藥學專業物理化學熱力學教學探討

惠華英 雷志丹 張曉青 黃鶯 李龍

摘 要：通過改變物理化學熱力學單純依賴課本講解的方法，結合與生活生產和藥學類專業知識緊密聯系的案例講解，使學生認識到熱力學的重要性；通過讓學生圍繞某一知識點書寫論文的方式，使熱力學知識與醫藥專業知識互相融合，擴大了學生知識面的同時培養了學生的求知欲，激發學生對物理化學學習的主動性。

關鍵詞：物理化學 熱力學 教學方法 藥學專業

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（a）-0058-01

物理化學是中醫藥院校藥學、藥物制劑和生物工程等專業學習的專業基礎課，很多后續專業知識的學習都是以物理化學基本理論為基礎，以物理化學的方法為指導，物理化學是這些專業的必修課。但物理化學理論性強，而且公式繁多，學生覺得學習起來枯燥，難學又難記，對物理化學總是抱有一種畏懼心理。而且現在大多數醫藥院校所采用的物理化學教材基本上還都是在沿用過去的純化學模式，與實際應用和專業知識的結合力不強，學生在學習中認識不到物理化學應用的廣泛性以及對他們未來專業學習的重要性。為此，物理化學的教學有待于大家去不斷的探索讓學生能夠接受的方式和方法。物理化學熱力學內容大多以數學推導的公式為主，需要物理、高數和化學知識，公式繁多難以記憶區分，對學生來說內容枯燥無味，理論性又太強，學生覺得這一部分內容對生活生產實際和專業知識學習毫無用處。所以對熱力學部分內容的講解，我們就不能單純的依賴于教材的內容，在講解課本基本知識的同時引加其它相關知識，使學生認識到熱力學的重要性，激發學生求知欲，提高教學效果。

1 熱力學知識與生活生產緊密結合

熱力學的基本概念和公式貫穿于物理化學課程的始終，也是工程類專業課的基本理論，與我們的生產生活密切相關，但熱力學內容抽象，以公式為主，學生不能聯系到熱力學理論對實際應用的指導作用。比如當我們講到燃燒熱的時候，同學們很難想象得到物質燃燒過程的熱效應會產生的作用和影響，我們可以列舉出與生活密切相關的實例，讓學生認識到燃燒熱在實際生活和生產中有的應用。如火力發電的工作原理是：煤在鍋爐內燃燒，將化學能轉化成熱能，煤燃燒所產生的熱能對水加熱，水蒸發成蒸汽，水蒸氣經過熱器進一步加熱，成為具有規定壓力和溫度的過熱蒸汽，然后通過管道進入汽輪機。在汽輪機中，蒸汽不斷膨脹，高速流動，沖擊汽輪機的轉子以額定速度旋轉，將熱能轉換成機械能，帶動與汽輪機同軸的發電機發電。火電站的工作原理可以使加深學生對熱和功的認識。由于核電站和火電站的工作原理相似，可以順便提到2011年3月11日著名的日本福島核電站核泄漏事故，在全世界范圍造成了相當嚴重的影響。通過設疑為什么會發生核泄漏呢？可以讓學生查找原因：核反應堆鏈式反應產生大量熱能，用循環水（或其他物質）帶走熱量才能避免反應堆因過熱燒毀，導出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動汽輪發電機發電，而因為地震導致核電站外圍的供電設備無法正常運轉，循環水系統出故障，引發爆炸，導致了核泄漏。通過這些大家熟悉的案例，可以讓學生認識到熱和功與我們的生活和生產是密切相關的，增強學生對熱力學的興趣，同時也為后面熱機的學習有了打下基礎。

2 熱力學與專業知識相結合

熱力學內容以公式推導為主，理論抽象，如果僅僅講解公式和概念，學生會覺得這部分內容對自己的專業學習毫無用處，從而產生怠慢心理，因此，在教學中應緊密結合藥學專業的一些實際問題進行講解，注意用理論知識去分析解決問題，使學生認識到熱力學對本專業學習的重要性。例如，學生們知道物質在反應過程中會伴隨有吸熱或放熱的現象，對于這部分內容，學生雖熟悉，但對應用認識不多，所以對這一部分的內容存在有怠慢的心理。實際上可以結合固體藥物多晶型研究方法中有關熱力學的應用。如熔點法原理是多晶型藥物由于晶格能存在差異，因而不同晶型藥物的熔點可能不同；溶解熱測定法原理是藥物的晶型不同，則其晶格能不同，熱焓不同，溶解熱也不同；熱膨脹系數法的原理是多晶型物質的熱膨脹系數會在晶型轉變的瞬間發生較大變化，通過測量熱膨脹系數的突變，可以判斷多晶型的存在。在藥劑學領域，熱分析是研究藥物晶型、純度、穩定性、固態分散系統、脂質體、藥物─輔料相互作用的重要手段。準確測定物質的物理、化學變化的熱效應，可應用差示熱分析DTA和差示掃描量熱法DSC、熱重法TG等熱分析方法。DTA和DSC法的原理都是基于物質對熱的性質不同，熱重法則是基于物質在加熱工程中重量變化獲得分析結果的一種方法。通過這些在專業實際運用中有關熱力學的講解，使學生認識到熱力學在今后的專業學習中的重要性。

3 通過布置論文與專業知識交叉融合

化學熱力學知識的基本理論內容與醫藥專業是息息相關的，但醫藥院校所用的現行物理化學教材中與醫藥知識的聯系卻很少，單靠教材很難使學生認識到它們之間的聯系，可以尋找一個熱力學與醫藥聯系的切入點，讓學生查詢資料。如結合當前中藥藥性的研究，布置一篇中藥四性與熱之間關系的論文。學生可以自主發揮，查詢文獻書籍，在此過程中學生認識到，中醫藥學與熱力學“貌離神合、靈犀相通”，兩者在思維方式、解決問題的著眼點和研究手法等方面均存在廣泛的共性和相關[1]；二者都工于宏觀描述而疏于微觀分析，都講求系統平衡與調節，重在研究系統的存在狀態（初態和終態）和變化方向，而不關注系統的內部構成和變化過程[2]，因此熱力學對中藥四性的研究具有重要的意義，借鑒或融匯熱力學的研究思路和方法，構建主要基于生物熱動力學表達的中醫藥現代化研究方法體系，將為重新審視和研究中醫藥提供新的視角[1]。在論文的完成過程中，既加深了學生對物理化學知識的認識和理解，激發學生對物理化學學習的興趣，以及對相關醫藥專業知識的學習，同時也使學生對當前醫藥科研前沿有所了解，為學生以后工作和科研提供了一次學習的機會。

物理化學課程中的熱力學部分，公式繁多，同時應用到數學、物理和化學的知識，難以講解，但又是物理化學課程的重要組成部分，是醫藥類學生專業課學習的基礎，所以要求每一位物理化學老師不斷改進教學方法和方式，講授好熱力學，激發學生的求知欲和學習物理化學的動力，為專業學習打好基礎。通過與實際生活生產和專業應用的舉例以及通過鍛煉學生自學研究的能力，增強了學生對熱力學知識的掌握，擴展了知識面的同時使物理化學知識與醫藥專業知識融，在教學中取得了較好的效果。

參考文獻

[1] 趙艷玲，肖小河，劉義.熱力學理論在中醫藥研究中的應用與發展[J].解放軍藥學學報，2005，21（4）：291.

[2] 沈小峰，胡崗，姜璐.耗散結構論[M].上海：上海人民出版社，1987.