發布時間：2023-03-15 15:02:26
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的大學物理化學公式總結樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
［關鍵詞］科研實踐；物理化學；教學
物理化學是一門借助物理的基本原理，揭示化學基本規律的學科，也是一門理論性、系統性、邏輯性很強的學科，具有理論公式多，推導復雜的學科特點。初學者往往感到抽象難懂，對數學知識要求高，容易產生畏難情緒，也往往認為理論知識學了沒有用途，導致失去學習的興趣。為了解決物理化學中抽象難懂的問題，通常采用的方法是在教師授課時列舉一些與生活實踐相關的現象，借助物理化學知識加以解決，但是這只是一些簡單的應用，并且借助于互聯網絡都能得到容易理解的結果，但是對于有一定知識水平的大學生似乎顯得過于簡單，并不能激發他們對物理化學學習興趣，解決他們對物理化學理論學習的困惑，展示理論知識與科學實踐和生產實踐的緊密聯系，從而體現物理化學作為基礎學科的價值。另外，物理化學中化學規律和數學公式都是從科學實踐總結出來的，能指導科學實踐活動。因而，在物理化學實際教學中，除了要結合生活實踐之外，教師應該適當闡述理論公式的實際科研來源以及這些理論知識在科學前沿研究和生產實踐的應用價值，才能引導學生逐漸認識到物理化學知識理論學習的重要性，同時也可以通過科研實例刺激學生的好奇心和求知欲，從而激發學生對物理化學學習的興趣。因此，教師科研能促進物理化學理論教學，也能促進學生對當前科研前沿的了解，激發學生的求知欲，培養學生的科學素養，為今后的發展奠定基礎。
1科研實踐對物理化學教學的促進作用
1．1物理化學理論在科研實踐中的應用
盡管物理化學科研實踐的實驗方法和手段比較復雜，但是常常使用了大學物理化學書本上的基本原理和基礎知識，因而，我們可以選擇一些合適的科研實踐活動將其應用到物理化學教學中，以提高學生對物理化學基礎理論重要性的認識，幫助他們更好地理解這些基礎知識，激發他們對物理化學學習的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應用來闡述物理化學基礎理論知識學習的重要性。已有文獻報道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中，通過原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子［1］。這金屬離子自發還原沉積碳納米管上的現象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應，電極反應分別是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根據電極電勢的數學公式計算出PtCl42－和AuCl4－的還原電勢以及碳納米管的氧化電勢，并比較它們的大小，從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進一步地研究表明利用原電池效應可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價態的金屬氧化物，計算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通過控制溶液的pH值和碳納米管的結構等反應條件實現中間價態的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面，關鍵是通過原電池效應合成的碳納米管－金屬氧化物復合材料在催化加氫反應、苯酚羥基化反應等催化反應中展示了比其他方法合成的該種復合材料更加優異的性能，體現了合理的使用電化學方法合成材料具有重要的應用價值［2－4］。