激發(fā)學(xué)生對“物理化學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更加認(rèn)識到物理化學(xué)在生活和化工行業(yè)中的重要性，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生加快適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的能力和科學(xué)創(chuàng)新的思維能力［5］.
2優(yōu)化課堂教學(xué)方法，注重實(shí)例說明理論
由于化工專業(yè)的學(xué)生將來所從事的職業(yè)與生產(chǎn)實(shí)踐更加緊密相連，所以，采用何種教學(xué)方法才能更加有效地提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力是物理化學(xué)教學(xué)過程中面臨的問題之一.物理化學(xué)內(nèi)容抽象、公式多而雜，在課堂講授中要更加注重結(jié)合具體實(shí)例來闡述理論內(nèi)容，才能有效地幫助學(xué)生深入理解和接受所學(xué)的理論知識.例如，講授界面現(xiàn)象中彎曲液面下的附加壓力時(shí)，用他們所熟悉的人工降雨和暴沸現(xiàn)象來說明開爾文公式，只有水蒸汽液化凝結(jié)成新相小液滴（凸液面），小液滴逐漸長大才能從天上落下雨滴.由于新相小液滴剛開始很難形成，即水蒸汽的過飽和蒸氣壓pr非常大，天空中的水蒸汽氣壓很難達(dá)到pr，因而需要采用人工的方式提供小液滴形成時(shí)的凝聚中心，大幅度降低pr的數(shù)值，使雨滴順利形成.同理，液體受熱氣化形成新相小氣泡（凹液面），小氣泡逐漸長大才能從液體里逸出，但新相小氣泡開始很難形成，即液體過熱也不沸騰，是因?yàn)橐后w中的小氣泡壓力很小達(dá)不到外界大氣壓的數(shù)值，因而需要向液體中加入實(shí)驗(yàn)中常用的沸石（孔中含空氣）增加初始小氣泡的大小，使氣泡壓力很快達(dá)到外界大氣壓值，保證氣體從液體中順利逸出，避免形成過熱液體，引起事故.總之，利用具體實(shí)例講授比較抽象的物理化學(xué)知識，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論中更接近實(shí)際生產(chǎn)和生活，激發(fā)他們將理論運(yùn)用于實(shí)踐的潛能.
3多方位理解實(shí)驗(yàn)原理，提高動(dòng)腦與動(dòng)手能力
伴隨著物理化學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，也將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化.例如：化學(xué)反應(yīng)過程中常常伴隨著反應(yīng)熱的形成，如果不能及時(shí)地移除多余的熱量導(dǎo)致反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速率加快，將對化工生產(chǎn)安全帶來極大的隱患.所以，反應(yīng)過程中溫度的測量與調(diào)控在化工生產(chǎn)中顯得尤為重要.目前，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及到多種類型的溫度計(jì)（如玻璃溫度計(jì)、貝克曼溫度計(jì)、熱電偶等）用于測量反應(yīng)體系的溫度.作為溫差測量的貝克曼溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用在恒溫槽的組裝和性能測試、稀溶液的凝固點(diǎn)降低實(shí)驗(yàn)中.由于精密電子溫度測量儀器的普遍使用，使得貝克曼溫度計(jì)在實(shí)驗(yàn)中的利用率逐漸降低，但它仍可以作為一種簡便的輔助儀器使用.另外，溫度效應(yīng)常常在實(shí)驗(yàn)中有所體現(xiàn).如醋酸-水-氯仿三組分系統(tǒng)的相圖繪制實(shí)驗(yàn)，其成敗與溫度的關(guān)系比較密切.然而，大部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中并沒有注意到這個(gè)現(xiàn)象，也并不清楚隱含的實(shí)驗(yàn)原理.實(shí)驗(yàn)過程中，溫度影響到各組分間的溶解度，在溫度較高的條件下無法觀察到明顯的渾濁現(xiàn)象，導(dǎo)致不能很好地判定滴定終點(diǎn).因此，如果能夠測定不同溫度下的相圖，可以使學(xué)生更深入地了解萃取過程，理解相圖中物系點(diǎn)和相點(diǎn)的概念，對于化工產(chǎn)品分離條件的篩選起到良好地指導(dǎo)作用.其他的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如：溶液表面張力的測定、活性炭比表面積的測定、蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定、高聚物的分子量測定等，溫度的影響均不可忽視.
合理的安排實(shí)驗(yàn)是保證學(xué)生理解并掌握實(shí)驗(yàn)原理的前提.但由于參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)較多，普遍的做法是將學(xué)生分成若干小組，采用循環(huán)的方式開展實(shí)驗(yàn).如果物理化學(xué)的理論課與實(shí)驗(yàn)課在同一學(xué)期開設(shè)，在循環(huán)實(shí)驗(yàn)過程中將不可避免地導(dǎo)致部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目早于理論課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中則顯得非常被動(dòng)，對實(shí)驗(yàn)理論一知半解，造成他們更多地關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作過程，只動(dòng)手、缺乏動(dòng)腦，實(shí)驗(yàn)效果并不理想.鑒于此，將實(shí)驗(yàn)課的開出時(shí)間較理論課程滯后一學(xué)期，先讓學(xué)生充分學(xué)習(xí)理論知識，再開展相關(guān)實(shí)驗(yàn).通過在實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生試講實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、回答問題等方式讓學(xué)生進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)過程中的理論知識和操作步驟，更好地理論聯(lián)系實(shí)際，教學(xué)效果良好.同時(shí)，依托我校的安徽省化學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心，還可以進(jìn)一步開設(shè)與物理化學(xué)相關(guān)的綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生深入理解物理化學(xué)原理、提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力奠定基礎(chǔ).
4結(jié)語
通過對我?；I(yè)本科生“物理化學(xué)”課程的教學(xué)和改革結(jié)果，以實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的工科思維，才能提高學(xué)生利用物理化學(xué)原理知識綜合解決化工實(shí)踐問題的能力.
參考文獻(xiàn)：
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0前言
物理化學(xué)是我校材料科學(xué)工程、環(huán)境工程和給排水工程等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要運(yùn)用物理的原理、方法及技術(shù)，結(jié)合高等數(shù)學(xué)的知識來研究化學(xué)體系的性質(zhì)和基本規(guī)律[1]。而物理化學(xué)課程內(nèi)容抽象且邏輯性很強(qiáng)，公式繁多，且大多公式都有使用條件，以往的“一言堂”和“填鴨式”的授課模式，很容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果受影響[2，3]。因此，在有限的課堂教學(xué)時(shí)間里，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的積極性，著眼其原理和來源分析推演，聯(lián)系實(shí)際生活案例加以深入以此提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，讓物理化學(xué)課程變得輕松易懂易學(xué)成為教師值得思考的課題。本文將從以下三方面進(jìn)行探索以期切實(shí)提高物理化學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量。
1課堂教學(xué)中多用“通俗講解法”
為了打破物理化學(xué)枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學(xué)方法，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，應(yīng)該避免死板照搬知識點(diǎn)，要找出與知識點(diǎn)“接地氣”的講解方法讓學(xué)生更易懂易學(xué)，即“通俗講解法”。例如，在界面張力章節(jié)中，固體表面吸附氣體時(shí)，朗繆爾吸附等溫方程的推導(dǎo)復(fù)雜難懂，但如果把學(xué)生進(jìn)教室坐座位的過程比作氣體被吸附到固體表面就簡單了，每位學(xué)生好比每個(gè)被吸附的氣體分子，座位好比固體表面。如果學(xué)生坐滿座位則覆蓋率等于1，否則小于1。固體表面吸附氣體的速率受哪些因素的影響呢？在覆蓋率理解的基礎(chǔ)上，學(xué)生會(huì)去思考，教室的空位越多，坐下的速率肯定更快，那這個(gè)空位怎么計(jì)算呢？空位率乘以空位數(shù)。如果教室外有一只猛虎追趕學(xué)生，是不是大家會(huì)努力擠進(jìn)教室呢？而這只吃人的“老虎”就好比一種推動(dòng)力，對于氣體分子來說就是壓力，固體表面吸附氣體時(shí)，壓力越大，吸附肯定就越快，這樣學(xué)生就能很容易理解影響氣體在固體表面吸附的因素，即空位率和壓力。學(xué)生再看吸附速率的公式就變得更容易了。這種通俗的講解辦法可以把理論性很強(qiáng)的知識化作簡單易懂的生活常識，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考，真正讓學(xué)習(xí)變復(fù)雜為簡單。
2重過程的教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生興趣
2.1結(jié)合《普通化學(xué)》、《無機(jī)化學(xué)》、《高等數(shù)學(xué)》和《大學(xué)物理》等基礎(chǔ)課程，實(shí)現(xiàn)輕松學(xué)《物理化學(xué)》
《物理化學(xué)》課程一般安排在大二下學(xué)期開課，教學(xué)中多從學(xué)生學(xué)過的知識點(diǎn)引入，可以收到事半功倍的效果。例如，熱力學(xué)部分的術(shù)語在《普通化學(xué)》[5]和《無機(jī)化學(xué)》[6]中已經(jīng)介紹過，《物理化學(xué)》課堂上只需簡單提及，學(xué)生就能回憶起來，再結(jié)合《高等數(shù)學(xué)》中微積分的知識，就能幫助學(xué)生輕松掌握功、能量守恒定律等重點(diǎn)內(nèi)容。而在化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式相關(guān)內(nèi)容講解時(shí)，也可以先引入《普通化學(xué)》和《無機(jī)化學(xué)》中標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)式寫法特點(diǎn)，再稍加推演就可以讓學(xué)生掌握平衡常數(shù)的其他表達(dá)式[7]。
2.2結(jié)合應(yīng)用實(shí)例教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
許娟等[8]認(rèn)為舉一些“閃光點(diǎn)”的實(shí)例將物理化學(xué)基本原理與實(shí)例相結(jié)合可以幫助其理解并且培養(yǎng)學(xué)生的物理化學(xué)視角。劉建等[9]認(rèn)為教師講課備課，應(yīng)該以“應(yīng)用”為主旨合理取舍教材內(nèi)容。因此，在物理化學(xué)教學(xué)中引入實(shí)例教學(xué)非常重要，如將實(shí)際生產(chǎn)中的合成氨反應(yīng)與熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識貫穿，粉塵爆炸與表面能相聯(lián)系，自然界水結(jié)冰，冰雪融化等與化學(xué)勢相關(guān)聯(lián)，汽車表面鍍膜與膠體化學(xué)關(guān)聯(lián)等等。
2.3結(jié)合物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講解和推演理論知識，讓抽象的理論變得簡單、適用
如借助凝固點(diǎn)測定實(shí)驗(yàn)講解稀溶液的依數(shù)性之凝固點(diǎn)降低。單純理論上的分析和推導(dǎo)很乏味，若結(jié)合表1設(shè)計(jì)凝固點(diǎn)降低實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己動(dòng)手測凝固點(diǎn)并分析所得數(shù)據(jù)，就不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)在環(huán)己烷中加入萘后凝固點(diǎn)有所降低，進(jìn)一步還可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)添加相同物質(zhì)的量的尿素，結(jié)果如何呢？讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)找答案。在此基礎(chǔ)上，可以再向?qū)W生提問，如果是未知試劑A需要測定相對摩爾質(zhì)量可否利用稀溶液的依數(shù)性？學(xué)生則可以按照表2設(shè)計(jì)凝固點(diǎn)降低實(shí)驗(yàn)，再結(jié)合理論推導(dǎo)將可以完成。讓學(xué)生帶著問題去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析、推導(dǎo)和應(yīng)用同時(shí)進(jìn)行，提高學(xué)生動(dòng)手能力，邏輯分析能力，以及創(chuàng)新能力。
3選擇合理的考評體系以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情
《物理化學(xué)》課程學(xué)習(xí)難度較大，內(nèi)容深且枯燥，要讓學(xué)生在課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)熱情有增不減，平時(shí)成績可提高到40%甚至更大的比例，再擴(kuò)大其考評范圍。除了通常的考勤、課后作業(yè)和課堂回答問題外，可以把學(xué)生討論交流作為平時(shí)成績。在物理化學(xué)課堂教學(xué)中，引入學(xué)生討論交流模塊[3,10]對學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)合作能力，表達(dá)和溝通能力、分析問題和解決問題的能力等的培養(yǎng)都大有裨益，受此啟發(fā)，筆者在2015級材料專業(yè)學(xué)生物理化學(xué)課堂上采用了專題匯報(bào)和討論模塊。由于這門課學(xué)時(shí)有限，不可能多次應(yīng)用Think－Pair－Share（思考—討論—交流）模式[10]和Sandwich教學(xué)法[3]，所以我們將班級49人均分為7組，每組固定專題負(fù)責(zé)人。教師給出幾個(gè)《物理化學(xué)》相關(guān)的專題，請各組自選，選定后，請同學(xué)們利用課余時(shí)間查資料，制作PPT，在學(xué)期末進(jìn)行專題匯報(bào)和討論。每組給予8到10分鐘進(jìn)行匯報(bào)，每組抽出一人來當(dāng)評委，再邀請其他班級同學(xué)或者老師作為評委，并進(jìn)行現(xiàn)場打分和排名，結(jié)果按比例記入平時(shí)成績。我們通過問卷調(diào)查回訪學(xué)生的反應(yīng)，學(xué)生一致認(rèn)為，該專題討論的課堂模式拓展了知識面，展現(xiàn)了大學(xué)生風(fēng)采，增強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)交流，調(diào)動(dòng)了大家的積極性，活躍了學(xué)習(xí)氛圍，值得推廣。另外，筆者設(shè)想將《物理化學(xué)》的考試分段進(jìn)行，譬如每三章出一份試卷，考試成績按比例記入期末總成績中，以此督促學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)和總結(jié)。
4結(jié)語
《物理化學(xué)》課程雖然內(nèi)容繁多且需要的儲(chǔ)備知識較多，但該課程在本科學(xué)生的思維訓(xùn)練和素質(zhì)拓展，以及專業(yè)課程和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ι隙加泻艽蟮淖饔?，因此，探索更多更好的教學(xué)方法和合理的考評體系來提高教學(xué)質(zhì)量是我們教師持之以恒追求的話題。
參考文獻(xiàn)
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［8］許娟，楊亞提.高等農(nóng)林院校物理化學(xué)與專業(yè)結(jié)合的教學(xué)模式與實(shí)踐[J]．教育教學(xué)論壇，2015,(17):133-134.
