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摘要：物理化學課程具有理論性強、抽象概念多等特點，教學方法通常難以取得良好的教學效果，針對建筑院校材料類的專業特色，提出調整教學內容，突出教學重點，教學過程中通過舉例（生活中、自然界中等）來培養學生的學習興趣，理論教學內容與實驗結合起來，將物理化學原理與工程或生產實際聯系在一起，這樣不僅能讓學生更好地掌握物理化學課程的基本理論，還可以增強學生對本專業的學習興趣，為將來在建筑材料領域工作打下必要的基礎。
關鍵詞：材料專業；物理化學；教學改革
21世紀以來，隨著科學技術的高速發展，人才培養方向也是向著應用型及創新型發展。物理化學是化學學科的一個重要分支，是材料類專業本科生的一門主干課。本課程目的是讓學生系統地掌握物理化學的基本知識和基本原理，加深對自然現象本質及規律的認識，這些知識和原理不僅是化學學科的理論基礎，也是材料科學的發展基礎。物理化學是連接基礎學科和專業學科的重要橋梁，在學習的過程中能鍛煉學生的邏輯思維能力，并能有效激發其創新思維，為今后的后續專業課程學習、畢業論文、科研工作等打下必要的理論基礎，因此物理化學課程的重要性是不容置疑的。物理化學課程理論性強、邏輯性強、抽象概念較多、公式繁多，采用常規的教學方法難以取得良好的教學效果，所以在創新型人才培養模式下，如何提高物理化學課程的教學質量一直是討論的熱點問題之一[1-2]。除了適當使用多媒體課件、調動學生的學習興趣、理論與實踐相結合等通常教學方法及教學手段[3]之外，劉新露等[4]的“活化”（即生活化、靈活化、快活化）教學法，能夠顯著激發學生的學習興趣，培養學生的思維能力、解決問題的能力和創新能力。黃華良等[5]的“實例＋問題”式教學法，是通過實例引發學生思考問題、分析問題、實際聯系理論，對實例中的原理及問題進行深層次的理論分析，也是一種提高物理化學課堂教學效率行之有效的方法。文瑾等[6]提出了，結合專業需求改革物理化學的教學內容。朱曉東[7]提出結合生活實例來培養學生學習物理化學的興趣等等。以上這些物理化學的教學方法及手段雖然各有特色，但對于建筑院校材料類學生來講，還不能全部照搬過來直接使用，需要結合自身的專業特點及學時要求，適當調整教學內容，突出教學重點。由于物理化學是一門概念性、理論性、系統性和邏輯性都比較強的學科，涉及的公式較多，應用條件比較抽象、復雜，本文提出在教學過程中通過舉例（生活中、自然界中等）來培養學生的學習興趣，并將理論教學內容與實驗內容結合起來，將物理化學原理與工程或生產實際聯系在一起。即結合工程實際，真正做到理論教學與工程（生產）實際相結合，不但彰顯建筑院校的特色，還能充分挖掘學生的學習興趣。
1結合人才培養特色確定教學內容
根據建筑院校材料類專業人才培養方案，突出建筑類院校特色的材料專業課程體系，以培養創新人才為目標，首先選定適合工科院校、且使用較為廣泛的天津大學物理化學教研室編的《物理化學》（上下冊）做教材，根據培養方案中學時要求確定教學內容，并突出學科專業特色。天津大學物理化學教研室編的第五、六版《物理化學》教材，目前國內80%的工科院校都選用，適用范圍廣?？紤]到建筑院校材料類專業的特點（主要是培養應用型創新人才），教材中理論性極強的量子力學基礎、統計熱力學初步兩章內容不講，同時加強界面現象及膠體化學這兩部分內容的學習，增加界面化學中表面活性劑的作用原理及應用，并將相平衡、界面化學與膠體化學作為重點章節（這些章節內容與材料類部分專業課聯系更密切）。為了解決學時少、課程內容多的矛盾，適當增加自學內容。例如電化學中電解質溶液性質、熱力學中平衡常數的計算等，相關內容在無機化學、分析化學中學過一部分，都可以做自學內容處理。這樣處理后既能突出專業特色，又能保證授課內容的覆蓋率不低于90%，以滿足部分學生將來報考“985”及中科院系統研究生的需要。
2采取舉例式教學培養學生的學習興趣
物理化學這門課程中，熱力學占據了重要地位，熱力學理論抽象、生澀難懂，在講授熱力學的過程中，采用舉例式教學極易激發學生的學習興趣，促進學生對知識的理解與掌握。例如講到熱力學第一定律的應用，可以舉一個生活中的例子讓學生參與討論：在一個門窗緊閉、保溫良好的房間里，放有一個電冰箱，若將電冰箱門打開，不斷給冰箱供給電能，室內的溫度將如何變化？保溫良好、門窗緊閉的房間實際上是一個封閉的絕熱系統，從而Q=0，若將電冰箱門打開，不斷給冰箱供給電能，因而環境對系統做了非體積功-電功（此時體積功為零），W>0，由熱力學第一定律數學表達式，ΔU=Q+W，得知ΔU>0，所以室內溫度不但不會降低，反而會升高。再如系統的“狀態”與“狀態函數”是熱力學中非常重要的兩個概念，但初學者往往很難理解?？梢院唵蔚闹v，“狀態”就是系統的樣子，“狀態函數”就是描述系統狀態的一些物理量。比如描述一位美女的長相，苗條的身材、白皙的皮膚、大大的眼睛、高挺的鼻梁等，根據這些描述自然得到結論，即這個美女的樣子很漂亮。漂亮美女就是“狀態”，上面關于美女漂亮樣子的具體描述相當于“狀態函數”，于是“狀態”與“狀態函數”的關系就不難理解了。