盡管這些科研工作涉及的內容比較廣泛，考慮的因素復雜，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學中原電池電極電勢的相關基礎知識。實際上，物理化學中熱力學、溶液中的化學勢、物質的相圖、吸附脫附、動力學研究等基本知識在當前的科研都有廣泛的應用，利用這些基本知識來驗證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學及其相關學科中更深層次的機理或者原理［5－7］。因此，物理化學的基礎知識在當前的科學研究工作中仍然具有重要的價值，是學生為今后工作和學習所必須要掌握的。
1．2科研實踐對學生物理化學學習的促進作用
物理化學中的基礎知識都是比較抽象，數學公式比較多，這增大了學生學習的困難，但是這些基礎知識都是來自科學實踐，相應地能用來指導科學實踐活動，因而，學習物理化學基礎知識的時候借助于科研實踐來展示這些知識，能幫助學生更好了解和掌握這些知識。首先，科研實踐的學術論文為了更好地解釋相關原理往往都使用大量的圖表或者視頻，直觀地展示和支撐他們的實驗結果，幫助讀者理解論文的結論。教師可以根據物理化學相關章節的內容提煉這些學術論文，在教學中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學生展示對應的知識點，使得抽象的知識圖像化、具體化，同時將枯燥無味的理論知識形象生動地呈現到學生的面前，加深學生對該知識點的印象，促進學生對該知識點的理解和掌握。其次，物理化學的教學過程中可以借助科研實踐論文生動地展示給學生，不僅能幫助學生理解這些知識點，更能讓學生意識到物理化學課程中基礎知識與生產實際有緊密的聯系，而不是為了學習抽象的知識而學習這些知識。它們能夠直接應用到實際科研和生產實踐中，并指導科學實踐和生產實踐活動，使得學生不再認為理論知識難學而沒有用途，更不會消極地學習和理解這些物理化學基礎理論知識。學生會更加積極主動理解和掌握所學知識點，甚至通過網絡數據庫等相關工具，更進一步地詳細了解與物理化學書本上相關知識內容，從而間接地提高他們的自學能力，培養他們積極主動學習的能力。最后，借助物理化學教學引入科研生產實踐的概念，讓學生接觸基礎知識應用到令人好奇的未知世界，從而提高學生學習物理化學基礎知識的興趣。既使學生學習到必須掌握的物理化學基礎知識，同時又接觸到物理化學方向科研和生產實踐的前沿，掌握當前物理化學科研和生產實踐的動態。讓學生從一開始學習基礎知識灌輸科研實踐的相關知識，引導學生關注本學科發展前沿和科研動態，使學生浸潤在科研的氛圍下，產生濃烈的科研傾向［8］。從而使學生尋找自身喜歡的學習方向和學習興趣，建立嚴謹的科研和學習態度，刺激學生對未知世界的求知欲望，并潛移默化地培養他們的科學素養，為今后的工作學習提供基礎。因此，物理化學教學中引進科研實踐，不僅將枯燥無味的理論知識形象生動化，而且能讓學生認識到物理化學理論知識學習的重要性，培養他們的基本科學素養，激發他們對未知世界的求知欲望。
1．3教師科研實踐對物理化學教學的重要影響