2教學(xué)上要下功夫提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
教學(xué)是由老師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”共同組成一個(gè)有機(jī)的整體，兩者缺一不可［2］。好的教學(xué)能引導(dǎo)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。現(xiàn)行的多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)方法相比，前者借助多媒體課件，講課的色彩更加豐富，形象逼真，信息量大，生動(dòng)直觀，在增強(qiáng)教學(xué)效果方面作用明顯。我們在教學(xué)中將講課PPT制作成精美的課件，在課件中穿插動(dòng)畫，F(xiàn)lash和聲音，做到知識點(diǎn)和欣賞性兼顧的原則，從而使學(xué)生提高學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣。比如表面張力的概念，我們引入了動(dòng)畫，很直觀的將液體表面張力的形成予以展示。為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，首先，我們努力將物理化學(xué)的知識與我們的日常生活緊密聯(lián)系。比如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，逃生用的防毒面具里面含有的活性炭，它可以吸附有害氣體，從而引入物理吸附和化學(xué)吸附的概念問題。還有生活中，荷葉上的小水滴為什么是圓球狀的?洗衣服時(shí)加入含表面活性劑的洗衣粉，為什么能把衣服上的污物洗掉等問題，都與我們的物理化學(xué)知識相關(guān)聯(lián)。其次，教學(xué)內(nèi)容與我們教師的科研內(nèi)容相結(jié)合。鼓勵(lì)學(xué)生積極參加老師的科研訓(xùn)練項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在參與的過程中，將書本理論知識與科研訓(xùn)練實(shí)際相結(jié)合，能起到學(xué)以致用的效果。最后，也要將教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。我們的學(xué)生都有實(shí)習(xí)的階段，教學(xué)過程中，有些章節(jié)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際講解，學(xué)生更能領(lǐng)會(huì)。如相圖這部分，精餾的過程，在化工企業(yè)生產(chǎn)上經(jīng)常用到，由雙液相液氣平衡理論可知，液體經(jīng)過不斷地部分冷凝和部分汽化，液相中的組成就無限接近于難揮發(fā)的物質(zhì)，而蒸汽中的組成無限接近于易揮發(fā)的物質(zhì)，從而使二組分得到較好地分離［3］。由于與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，學(xué)生聽課認(rèn)真，學(xué)得有興趣，收到了較好的教學(xué)效果。
3引入物理化學(xué)科學(xué)家故事闡述人生哲理
在學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程中，我們會(huì)接觸到很多著名的物理化學(xué)科學(xué)家。上課講到相關(guān)內(nèi)容時(shí)，涉及到一些科學(xué)家，我們會(huì)講解他們的個(gè)人簡歷和趣聞逸事，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。給學(xué)生講解科學(xué)家的一些故事，一方面可以提高學(xué)生的注意力，緩解一下課堂的學(xué)習(xí)氣氛，也給物理化學(xué)的學(xué)習(xí)增加一點(diǎn)調(diào)味劑;另一方面，每一位科學(xué)家的成功都離不開其自身不斷努力奮斗的過程，通過了解他們的經(jīng)歷，不僅課堂教學(xué)內(nèi)容豐富了，而且學(xué)生對科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了濃厚的興趣，對科學(xué)家也產(chǎn)生了崇拜。鼓勵(lì)學(xué)生以這些科學(xué)家作為學(xué)習(xí)的榜樣，比如追溯物理化學(xué)這個(gè)學(xué)科的起源，我們不得不提到物理化學(xué)“三劍客”［4］，他們?yōu)殚_創(chuàng)物理化學(xué)而作出了重大的貢獻(xiàn)。他們是1901年、1903年和1909年先后獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的三位不同國籍的化學(xué)家:荷蘭的范特霍夫、瑞典的阿累尼烏斯和德國的奧斯特瓦爾德。他們在“科學(xué)無國界”旗幟下，在以捍衛(wèi)電離學(xué)說為中心的共同戰(zhàn)斗中，結(jié)成了化學(xué)史上一個(gè)新型的科學(xué)聯(lián)盟，正是他們的團(tuán)結(jié)協(xié)作促成了一門嶄新的化學(xué)分支學(xué)科物理化學(xué)的誕生。其中范特霍夫是第一位獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)獎(jiǎng)，他50多歲時(shí)，還經(jīng)營著一家鄉(xiāng)村牧場，每天清晨親自送牛奶，被譽(yù)為“牧場化學(xué)家”。阿累尼烏斯于1859年2月19日生于瑞烏普薩拉附近的維克城堡。他是電離理論的創(chuàng)立者，成功解釋了溶液中的元素是如何被電解分離的現(xiàn)象，研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速度的影響，得出著名的阿累尼烏斯公式。此外，他還提出了等氫離子現(xiàn)象理論、分子活化理論和鹽的水解理論。對宇宙化學(xué)、天體物理學(xué)和生物化學(xué)等也有研究。在講到稀釋定律時(shí)，介紹了奧斯特瓦爾德的生平事跡，他出身普通家庭，求學(xué)時(shí)對化學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣，1884年在博士論文中提出了電離假設(shè)，1888年提出了以他的名字命名的奧斯特瓦爾德稀釋定律，1909年因在催化作用，化學(xué)平衡，氨制硝酸等方面的杰出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這些科學(xué)家的共同點(diǎn)就是求學(xué)的道路上經(jīng)歷坎坷，有強(qiáng)烈的求知欲，經(jīng)歷了不同的幾所大學(xué)，終身學(xué)習(xí)，從而使他們在物理化學(xué)領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，這種精神值得我們后人學(xué)習(xí)。
4實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，理論結(jié)合實(shí)踐
物理化學(xué)課程具有理論抽象、推理復(fù)雜和計(jì)算繁瑣的特點(diǎn)，是一門既難教又難學(xué)的理論課程。在課堂上學(xué)生只能學(xué)到書本上的理論知識，只注重基本概念的講解、簡單數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和計(jì)算，學(xué)生感到枯燥無味，對學(xué)習(xí)沒有興趣。為了讓學(xué)生真正理解和掌握物理化學(xué)基本原理知識，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的環(huán)節(jié)之一。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使得理論知識與實(shí)際相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理化學(xué)教學(xué)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)具有至關(guān)重要的作用。在傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，教師按實(shí)驗(yàn)教科書先把實(shí)驗(yàn)所涉及的原理、儀器和具體實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行詳盡的講解，然后由學(xué)生按部就班地去重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容［5］。實(shí)踐證明在這種以老師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力培養(yǎng)上和獨(dú)立思考上都收獲不大?；诖耍覀儗ΜF(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了改革創(chuàng)新嘗試。把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)兩大部分。在基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)部分，主要是要求學(xué)生熟悉物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用儀器的用途、使用原理和操作方法。在綜合性實(shí)驗(yàn)部分，指定幾個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)相關(guān)資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，交給指導(dǎo)教師審閱，再完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，老師可以進(jìn)行必要的輔導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師結(jié)合整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、儀器操作、數(shù)據(jù)分析和研究報(bào)告等綜合給出評分。綜合性實(shí)驗(yàn)具有鮮明的研究型特點(diǎn)，能更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和獨(dú)立的科研思考能力，受到學(xué)生的一致好評。
5建立課程過程考核評價(jià)體系
為了檢驗(yàn)教師教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，同時(shí)檢查學(xué)生對所學(xué)知識掌握的程度和存在的問題，必須建立一套完整的考核評價(jià)體系。物理化學(xué)課程考核辦法一般是由平時(shí)成績(20%)和期末考試成績(80%)兩部分構(gòu)成，存在的主要問題是期末考試成績在總評成績中的比例偏重。這種考核方式的弊端是學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)不認(rèn)真，期末考試前一周搞突擊，起不到督促學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的作用。因此，我們重新建立了課程過程考核評價(jià)體系，采取的是平時(shí)成績占10%，主要評分標(biāo)準(zhǔn)是課后作業(yè)的完成情況;出勤率成績占10%，督促學(xué)生平時(shí)認(rèn)真上課;增加一次階段考試或者考核占30%，可以采取卷面考試的方式，也可以采取隨堂考試或者課程論文的方式;期末考試比例下降，只占50%，期末考試全學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容都在考核范圍內(nèi)。在原有基礎(chǔ)上，降低了期末考試的比重，不同學(xué)時(shí)的課程中間加上階段性考試或考核的次數(shù)也不同，規(guī)定小于等于48學(xué)時(shí)的課程，期間加一次階段性考試或考核;大于48學(xué)時(shí)小于等于64學(xué)時(shí)的課程，期間加兩次階段性考試或考核［6］。雖然教師的工作量比改革前增加了，學(xué)生的考試或考核次數(shù)也增加了，但學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性得到了提高。學(xué)生要想取得優(yōu)異的成績，階段性成績也不能馬虎。目前我們建立的這套過程考核評價(jià)方法，其實(shí)質(zhì)就是將考核貫穿于學(xué)習(xí)的整個(gè)過程，學(xué)生要適應(yīng)這種體系，就要不斷的學(xué)習(xí)。
中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）02-0097-02
拉普拉斯方程給出了彎曲液面的附加壓力與表面張力和曲率半徑之間的關(guān)系，公式形式很簡單，但推導(dǎo)方法各異，本文從表面張力、表面能及熱力學(xué)基本公式出發(fā)，應(yīng)用物理學(xué)和數(shù)學(xué)原理總結(jié)分析拉普拉斯方程常用的幾種推導(dǎo)方法，并突出其中的物理化學(xué)的基本概念及意義，作為教師，向?qū)W生推薦各種推導(dǎo)方法，并進(jìn)行比較，把學(xué)生的注意力引導(dǎo)到對基本概念的再認(rèn)識上，可獲得事半功倍的效果。
1？搖從表面能概念出發(fā)，應(yīng)用幾何知識及熱力學(xué)方法推導(dǎo)
1.1？搖以任意彎曲液面為研究對象[1]
如圖2所示[1]，在任意彎曲液面上取一小矩形曲ABCD，其面積為xy。曲面邊緣AB和BC弧的曲率半徑分別為R1和R2，作曲面的兩個(gè)相互垂直的正截面，交線Oz為O點(diǎn)的法線，令曲面沿法線方向移動(dòng)dz，使曲面擴(kuò)大到A′B′C′D′，則x與y各增加dx和dy。移動(dòng)后曲面面積增加dA=xdy+ydx；體積增加dV=xydz。增加dA面積所作的功與克服附加壓力ps增加dV所作的功應(yīng)該相等，即：γdA=psdV
γ（xdy+ydx）=ps xydz？搖？搖？搖（1）
由相似三角形原理：（x+dx）/（R1+dz）=x/R1′簡化得dx=xdz/R1′？搖？搖？搖（2）
（y+dy）/（R2+dz）=y/R2′簡化得dy=ydz/R2′？搖？搖？搖（3）
將（2）及（3）式代入（1）式得：ps=Δp=γ[（1/R1）+（1/ R2）]？搖（4）
（4）式稱為楊-拉普拉斯公式（young-Laplace equation），是研究彎曲表面上附加壓力的基本公式。
如果是球面R1′=R2′=R′，則ps=Δp=2γ/R′。
該方法以任意曲面為研究對象，應(yīng)用幾何知識和表面能的概念進(jìn)行推導(dǎo)具有普遍意義，但是物理化學(xué)意義并不明確，在物理化學(xué)教學(xué)中只需簡單介紹。
1.2？搖以球形液滴為研究對象[1，4]
