时间:2022-09-01 20:29:37
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学物理化学公式总结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:物理化学;课程改革;化工专业;实践导向
0引言
“物理化学”课程是高等院校化学、化工、制药、材料和生化等专业的学生必修专业基础课之一.“物理化学”课程综合运用数学、物理等学科的理论和实验手段来解决化学反应中出现的问题,并研究在化学变化中所遵循的规律.物理化学是多种学科的理论基础,尤其在理科、工科化学系列课程体系中起着重要作用.由于“物理化学”课程的理论性强、公式多,学生在学习过程中难免觉得内容过于抽象而难以理解[1-2],同时所学内容与实际应用联系较小,造成学习的畏惧感,学习效果不理想.鉴于物理化学在化工相关专业知识结构中所处的重要位置,尤其对后面要学习的“化工原理”“化工热力学”和“催化原理”等课程起着重要的铺垫作用,因此,“物理化学”课程的建设对高质量化工专业人才的培养至关重要.多年来,我校化学与材料科学学院物理化学课程组通过更新教育理念,在物理化学的教学内容、教学方法、教学思想和教师队伍建设等方面取得显著成效.完成“物理化学”省级精品课程的建设和验收工作,成效显著.“物理化学”课程团队被遴选为学校重点建设的课程团队.在这样的背景下,如何以实践为导向,在教学过程中培养学生的工科思维,提高他们解决实际问题的能力是工科物理化学教学值得思考的重要问题.
1调整理论教学内容,侧重工程实践导向
相比而言,我校开设化工专业的历史较短,所用物理化学教材也一直沿用我校化学(师范)、应用化学和材料化学专业使用的《物理化学》(第五版、南京大学傅献彩等编写)教材,以相应的《物理化学学习指导》(南京大学孙德坤和沈文霞等编写)作为学生的指导资料.在授课的过程中,虽然也积极拓展部分内容,在一定程度上解决与化工实践过程联系不密切的矛盾.但随着我校化工专业的建设和发展,如果继续使用偏重理论教学的物理化学教材显然不合时宜.以课程体系的改革为契机,基于实践导向的新教材的选用成为物理化学教学改革的出发点.从2014开始,精选天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》(第五版)[3]工科教材作为我校化工专业物理化学课程教材.与原教材相比,天津大学编写的工科“物理化学”教材增加许多与实际工业生产相关的知识点,如真实气体的液化及临界参数、真实气体状态方程、二组分液体部分互溶系统的温度-组成图和完全不互溶系统的温度-组成图,以及多相化学反应等,目的是帮助学生能更好地了解和掌握物理化学原理在化工生产中的应用,有利于化工专业学生的工科思维的养成.另外,工科“物理化学”教材将电解质溶液、可逆电池电动势及其应用和电解与极化作用3部分内容合并为电化学,将化学动力学基础和化学动力学基础合并为化学动力学,既优化教学内容,又适当降低理论深度,更重要的是拓展学生的实践视野.本教材在我院近几年的使用过程中,获得学生良好的反响.
另外,随着现代科学技术的快速发展,图文并茂、生动形象的教学课件对工科物理化学课堂教学的支撑作用是显而易见的.由于物理化学课程内容的抽象性,注重通过演示与基本原理相关的实验现象对接实践应用,让学生更好地理解所学理论知识与工程实践的直接关系[4],更好地突出物理化学理论知识对工程实践的指导作用.在授课过程中,除讲授教材上的基础知识外,还注重把从事物理化学方面的科研体会以及最新科研成果有机地融入到物理化学教学过程中,更好地激发学生对“物理化学”课程的学习兴趣,使学生更加认识到物理化学在生活和化工行业中的重要性,同时也培养学生加快适应工业生产的能力和科学创新的思维能力[5].