對于普通本科院校來講，無論什么樣的教學改革都是圍繞教學方式和手段在課堂教學過程中的運用，無法代替教師的角色，無法改變教師授課主體的本質，因而，教師在教學過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導和示范作用才能使課堂教學變得更加生動鮮活，也對學生的學習和行為有直接地引導作用。因而，教師自身的專業水平決定了他的教學水平和教學能力，而科研實踐活動對教師有很大的鍛煉和啟發作用，增加了教師的業務知識水平，對課堂教學有非常大的促進作用，因而，要提高教師的專業水平應該鼓勵教師積極參與科研實踐工作［9］。首先，本學科專業教師開展科研實踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻資料，了解當前科技發展的動態，及時跟蹤本學科領域的最新進展，更新和豐富本學科的理論和知識。這個過程有利于提高教師發現問題、分析問題和解決問題的能力，并不斷更新和完善自己的知識體系，能更好地將當前本學科科技發展動態傳授給學生，同時隨著知識水平的提高教師將以新的高度去思考學科發展趨勢，自然而然地應用到教育教學和人才培養的模式，進而思考未來人才的發展趨勢和人才培養的最佳方法。其次，教師從事科研工作對該學科未知領域的探索研究是一個長期而艱苦的過程，能提高教師的邏輯思維能力和表達能力，能培養教師一絲不茍和勇于創新的嚴謹治學態度、頑強拼搏的精神以及良好的科研素質，激發教師的創新思想，迎合當前國家鼓勵創新創業的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對學生起到表率作用，促進培養學生的創新能力、頑強拼搏精神以及嚴謹的科學作風，對學生成才起到推動作用。此外，教師的科研成果能讓學生直接感受到科研并非遙不可及，對學生有很大的引導和促進作用，同時可以激發學生對科研的興趣和求知欲望，主動參與到教師的科研實踐，激起他們對物理化學基礎理論學習的熱情［9］。因此，教師要實現物理化學教學的改革創新，適應當前形式下物理化學教學的發展，僅憑教學經驗是遠遠不夠的，必須從事科學研究去實踐、去探索、去創新，進一步提高本學科的知識結構，從而加快教育觀念的更替，逐步形成具有自身特色的教學方式，將新理論、新方法滲透到物理化學教學實踐中，才能改變多年從教的疲憊與困惑，同時也激發了自身潛在的創造力。
2結論
關鍵詞物理化學 課堂教學 興趣教育 STS 創新思維 教學質量
物理化學是高等院校部分專業必修的一門重要的基礎課程，物理化學教學質量的高低直接影響到后續課程化工熱力學、化學動力學、表面化學、催化化學、化工原理等許多專業知識的學習，而且物理化學在培養創新能力方面具有其他課程無法替代的作用。擁有良好物理化學素養的大學畢業生，將更善于適應以后紛繁多變的工作環境，更容易在工作中釋放自己的科學潛能。但該課程理論概念抽象、公式條件眾多、原理多、知識的邏輯性強、關聯性強，“化學靈魂”的美譽并不能激發出學生長久的學習熱情，初學者往往會產生這門課難學的畏難情緒。“興趣是最好的老師”，因此如何教好物理化學這門課程，使學生將枯燥的學科知識化為新奇有趣的知識體系進行學習是每一位物理化學教師應該思考和探討的問題。物理化學教師如何使教學引起學生興趣，從而培養興趣、激發興趣，進而提高學生學習過程中的求趣能力是興趣教育的關鍵。筆者根據多年物理化學教學的經驗，簡述一下在興趣教育方面的體會。
1將抽象概念、理論通過貼切、簡單易懂的示例進行講解
物理化學的任務是把化學領域中各種現象聯系起來，對其中的一般規律予以更深刻、更本質的探討，其中的一些重要理論、概念或規律比較抽象，學生難于理解。通過將抽象概念和理論與學生熟悉的背景知識相聯系，使學生易于理解和接受。