如圖3所示，設(shè)有一毛細(xì)管，管內(nèi)充滿液體，管端有半徑為R的球形液滴與之平衡（忽略重力對液滴的作用），外壓為p0，附加壓力為ps液滴所承受的壓力為p=p0+ps。設(shè)在恒溫恒壓下，可逆的對活塞施加壓力，使液滴體積增加dV，其表面積相應(yīng)增加dA，則在此過程中以液滴為系統(tǒng)，推動(dòng)活塞對液滴所作的體積功為：δw1=p外dV=（p0+ps）dV，同時(shí)液滴膨脹對環(huán)境所作的體積功為：δw2=-p0dV；推動(dòng)活塞對液滴所作的凈功為：δw′=psdV。由熱力學(xué)基本關(guān)系式dG=-SdT+Vdp+γdA（對純物質(zhì)或組成不變系統(tǒng)，考慮表面能量的變化），得：在恒溫恒壓可逆條件下，dG=δw′即克服附加壓力ps環(huán)境所作的功與可逆增加表面積的吉布斯函數(shù)增加值應(yīng)該相等：PsdV=γdA（dV=4πR3dR，dA=γ8πRdR），即Ps=Δp=2γ/R
該方法物理化學(xué)意義非常顯著，首先確定小液滴為系統(tǒng)，描述熱力學(xué)問題離不開系統(tǒng)與環(huán)境的概念；應(yīng)用“可逆”的概念強(qiáng)調(diào)環(huán)境的壓力與系統(tǒng)的壓力只相差無窮小，從而有p外dV=（p0+ps）dV的結(jié)果；根據(jù)熱力學(xué)原理和熱力學(xué)基本關(guān)系式dG=-SdT+Vdp+γdA，在恒溫恒壓可逆條件下，該過程所做的最大有效功即為該過程系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)增加值，自然得到所需要的結(jié)果。在整個(gè)推導(dǎo)過程中突出熱力學(xué)基本原理、基本概念和基本公式在表面化學(xué)中的應(yīng)用，加深了學(xué)生對熱力學(xué)原理的理解，并增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用熱力學(xué)原理分析和解決問題的能力。
2？搖從表面張力的概念出發(fā)應(yīng)用物理學(xué)的方法進(jìn)行推導(dǎo)[2，3]
2.1？搖以凸形液面為研究對象[3]
設(shè)有一凸液面AB，如圖4所示，其球心為O，球半徑為r，球缺底面圓心為O1，底面半徑為r1，液體表面張力為γ。
將球缺底面圓周上與圓周垂直的表面張力分為水平分力與垂直分力，水平分力相互平衡，垂直分力指向液體內(nèi)部，其單位周長的垂直分力為γcosα。因球缺底面圓周長為2πr1，得垂直分力在圓周上的合力為：F=2πr1γcosα.因cosα=r1/r，球缺底面面積為πr12，故彎曲液面對于單位水平面上的附加壓力為：Δp=（2πr1γr1/R）/πr12，整理后得：Δp=2γ/r
2.2以球形液滴為研究對象[2]
假設(shè)有一半徑為r的圓球形液滴，通過球的中心畫一截面，如圖5所示，沿著截面周界線兩邊的液面對周界線皆有表面張力的作用。圖中只畫出了周界線下得液面對周界線的作用。以下半球?yàn)橄到y(tǒng)，則沿截面周界線上表面張力的合力F，就等于垂直作用于截面上的力，所以F=2πrγ，即為附加壓力：Δp=F/（πr）=2πrγ/（πr2）=2γ/r
以上方法是從表面張力的概念出發(fā)，對球缺周界線以下的液面對周界線的作用進(jìn)行受力分析，如果只從獲得附加壓力與表面張力及曲率半徑的關(guān)系出發(fā)，該方法簡單且易于理解。
關(guān)于拉普拉斯公式的推導(dǎo)還有一些其他方法[6，7]。盡管方法各異，但都是從表面張力和表面能兩個(gè)角度入手，并引入下面相同的基本假設(shè)完成推導(dǎo)過程：（1）將表面層理想化為一個(gè)簡單的幾何曲面；（2）假設(shè)表面層兩側(cè)的液相和氣相都是均勻的；（3）忽略由液體重力產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)。
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中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-9324（2015）33-0182-02
任何可逆反應(yīng)，不管反應(yīng)的始態(tài)如何，在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，各生成物平衡濃度的冪的乘積與反應(yīng)物平衡濃度的冪的乘積之比為一常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)?；瘜W(xué)平衡常數(shù)分為實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，其中實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)又稱經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)，其數(shù)值和量綱隨所用濃度、壓力單位不同而不同，其量綱一般不為1，使用非常不方便，國際上現(xiàn)已統(tǒng)一改用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)也稱熱力學(xué)平衡常數(shù)，與實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)表達(dá)式相比，不同之處在于每種溶質(zhì)的平衡濃度項(xiàng)應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)濃度，每種氣體物質(zhì)的平衡分壓均應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)壓力，所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的量綱為1。我們在工科大一無機(jī)化學(xué)教學(xué)中，詳細(xì)講解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)只作簡單介紹。
標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)知識點(diǎn)是工科大一無機(jī)化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)：一方面標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算有多種方法，涉及的公式比較多；另一方面標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表現(xiàn)形式有很多種。為了更好地幫助學(xué)生理解和掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，我們在教學(xué)中進(jìn)行了歸納總結(jié)。
一、利用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義式計(jì)算[1]
標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)中，一定是生成物相對濃度（或相對分壓）相應(yīng)冪的乘積作分子；反應(yīng)物相對濃度（或相對分壓）相應(yīng)冪的乘積作分母。其中的冪為該物質(zhì)化學(xué)計(jì)量方程式中的計(jì)量系數(shù)。純液體、純固態(tài)物質(zhì)不出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中，視為常數(shù)。
二、利用多重平衡規(guī)則計(jì)算
如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式是若干相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式的代數(shù)和，在相同的溫度下，這個(gè)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)等于各相關(guān)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之積（或商）。這個(gè)規(guī)則叫多重平衡規(guī)則。利用多重平衡規(guī)則，可以從一些已知反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)求算未知反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，而無需通過實(shí)驗(yàn)。例如：
經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐證明：我們對無機(jī)化學(xué)教材中標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的各種計(jì)算方法、計(jì)算公式及其常見的形式進(jìn)行總結(jié)，有助于學(xué)生更好地理解和掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。
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?；瘜W(xué)原理作為理論教學(xué)內(nèi)容,在對中學(xué)化學(xué)知識總結(jié)提煉上升到理性認(rèn)識高度的基礎(chǔ)上,對后繼無機(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)等知識從理性上加以認(rèn)識提高,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)?？傮w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?；瘜W(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)大知識面。
3.提倡內(nèi)容側(cè)重的多樣化。針對不同專業(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。
2、元素和化合物的性質(zhì)是無機(jī)化學(xué)的重要組成部分，要把每種化合物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的關(guān)系聯(lián)系起來，并從理論上加以理解是困難的，有的目前也是不可能的。如H2O2具有熱不穩(wěn)定性、氧化還原性和催化分解等性質(zhì)，這些性質(zhì)從H2O2的結(jié)構(gòu)是可以解釋的，而I2與Na2S2O3反應(yīng)為什么生成Na2S4O6，雖然老師告訴我們這個(gè)從理論上其實(shí)難以說明……但該反應(yīng)極為重要，應(yīng)加以記憶。
3、我堅(jiān)信：一分耕耘一分收獲。*個(gè)月的時(shí)間在公司領(lǐng)導(dǎo)和車間師傅的關(guān)心和指導(dǎo)下，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)合實(shí)踐各方面得到了很大提高，對鋼結(jié)構(gòu)有了一定的了解：鋼結(jié)構(gòu)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比較，具有重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。適合于活荷載比例較小的結(jié)構(gòu)，更適合于大跨度空間結(jié)構(gòu)、高層建筑物并適合在軟土地基上建造。
4、經(jīng)過半年的實(shí)習(xí)在各方面我都有了量的積累質(zhì)的飛躍，學(xué)到了許多書本中學(xué)不到的東西既學(xué)習(xí)了知識又培養(yǎng)了能力，實(shí)現(xiàn)個(gè)人素質(zhì)的提高，同時(shí)也認(rèn)識到從理論知識到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用的過程中還有一定的距離，我深知以現(xiàn)有的知識水平還不能趕上鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)發(fā)展的速度，我將以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素質(zhì)。
5、作為一名工科學(xué)生，本科期間建立的基本知識體系相當(dāng)重要，尤其是將來確定從事本專業(yè)的同學(xué)，這個(gè)知識體系將決定我們在材料學(xué)領(lǐng)域能做多遠(yuǎn)。下面介紹的幾門課是材料學(xué)的核心課程，其中工科高等數(shù)學(xué)是深入學(xué)習(xí)所有課程的基本工具，一定要掌握好；而無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料物理性能、材料力學(xué)性能，是專業(yè)基礎(chǔ)課程，這是材料專業(yè)的理論基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)專業(yè)方向課的基礎(chǔ)；而電化學(xué)、高分子物理、高分子化學(xué)、物理冶金原理等課程是專業(yè)課，分別引導(dǎo)大家進(jìn)入材料學(xué)不同分支的學(xué)習(xí)，是將來選擇研究生方向的基礎(chǔ)?？梢娢覀兯鶎W(xué)的課程是構(gòu)成我們知識體系的基石，是環(huán)環(huán)緊扣、層層深入的，那么如何才能學(xué)好這些課程呢？下面我逐個(gè)介紹一下。
6、物理化學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)課，也是將來的考研課，重要性不言而喻。這門課開設(shè)在大二上學(xué)期，無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)3門課程之后。物理化學(xué)研究的范疇主要分以下三個(gè)：化學(xué)熱力學(xué)——研究化學(xué)平衡規(guī)律；化學(xué)動(dòng)力學(xué)（以及傳輸過程）——研究化學(xué)反應(yīng)速率規(guī)律；物質(zhì)結(jié)構(gòu)——研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的關(guān)系。與從前的學(xué)習(xí)對比較為顯著的一點(diǎn)是對很多問題的探討都上升到了定量的角度。材料專業(yè)的課程設(shè)置環(huán)環(huán)相扣，到這時(shí)我們已經(jīng)對自己在學(xué)什么、將來要做什么有了一定的了解，知識也更加系統(tǒng)化了。
