物理化學(xué)課堂教學(xué)中多向交流的教學(xué)模式探索

龐秀江陳利孟阿蘭

(1青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院 山東青島 266042;2青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院 山東青島 266042)

物理化學(xué)課堂教學(xué)中多向交流的教學(xué)模式探索

龐秀江1＊陳利2孟阿蘭1

(1青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院 山東青島 266042;2青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院 山東青島 266042)

針對物理化學(xué)教學(xué)中普遍存在的問題,提出多向交流的教學(xué)模式,即通過課前預(yù)習(xí)、課堂討論、教師博客等途徑實(shí)現(xiàn),還指出了在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)多向交流應(yīng)注意的主要問題。

物理化學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的學(xué)科,較多難懂的理論知識易使學(xué)生感到枯燥,所以教師應(yīng)在教學(xué)中不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)課堂活力,使學(xué)生的潛能得到充分發(fā)揮。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo),應(yīng)在教學(xué)中努力實(shí)現(xiàn)多向交流,即教學(xué)中要變教師講學(xué)生聽的單向交流為教師講學(xué)生聽、學(xué)生講教師聽和學(xué)生之間交流的多向交流。

1 實(shí)現(xiàn)多向交流的途徑

1.1 通過預(yù)習(xí)實(shí)現(xiàn)多向交流

在教學(xué)中,預(yù)習(xí)是非常重要的一環(huán)。在預(yù)習(xí)過程中學(xué)生不但會接受智力挑戰(zhàn),而且學(xué)生之間可以圍繞問題有針對性地進(jìn)行討論,從而開闊思維,為課堂教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在講授物理化學(xué)中“熱力學(xué)第一定律在物理變化中的應(yīng)用”這部分內(nèi)容的上一節(jié)課結(jié)束的時(shí)候,布置以下預(yù)習(xí)作業(yè):①計(jì)算一次膨脹(壓縮)、二次膨脹 (壓縮)系統(tǒng)對外所做的功,并用圖表示出來。②運(yùn)用高等數(shù)學(xué)所學(xué)的知識推導(dǎo)出無限次膨脹 (壓縮)系統(tǒng)對外做功 (環(huán)境對系統(tǒng)做功)應(yīng)為多少?③指出膨脹(壓縮)次數(shù)與系統(tǒng)對外做功(環(huán)境對系統(tǒng)做功)的關(guān)系。④什么是可逆過程?什么是不可逆過程?⑤可逆過程的特點(diǎn)是什么?⑥研究可逆過程的意義是什么?

在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí),教師依次給出一次膨脹、二次膨脹、無限次膨脹的示意圖(圖 1)。

由于學(xué)生在上節(jié)課已經(jīng)學(xué)過體積功的計(jì)算,所以不難得出 3種膨脹過程系統(tǒng)對外所做的功,通過計(jì)算所得的結(jié)果,學(xué)生可以依次給出系統(tǒng)對外做功圖(圖 2)。

由圖 2能夠很直觀地得出膨脹 (壓縮)次數(shù)與系統(tǒng)對外做功 (環(huán)境對系統(tǒng)做功)的關(guān)系。通過分析圖 2可引出可逆過程的定義,并且分析其特點(diǎn)。

可逆過程是化學(xué)熱力學(xué)中非常重要的一部分內(nèi)容,在這個(gè)問題的討論中,課本已經(jīng)給出了詳細(xì)的舉例,并且學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了體積功公式的計(jì)算,所以將這部分內(nèi)容讓學(xué)生預(yù)習(xí)可以使學(xué)生進(jìn)一步復(fù)習(xí)與理解體積功。學(xué)生通過自學(xué)完全能夠理解可逆過程的含義。在課堂上,教師的主要任務(wù)是傾聽學(xué)生對知識的理解,把握住學(xué)生主要的理解難點(diǎn),然后引導(dǎo)學(xué)生解決問題并學(xué)會對知識進(jìn)行規(guī)律性的總結(jié)。

圖1 一次膨脹、二次膨脹及無限次膨脹示意圖

圖2 系統(tǒng)對外做功圖

1.2 通過課堂討論實(shí)現(xiàn)多向交流

課堂討論是學(xué)生之間相互交流的有效手段。在課堂討論中,學(xué)生有機(jī)會發(fā)表自己的觀點(diǎn)和看法,相互啟發(fā)、拓寬思路,使思維能力得到訓(xùn)練,最終使學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性得到培養(yǎng)。

在物理化學(xué)中的“簡單二組分凝聚態(tài)相圖”這部分內(nèi)容教學(xué)中,在學(xué)生已經(jīng)了解簡單二組分相圖概念并能夠正確分析相圖的基礎(chǔ)上提出以下問題[1]:

相圖在實(shí)際應(yīng)用中方便、直觀,那么如何得到簡單的二組分凝聚態(tài)相圖呢?

經(jīng)過討論后大部分學(xué)生能夠得到如下答案:先制作不同組成的步冷曲線,然后通過步冷曲線得到相圖。因?yàn)閷W(xué)生的目的性很強(qiáng),會迅速從課本上找到自己想要的答案。這時(shí),在肯定學(xué)生的基礎(chǔ)上,教師繼續(xù)提出如下問題:如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)得到 Cd-Bi簡單二組分凝聚態(tài)相圖?