如真實氣體的節流膨脹是熱力學部分的一個難點，在講這部分內容時，可以設問“人工降雨中有沒有節流膨脹？”“高壓氫氣瓶泄露為什么可能會引起爆炸事故？”“電冰箱是怎樣實現制冷的？”。然后通過講解總結出實現該過程必須滿足的3個要點：系統突然發生變化、流過阻礙、壓力減小，它們分別對應絕熱、節流、膨脹。然后再回答以上問題：人工降雨時充當新相種子的CO2固體小顆粒就是把液態CO2通過高壓瓶的針形閥放出實現節流膨脹，噴灑出小顆粒的干冰；若高壓氫氣瓶泄露，氫氣經節流膨脹后溫度升高，可能會引起爆炸事故[1]；電冰箱制冷循環中的第三步絕熱節流膨脹是制冷劑過冷液體通過毛細管狹窄的通路時，由于管路的阻滯作用，節流降壓、降溫。這樣就使原來干巴巴的教學過程變得生動有趣。
再比如化學勢這個概念是熱力學中的一個非常重要的概念，在相平衡、化學平衡中都有重要應用，但這個概念比較抽象。在講這個概念時，可以設問：“水為什么總是從高處流向低處？”學生一定會回答因為高處的水勢能高，這時抓住時機引入化學勢的概念，強調化學勢類似于物理學中的勢能，勢能越高的物體越不穩定，同樣化學勢越高的相和物質越不穩定，因此一種物質會從化學勢高的相自發向化學勢低的相轉移、化學反應總是自發地向∑vBμB＜0的方向進行，使學生對化學勢有個初步了解。這時可以繼續設問“常溫常壓下的水和水蒸氣，哪一個化學勢更高？如果是100℃，常壓下呢？為什么？”“密閉的鐘罩內有A、B兩杯液體，A杯內是純水，B杯內是蔗糖水，那么經過足夠長的時間兩杯液面有什么變化”，進一步加深學生對概念的理解。
在講熱力學第二定律的開爾文說法時，提到第二類永動機，第二類永動機是從單一熱源吸熱完全轉化為功而不引起其他變化的機器。這個概念學生感到抽象，難以理解，但如果加上這個解釋，學生就感到容易理解了：假如人類能造出第二類永動機，帶有這種機器的輪船就可以從海洋這個單一熱源中源源不斷地汲取熱量推動輪船前進而不引起任何變化(海洋是一個巨大的能源庫，有人曾經估算過，只要使地球上海水的溫度下降0.01℃，汲取的熱量夠全世界的機器運轉1500年[1])。那么今天行駛的輪船就不必再攜帶任何的燃料和動力。實際上正常熱機必須工作于高、低溫兩個熱源之間，無法找到與海洋這個高溫熱源相匹配的低溫熱源是這種機器根本不可能存在的原因。
2將物理化學與現實生活聯系起來，培養學生學習的興趣
恰當地將教學內容與一些學生遇到過的熟悉的生活實例聯系起來，遵循“提出生活中的實例（問題）——引入講授新內容——讓學生猜答案——給出答案”的思路，當學生最終恍然大悟時，會深感學以致用的無限樂趣，從而激發濃厚的學習興趣，保證課堂教學效果。為簡便起見，下面僅列出問題與答案要點。
植物為什么具有一定的抗旱性和耐寒性？冬季建筑施工中，為了保證施工質量，常在澆注混凝土時加入少量鹽類，其主要作用是什么？冰凍后的水果放入涼水中浸泡一段時間，發現水果表皮結了一層薄冰，而內層果肉卻解凍了，為什么？為什么我們輸液時用的生理鹽水是0.9%、葡萄糖水5%？濃度高了或低了行不行？海洋中的動物能不能在淡水中生活？鹽堿地的農作物長勢不良，甚至枯萎，其主要原因是什么？——稀溶液依數性知識，沸點升高、凝固點降低、等滲溶液、低滲溶液和高滲溶液。
為什么在高山上做飯有時做不熟，而用高壓鍋很快可做熟？——克-克方程，壓力越大，沸點越高。
鐵表面上鍍鋅、鉻或涂油漆、塑料等的作用是什么？——防腐，涂保護層。
為什么冰箱里的食物保鮮時間長？——阿倫尼烏斯方程，溫度越低，食物腐敗時間越長。
為什么不同藥品的貯存期不同？如何確定？怎樣延長藥品有效期？——因為不同藥品分解反應的反應級數n和反應速率常數k不同，根據n和k可計算出藥品在常溫下分解10%所需的時間即為“貯存期”[2]。降低溫度可延長有效期。