7、有機(jī)化學(xué)這門課，說好學(xué)也好學(xué)，說難也挺難。說它好學(xué)，是因?yàn)檫@門課從某種程度來說，是高中化學(xué)的延伸，對于高中化學(xué)基礎(chǔ)好的同學(xué)來說，接受比較快，上手也比較容易。與高中時(shí)的學(xué)習(xí)相比，我們在這門課上學(xué)到的知識，更加系統(tǒng)和深入了。例如烷、烯、炔、芳環(huán)化合物、鹵代烷、醇和醚、醛和酮、羧酸、硝基化合物等方面的內(nèi)容，高中階段皆有涉及，因此新增的內(nèi)容除了一些略微復(fù)雜的人名反應(yīng)，更重要的是對反應(yīng)機(jī)理的探討，即從分子、電子的角度，對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。如路易斯酸堿是怎樣的概念？該反應(yīng)是親核反應(yīng)，還是親電反應(yīng)？有機(jī)化合物分子中原子的排列順序、立置，化學(xué)鍵的接合狀態(tài)，分子中電子的分布狀態(tài)，以及他們是如何影響該有機(jī)化合物的物理與化學(xué)性質(zhì)的。
8、讀萬卷書，行萬里路，這些還需要在以后的實(shí)踐工作和學(xué)習(xí)中不斷提高。生活充滿陽光，在今后的日子里我要本著“敬業(yè)、誠實(shí)、創(chuàng)新、拼搏”“清清白白做人，踏踏實(shí)實(shí)做事”的企業(yè)精神努力的工作，我將以飽滿的熱情和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度高度的責(zé)任感去迎接新的挑戰(zhàn)。我相信自己的努力會(huì)讓我的未來更加輝煌！
9、在專業(yè)方面，能汲取新知識，對自己不懂的問題積極向老師和車間的師傅請教，精益求精，與此同時(shí)我不僅僅囿與專業(yè)知識的圈子，學(xué)然后知不足，在不斷的學(xué)習(xí)與進(jìn)步之中，我覺得學(xué)的越是深入就越感到所知甚少，也正是這種強(qiáng)烈的求知欲，促使我不斷的學(xué)習(xí)進(jìn)步在實(shí)習(xí)過程中能將在校期間所學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來用所學(xué)的理論知識指導(dǎo)實(shí)踐并從實(shí)踐中加深對理論知識的認(rèn)識，理解和掌握使之形成一個(gè)相輔相成的知識網(wǎng)。
10、這門課開設(shè)于大一下學(xué)期，為我們授課的鄧元副教授畢業(yè)于清華大學(xué)，專業(yè)基礎(chǔ)非常扎實(shí)，講起課來，非常得心應(yīng)手、生動(dòng)有趣。老師的講解將我們帶進(jìn)了豐富多樣的有機(jī)化學(xué)的世界，從高深繁復(fù)的科研領(lǐng)域前沿到切實(shí)發(fā)生在我們身邊的日常生活，有機(jī)化學(xué)無處不在。近來鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的三鹿奶粉事件中，致病元兇三聚氰胺的名字以及其化學(xué)分子式因反復(fù)出現(xiàn)于各大媒體而廣為大家熟知。那么三聚氰胺為什么會(huì)對人體造成如此危害？是由于自身的化學(xué)性質(zhì)還是與人體內(nèi)的其他物質(zhì)發(fā)生了什么有害的反應(yīng)？你可知三聚氰胺其實(shí)是工業(yè)上一種相當(dāng)重要的原料？還有，獲得08年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究課題“熒光蛋白”可以與三鹿事件聯(lián)系起來，用于制作便于隨時(shí)隨地檢測牛奶中各種有毒物質(zhì)的試紙，這些你又可曾了解？別急，有機(jī)化學(xué)會(huì)幫助你由淺入深的了解這一切。()
11、材料物理性能這門課，結(jié)合了一定固體物理的知識，對表征材料的各個(gè)物理性能及其依賴環(huán)境的變化情況進(jìn)行了探討。記得上第一節(jié)課時(shí)，雖然我們以前在無機(jī)化學(xué)、大學(xué)物理等課程上對量子力學(xué)有一點(diǎn)的了解，但還是覺得接受起來比較困難。然而，固體物理這一部分的內(nèi)容是所有后面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，十分重要。在當(dāng)今材料科學(xué)的發(fā)展中，具有功能性的材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)。所謂功能性，一方面是指材料起能量傳輸?shù)淖饔脮r(shí)表現(xiàn)出來的“一次功能”，如吸隔音性、傳熱性、導(dǎo)電性、介電性等等；另外一種，是材料輸入和輸出的能量為不同的形式時(shí)，材料對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的“二次性能”，如熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)等等。在這門課上，我們弄明白了金屬和非金屬分別是怎樣導(dǎo)熱和導(dǎo)電的；半導(dǎo)體微觀的工作原理；在平行板電容器中增加電容電介質(zhì)材料極化的機(jī)制；晴朗的天空為什么是湛藍(lán)色的；材料為什么是透明的和它是怎樣染色的；紅外技術(shù)是怎么回事；磁盤、磁帶等信息存儲(chǔ)材料是如何工作的。有很多現(xiàn)象，其實(shí)從我們小的時(shí)候就已經(jīng)注意到了，然而隨著成長，我們是否越來越對此習(xí)以為常，而不去注意它們的神奇和美麗了？到課程結(jié)束的時(shí)候，回過頭來想一想，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的知識是那么緊密地與生活結(jié)合在一起。
12、符合環(huán)保與資源再利用的國策，其綜合經(jīng)濟(jì)效益越來越為各方投資者所認(rèn)同，有很好的發(fā)展?jié)摿?。掌握熟悉了公司?nèi)部相關(guān)的規(guī)章制度和管理規(guī)程，在腳踏實(shí)地銳意進(jìn)取的人生態(tài)度忠實(shí)肯干的準(zhǔn)則下一方面拓寬自己的知識面另一方面注意在學(xué)習(xí)工作生活中有意識的科學(xué)的鍛煉自己的思維方式和思維的深廣度，學(xué)習(xí)和生活的積累中，我儲(chǔ)備了充分的知識鍛煉了自身的能力，也培養(yǎng)了廣泛的愛好提高了綜合素質(zhì)。
13、物理化學(xué)用到的概念、符號、公式很多，公式使用條件也嚴(yán)格，而且邏輯性強(qiáng)。比如從特殊的現(xiàn)象中總結(jié)出一般的規(guī)律，研究理想的模型、平衡態(tài)推廣到真實(shí)的情況，由宏觀世界深入到微觀世界的研究等等。學(xué)的多了，才會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來我們的人類世界、社會(huì)發(fā)展竟然也符合其中的許多規(guī)律。“熵”是描述化學(xué)體系不穩(wěn)定性的概念，可以叫做“混亂度”。每當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生要產(chǎn)生新的物質(zhì)時(shí)，體系的熵值增大，即所謂的“熵增原理”。這種變化人類歷史規(guī)律十分相似。新的朝代總是誕生于上一個(gè)朝代末期的亂世紛紜，好比時(shí)代這個(gè)大體系的熵值猛然增加，于是舊時(shí)代消失，新時(shí)代開始。又如“勒-沙特列原理”——如果改變影響平衡的條件之一（如溫度，壓強(qiáng)，以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。這個(gè)趨勢是不是比較眼熟？對了，這不正是革命者們所說的“哪里有壓迫，哪里就有反抗”么？先人稱理科知識為“格致”——格物致知：“格，至也。物，猶事也。致，推極也，知，猶識也。”研究一門學(xué)科而能即物窮理，凡事都能弄明白，探究竟，這就是物理化學(xué)的魅力所在。
關(guān)鍵詞 大學(xué)物理 現(xiàn)存問題 教學(xué)方法
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
物理學(xué)是研究物體的基本結(jié)構(gòu)、物體間相互作用和物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科，是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)。大學(xué)物理在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上，對物理學(xué)的研究方法、基本理論和規(guī)律進(jìn)行了更系統(tǒng)、更全面、更準(zhǔn)確地闡述，以使學(xué)生在掌握了高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，對物理學(xué)有一個(gè)更深刻的認(rèn)識。但是當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)過程中存在諸多問題，針對這些問題，結(jié)合大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容――緒論、經(jīng)典物理和近代物理三方面討論了新的教學(xué)方法。
1大學(xué)物理教學(xué)面臨的問題
1.1大學(xué)物理的基礎(chǔ)地位被弱化
有相當(dāng)一部分人對大學(xué)物理的基礎(chǔ)地位認(rèn)識不夠，認(rèn)為工科專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)意義不大或者認(rèn)為根本不需要學(xué)，這也造成了在很多院校大學(xué)物理課程學(xué)時(shí)不斷被減少的一個(gè)普遍現(xiàn)象。在教育部最新的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中，大學(xué)物理的最低教學(xué)要求學(xué)時(shí)數(shù)為 144 學(xué)時(shí)，但真正達(dá)到這一最低學(xué)時(shí)要求的院校寥寥無幾，大多數(shù)院校都在96～128學(xué)時(shí)，甚至更少。
1.2大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容過于陳舊，缺乏創(chuàng)新性
物理學(xué)分為經(jīng)典物理和近代物理兩大部分，大學(xué)物理課程中經(jīng)典物理大約占教學(xué)內(nèi)容的80%以上，造成了經(jīng)典物理和近代物理比例嚴(yán)重失調(diào)。而經(jīng)典物理基本是上世紀(jì)以前的理論成果，其基本內(nèi)容學(xué)生在中學(xué)都接觸過，其實(shí)際應(yīng)用也是一些已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品，對學(xué)生吸引力不大。相反，與近代物理相關(guān)的一些新的科技成果卻因?yàn)檎n時(shí)原因，沒有時(shí)間向?qū)W生介紹，這樣使得整個(gè)大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性，這就大大減弱了學(xué)生學(xué)學(xué)物理的興趣。
1.3考核方式單一，教學(xué)組織形式不合實(shí)際
多數(shù)高等院校的大學(xué)物理課程都采取平時(shí)成績（包括平時(shí)作業(yè)和課堂出勤率）和期末成績按比例給出總成績的方法。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)，幾乎所有題都可以在網(wǎng)上搜出答案，再加上抄襲現(xiàn)象普遍，這樣平時(shí)作業(yè)情況并不能非常真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及其學(xué)習(xí)態(tài)度;期末考試只是像中學(xué)那樣考察學(xué)生對一些題目的掌握情況，這從一定程度上也背離了大學(xué)物理課程培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)能力的初衷，如自學(xué)能力、創(chuàng)新能力等。
另外，從教學(xué)組織上看，采取不同專業(yè)、不同基礎(chǔ)、不同要求的學(xué)生一起上合堂的方式，這樣會(huì)造成一些基礎(chǔ)較好的學(xué)生學(xué)習(xí)不費(fèi)力，覺得不用學(xué)就可以學(xué)好，導(dǎo)致上課時(shí)不認(rèn)真聽講，不能學(xué)到物理學(xué)的研究問題的方法，而一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生越學(xué)越吃力，越來越不想學(xué)，甚至放棄學(xué)習(xí)這門課程。而對于不同專業(yè)的學(xué)生，專業(yè)要求不同，對物理學(xué)各部分內(nèi)容的需求不同，與專業(yè)毫不相關(guān)的課程內(nèi)容，會(huì)讓學(xué)生覺得沒必要學(xué)，或者是純粹為了應(yīng)付考試而學(xué)習(xí)。這種情況下，大學(xué)物理課程不會(huì)達(dá)到較好的教學(xué)效果。
2 大學(xué)物理教學(xué)新方法
人們對大學(xué)物理的基礎(chǔ)地位認(rèn)識不夠，這一現(xiàn)狀比較難改變，作為普通的教師，可以從大學(xué)物理的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合大學(xué)物理教學(xué)所面臨的問題，對大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容――緒論、經(jīng)典物理和近代物理進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌才?，努力改善大學(xué)物理課程的教學(xué)效果。
2.1緒論部分
緒論部分主要介紹物理學(xué)的研究對象、研究內(nèi)容和研究方法，物理學(xué)的發(fā)展史以及學(xué)習(xí)物理學(xué)的重要性和方法。這些內(nèi)容的目的是讓學(xué)生了解物理學(xué)是什么樣的一門科學(xué)，用什么方法研究問題，對當(dāng)今社會(huì)以及學(xué)生個(gè)人以后的學(xué)習(xí)工作有什么重要的作用。作為大學(xué)物理課程的第一節(jié)課，緒論部分具有至關(guān)重要的作用。這就要求教師不能照本宣科，對物理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容一一作簡單介紹，而是要通過緒論部分的講解，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)的興趣，引起學(xué)生學(xué)學(xué)物理的積極性。