2优化课堂教学方法,注重实例说明理论
由于化工专业的学生将来所从事的职业与生产实践更加紧密相连,所以,采用何种教学方法才能更加有效地提高学生的工程实践能力是物理化学教学过程中面临的问题之一.物理化学内容抽象、公式多而杂,在课堂讲授中要更加注重结合具体实例来阐述理论内容,才能有效地帮助学生深入理解和接受所学的理论知识.例如,讲授界面现象中弯曲液面下的附加压力时,用他们所熟悉的人工降雨和暴沸现象来说明开尔文公式,只有水蒸汽液化凝结成新相小液滴(凸液面),小液滴逐渐长大才能从天上落下雨滴.由于新相小液滴刚开始很难形成,即水蒸汽的过饱和蒸气压pr非常大,天空中的水蒸汽气压很难达到pr,因而需要采用人工的方式提供小液滴形成时的凝聚中心,大幅度降低pr的数值,使雨滴顺利形成.同理,液体受热气化形成新相小气泡(凹液面),小气泡逐渐长大才能从液体里逸出,但新相小气泡开始很难形成,即液体过热也不沸腾,是因为液体中的小气泡压力很小达不到外界大气压的数值,因而需要向液体中加入实验中常用的沸石(孔中含空气)增加初始小气泡的大小,使气泡压力很快达到外界大气压值,保证气体从液体中顺利逸出,避免形成过热液体,引起事故.总之,利用具体实例讲授比较抽象的物理化学知识,使学生在学习理论中更接近实际生产和生活,激发他们将理论运用于实践的潜能.
3多方位理解实验原理,提高动脑与动手能力
伴随着物理化学理论教学内容的调整,也将相关的实验教学内容进行优化.例如:化学反应过程中常常伴随着反应热的形成,如果不能及时地移除多余的热量导致反应温度升高,反应速率加快,将对化工生产安全带来极大的隐患.所以,反应过程中温度的测量与调控在化工生产中显得尤为重要.目前,在物理化学实验中涉及到多种类型的温度计(如玻璃温度计、贝克曼温度计、热电偶等)用于测量反应体系的温度.作为温差测量的贝克曼温度计,广泛应用在恒温槽的组装和性能测试、稀溶液的凝固点降低实验中.由于精密电子温度测量仪器的普遍使用,使得贝克曼温度计在实验中的利用率逐渐降低,但它仍可以作为一种简便的辅助仪器使用.另外,温度效应常常在实验中有所体现.如醋酸-水-氯仿三组分系统的相图绘制实验,其成败与温度的关系比较密切.然而,大部分学生在实验过程中并没有注意到这个现象,也并不清楚隐含的实验原理.实验过程中,温度影响到各组分间的溶解度,在温度较高的条件下无法观察到明显的浑浊现象,导致不能很好地判定滴定终点.因此,如果能够测定不同温度下的相图,可以使学生更深入地了解萃取过程,理解相图中物系点和相点的概念,对于化工产品分离条件的筛选起到良好地指导作用.其他的实验项目,例如:溶液表面张力的测定、活性炭比表面积的测定、蔗糖水解反应速率常数的测定、高聚物的分子量测定等,温度的影响均不可忽视.
合理的安排实验是保证学生理解并掌握实验原理的前提.但由于参与实验的学生人数较多,普遍的做法是将学生分成若干小组,采用循环的方式开展实验.如果物理化学的理论课与实验课在同一学期开设,在循环实验过程中将不可避免地导致部分实验项目早于理论课程的学习,学生在实验过程中则显得非常被动,对实验理论一知半解,造成他们更多地关注实验操作过程,只动手、缺乏动脑,实验效果并不理想.鉴于此,将实验课的开出时间较理论课程滞后一学期,先让学生充分学习理论知识,再开展相关实验.通过在实验过程中让学生试讲实验内容、回答问题等方式让学生进一步理解实验过程中的理论知识和操作步骤,更好地理论联系实际,教学效果良好.同时,依托我校的安徽省化学工程实训中心,还可以进一步开设与物理化学相关的综合性实验和创新性实验,为学生深入理解物理化学原理、提高学生的动手实践能力奠定基础.
4结语
通过对我校化工专业本科生“物理化学”课程的教学和改革结果,以实践能力培养为目标,优化教学内容,注重理论与实践相结合,逐渐培养学生的工科思维,才能提高学生利用物理化学原理知识综合解决化工实践问题的能力.
参考文献:
[1]黄玉成,杜金艳.工科物理化学教学内容的几点思考[J].广州化工,2015,43(2):161-162.
[2]胡碧茹,吴文健.《物理化学》课程教学改革的相关探索与实践[J].高等教育研究学报,2013,36(2):113-115.
[3]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].5版.北京:高等教育出版社,2009.