3理論教學與實驗內容相結合
化學是研究物質的組成、性質與變化的科學。物質變化包括物理變化和化學變化，物質變化的特點是化學變化的同時伴隨著物理變化，即化學變化與物理變化二者密切聯系。物理化學就是從研究化學現象和物理現象之間的相互聯系入手，從而探求化學變化中具有普遍性的基本規律，也就是運用物理學的原理和實驗方法來解決化學問題。所以說，物理化學教學內容要與相關實驗內容緊密結合起來。例如蔗糖水解測速率常數實驗。某溫度下水解反應：C12H22O11+H2O=C6H12O6（葡糖）+C6H12O6（果糖），是將確定質量的蔗糖溶解在水中，加催化劑鹽酸，整個反應體系在一個三角燒瓶中，實驗需要確定反應至某一時刻蔗糖的濃度是多少，但是體系中有五種物質混合在一起，無法測出蔗糖的濃度，于是根據實際反應體系的特點，隨著反應的進行，旋光系數（一個物理量）不斷變化，且對于固定的儀器旋光系數與蔗糖濃度成正比，這樣蔗糖的濃度就可以用旋光系數來替代了，通過測定t時刻旋光系數值即可求得蔗糖水解反應的速率常數。本實驗通過推導速率方程，進而作圖求得速率常數，可以讓學生深刻理解一級反應速率方程的積分式。此外，乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定實驗，是通過測定t時刻溶液的電導率來替代濃度求得反應的速率常數，使學生對二級反應速率方程的積分式又加深了理解；乙醇與環己烷二元液系相圖實驗，通過測試二組分的折射率來確定其組分含量，本實驗讓學生更好地掌握氣相組成、液相組成的概念；原電池電動勢的測定實驗，采用對消法原理，通過測試原電池的電動勢來求算待測硫酸銅溶液的濃度，本實驗讓學生對于電極的構成有了直觀的印象，對能斯特方程的應用更加熟練。
4理論教學與工程
（生產）實際相結合學習界面化學中表面活性劑作用原理，結合水泥生產中熟料的粉磨環節，通常需要加助磨劑來提高粉碎效率。主要原因是[8]：1）粉磨過程是比表面積增大、表面能量升高的過程。顆粒越微小，比表面積越大，表面吉布斯函數就越高，系統則處于高度不穩定狀態。在沒有表面活性物質存在的情況下，有顆粒變大，表面積變小，以降低系統表面吉布斯函數的自發趨勢。使用表面活性劑后，它將很快自動吸附到固體顆粒表面并定向排列，使固體顆粒表面張力明顯降低，則系統表面吉布斯函數減小。2）表面活性物質還可自動滲入到細微裂縫中，如同在裂縫中打入一個“楔子”，起到一種“劈裂”作用，使顆粒裂縫加大或顆粒分裂。多余的表面活性物質分子，很快吸附在這些新生的表面上，以防止裂縫的愈合或顆粒相互間黏聚。3）由于表面活性物質定向排列在顆粒表面上，非極性碳氫基朝外，使顆粒不易接觸、表面光滑、易于滾動……等等，這些都有利于粉碎效率的提高。學習稀溶液的依數性原理，聯系冬季融雪劑的作用，考慮到傳統融雪劑大量使用對混凝土路面及環境帶來的危害，提出筆者正在進行的長效抗凝冰的研制?？鼓鶆┦且环N能夠主動將道路表面積雪融化的外加劑，其有效成分為鹽化物，常見氯化鈉、氯化鈣等。將其添加到瀝青混合料中，在車輛荷載下，外加劑中的鹽分從混合料的毛細空隙中逐漸析出，從而降低道路表面水的冰點。冬季建筑施工時，為了保證施工質量，常在澆筑混凝土時加入鹽類，這也是稀溶液依數性原理的重要應用?？梢宰寣W生討論，若為達到上述目的，現有氯化鈣、氯化鈉、氯化銨三種鹽，你認為加哪一種鹽效果更好？
5結束語
總之，在建筑材料領域的工程或生產實際中應用物理化學原理，不僅能夠讓學生更好地掌握物理化學的基本理論，還可以增強學生對專業的學習興趣，為將來在建筑材料領域工作打下必要的基礎。
參考文獻
[1]彭志光[1].《物理化學》課程教學方法探討[J].科技創新導報，2011（2）：256.
[2]王軍，楊冬梅，霍玉秋.創新型人才培養模式下的物理化學教學研究與改革[J].大學教育，2015（5）：99-101.
[3]黃玉成，杜金燕.工科物理化學教學內容的幾點思考[J].廣州化工，2015，43（2）：162.
[4]劉新露，李敏嬌，司玉軍.“活化”工科專業物理化學教學初探[J].廣州化工，2014，42（16）：185-187.
[5]黃華良，王會生.“實例＋問題”式教學法在工科物理化學教學中的應用[J].化學教育，2016，37（14）：20-23.
[6]文瑾，顏智殊，李憲平.材料化學專業物理化學教學模式改革探索[J].湖南人文科技學院學報，2013，（5）：115-117.
[7]朱曉東.材料專業物理化學教學改革探索[J].教育與教學研究，2011，25（12）：90-92.
[8]天津大學物理化學教研室.物理化學（下）[M].北京：高等教育出版社，2017.
作者:趙蘇 高麗麗 魏桂芳 單位:沈陽建筑大學材料科學與工程學院 沈陽城市建設學院土木系