具體來說，就是增加課堂的趣味性和實(shí)用性。在講物理學(xué)的研究對象和研究內(nèi)容時(shí)，可以結(jié)合生活中的實(shí)例來說明，尤其是學(xué)生感興趣的方面，比如以運(yùn)動(dòng)的汽車為例，研究對象就是汽車，研究內(nèi)容就是汽車會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)或者要做這樣的運(yùn)動(dòng)需要施加什么樣的作用力，在爬坡和下坡時(shí)要掛高檔位還是低檔位，高檔位和低檔位兩種情況對應(yīng)的物理過程是什么，等等。在講物理學(xué)的發(fā)展史時(shí)，可以引入物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)某個(gè)定理或定律的過程，在這個(gè)過程中讓學(xué)生體會(huì)到發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的思路。在講物理學(xué)的重要性時(shí)，可以結(jié)合不同專業(yè)，給出物理學(xué)在該專業(yè)方面的應(yīng)用實(shí)例，引起學(xué)生的興趣。比如量子物理中固體的能帶理論導(dǎo)致了晶體管的產(chǎn)生，進(jìn)而是大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，這正是幾乎每個(gè)學(xué)生都在使用的電腦的理論基礎(chǔ)之一，這些可能是自動(dòng)化、信息或計(jì)算機(jī)專業(yè)所能涉及到的。物理學(xué)的實(shí)際應(yīng)用非常多，在各個(gè)理工科專業(yè)都能找到物理學(xué)的身影，所以要充分利用這些實(shí)例，用事實(shí)告訴學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的重要性。當(dāng)然，應(yīng)用豐富的實(shí)例，這就會(huì)要求教師必須有這方面豐富的知識儲(chǔ)備，所以提高教師素質(zhì)也是很重要的一方面。
2.2 經(jīng)典物理部分
經(jīng)典物理部分理論已經(jīng)非常成熟，提出新理論的可能性非常小，而且與中學(xué)物理內(nèi)容重復(fù)較多。對這部分內(nèi)容，可以根據(jù)不同的專業(yè)需求進(jìn)行有重點(diǎn)的講解，并且要發(fā)現(xiàn)跟不同專業(yè)相關(guān)的一些邊緣科學(xué)，如生物物理、固體物理、天體物理等等。比如對化工專業(yè)的學(xué)生，該專業(yè)對熱學(xué)部分要求較高，這樣就可以重點(diǎn)講解熱學(xué)部分，為該專業(yè)的一些后續(xù)課程如物理化學(xué)、熱力學(xué)等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對經(jīng)典物理的其它部分在介紹相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，主要講解一些實(shí)例，拓寬學(xué)生的視野即可;對機(jī)械專業(yè)，就要重點(diǎn)講解力學(xué)部分，為以后學(xué)習(xí)理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等專業(yè)課做準(zhǔn)備;對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)，重點(diǎn)講解電磁學(xué)與光學(xué)部分。這樣針對不同的專業(yè)，講解的重點(diǎn)不同，做到有的放矢，使學(xué)生能感受到所學(xué)的專業(yè)與物理學(xué)緊密相關(guān)，從而提高其學(xué)學(xué)物理的積極性，這樣就會(huì)達(dá)到更好的教學(xué)效果。
2.3 近代物理部分
近代物理理論是當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展的重要源泉，但是這部分理論相對來說比較抽象，難理解。在講解基本理論時(shí)，要注重物理概念的闡述，淡化推導(dǎo)過程，結(jié)合一些近代物理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果，對相應(yīng)的理論做簡單介紹。美國物理學(xué)家費(fèi)恩曼曾經(jīng)說過：對學(xué)習(xí)物理的人來說，重要的不是如何正規(guī)嚴(yán)格地解微分方程，而是能猜出它們的解并理解其物理意義?？煽闯?，費(fèi)恩曼強(qiáng)調(diào)的是一個(gè)問題所反映的“物理”內(nèi)涵，而不是具體的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。比如在講解狹義相對論時(shí)，國內(nèi)通常以洛倫茲變換為重點(diǎn)，再由公式出發(fā)，通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出時(shí)間膨脹、長度收縮效應(yīng)的公式，強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)而忽視了對物理意義的理解;而國外的一些教材則采用直觀、易懂的例子簡單推出長度收縮、時(shí)間膨脹效應(yīng)公式，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)光速不變原理和對這兩個(gè)概念的理解。這種淡化推導(dǎo)、適當(dāng)舍棄嚴(yán)密性的做法可以節(jié)省大量時(shí)間來加強(qiáng)對物理思想、概念的理解，更符合物理教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。另外，也可以通過專題講座的形式向?qū)W生介紹一些近代物理方面的技術(shù)發(fā)展，如半導(dǎo)體、激光、超導(dǎo)和信息技術(shù)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基本知識的同時(shí)，能夠把握科技發(fā)展的動(dòng)向。
3 結(jié)論
綜上所述，要改善大學(xué)物理課程的教學(xué)效果，可以先從改變課堂教學(xué)內(nèi)容的安排開始，針對不同內(nèi)容的特點(diǎn)采取不同的教學(xué)安排，努力達(dá)到大學(xué)物理課程的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生學(xué)會(huì)基本的物理知識，為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)，也幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)的思維方法和研究能力，促使其全面發(fā)展。
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隨著國家與地方政府對民辦高等教育支持力度的加強(qiáng)與對民辦高等教育管理改革的深入，我國眾多民辦本科高校近年來取得了快速發(fā)展。隨著辦學(xué)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，為了方便管理，許多民辦本科高校正采用二級學(xué)院的管理模式進(jìn)行教學(xué)管理。目前我國88所民辦本科普通高校中，有75所、占85.23%的學(xué)校采用到了二級學(xué)院的教學(xué)管理模式。如何在實(shí)踐中創(chuàng)新民辦本科高校二級學(xué)院教學(xué)管理模式，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，對提高民辦本科普通高校的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)管理質(zhì)量以及提高辦學(xué)效率和創(chuàng)建學(xué)校特色品牌等，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1存在的主要問題
1.1認(rèn)識不足，觀念陳舊
我國民辦本科高校由于辦學(xué)歷史短、辦學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張、辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)尚在摸索、積累之中，對學(xué)校發(fā)展的重心主要集中于提高教學(xué)質(zhì)量與科研水平等方面，較少注重教學(xué)管理的質(zhì)量效益;對二級學(xué)院的教學(xué)管理模式缺乏研究，只是簡單地將其視為一種管理方式;較少聘用專業(yè)的教學(xué)管理人才承擔(dān)教學(xué)管理工作，教學(xué)管理理念有待更新。在二級學(xué)院的成立之初，或合并或拆分打破了原有的管理框架，在管理崗位設(shè)置與人員編制方面存在一定的利益沖突，導(dǎo)致了教職員工對推行二級學(xué)院教學(xué)管理模式認(rèn)識不足，對改革的意義與作用缺乏理解。
1.2工作量大，人手緊缺
民辦高校二級學(xué)院主管教學(xué)管理的院、系或?qū)I(yè)教研室領(lǐng)導(dǎo)，普遍都是以專職教師的身份兼任行政職務(wù)，除了必須承擔(dān)一定的教學(xué)工作量，同時(shí)還得承擔(dān)學(xué)科建設(shè)、科研管理等多項(xiàng)任務(wù)。二級學(xué)院成立之后，原由學(xué)校教務(wù)職能部門負(fù)責(zé)的教材管理、課程管理、考務(wù)管理、教學(xué)質(zhì)量管理等相關(guān)工作部分下放到二級學(xué)院，但教學(xué)秘書編制少，且忙于處理日常教學(xué)事務(wù)，沒有時(shí)間和精力鉆研業(yè)務(wù)，因而管理素質(zhì)和管理水平難以提高。
1.3職責(zé)與權(quán)限不明
民辦高校的二級學(xué)院常常是由原來的一二個(gè)相關(guān)系部合并而成，故而無論是領(lǐng)導(dǎo)班子還是教學(xué)秘書對于教學(xué)管理的思維仍然停留在之前的系部管理狀態(tài)下。加之民辦高校普遍存在的人手緊張與經(jīng)費(fèi)欠缺等問題，這些都導(dǎo)致了其二級學(xué)院職責(zé)與權(quán)利的不明確，造成工作互相推諉，嚴(yán)重阻礙了相關(guān)人員的工作積極性與主動(dòng)性，大大降低了管理效益。
1.4教學(xué)管理手段與方法落后
如前所述，二級學(xué)院各層級的教學(xué)管理人員，工作任務(wù)普遍繁重，很難有時(shí)間和精力鉆研比較適合本部門發(fā)展的教學(xué)管理手段與方法，難以考慮和研究如何以新的有效的教學(xué)管理手段和方式帶動(dòng)整體教學(xué)管理質(zhì)量的改善。
2加強(qiáng)二級學(xué)院教學(xué)管理的策略
2.1加強(qiáng)思想上的重視，創(chuàng)新管理理念
良好的教學(xué)管理不但能穩(wěn)定教學(xué)秩序、實(shí)現(xiàn)教學(xué)單位順利完成教學(xué)工作，更能促進(jìn)整個(gè)教學(xué)單位和諧、愉快的人文、教研、科研等氛圍。上至校領(lǐng)導(dǎo)，下至教學(xué)秘書及全體師生，都必須從思想上重視二級學(xué)院的教學(xué)管理工作。無論是校級教務(wù)職能部門還是二級學(xué)院的教學(xué)管理人員，均應(yīng)摒棄陳舊的、不適合二級學(xué)院發(fā)展的慣性思維模式，與時(shí)俱進(jìn)，積極探索新型教學(xué)管理模式，在對日常教學(xué)管理工作的不斷總結(jié)與反思中，根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況，研究出更有利于提高教學(xué)管理效果的方法與手段，提出有效改善教學(xué)管理的建議;同時(shí)應(yīng)擴(kuò)大二級學(xué)院的教學(xué)管理自，從制度上保證、經(jīng)費(fèi)上支持。如二級學(xué)院自主開展教學(xué)與科研活動(dòng)、主動(dòng)形成師資培養(yǎng)計(jì)劃、根據(jù)社會(huì)需求自主設(shè)置專業(yè)與課程內(nèi)容、根據(jù)社會(huì)需求的變化及時(shí)調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)方案等。
2.2調(diào)整層級結(jié)構(gòu)，增減人員編制
學(xué)校人事部門，可依據(jù)二級學(xué)院的專業(yè)數(shù)、課程門數(shù)、教師數(shù)量、學(xué)生數(shù)量等作為考量其教學(xué)管理工作量的主要因素，在進(jìn)行充分考查、比較各教學(xué)單位的實(shí)際情況后，在學(xué)校規(guī)劃的基礎(chǔ)上調(diào)整層級結(jié)構(gòu)，設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)、科研及行政管理架構(gòu)，完善崗位設(shè)置。根據(jù)二級學(xué)院的規(guī)模與實(shí)際需要，配備合理的教學(xué)管理人員。對規(guī)模較大的二級學(xué)院，應(yīng)按教務(wù)、考務(wù)等模塊進(jìn)行相應(yīng)的崗位設(shè)置，并按工作內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的崗位劃分，如科研、學(xué)科發(fā)展、教學(xué)質(zhì)量評估等;對于規(guī)模較大的二級學(xué)院下屬系或?qū)I(yè)教研室，應(yīng)再按課程組等進(jìn)行細(xì)分，增設(shè)教學(xué)管理人員編制，以實(shí)現(xiàn)專業(yè)化管理效益，完善二級學(xué)院的管理，以二級學(xué)院的發(fā)展促進(jìn)學(xué)校的整體發(fā)展。
2.3明確責(zé)、權(quán)、利，完善績效考核與激勵(lì)、獎(jiǎng)懲制度
明確的職責(zé)與權(quán)限劃分，是形成良好工作氛圍并取得良好工作效果的基本前提。校級教務(wù)職能部門與二級學(xué)院之間，二級學(xué)院內(nèi)部相關(guān)單位之間，以及專職教學(xué)管理人員即教學(xué)秘書之間，要統(tǒng)一協(xié)商，形成書面的、清晰明確的責(zé)、權(quán)、利分工細(xì)則，將原來由學(xué)校教務(wù)職能部門統(tǒng)一控制的教學(xué)事務(wù)管理權(quán)限真正下放到二級學(xué)院，這既可以改善校級教務(wù)職能部門與二級學(xué)院教學(xué)管理人員互相抵觸、各自為（下轉(zhuǎn)第48頁）（上接第28頁）營的工作局面，亦可緩解雙方的工作壓力，有利于形成二級學(xué)院提前計(jì)劃、安排、執(zhí)行教學(xué)管理，校級教務(wù)職能部門及時(shí)跟蹤、監(jiān)督、反饋的有效管理模式。在二級學(xué)院內(nèi)部相關(guān)單位之間界定清晰、合理的工作職責(zé)與權(quán)限也可以避免工作中相互推諉、指責(zé)等不利于團(tuán)隊(duì)建設(shè)、管理效益和二級學(xué)院發(fā)展的現(xiàn)象。同時(shí)在有了明確的職責(zé)與權(quán)限劃分之后，應(yīng)配以合適的績效考核與激勵(lì)、獎(jiǎng)懲制度，充分發(fā)揮教學(xué)管理人員工作的積極性與主動(dòng)性，并由學(xué)校質(zhì)量監(jiān)控部門進(jìn)行抽查與工作評定。
2.4改進(jìn)教學(xué)管理的手段與方法