关键词:表面张力;表面自由能;弯曲液面;拉普拉斯方程
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)02-0097-02
拉普拉斯方程给出了弯曲液面的附加压力与表面张力和曲率半径之间的关系,公式形式很简单,但推导方法各异,本文从表面张力、表面能及热力学基本公式出发,应用物理学和数学原理总结分析拉普拉斯方程常用的几种推导方法,并突出其中的物理化学的基本概念及意义,作为教师,向学生推荐各种推导方法,并进行比较,把学生的注意力引导到对基本概念的再认识上,可获得事半功倍的效果。
1?摇从表面能概念出发,应用几何知识及热力学方法推导
1.1?摇以任意弯曲液面为研究对象[1]
如图2所示[1],在任意弯曲液面上取一小矩形曲ABCD,其面积为xy。曲面边缘AB和BC弧的曲率半径分别为R1和R2,作曲面的两个相互垂直的正截面,交线Oz为O点的法线,令曲面沿法线方向移动dz,使曲面扩大到A′B′C′D′,则x与y各增加dx和dy。移动后曲面面积增加dA=xdy+ydx;体积增加dV=xydz。增加dA面积所作的功与克服附加压力ps增加dV所作的功应该相等,即:γdA=psdV
γ(xdy+ydx)=ps xydz?摇?摇?摇(1)
由相似三角形原理:(x+dx)/(R1+dz)=x/R1′简化得dx=xdz/R1′?摇?摇?摇(2)
(y+dy)/(R2+dz)=y/R2′简化得dy=ydz/R2′?摇?摇?摇(3)
将(2)及(3)式代入(1)式得:ps=Δp=γ[(1/R1)+(1/ R2)]?摇(4)
(4)式称为杨-拉普拉斯公式(young-Laplace equation),是研究弯曲表面上附加压力的基本公式。
如果是球面R1′=R2′=R′,则ps=Δp=2γ/R′。
该方法以任意曲面为研究对象,应用几何知识和表面能的概念进行推导具有普遍意义,但是物理化学意义并不明确,在物理化学教学中只需简单介绍。
1.2?摇以球形液滴为研究对象[1,4]
如图3所示,设有一毛细管,管内充满液体,管端有半径为R的球形液滴与之平衡(忽略重力对液滴的作用),外压为p0,附加压力为ps液滴所承受的压力为p=p0+ps。设在恒温恒压下,可逆的对活塞施加压力,使液滴体积增加dV,其表面积相应增加dA,则在此过程中以液滴为系统,推动活塞对液滴所作的体积功为:δw1=p外dV=(p0+ps)dV,同时液滴膨胀对环境所作的体积功为:δw2=-p0dV;推动活塞对液滴所作的净功为:δw′=psdV。由热力学基本关系式dG=-SdT+Vdp+γdA(对纯物质或组成不变系统,考虑表面能量的变化),得:在恒温恒压可逆条件下,dG=δw′即克服附加压力ps环境所作的功与可逆增加表面积的吉布斯函数增加值应该相等:PsdV=γdA(dV=4πR3dR,dA=γ8πRdR),即Ps=Δp=2γ/R
该方法物理化学意义非常显著,首先确定小液滴为系统,描述热力学问题离不开系统与环境的概念;应用“可逆”的概念强调环境的压力与系统的压力只相差无穷小,从而有p外dV=(p0+ps)dV的结果;根据热力学原理和热力学基本关系式dG=-SdT+Vdp+γdA,在恒温恒压可逆条件下,该过程所做的最大有效功即为该过程系统的吉布斯函数增加值,自然得到所需要的结果。在整个推导过程中突出热力学基本原理、基本概念和基本公式在表面化学中的应用,加深了学生对热力学原理的理解,并增强学生应用热力学原理分析和解决问题的能力。
2?摇从表面张力的概念出发应用物理学的方法进行推导[2,3]
2.1?摇以凸形液面为研究对象[3]
设有一凸液面AB,如图4所示,其球心为O,球半径为r,球缺底面圆心为O1,底面半径为r1,液体表面张力为γ。
将球缺底面圆周上与圆周垂直的表面张力分为水平分力与垂直分力,水平分力相互平衡,垂直分力指向液体内部,其单位周长的垂直分力为γcosα。因球缺底面圆周长为2πr1,得垂直分力在圆周上的合力为:F=2πr1γcosα.因cosα=r1/r,球缺底面面积为πr12,故弯曲液面对于单位水平面上的附加压力为:Δp=(2πr1γr1/R)/πr12,整理后得:Δp=2γ/r
2.2以球形液滴为研究对象[2]
假设有一半径为r的圆球形液滴,通过球的中心画一截面,如图5所示,沿着截面周界线两边的液面对周界线皆有表面张力的作用。图中只画出了周界线下得液面对周界线的作用。以下半球为系统,则沿截面周界线上表面张力的合力F,就等于垂直作用于截面上的力,所以F=2πrγ,即为附加压力:Δp=F/(πr)=2πrγ/(πr2)=2γ/r
以上方法是从表面张力的概念出发,对球缺周界线以下的液面对周界线的作用进行受力分析,如果只从获得附加压力与表面张力及曲率半径的关系出发,该方法简单且易于理解。
关于拉普拉斯公式的推导还有一些其他方法[6,7]。尽管方法各异,但都是从表面张力和表面能两个角度入手,并引入下面相同的基本假设完成推导过程:(1)将表面层理想化为一个简单的几何曲面;(2)假设表面层两侧的液相和气相都是均匀的;(3)忽略由液体重力产生的附加压强。
参考文献:
[1]傅献彩,等.物理化学(下)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]天津大学物理化学教研室.物理化学(下)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[3]肖衍繁,李文斌.物理化学[M].天津:天津大学出版社,2004.