洗衣粉為什么在溫水中去污能力更強？發酵粉發面時為什么用溫水和面面發得更快？
——酶在溫水中催化活性最高。
自由水滴、氣泡為什么是球形？為什么小水珠碰在一起有合并成大水珠、粉末有結塊的趨勢？——表面能越小越穩定。
人工降雨的原理是什么？在春天光滑的墻壁和粗糙的墻壁哪個更容易回潮？農民為什么要鋤地？僅只為除雜草嗎？——開爾文公式，粉末狀干冰或AgI晶種作為凝結核心，降低水蒸氣的過飽和度。粗糙的墻壁更容易回潮，不只為除雜草，粗糙的墻壁和鋤地時切斷的毛細管利于使大氣中的水蒸氣在其中凝聚，使墻壁回潮和增加土壤水分，毛細凝聚現象。
雨衣、雨傘材料為什么能防雨？制作原理是什么？——增大接觸角，使雨水呈球狀滾落；制作時，在布上刷涂層或添加材料來減小氣固界面張力。
表面活性劑的洗滌去污原理是什么？——增加潤濕，起泡、增白、占領清潔表面。
表面活性劑的起泡原理是什么？——增加液體薄膜的強度。
最重要的交通信號為何設置為紅色？為什么天空是藍色的而朝陽和夕陽是火紅的？——瑞利光散射公式，藍紫色光散射強，紅色光散射弱。
為什么在大江大河入海口處會形成三角洲？鹵水點豆腐的原理是什么？明礬為什么能凈水？——溶膠聚沉，電解質的聚沉，溶膠相互聚沉。
墨水中為什么要加入阿拉伯膠？為什么在制作冰淇淋的時候要加入明膠? ——高分子對溶膠的保護作用。
食物保鮮需要的低溫浴怎樣選擇？——水-鹽相圖，根據需要的溫度選擇鹽類。
電動車用的電池一般是什么電池？它的電動勢是多少？具備什么條件可以成為可逆電池？用什么方法可以測出它的電動勢？怎樣根據它的電動勢求出電池反應的平衡常數？實際使用時，電池的端電壓和可逆電池的電動勢大小一樣嗎？為什么？溫度升高或降低，電池的電動勢是否改變？——鉛酸電池，約2.0 V，可逆電池須滿足的3個條件，對消法，E = RT zF lnK ，電池的端電壓小于電動勢，因為兩極存在極化現象。溫度改變，電動勢也改變，電動勢的溫度系數可通過實驗求得。 在一個密閉絕熱的房間里放置一臺電冰箱， 將冰箱門打開， 并接通電源使其工作， 過一段時間之后， 室內的平均氣溫將如何變化? ——升高。根據熱力學第一定律，Q=0，W>0，所以熱力學能升高，溫度升高。
因為北冰洋沒有可飲用的淡水，全是海水(海水中NaCl含量為2.5%)，所以愛斯基摩人需要到冰山上去取回冰來熔化，愛斯基摩人應在怎樣的環境溫度下取冰? ——H2O-NaCl相圖，愛斯基摩人應在溫度為252~273 K的季節取冰[3]。
3將物理化學與工農業生產聯系起來，提高學生學習的積極性和創造性
物理化學所具有的基礎性、理論性、先導性和綜合性的特點，使之成為工農業生產的一塊重要基石，在工農業生產中起著重要作用。恰當地將教學內容與工農業生產聯系起來，遵循“提出工農業生產中的實例（問題）——引入講授新內容——啟發學生總結答案——給出答案”，使學生對理論實質產生更深的認識，增長實踐經驗，避免理論與實踐脫節，既提高了學習興趣，又培養了學生的科學思維與解決問題能力。為簡便起見，下面僅列出問題與答案要點。
經典范例，同為碳元素，298 K，標準壓力下，石墨能否轉變為金剛石？可以用幾個判據來判斷？如果不能，那么怎樣使石墨轉變成金剛石？轉變程度是多大？怎樣提高轉變速率？——不能，可以用熵判據和吉布斯自由能判據來判斷和計算，采用加壓的辦法（壓強大于1.5×109 Pa）可使石墨轉變成金剛石，利用ΔrG m=-RTlnK ，可求出K ，加熱。
冬天，工業上用管道運送硫酸時為什么要稀釋？——形成穩定化合物相圖，純硫酸的熔點在283 K左右，而與一水化合物的低共熔點在235 K，所以在冬天用管道運送硫酸時應適當稀釋，防止硫酸凍結。