相圖這部分內(nèi)容與實(shí)際聯(lián)系非常緊密,通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)可使教學(xué)內(nèi)容更加形象。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識之前已經(jīng)有一定的設(shè)計(jì)簡單物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力,這種在課堂上給定實(shí)驗(yàn)題目并且要求短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法會讓學(xué)生認(rèn)識到:物理化學(xué)雖然是一門理論性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課,但理論是從實(shí)踐而來,選擇化學(xué)化工這個(gè)行業(yè),就要注意將理論與實(shí)踐聯(lián)系在一起。

1.3 通過教師博客實(shí)現(xiàn)多向交流

傳統(tǒng)的教育模式很難使所有學(xué)生參與互動(dòng)以及建立開放的師生關(guān)系。博客作為一種新式的交流手段可以很好地實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生,學(xué)生與學(xué)生之間的多向交流。

關(guān)于化學(xué)動(dòng)力學(xué)中的“支鏈反應(yīng)與爆炸”這部分內(nèi)容,課本[2]上講到產(chǎn)生爆炸的原因有熱爆炸和鏈爆炸,并舉例說明了鏈爆炸的原因,但沒有指出如何避免爆炸。教師在講解這部分內(nèi)容時(shí),可要求學(xué)生積極思考這個(gè)問題,并鼓勵(lì)學(xué)生到教師的博客中查找相關(guān)資料。學(xué)生在教師的博客中發(fā)現(xiàn)通過學(xué)校的網(wǎng)上圖書館查找文獻(xiàn)[3]可對解決問題有很大的幫助。閱讀該文后,學(xué)生能對微化工技術(shù)有基本了解,同時(shí)可學(xué)習(xí)到對于易燃易爆的反應(yīng)過程,利用微反應(yīng)器的特征尺度小于火焰?zhèn)鞑ヅR界直徑以及強(qiáng)的傳熱能力,能夠有效地抑制氣相自由基鏈爆炸反應(yīng),使反應(yīng)過程可以在很寬的原料濃度和操作溫度下安全進(jìn)行。除此以外,該文還舉例說明了微化工技術(shù)的研究現(xiàn)狀,可以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。用這種課堂外的學(xué)習(xí)方式,學(xué)生之間可以無拘束地交流,并可以通過博客將交流結(jié)果反饋給老師,從而實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間,學(xué)生與學(xué)生之間的多向交流,達(dá)到課堂講解無法達(dá)到的教學(xué)效果。

教師在講解完電化學(xué)部分時(shí),可以在博客中給學(xué)生設(shè)計(jì)如下問題:請通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得到25℃時(shí)AgCl的溶解度。

在電化學(xué)這一章中,涉及到電解質(zhì)和電池兩大部分內(nèi)容,通過博客交流,學(xué)生會得到兩種解決問題的方法:

諸如此類的例子還有很多,教師可以通過博客隨時(shí)將想到的問題上傳,讓學(xué)生在博客中自由討論,這樣可以避免過多的課堂討論占用有限的課時(shí),從而拓展了課堂教學(xué)的時(shí)間和空間,并且能夠打破課堂所特有的氣氛壁壘,使更多的學(xué)生參與進(jìn)來。

2 有效實(shí)現(xiàn)多向交流應(yīng)注意的問題

(1)良好的師生關(guān)系是實(shí)現(xiàn)多向交流的前提。教師應(yīng)在教學(xué)中緊密圍繞教學(xué)目標(biāo),不斷引導(dǎo)學(xué)生思考。不論學(xué)生給出的答案是否正確,都要肯定學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所做出的努力,通過不斷的肯定實(shí)現(xiàn)更高的教學(xué)目標(biāo)。在這個(gè)過程中,良好的師生關(guān)系也能自然地建立起來。

(2)不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,是多向交流持續(xù)進(jìn)行的動(dòng)力。在多向交流教學(xué)模式中,教師備課時(shí)要精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié),備課內(nèi)容不僅僅局限于課本,還要關(guān)注科技發(fā)展的前沿,將新的科技成果不斷帶到課堂中,使原本枯燥難懂的理論知識能夠引起學(xué)生興趣。另外,教師要不斷提高自己的課堂組織能力,從而使多向交流得以有效實(shí)現(xiàn)。

3 總結(jié)

在教授物理化學(xué)的過程中,如何將每一部分內(nèi)容形象化并且讓學(xué)生參與進(jìn)來,應(yīng)作為教師的一個(gè)教學(xué)目標(biāo)。多向交流的教學(xué)模式正是圍繞這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行了多方面探討。在多向交流中,能夠增加學(xué)生自主獲得的知識的機(jī)會,有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

[1] 龐秀江,陳利,趙繼寬.化學(xué)教育,2008,29(2):39

[2] 王光信,孟阿蘭,任志華.物理化學(xué).第 3版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007

[3] 陳光文,袁權(quán).化工學(xué)報(bào),2003,54(4):427

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