[4]沈钟,赵振国,王国庭.胶体与表面化学[M].北京:化学工业出版社,2004.
[5]叶松.关于弯曲液面下由液体重力产生的附加压强的讨论[J].巢湖学院学报,2003,5(3).
1、无机化学的研究范围广,涉及许多领域。但作为化学专业的基础课程,无机化学首先是对基础的化学原理进行比较系统的学习,使同学们掌握有关化学方面的基本概念、定律和理论;然后对各种元素及其化合物的组成、结构、性质及其应用等知识进行研究,使学生对自然界的物质从本质上有一个清晰的认识;最后对无机化学的学科前沿和发展趋势进行一个简介,使我们对该学科的最新发展有一个初步了解,激发求知欲。
2、元素和化合物的性质是无机化学的重要组成部分,要把每种化合物的性质和结构的关系联系起来,并从理论上加以理解是困难的,有的目前也是不可能的。如H2O2具有热不稳定性、氧化还原性和催化分解等性质,这些性质从H2O2的结构是可以解释的,而I2与Na2S2O3反应为什么生成Na2S4O6,虽然老师告诉我们这个从理论上其实难以说明……但该反应极为重要,应加以记忆。
3、我坚信:一分耕耘一分收获。*个月的时间在公司领导和车间师傅的关心和指导下,通过系统的学习合实践各方面得到了很大提高,对钢结构有了一定的了解:钢结构是一个新兴的产业,与传统混凝土结构相比较,具有重量轻、强度高、抗震性能好等优点。适合于活荷载比例较小的结构,更适合于大跨度空间结构、高层建筑物并适合在软土地基上建造。
4、经过半年的实习在各方面我都有了量的积累质的飞跃,学到了许多书本中学不到的东西既学习了知识又培养了能力,实现个人素质的提高,同时也认识到从理论知识到实践经验运用的过程中还有一定的距离,我深知以现有的知识水平还不能赶上钢结构事业发展的速度,我将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质。
5、作为一名工科学生,本科期间建立的基本知识体系相当重要,尤其是将来确定从事本专业的同学,这个知识体系将决定我们在材料学领域能做多远。下面介绍的几门课是材料学的核心课程,其中工科高等数学是深入学习所有课程的基本工具,一定要掌握好;而无机化学、有机化学、物理化学、材料物理性能、材料力学性能,是专业基础课程,这是材料专业的理论基础,是学习专业方向课的基础;而电化学、高分子物理、高分子化学、物理冶金原理等课程是专业课,分别引导大家进入材料学不同分支的学习,是将来选择研究生方向的基础。可见我们所学的课程是构成我们知识体系的基石,是环环紧扣、层层深入的,那么如何才能学好这些课程呢?下面我逐个介绍一下。
6、物理化学作为专业基础课,也是将来的考研课,重要性不言而喻。这门课开设在大二上学期,无机化学、有机化学和材料科学与工程基础3门课程之后。物理化学研究的范畴主要分以下三个:化学热力学——研究化学平衡规律;化学动力学(以及传输过程)——研究化学反应速率规律;物质结构——研究物质结构及其性质的关系。与从前的学习对比较为显著的一点是对很多问题的探讨都上升到了定量的角度。材料专业的课程设置环环相扣,到这时我们已经对自己在学什么、将来要做什么有了一定的了解,知识也更加系统化了。
7、有机化学这门课,说好学也好学,说难也挺难。说它好学,是因为这门课从某种程度来说,是高中化学的延伸,对于高中化学基础好的同学来说,接受比较快,上手也比较容易。与高中时的学习相比,我们在这门课上学到的知识,更加系统和深入了。例如烷、烯、炔、芳环化合物、卤代烷、醇和醚、醛和酮、羧酸、硝基化合物等方面的内容,高中阶段皆有涉及,因此新增的内容除了一些略微复杂的人名反应,更重要的是对反应机理的探讨,即从分子、电子的角度,对化学反应进行分析。如路易斯酸碱是怎样的概念?该反应是亲核反应,还是亲电反应?有机化合物分子中原子的排列顺序、立置,化学键的接合状态,分子中电子的分布状态,以及他们是如何影响该有机化合物的物理与化学性质的。