要取得教學(xué)管理實(shí)效，有效的方法與合適的手段是關(guān)鍵。各管理人員要摒棄傳統(tǒng)的行政化、慣性化的管理思維模式和方式，遵循教學(xué)規(guī)律，尊重教師、學(xué)生的心理進(jìn)行管理。第一，組建高效的教學(xué)管理團(tuán)隊(duì)?？梢酝ㄟ^對現(xiàn)有教學(xué)管理人員加強(qiáng)業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，多渠道提供進(jìn)修機(jī)會(huì)，提升專業(yè)素質(zhì)和工作能力;同時(shí)通過招聘專業(yè)的管理人才、聘請?jiān)趯W(xué)識、科研等方面具有帶頭作用及管理經(jīng)驗(yàn)的院系領(lǐng)導(dǎo)，帶領(lǐng)整個(gè)管理團(tuán)隊(duì)，營造一個(gè)良好、進(jìn)步的人文氛圍。第二，調(diào)動(dòng)師生共同參與教學(xué)管理的積極性。在管理過程中，充分考慮師生的個(gè)性需要和自由度，調(diào)動(dòng)師生員工參與教學(xué)管理的積極性和自覺性。如讓學(xué)生評教的權(quán)利真正得以實(shí)現(xiàn);更新對教師課堂教學(xué)、科研的監(jiān)督與管理;提高教師的教學(xué)、科研水平，舉行青年教師教學(xué)大賽，以研促教;定期收集師生對教學(xué)管理的意見和建議，對合理化的建議和要求要采納并盡力滿足。第三，提高教學(xué)管理手段。加強(qiáng)學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)的軟硬件建設(shè)，積極開發(fā)和引用合適的教務(wù)管理軟件系統(tǒng)，利用信息化、網(wǎng)絡(luò)化的手段進(jìn)行高效、智能的教學(xué)管理。第四，加強(qiáng)績效考核。通過客觀公正的教學(xué)質(zhì)量考核與教學(xué)評估結(jié)果作為教師教學(xué)質(zhì)量獎(jiǎng)評選依據(jù)的同時(shí)，還通過有效的激勵(lì)機(jī)制和績效考評制度，促進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)管理人員不斷總結(jié)與反思工作中的成效與失敗，主動(dòng)研究教學(xué)管理的方式、方法，為提高教學(xué)管理積累經(jīng)驗(yàn)，有效利用現(xiàn)代科技技術(shù)提高管理手段。如讓質(zhì)量考核與崗位津貼掛鉤，設(shè)置不同的獎(jiǎng)懲級別，依據(jù)工作量、管理效果等進(jìn)行獎(jiǎng)懲，以鼓勵(lì)先進(jìn)、鞭策后進(jìn)的方式形成良好的、積極向上的管理氛圍。
總之，民辦高校推進(jìn)二級學(xué)院教學(xué)管理模式改革的目的，就是為了實(shí)現(xiàn)學(xué)校和二級教學(xué)單位共同完成人才培養(yǎng)目標(biāo)、提升學(xué)校內(nèi)涵、共同分擔(dān)責(zé)任、實(shí)現(xiàn)管理績效的最大化。只有合適的教學(xué)管理模式，才能進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)校的良性發(fā)展，體現(xiàn)民辦本科普通高校的辦學(xué)特色。介于我國民辦本科普通高校的學(xué)生文化成績較低于同類型同層次公辦高校的現(xiàn)狀，如何建立適合我國民辦本科普通高校自身狀況的教學(xué)管理模式，還有待在實(shí)踐中進(jìn)一步思考與探索。
關(guān)鍵詞：傳輸原理；知識體系；教學(xué)質(zhì)量
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0087-03
冶金傳輸原理與冶金物理化學(xué)、金屬學(xué)一起構(gòu)成了冶金工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)。它以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等課程為基礎(chǔ)，進(jìn)一步向冶金應(yīng)用理論延伸，作為深入理解和解釋專業(yè)知識的理論與工具，起到了重要的承上啟下作用[1-2]。冶金傳輸原理教學(xué)體系自20世紀(jì)70年代建立，至今已有40年左右，冶金傳輸原理課程內(nèi)容龐雜，物理概念抽象，計(jì)算公式繁多，數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣，一直被公認(rèn)為是“教師難教，學(xué)生犯難”的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程[3-6]。許多同學(xué)難以深刻理解所學(xué)內(nèi)容，往往通過死記硬背勉強(qiáng)通過考試，在似懂非懂中便結(jié)束了課程的學(xué)習(xí)，對今后繼續(xù)深造，提高專業(yè)技術(shù)水平形成了一定的障礙。從行業(yè)發(fā)展角度看，冶金規(guī)模快速擴(kuò)張階段已然成為歷史，冶金行業(yè)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，為緩解過剩產(chǎn)能提出的供給側(cè)改革對冶金工程技術(shù)人員的綜合設(shè)計(jì)開發(fā)能力提出了更高的要求，也為高校冶金人才的培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)[7]。因此，夯實(shí)理論基礎(chǔ)并加強(qiáng)理論實(shí)踐將成為新時(shí)期人才培養(yǎng)的重點(diǎn)。
一、冶金傳輸原理課程現(xiàn)狀
為更加有針對性地制定有效措施，提高冶金傳輸原理教學(xué)質(zhì)量，對國內(nèi)外17所冶金相關(guān)高校的課程開展情況進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研院校冶金傳輸原理課程平均學(xué)時(shí)數(shù)為56。最多80學(xué)時(shí)，最少30學(xué)時(shí)。各高校教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)較開課之初均呈現(xiàn)減少趨勢，但教學(xué)內(nèi)容卻并沒有減少，因此對教學(xué)效率提出了更高的要求。從國外來看，教學(xué)學(xué)時(shí)更少，亞琛工業(yè)大學(xué)為43學(xué)時(shí)，其中還包括16學(xué)時(shí)的課外輔導(dǎo)；東京大學(xué)為30學(xué)時(shí)。國外授課偏向于基本方程和基本理論，更注重學(xué)生自學(xué)，通過綜合性的作業(yè)來促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)知識的理解與應(yīng)用。教材方面，沈巧珍、杜建明編寫的教材使用率最高（6/17），其次為沈頤身編寫的教材（3/16），其余基本由本校教師編寫，值得一提的是，國內(nèi)東北大學(xué)采用了英文教材。在成績考核方面，82.3%的學(xué)校采用閉卷考，并輔以不同比例的平時(shí)成績。亞琛大學(xué)為三道綜合計(jì)算題，東京大學(xué)為50%報(bào)告+50%考試。在其他教學(xué)環(huán)節(jié)中，64.7%的學(xué)校設(shè)有不同學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，以此增加同學(xué)們對所需知識的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。調(diào)研的國外兩所高校沒有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，一是與較少的學(xué)時(shí)數(shù)有關(guān)；另外國外學(xué)生人數(shù)少，實(shí)驗(yàn)條件普遍較好，學(xué)生可根據(jù)興趣自由選擇進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。課程設(shè)置上，很多院校研究生階段不再開設(shè)冶金傳輸原理課程；開設(shè)研究生課程的一般在本科階段著重基本概念、基本原理，研究生階段偏向一些具體問題的解決，包括建模和數(shù)值模擬計(jì)算等。此外，查閱近幾年冶金工程專業(yè)碩士招生情況可知，在每年的碩士入學(xué)考試中，選擇《冶金傳輸原理》作為專業(yè)基礎(chǔ)課考試科目的只有寥寥數(shù)人，可見其在全國冶金工程專業(yè)學(xué)生眼中已成為“不受歡迎”的課程，這對冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)是非常不利的，也極大地挫傷了教師的教學(xué)積極性。分析各高校課程建設(shè)基本情況，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，總結(jié)如下：
1.課程體系建設(shè)有待加強(qiáng)?，F(xiàn)行冶金工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃中規(guī)定，課程在本科階段學(xué)習(xí)重點(diǎn)為基本概念的理解、基本方程的建立、基本定理的應(yīng)用，深入了解冶金過程中各種傳輸現(xiàn)象，為學(xué)生將來從事冶金技術(shù)開發(fā)、提高控制和設(shè)計(jì)水平打下良好的基礎(chǔ)。但由于缺乏對冶金傳輸原理知識體系結(jié)構(gòu)的梳理，造成具體教學(xué)過程中對教學(xué)內(nèi)容以及深度的把握上缺乏整體規(guī)劃，知識之間的繼承與聯(lián)系不強(qiáng)，導(dǎo)致同學(xué)們理解不深入。
2.教學(xué)手段有待進(jìn)一步提高。目前的教學(xué)活動(dòng)并沒有充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)方法和手段，只是將傳統(tǒng)的板書搬到了電腦屏幕上，由于課程內(nèi)容抽象、煩瑣，一味單調(diào)地講授，機(jī)械地記憶，學(xué)習(xí)起來非常被動(dòng)，且容易產(chǎn)生厭煩心理，教學(xué)效果不能令人滿意。
3.知識體驗(yàn)缺乏。目前的教學(xué)過程缺乏知識體驗(yàn)環(huán)節(jié)，沒有提供學(xué)生主動(dòng)體驗(yàn)知識的機(jī)會(huì)，甚至連演示實(shí)驗(yàn)也沒有。從人類認(rèn)知學(xué)角度來講，知識的主觀體驗(yàn)是知識學(xué)習(xí)過程中不能缺少的環(huán)節(jié)。因此，造成學(xué)生對知識的理解不能深入，也缺乏對傳輸理論實(shí)際應(yīng)用的體驗(yàn)。
二、教學(xué)改進(jìn)與創(chuàng)新
1.完善課程教學(xué)體系。每門課程根據(jù)其性質(zhì)及應(yīng)用對象都有其自身的特點(diǎn)和適用的教學(xué)方法，冶金傳輸原理是一門相對年輕的課程，其課程體系的建設(shè)一直在不斷完善。冶金傳輸原理的內(nèi)容繁雜、抽象，不易理解。與高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理相關(guān)教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研討，建立課程的知識體系結(jié)構(gòu)，對知識層次進(jìn)行劃分，按照基本定理、基本定理的廣義延伸、特定條件下的推理以及實(shí)際應(yīng)用及結(jié)論的層次構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)圖，使同學(xué)們明確新知識與已有知識的聯(lián)系，便于理解、記憶和應(yīng)用。如傳輸原理中最重要也是貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過程的納維-斯托克斯方程，其本質(zhì)可以從中學(xué)物理所學(xué)的牛頓第二定律F=ma得到，推導(dǎo)過程中用到質(zhì)量守恒定律和動(dòng)量定理。將特定物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為流過一定空間坐標(biāo)的流體質(zhì)量，將中學(xué)物理概念中的加速度（實(shí)際為時(shí)變加速度）拓展為時(shí)變加速度和位變加速度之和。流體的受力分析除了熟知的壓力、重力以及可能存在的各種外場力外，增加了流體特有的粘性力，據(jù)此就可以容易地推導(dǎo)出納維-斯托克斯方程，并與已有知識建立聯(lián)系。對納維-斯托克斯方程在不考慮粘性力（理想流體）、穩(wěn)定流動(dòng)、不可壓縮以及只有重力條件下，沿流線積分或在有勢流動(dòng)中積分可得到伯努利方程，屬于特定條件下的推理。而畢托管、文丘里管、飛機(jī)起飛升力以及虹吸管等屬于具體應(yīng)用。結(jié)論對應(yīng)于應(yīng)用過程中得到的一些重要結(jié)果，如管道層流和湍流最大速度與平均速度的關(guān)系，層流和湍流邊界層厚度與板長的關(guān)系及阻力系數(shù)等。依據(jù)此原則將冶金傳輸原理重點(diǎn)知識進(jìn)行層次劃分，并要求同學(xué)們畫出知識層次結(jié)構(gòu)圖，對同學(xué)們理解、掌握整個(gè)知識體系具有很大幫助。課堂教學(xué)方面，為了幫助同學(xué)們理解所學(xué)知識，將抽象的概念具體化，制作了多種教具并設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn)。如在講授動(dòng)量傳輸?shù)奈⒎址匠虝r(shí)，制作了流體受力模型，采用多層平板代表流層，平板間利用橡皮筋連接代表粘性力。在講述流體流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，設(shè)計(jì)了雷諾演示實(shí)驗(yàn)，并輔以多媒體展示，豐富了教學(xué)手段。對于重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容設(shè)計(jì)了講解策略，吸納有經(jīng)驗(yàn)教師和同學(xué)們的意見反饋，不斷改進(jìn)。重點(diǎn)和難點(diǎn)的確定一方面來源于教學(xué)大綱，另一方面通過調(diào)查問卷收集，并參考每年的試卷分析。此外在教學(xué)中，充分利用教師豐富的科研資源，將科研工作中應(yīng)用傳輸知識的實(shí)例簡化為課上講解的例題，一方面使同學(xué)們認(rèn)識到傳輸原理的重要性，提高學(xué)習(xí)興趣，另一方面可以豐富課堂內(nèi)容，使教學(xué)更生動(dòng)。在解決知識體驗(yàn)問題上，采用教學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行彌補(bǔ)，利用公共實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室條件，設(shè)計(jì)了十余個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)綜合性驗(yàn)證試驗(yàn)，提高學(xué)生知識綜合運(yùn)用能力。在升華對知識的認(rèn)知方面，設(shè)計(jì)了結(jié)合同學(xué)們個(gè)人興趣愛好的教學(xué)活動(dòng)――冶金傳輸原理詩詞大賽，收到了預(yù)期效果。教學(xué)效果反饋上，針對課程整體狀況、教材使用、課程設(shè)置、教師授課、學(xué)生學(xué)習(xí)以及考試情況設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷，在每學(xué)期考試后分發(fā)，公布考試成績前收回。每學(xué)期末，任課教師對反饋情況進(jìn)行研討，分析存在問題，提出改進(jìn)策略，形成良性循環(huán)。最終形成了“課程內(nèi)容設(shè)計(jì)課堂知識講授重要知識體驗(yàn)知識升華演繹學(xué)習(xí)效果反饋”的完備教學(xué)循環(huán)體系，對每個(gè)具體教學(xué)環(huán)節(jié)給出明確的執(zhí)行方式，具有可持續(xù)性和操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。
