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摘要：文章探索了問題教學法在工科物理化學教學中的應用，首先分析了問題教學法在工科物理化學教學中的應用價值，然后具體闡述了工科物理化學教學中問題教學法的具體實施過程，包括課前問題設計、課中問題的提出與討論、課后問題的總結反思。
關鍵詞：工科；物理化學；問題教學法
工科是應用基礎科學（數學、物理學和化學等）的原理，結合積累的生產實踐技術經驗而發展起來的學科。因此，物理化學是工科學生專業素養的重要組成部分，工科物理化學教學也就成為教學工作和工科專業學生培養中的一個重要環節。然而，工科專業學生沒有經過系統的化學知識學習，化學基礎知識差，在物理化學學習上，存在著專業術語理解難、公式定理記憶、應用難，習題解題、理解難等諸多問題。因此，開展面向工科的物理化學的教學研究，提高工科物理化學的教學質量，對于工科學生專業素質的培養有著重要的意義。就筆者所在院校而言，工科專業學生眾多，物理化學教學主要采取大班課堂教學模式。目前，物理化學的相關教研論文很多，基本上都是以化學化工專業學生為對象，講解的內容也比較深刻[1-3]，并不適用非化學、化工等化學基礎知識薄弱的工科專業的學生。與教師為主體的講授式教學方法不同，問題教學法定義為：教師或教師引導學生提出問題，通過學生相對獨立的思考和探究活動，探求問題答案而獲得相關知識的方法。問題教學法可以促使學生參與課堂的“教”與“學”中來，使學生思考物理化學的有關概念、定律及公式，避免被動式地灌輸。本文以“氣體”中的“理想氣體混合物”的教學為例，探討了問題教學法在工科物理化學教學中的應用。
一、問題教學法在工科物理化學教學中的應用價值
以問題為中心，以學生為主體，問題教學法是以問題為基礎的一種教學模式，把提高學生自學意識和自己解決問題能力作為終極目標的教學法。這種教學方法非常適合工科物理化學的教學過程。對于化學基礎知識匱乏的工科學生來說，物理化學的概念難以理解；公式和定律，難以記憶和應用。因此，工科學生在物理化學的學習中，很難提出有價值的問題。教師講解知識點前，精心設計例題，提出一些啟發性、趣味性和實例性的問題，引起學生的注意與思考；學生自己思考解決問題。這樣以問題為媒介，把教師的提問與學生解答結合起來，通過這種以問題為基礎的師生互動，把被動地灌輸式學習，轉變為積極主動地解答問題式的學習，從而圓滿完成物理化學的教學任務。
二、工科物理化學教學中問題教學法的實施
（一）課前問題設計
課前問題設計應充分考慮新、舊知識點的聯系，在此基礎上，教師要有意識地設計出一些能夠溫故知新的問題。如在理想氣體混合這一節，教師就可以利用課前3分鐘，拋出三個啟發性問題：理想氣體的定義和特征？理想氣體混合物和理想氣體的區別在哪里？理想氣體混合物應具備什么特征？在師生互動解答這三個問題時，學生鞏固了理想氣體的概念（第一章的重要基礎概念），初步了解了理想氣體混合物的定義和表征其組成的數學表達式：yB=nB/∑nB。其中yB是氣體B的物質的量分數，nB是氣體B的物質的量，∑nB是氣體混合物的物質的量n。
（二）課中問題的提出與討論
在課堂教學過程中，教師根據教學內容，精心設計問題，與學生討論、熟悉概念，然后結合問題的解答來加深學生對定律、公式的理解和掌握。理想氣體混合物包括分壓定律和分體積定律。教師不要直接講解這兩個定律，而是首先向學生提出問題：氣體為什么會有壓力（p）？溫度（T）、體積（V）一定時，影響氣體壓力的因素是什么，分壓力是什么，怎么定義？通過這一系列問題，教師引導學生熟悉理想氣體混合物壓力p、氣體B分壓力pB的定義，以及它們之間的定量關系pB=yBp和p=∑pB，強調該公式適用于任何氣體混合物。接著引導學生將概念具體化：在溫度為T，體積為V容器里，充有B、C、D…組成的理想混合物，總物質的量為n，各組分氣體的物質的量分別為nB、nC、nD…，總壓力為p，怎么得出理想氣體混合物的狀態方程？學生回答：pV=nRT。結合pB=yBp=（nB/n）p，得到關系式pB=nBRT/V。p=∑pB，所以p=∑nBRT/V，這就是道爾頓分壓定律。引導學生記憶分壓定律的文字表述。依據理想氣體混合物的pV=nRT。教師拋出啟發性思考問題：若p，T確定，式子V=nRT/p=(nB+nC+nD+…)RT/p是否成立?在解答這一問題時，可以得到分體積的定義式VB=nBRT/p。顯然，p，T確定時，理想氣體混合物的體積V=∑nBRT/p，這就是阿瑪格分體積定律。引導學生對記憶分體積定律的文字表述。然后，在可以拋給學生一個問題，分體積VB除以總體積V等于什么？從而引出，體積分數的概念。然后誘導學生進一步思考體積分數和摩爾分數的關系。對于物理化學初學者來說，分壓力和分體積很容易混淆，很有必要進一步設計實例性問題，來檢驗學生對分壓力和分體積的理解。實例如下，密封容器的體積為V，如圖1所示，被隔板分成體積相等的兩部分，分別放有溫度為T壓力為p的理想氣體A、B，如果將隔板抽掉后，兩種氣體混合，求氣體混合物中A、B的分壓力和分體積？對于上述問題，絕大部分學生會解答錯誤，認為pA=pB=p，反映了學生沒有正確理解分壓力概念。教師可以啟發式提問，隔板抽掉后的總壓力是2p還是p？然后再求pA和pB的表達式？這樣經過啟發式的引導，學生都得到了正確答案pA=pB=0.5p。教師可進一步提出問題：上題中A、B的分體積是多少？學生都能給出了正確答案，即：VA=VB=0.5V。接著教師啟發學生深層次思考為什么A、B混合前的體積和混合后的分體積相等？在此基礎上，教師引導學生一起總結：在利用分壓定律時，要用總體積，在使用分體積定律時，要用總壓。
（三）課后問題的總結反思
教師在引入新知識點前，先有意識地設計與舊知識點有聯系的問題，做到溫故知新。在課堂教學完成后，教師根據教學內容，精心設計反思問題，與學生討論，結合問題解答來強化學生對定律、公式的記憶和掌握。這樣在以問題為中心的互動教學模式下，師生互動活躍了課堂氣氛，同時，學生也有解答問題的成就感，課堂教學效果明顯改善。
三、結語
在問題教學法為主的物理化學教學模式下，通過設計與課程內容緊密相關的一系列問題，將教師的提問與學生的解答結合起來，形成以問題為中心，以學生為主體，教師為主導的互動教學模式。利用問題教學法，活躍了課堂氣氛，突破了教師單一灌輸式的講授方式，激發了學生學習物理化學的興趣，能夠很好培養學生發現問題、解決問題的自學能力，使學生在課堂學習中有成就感。
參考文獻：
[1]楊喜平.物理化學的互動—探究式教學研究:溶液系統的氣-液平衡的講授為例[J].化學教育,2016,37(12):14-17.
[2]劉志明.驅動教學法在“物理化學”課程中的應用[J].教育教學研究,2016,30(2):87-90.
[3]宋鑫.“以學生為中心”視角下的北京大學課堂教學改革的實踐與探索[J].中國大學教學,2015(11):27-30.
作者:張慶堂 單位:蘭州理工大學石油化工學院