8、读万卷书,行万里路,这些还需要在以后的实践工作和学习中不断提高。生活充满阳光,在今后的日子里我要本著“敬业、诚实、创新、拼搏”“清清白白做人,踏踏实实做事”的企业精神努力的工作,我将以饱满的热情和严谨的态度高度的责任感去迎接新的挑战。我相信自己的努力会让我的未来更加辉煌!
9、在专业方面,能汲取新知识,对自己不懂的问题积极向老师和车间的师傅请教,精益求精,与此同时我不仅仅囿与专业知识的圈子,学然后知不足,在不断的学习与进步之中,我觉得学的越是深入就越感到所知甚少,也正是这种强烈的求知欲,促使我不断的学习进步在实习过程中能将在校期间所学内容和生产实践有机的结合起来用所学的理论知识指导实践并从实践中加深对理论知识的认识,理解和掌握使之形成一个相辅相成的知识网。
10、这门课开设于大一下学期,为我们授课的邓元副教授毕业于清华大学,专业基础非常扎实,讲起课来,非常得心应手、生动有趣。老师的讲解将我们带进了丰富多样的有机化学的世界,从高深繁复的科研领域前沿到切实发生在我们身边的日常生活,有机化学无处不在。近来闹得沸沸扬扬的三鹿奶粉事件中,致病元凶三聚氰胺的名字以及其化学分子式因反复出现于各大媒体而广为大家熟知。那么三聚氰胺为什么会对人体造成如此危害?是由于自身的化学性质还是与人体内的其他物质发生了什么有害的反应?你可知三聚氰胺其实是工业上一种相当重要的原料?还有,获得08年诺贝尔化学奖的研究课题“荧光蛋白”可以与三鹿事件联系起来,用于制作便于随时随地检测牛奶中各种有毒物质的试纸,这些你又可曾了解?别急,有机化学会帮助你由浅入深的了解这一切。()
11、材料物理性能这门课,结合了一定固体物理的知识,对表征材料的各个物理性能及其依赖环境的变化情况进行了探讨。记得上第一节课时,虽然我们以前在无机化学、大学物理等课程上对量子力学有一点的了解,但还是觉得接受起来比较困难。然而,固体物理这一部分的内容是所有后面学习的基础,十分重要。在当今材料科学的发展中,具有功能性的材料逐渐成为研究的热点。所谓功能性,一方面是指材料起能量传输的作用时表现出来的“一次功能”,如吸隔音性、传热性、导电性、介电性等等;另外一种,是材料输入和输出的能量为不同的形式时,材料对能量进行转换的“二次性能”,如热电效应、光电效应、压电效应、化学反应等等。在这门课上,我们弄明白了金属和非金属分别是怎样导热和导电的;半导体微观的工作原理;在平行板电容器中增加电容电介质材料极化的机制;晴朗的天空为什么是湛蓝色的;材料为什么是透明的和它是怎样染色的;红外技术是怎么回事;磁盘、磁带等信息存储材料是如何工作的。有很多现象,其实从我们小的时候就已经注意到了,然而随着成长,我们是否越来越对此习以为常,而不去注意它们的神奇和美丽了?到课程结束的时候,回过头来想一想,就会发现我们所学的知识是那么紧密地与生活结合在一起。
12、符合环保与资源再利用的国策,其综合经济效益越来越为各方投资者所认同,有很好的发展潜力。掌握熟悉了公司内部相关的规章制度和管理规程,在脚踏实地锐意进取的人生态度忠实肯干的准则下一方面拓宽自己的知识面另一方面注意在学习工作生活中有意识的科学的锻炼自己的思维方式和思维的深广度,学习和生活的积累中,我储备了充分的知识锻炼了自身的能力,也培养了广泛的爱好提高了综合素质。