2.深化知識體驗(yàn)。引導(dǎo)同學(xué)們對所學(xué)知識進(jìn)行深入思考，才能更好地理解掌握；將枯燥的問題規(guī)律化才能記憶深刻。開創(chuàng)性地設(shè)計(jì)了冶金傳輸原理詩詞大賽這一教學(xué)環(huán)節(jié)，利用當(dāng)代大學(xué)生的多才多藝，將其自身特長、才藝、愛好轉(zhuǎn)嫁應(yīng)用到枯燥的專業(yè)知識學(xué)習(xí)中。以所學(xué)傳輸原理知識為題材，通過總結(jié)、分析以各種文學(xué)形式進(jìn)行表達(dá)。作品可以是對一類具體問題如管道流動(dòng)、邊界層理論、對流傳熱等問題的系統(tǒng)總結(jié)，也可以是對某個(gè)具體知識點(diǎn)的深入剖析。作品由兩部分組成，第一部分為作品的正文，第二部分為作品內(nèi)容的分析、解釋，篇幅不超過3000字。將抽象的理論以不同的文學(xué)形式進(jìn)行表達(dá)，無疑將極大調(diào)動(dòng)同學(xué)們的積極性，發(fā)揮各自想象力和創(chuàng)造能力。由于詩詞作品講究工整、押韻、流暢，易讀易記。因此傳輸原理知識的文學(xué)化表達(dá)必須在對所學(xué)知識充分理解、消化的基礎(chǔ)上才能完成，通過作品創(chuàng)造，提高同學(xué)們的認(rèn)知。作品以答辯的形式呈現(xiàn)，現(xiàn)場打分，教師點(diǎn)評和同學(xué)們的陳述給大家提供了二次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，每個(gè)人都受益匪淺。作品的創(chuàng)作以團(tuán)隊(duì)形式完成，2―3人一組，創(chuàng)作過程中，組內(nèi)同學(xué)之間的相互交流、學(xué)習(xí)是進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識、完成從簡單認(rèn)知到靈活掌握的助推劑。每個(gè)小組針對特定傳輸原理知識進(jìn)行總結(jié)、升華，深刻詮釋知識的內(nèi)涵及應(yīng)用，為其他同學(xué)學(xué)習(xí)、體會(huì)該部分知識提供便利和幫助。通過不斷地積累，將不斷提高同學(xué)們的認(rèn)知水平，事半功倍。與此同時(shí)，教師可通過作品，了解學(xué)生知識掌握狀況。將好的作品匯編成冊，七律、絕句、詩歌、歌曲等創(chuàng)作形式一些枯燥的專業(yè)知識更接地氣，給了專業(yè)知識全新的詮釋。這種從學(xué)生理解角度出發(fā)的知識詮釋，由于大家知識背景類似，學(xué)習(xí)程度相近，因此最易于理解，成為新同學(xué)學(xué)習(xí)的有益補(bǔ)充，也增加了學(xué)習(xí)興趣。
3.建立開放教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺。知識體驗(yàn)是學(xué)習(xí)過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容要求及現(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)了管道流動(dòng)中的質(zhì)量平衡；不可壓縮流體定常流能量方程；平板法測定保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)；卡門渦街；氣隙對材料導(dǎo)熱性能影響；流動(dòng)過程中的流線和跡線；畢托管測量流體流速；雷諾實(shí)驗(yàn)；多種傳熱形式綜合傳熱；液―液間傳質(zhì)；氣體蒸發(fā)過程的擴(kuò)散傳質(zhì)等11個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。利用學(xué)院開放教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，逐漸為同學(xué)們提供服務(wù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括五個(gè)部分：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果與討論。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理主要描述對應(yīng)的傳輸原理知識；實(shí)驗(yàn)設(shè)備的介紹使同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)平臺有直觀認(rèn)識；實(shí)驗(yàn)步驟提供了實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)；結(jié)果與討論引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)背后的基本理論以及對所學(xué)知識的靈活運(yùn)用。此外，充分發(fā)揮教師的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室資源，在開展相應(yīng)科研工作時(shí)，在開放實(shí)驗(yàn)平臺上提前公布，鼓勵(lì)同學(xué)們觀摩、學(xué)習(xí)和參與討論。
三、結(jié)束語
本文在充分調(diào)研國內(nèi)外教學(xué)基本狀況基礎(chǔ)上，提出通過教學(xué)體系完善、深化知識體驗(yàn)以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)來提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果的一系列改革措施。研究結(jié)果對改善本課程教學(xué)質(zhì)量具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義和較高的借鑒價(jià)值。此外冶金人才培養(yǎng)全國應(yīng)為一盤棋，建議整合國內(nèi)冶金傳輸原理教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源，充分利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)工具，建立冶金傳輸原理課程網(wǎng)站。實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，建立教學(xué)課件庫、習(xí)題庫、學(xué)生自我測試平臺，重點(diǎn)難點(diǎn)解析專欄，并定期安排優(yōu)秀教師網(wǎng)絡(luò)答疑，通過不斷努力，使冶金傳輸原理課程建設(shè)更上一層樓。
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【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0150-01
《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》是材料物理專業(yè)基礎(chǔ)理論課程之一[1]，是材料科學(xué)與物理學(xué)的一個(gè)交叉學(xué)科。重點(diǎn)研究熱運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象規(guī)律的學(xué)科，而且內(nèi)容豐富，體系完整。但是由于這門課程內(nèi)容抽象，理論性極強(qiáng)，就自己在學(xué)習(xí)中的體驗(yàn)與老師在教學(xué)中的探討，發(fā)現(xiàn)很多的理論知識點(diǎn)都很難充分理解與熟練運(yùn)用，因此在我們學(xué)習(xí)中及老師的教學(xué)方面都面臨著諸多方面的困難。所以在專業(yè)特點(diǎn)課程要求上既要有材料科學(xué)又要有物理學(xué)理論方面的知識相結(jié)合，應(yīng)在教學(xué)計(jì)劃中占有很重要的地位，為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)提供承上啟下的鏈接作用。教學(xué)中激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考能力，使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)。滿足該領(lǐng)域的人才需求，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才及獨(dú)立分析問題的能力。本文結(jié)合作者在實(shí)踐學(xué)習(xí)中和課堂教學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式及學(xué)習(xí)方法等諸多當(dāng)前存在的問題作以下的教學(xué)改革。
一、熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理課程中存在的主要問題
首先，《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》作為材料物理專業(yè)理論課程主要基礎(chǔ)之一，它是由熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理兩部分組成，而且理論性較強(qiáng)，課程抽象?；谧髡咂綍r(shí)在教學(xué)中和同學(xué)的探討中發(fā)現(xiàn)公式很多，記不住，理不清，大多數(shù)同學(xué)都覺得《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》比較難。又由于在當(dāng)前高校推行素質(zhì)教育和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的指導(dǎo)下，理論課程教學(xué)學(xué)時(shí)都均有大幅度的壓縮。因此帶來了教學(xué)學(xué)時(shí)少和教學(xué)內(nèi)容多的嚴(yán)重矛盾，又因?yàn)榻虒W(xué)體系沒有改變，所以存在教師教學(xué)過程中難教，學(xué)生難學(xué)的普遍現(xiàn)象。
其次，教學(xué)形式陳舊，而《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》的語言嚴(yán)謹(jǐn)又枯燥[2]，內(nèi)容包含很多的公式及推導(dǎo)。在長期的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，老師采取灌輸?shù)姆绞浇虒W(xué)，這樣只能使課堂枯燥乏味，學(xué)生被動(dòng)的接受知識，所以很難帶動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，從而容易使學(xué)生感到疲勞產(chǎn)生厭煩心態(tài)，對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸情緒。要想使學(xué)生真正的學(xué)習(xí)到知識，掌握實(shí)踐的應(yīng)用，培養(yǎng)符合目標(biāo)的專業(yè)人才，達(dá)到該領(lǐng)域的需求。就要大膽對過去陳舊的教學(xué)模式進(jìn)行改革，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。又由于傳統(tǒng)期末考試都是閉卷考試，使學(xué)生不重視平時(shí)的課堂測試及知識的運(yùn)用，期末都只是希望老師劃重點(diǎn)，到考試的時(shí)候死記硬背，考過之后就什么都忘了。根本就無法應(yīng)用到當(dāng)前科學(xué)的研究中，更不用談科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)新能力。
對于以上普遍存在的諸多問題，根據(jù)作者在實(shí)踐中的學(xué)習(xí)與教師在教學(xué)中的深入探究。本文將對諸多的教學(xué)矛盾和學(xué)習(xí)提出一些意見及新的教學(xué)改革。
二、研究新型教學(xué)及內(nèi)容改革
（一）改進(jìn)教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
在面對教學(xué)內(nèi)容多，教學(xué)學(xué)時(shí)少的主要矛盾上，要加強(qiáng)教學(xué)課程的整合。因?yàn)樵凇稛崃W(xué)統(tǒng)計(jì)物理》中的熱學(xué)部分在大學(xué)物理和物理化學(xué)中都有很高的重復(fù)率，所以在充分了解本專業(yè)的選修課及后續(xù)學(xué)習(xí)的專業(yè)課知識后，如發(fā)現(xiàn)有重復(fù)的部分要進(jìn)行壓縮與刪減[3，4]。但是要正確引導(dǎo)學(xué)生，有針對性的做好提前復(fù)習(xí)與課后總結(jié)，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題，然后在課堂上對學(xué)生重點(diǎn)提出的問題作重點(diǎn)的講解，與學(xué)生多探討，加強(qiáng)課堂訓(xùn)練。這樣既保證了知識的完整性、系統(tǒng)性和邏輯性。更不會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生厭煩的情緒，也能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。這樣既提高了教學(xué)效果，優(yōu)化了課程體系，又能很好的緩解學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多的主要矛盾。
（二）引入新課程考核理念，強(qiáng)化素質(zhì)考察