13、物理化学用到的概念、符号、公式很多,公式使用条件也严格,而且逻辑性强。比如从特殊的现象中总结出一般的规律,研究理想的模型、平衡态推广到真实的情况,由宏观世界深入到微观世界的研究等等。学的多了,才会发现,原来我们的人类世界、社会发展竟然也符合其中的许多规律。“熵”是描述化学体系不稳定性的概念,可以叫做“混乱度”。每当化学反应发生要产生新的物质时,体系的熵值增大,即所谓的“熵增原理”。这种变化人类历史规律十分相似。新的朝代总是诞生于上一个朝代末期的乱世纷纭,好比时代这个大体系的熵值猛然增加,于是旧时代消失,新时代开始。又如“勒-沙特列原理”——如果改变影响平衡的条件之一(如温度,压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。这个趋势是不是比较眼熟?对了,这不正是革命者们所说的“哪里有压迫,哪里就有反抗”么?先人称理科知识为“格致”——格物致知:“格,至也。物,犹事也。致,推极也,知,犹识也。”研究一门学科而能即物穷理,凡事都能弄明白,探究竟,这就是物理化学的魅力所在。
14、无机化学体现了一点论和多种处理方法的关系。所谓一点论是指物质的客观属性,但客观属性可以用不同的观点解释,或不同的方法加以处理,如同学们很快会接触到的近代共价键理论就有价键理论和分子轨道理论,而这两种理论中又有多种处理方法,如价键理论中的杂化轨道、共振等。总之,无机化学是化学专业重要的基础课,具有承前启后的作用,大家如果要学习材料专业就一定要先学好它!
【关键词】热力学统计物理 教学方法 教学内容 教学实践
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)10-0150-01
《热力学统计物理》是材料物理专业基础理论课程之一[1],是材料科学与物理学的一个交叉学科。重点研究热运动和热现象规律的学科,而且内容丰富,体系完整。但是由于这门课程内容抽象,理论性极强,就自己在学习中的体验与老师在教学中的探讨,发现很多的理论知识点都很难充分理解与熟练运用,因此在我们学习中及老师的教学方面都面临着诸多方面的困难。所以在专业特点课程要求上既要有材料科学又要有物理学理论方面的知识相结合,应在教学计划中占有很重要的地位,为后续专业学习提供承上启下的链接作用。教学中激起学生的学习兴趣和思考能力,使教学效果达到最优。满足该领域的人才需求,培养高素质的专业人才及独立分析问题的能力。本文结合作者在实践学习中和课堂教学中的教学内容、教学方法、考核方式及学习方法等诸多当前存在的问题作以下的教学改革。
一、热力学统计物理课程中存在的主要问题
首先,《热力学统计物理》作为材料物理专业理论课程主要基础之一,它是由热力学与统计物理两部分组成,而且理论性较强,课程抽象。基于作者平时在教学中和同学的探讨中发现公式很多,记不住,理不清,大多数同学都觉得《热力学统计物理》比较难。又由于在当前高校推行素质教育和培养应用型人才的指导下,理论课程教学学时都均有大幅度的压缩。因此带来了教学学时少和教学内容多的严重矛盾,又因为教学体系没有改变,所以存在教师教学过程中难教,学生难学的普遍现象。
其次,教学形式陈旧,而《热力学统计物理》的语言严谨又枯燥[2],内容包含很多的公式及推导。在长期的教学中发现,老师采取灌输的方式教学,这样只能使课堂枯燥乏味,学生被动的接受知识,所以很难带动学生自主学习的兴趣,从而容易使学生感到疲劳产生厌烦心态,对后续专业课的学习产生抵触情绪。要想使学生真正的学习到知识,掌握实践的应用,培养符合目标的专业人才,达到该领域的需求。就要大胆对过去陈旧的教学模式进行改革,增加学生自主学习的空间,培养独立思考的能力,促进学生个性发展。又由于传统期末考试都是闭卷考试,使学生不重视平时的课堂测试及知识的运用,期末都只是希望老师划重点,到考试的时候死记硬背,考过之后就什么都忘了。根本就无法应用到当前科学的研究中,更不用谈科学素养及创新能力。