經(jīng)過國家對教育的不斷改革，對人才的考核及評定方式都發(fā)生了很大的變化。所以課程評價(jià)對課程實(shí)施起著重要的引導(dǎo)作用，在不同的時(shí)期，就有不同的教學(xué)理念，也就會(huì)出現(xiàn)不同的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在對學(xué)生進(jìn)行成績及各方面的考核中，要采取全方位多動(dòng)態(tài)的方式對學(xué)生素質(zhì)與能力進(jìn)行考查。基于傳統(tǒng)的考試方式，都是一張?jiān)嚲矶ǔ煽儯@種考核方式是有弊端的。因?yàn)椤稛崃W(xué)統(tǒng)計(jì)物理》的基本內(nèi)容包含大量的公式及繁瑣的推導(dǎo)運(yùn)算。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式都是灌輸?shù)姆绞竭M(jìn)行教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)。教師與學(xué)生之間缺少交流，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)中很容易產(chǎn)生厭煩的情緒，上課根本就聽不進(jìn)去，達(dá)不到人才培養(yǎng)目標(biāo)。所以在教學(xué)中要采用啟發(fā)式教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以教師為引導(dǎo)，開展課堂討論，師生共同參與，由教師提出一個(gè)或者多個(gè)與課堂相關(guān)的問題，讓學(xué)生以小組的形式進(jìn)行探討，或者讓學(xué)生課后自己查閱資料，每個(gè)人都對問題提出不同的回答，老師最后對問題做總結(jié)。以這種多樣化的方式考核，多方面做評定。既拓寬了學(xué)生的知識面，又激起了學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣。也更好的培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力與勇于提出自己見解的習(xí)慣。
（三）理論聯(lián)系實(shí)際，適當(dāng)引入材料學(xué)科前沿內(nèi)容
隨著各大高校的轉(zhuǎn)型及對人才培養(yǎng)模式都是朝著創(chuàng)新型人才方向進(jìn)行的，課程的內(nèi)容就要體現(xiàn)一定的先進(jìn)性與現(xiàn)代化。在教學(xué)過程中要適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充與《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》課程相關(guān)的最新材料學(xué)與物理學(xué)學(xué)術(shù)成就與進(jìn)展。另一方面可以通過鼓勵(lì)學(xué)生多參加一些這方面的學(xué)術(shù)報(bào)告與學(xué)術(shù)沙龍，多做交流，或者可以讓學(xué)生多看相關(guān)報(bào)告的視頻。有意識的引導(dǎo)學(xué)生拓寬知識面，激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)課程的豐富性，使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)化。
材料類專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)，比較注重實(shí)踐性，而當(dāng)前很多高校又在轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，所以在對本課程的要求中要體現(xiàn)實(shí)用性，要加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合。在教學(xué)過程中多帶學(xué)生參觀一些生產(chǎn)或者加工類的工廠。讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，這樣不會(huì)使學(xué)生對課程產(chǎn)生厭煩的情緒，更能帶動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣?；蛘呃蠋熆梢詭W(xué)生多參加教學(xué)討論，參加各方面的比賽來加強(qiáng)學(xué)生對知識的應(yīng)用，讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)習(xí)本課程的實(shí)踐性，這樣既不會(huì)使學(xué)生對學(xué)習(xí)感到盲目和乏味，又能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，也幫助學(xué)生拓寬知識面。
三、結(jié)語
本文結(jié)合作者在實(shí)踐學(xué)習(xí)中及根據(jù)教師的教學(xué)實(shí)踐，深入的探索了《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》課程的教學(xué)模式?；趥鹘y(tǒng)陳舊的教學(xué)方法存在的問題與當(dāng)前在實(shí)踐教學(xué)中課時(shí)少與內(nèi)容繁多存在的諸多問題，提出了課程整合的具體課改方法。要加強(qiáng)討論式教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神，實(shí)現(xiàn)多樣化的考核方式，拓寬學(xué)生的知識面，使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)。以實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，達(dá)到國家對該專業(yè)的要求。
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對原料丙烯進(jìn)行凈化處理是聚丙烯裝置的重要工序，原料丙烯的純度對維持聚丙烯聚合反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行和提高產(chǎn)品質(zhì)量有重大影響。因此明晰丙烯凈化塔的性能并掌握正確的操作方法對聚丙烯裝置具有十分重要的意義?，F(xiàn)以大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司聚丙烯裝置的丙烯凈化塔為例，分析其性能與操作方法。流程見圖1。
液體混合物的蒸餾分離，是利用物系中各組分揮發(fā)度不同的特性而實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)理想的兩組分物系中，液相總是符合拉烏爾定律（式1），而氣相在外壓不太高時(shí)總是符合道爾頓分壓定律（式2）[1]。
公式中可以看出，在一定的外壓條件下，理想兩組分體系氣液兩相中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)僅與平衡溫度有關(guān)。精餾是一個(gè)多級分離過程，相當(dāng)于在精餾塔內(nèi)進(jìn)行多次平衡蒸餾。平衡狀態(tài)下，精餾塔內(nèi)的每一層塔盤，其塔盤上的溶液及溶液上方的氣相都可以看作一個(gè)單獨(dú)的平衡體系，在外壓穩(wěn)定的條件下，其平衡組分摩爾分?jǐn)?shù)僅與其平衡溫度有關(guān)。因此，一個(gè)穩(wěn)定操作的精餾塔中，精餾塔的產(chǎn)品組分組成變化可通過觀察塔頂及塔底的溫度變化來進(jìn)行判斷。
2 丙烯凈化塔設(shè)計(jì)參數(shù)分析
此丙烯凈化塔設(shè)計(jì)理論塔板數(shù)為20，進(jìn)料板為第9層。而此塔實(shí)際塔板數(shù)為32（包括塔底再沸器和塔頂冷凝器），實(shí)際進(jìn)料板為第14層，塔板效率在60%左右[2]。此塔各塔盤平衡溫度和液相各組分摩爾分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)值如表1所示。從表中可以看到，塔頂操作壓力為2.249MPa時(shí)，塔底設(shè)計(jì)溫度為53.51℃，塔頂設(shè)計(jì)溫度為44.13℃，溫度變化并不是典型的精餾塔變化曲線。當(dāng)塔盤上液相中輕組分摩爾分?jǐn)?shù)增加時(shí)，其對應(yīng)的平衡溫度隨之降低，因此可用塔頂溫度和塔底溫度來反應(yīng)塔底塔頂?shù)慕M成[3]。其中第一層塔盤和第二層塔盤之間的溫度變化最大，組份變化也相對較大，其它塔盤之間溫度變化并不十分明顯，因此可以認(rèn)為此塔的靈敏板是第一板，可用其變化來監(jiān)控各塔盤的組分變化情況。另外，我們也可以看出，丙烯凈化塔對原料丙烯（塔底產(chǎn)品）的提純效果并不明顯，但對于C2以下的輕組分的分離效果比較突出，因此我們在操作時(shí)應(yīng)重點(diǎn)調(diào)節(jié)丙烯中C2以下的輕組分含量。
3 影響因素 3.1 進(jìn)料狀況對丙烯凈化塔產(chǎn)品組成的影響
進(jìn)料狀況一般包括進(jìn)料的組成和進(jìn)料的熱狀態(tài)，在穩(wěn)定的料組成下，對于一個(gè)操作穩(wěn)定良好的精餾塔來說，其塔頂、塔低組分會(huì)受到進(jìn)料熱狀態(tài)的影響。對于此丙烯凈化塔來說，在正常運(yùn)行時(shí)，丙烯進(jìn)料溫度在26℃-32℃之間，屬于冷物料進(jìn)料，且物料溫度變化不是很大，因此進(jìn)料熱狀態(tài)對于丙烯凈化塔組分的影響基本可以忽略不計(jì)。
當(dāng)進(jìn)料溫度確定以后，進(jìn)料組成的變化（表2）會(huì)同時(shí)影響塔頂組分組成和塔底組分組成。一般情況下，進(jìn)料組成xF（進(jìn)料中易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)）增加時(shí)，塔頂、塔底液相中易揮發(fā)組分將同時(shí)增加，反之同時(shí)減少。
圖2？次日丙烯凈化塔運(yùn)行狀態(tài)
對比表1、圖1以及圖2，可以看出，記錄的第一日，原料丙烯中C2以下的易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)進(jìn)料組成，此時(shí)，對應(yīng)的丙烯凈化塔操作狀態(tài)如圖1所示。在這種進(jìn)料組成下，塔頂溫度僅為38.90℃，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)操作溫度44.13℃，說明此時(shí)塔頂易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)已遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值；塔底溫度為51.97℃，亦低于正常水平，說明此時(shí)塔低易揮發(fā)組分同樣高于正常水平。對比次日進(jìn)料狀態(tài)和丙烯凈化塔操作狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)料中易揮發(fā)組分減少時(shí)，同樣的操作壓力下，塔頂溫度升至48.79℃，塔底溫度上升至52.48℃，實(shí)際變化與理論相符。因此，丙烯凈化塔在脫除原料丙烯中輕組分的同時(shí)，還可監(jiān)測原料丙烯的質(zhì)量，并及時(shí)做出調(diào)整。當(dāng)操作條件未改變時(shí)，塔頂、塔底溫度同時(shí)下降，說明此時(shí)原料丙烯中輕組分含量增加，應(yīng)加大頂部排放量，脫除輕組分；而當(dāng)進(jìn)料易揮發(fā)組分減少，塔頂、塔底溫度升高，此時(shí)塔底組分和塔頂輕組分會(huì)相應(yīng)減少，可適度減少排放，減少浪費(fèi)；當(dāng)塔頂溫度上升到一定值時(shí)（十分接近此時(shí)壓力下丙烯飽和蒸汽壓），說明此時(shí)進(jìn)料丙烯純度已較高，且由于丙烯凈化塔分離能力的限制，已不能繼續(xù)分離出易揮發(fā)組分，此時(shí)可以考慮關(guān)閉放空。
3.2 操作條件對丙烯凈化塔產(chǎn)品組成的影響
精餾塔的操作條件一般包括塔壓、回流比[4]、塔溫、物料平衡等。由于塔壓總是隨著平衡溫度的變化而變化，且塔壓變化不超過20%-30%時(shí)，x-y平衡曲線變動(dòng)不會(huì)超過2%，因此在正常操作中，塔壓變化不是很大時(shí)，可以認(rèn)為塔壓是一個(gè)恒定值。而丙烯凈化塔在后續(xù)負(fù)荷變化不是很大、很頻繁時(shí)，可認(rèn)為物料一直處于平衡狀態(tài)。
圖3？丙烯凈化塔操作溫度變化趨勢
設(shè)計(jì)初期，對進(jìn)料、出料進(jìn)行物料衡算，若所需產(chǎn)品的質(zhì)量確定，精餾塔的塔底溫度和操作壓力就已經(jīng)確定。從圖3中可以看出，塔底溫度的變化總會(huì)引起塔頂溫度和塔壓的相應(yīng)變化。降低塔溫時(shí)，塔壓隨著降低，組分相對揮發(fā)度增加，此時(shí)物系更易分離。但當(dāng)操作壓力過低時(shí)，塔頂溫度過低，塔頂冷凝困難，精餾過程將無法繼續(xù)進(jìn)行，丙烯得不到精制。提高操作溫度時(shí)，塔壓隨之升高，組分相對揮發(fā)度減小，分離變得困難。當(dāng)塔壓過高時(shí)，塔底產(chǎn)品很難提純，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，同時(shí)塔頂排放產(chǎn)生浪費(fèi)。因此，正常操作時(shí)，應(yīng)盡量維持塔壓穩(wěn)定，通過塔頂、塔底平衡溫度的變化來控制操作。而當(dāng)原料純度較高時(shí)，分離將變的很難，此時(shí)可適度地選擇低塔壓操作，以節(jié)約水、汽用量。
4 結(jié)論
（1）塔溫的變化會(huì)引起塔壓的變化，對塔頂、塔底組分組成有一定影響。在對丙烯凈化塔進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)首先通過調(diào)節(jié)再沸器蒸汽流量和塔頂冷卻水量來維持穩(wěn)定的塔壓；在塔壓穩(wěn)定的情況下，根據(jù)平衡溫度的變化來選擇合適的頂部放空量，以確保塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。
（2）當(dāng)進(jìn)料丙烯輕組分含量明顯升高時(shí)，塔頂及塔底的輕組分含量均會(huì)隨之升高，應(yīng)及時(shí)增加頂部排放量，以維持塔底產(chǎn)品的質(zhì)量；當(dāng)進(jìn)料丙烯輕組分含量較少時(shí)，頂部溫度與丙烯對應(yīng)壓力下平衡溫度相差不大，應(yīng)關(guān)小排放量，減少丙烯損失。在確保丙烯凈化塔塔底產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)，也可適度選擇較低塔壓操作，以減少蒸汽和冷卻水的用量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。
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