对于以上普遍存在的诸多问题,根据作者在实践中的学习与教师在教学中的深入探究。本文将对诸多的教学矛盾和学习提出一些意见及新的教学改革。
二、研究新型教学及内容改革
(一)改进教学方法,优化教学内容
在面对教学内容多,教学学时少的主要矛盾上,要加强教学课程的整合。因为在《热力学统计物理》中的热学部分在大学物理和物理化学中都有很高的重复率,所以在充分了解本专业的选修课及后续学习的专业课知识后,如发现有重复的部分要进行压缩与删减[3,4]。但是要正确引导学生,有针对性的做好提前复习与课后总结,让学生自己去发现问题,然后在课堂上对学生重点提出的问题作重点的讲解,与学生多探讨,加强课堂训练。这样既保证了知识的完整性、系统性和逻辑性。更不会使学生产生厌烦的情绪,也能激发学生自主学习的兴趣。这样既提高了教学效果,优化了课程体系,又能很好的缓解学时少与内容多的主要矛盾。
(二)引入新课程考核理念,强化素质考察
经过国家对教育的不断改革,对人才的考核及评定方式都发生了很大的变化。所以课程评价对课程实施起着重要的引导作用,在不同的时期,就有不同的教学理念,也就会出现不同的评价标准。在对学生进行成绩及各方面的考核中,要采取全方位多动态的方式对学生素质与能力进行考查。基于传统的考试方式,都是一张试卷定成绩,这种考核方式是有弊端的。因为《热力学统计物理》的基本内容包含大量的公式及繁琐的推导运算。而传统的教学模式都是灌输的方式进行教学,学生被动的学习。教师与学生之间缺少交流,这样学生在学习中很容易产生厌烦的情绪,上课根本就听不进去,达不到人才培养目标。所以在教学中要采用启发式教学,调动学生学习的积极性,以教师为引导,开展课堂讨论,师生共同参与,由教师提出一个或者多个与课堂相关的问题,让学生以小组的形式进行探讨,或者让学生课后自己查阅资料,每个人都对问题提出不同的回答,老师最后对问题做总结。以这种多样化的方式考核,多方面做评定。既拓宽了学生的知识面,又激起了学生自主学习兴趣。也更好的培养了学生独立思考的能力与勇于提出自己见解的习惯。
(三)理论联系实际,适当引入材料学科前沿内容
随着各大高校的转型及对人才培养模式都是朝着创新型人才方向进行的,课程的内容就要体现一定的先进性与现代化。在教学过程中要适当的补充与《热力学统计物理》课程相关的最新材料学与物理学学术成就与进展。另一方面可以通过鼓励学生多参加一些这方面的学术报告与学术沙龙,多做交流,或者可以让学生多看相关报告的视频。有意识的引导学生拓宽知识面,激发自主学习兴趣,体现课程的丰富性,使教学效果达到最优化。
材料类专业是应用性很强的专业,比较注重实践性,而当前很多高校又在转型为应用型人才的培养,所以在对本课程的要求中要体现实用性,要加强理论与实践相结合。在教学过程中多带学生参观一些生产或者加工类的工厂。让学生在实践中学习,这样不会使学生对课程产生厌烦的情绪,更能带动学生自主学习的兴趣。或者老师可以带学生多参加教学讨论,参加各方面的比赛来加强学生对知识的应用,让学生体验到学习本课程的实践性,这样既不会使学生对学习感到盲目和乏味,又能激发学习兴趣,也帮助学生拓宽知识面。
三、结语
本文结合作者在实践学习中及根据教师的教学实践,深入的探索了《热力学统计物理》课程的教学模式。基于传统陈旧的教学方法存在的问题与当前在实践教学中课时少与内容繁多存在的诸多问题,提出了课程整合的具体课改方法。要加强讨论式教学,调动学生自主学习的兴趣,有效激发学生的创新热情以及培养学生的创造精神,实现多样化的考核方式,拓宽学生的知识面,使教学效果达到最优。以实现人才培养目标,达到国家对该专业的要求。
参考文献:
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