結晶法精制粗鹽的原理是什么？——水-鹽相圖，首先鹽的組成必須大于低共熔點時鹽的組成才能通過降溫得到鹽的晶體。
當乙醇含量低于95.57%時，能否通過精餾得到無水乙醇？怎樣才能得到？——雙液系最低恒沸點相圖，不能，先加入分子篩等吸水劑，使乙醇含量超過95.57%，再精餾可得無水乙醇。
工業上制備高純物質（如8個9以上的半導體材料）原理是什么？——固相完全互溶相圖，區域熔煉。
工農業生產中通過測量水的電導率來檢驗水的純度，依據是什么？——純水的電導率k=5.5×10-6 Sm-1，普通蒸餾水的電導率是1×10-3 Sm-1，重蒸餾水和去離子水的電導率均小于1×10-4 Sm-1，所以只要測定水的電導率就可以知道水的純度是否符合要求。
電解α± =1的ZnSO4水溶液，在陰極上Zn2+和H+ 哪個優先被還原？——Zn2+優先被還原。極化電勢高的優先析出，因為氫有較大的超電勢，使得氫的極化電勢低于鋅。
化工廠的一些管道或容器為什么常連到外加直流電源的負極上？——防腐，陰極保護法。
為什么大量處理固體粉塵的工廠，必須高度重視防止粉塵爆炸？——表面能高不穩定。
化工生產中采用的噴霧干燥工藝的原理是什么？——開爾文公式，小液滴飽和蒸氣壓大。
農藥中加入少量潤濕劑的作用是什么？采油時為什么要加入潤濕劑？——增加潤濕，減小液固和氣液界面張力。
泡沫浮選為什么可以提高礦石品位？——降低潤濕，增大液固界面張力。
金屬陶瓷復合材料綜合性能的發揮取決于陶瓷與金屬之間的潤濕性能的大小。燒銀法，是指在陶瓷表面燒滲一層銀，由于銀的導電能力很強，抗氧化性能好，在銀面上可直接焊接金屬。若已知高溫下的各個表面張力，那么液態銀能否潤濕瓷件表面？[3] ——用楊氏方程求接觸角。
考古工作中怎樣根據動力學原理估算尸體的埋葬時間？——根據一級反應的動力學方程來計算。由于古尸上裹的布碎片中放射性14C的衰變是一級反應，利用衰變半衰期及其活性可以估算。
4將物理化學與其他化學課和實驗操作聯系起來，提高學生解決實際問題的能力
物理化學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，所以我們可以利用物理化學原理來解決其他化學學科學習或化學實驗操作中遇到的問題。恰當地將教學內容與它們聯系起來，遵循“化學學習或實驗操作中的問題——引入講授新內容——給出答案”，可以培養學生的科學思維與解決問題能力，提高學習物理化學的積極性。為簡便起見，下面僅列出問題與答案要點。
為什么用二氧化錳和鹽酸反應制備氯氣時必須用濃鹽酸？——將二者反應設計成電池，電池的電動勢要大于零，根據能斯特公式可求出鹽酸必須是濃鹽酸。
如何用電化學法測定一些難溶鹽的溶度積或弱電解質的解離常數？——將沉淀溶解平衡或解離平衡反應設計成原電池，再根據E = RT zF lnK 計算出K 即可。
實驗室用蒸餾水洗滌容器為什么提倡少量多次？——分配定律。
分析化學中為什么常用含HCl 20.24%的溶液作為標準溶液？——最高恒沸點相圖，最高恒沸點溫度為381.65 K，含HCl 20.24%。
堿性溶液中，氯氣能發生歧化反應，那么Br2能發生嗎？——能發生。計算Br2與其氧化態和還原態所構成的兩個電極的電勢差是否大于零。
蒸餾時為什么要加入沸石？——開爾文公式，過熱液體，防止暴沸。
分離操作中陳化的原理是什么? ——開爾文公式，晶體顆粒越小溶解度越大。
實驗室玻璃儀器洗干凈的標準是什么？——蒸餾水對干凈的玻璃接觸角約為0°，水應完全潤濕玻璃儀器，均勻分布成膜，不掛水珠或成股流下。
實驗室的電子天平罩里為什么要放硅膠？——吸附空氣中的水蒸氣，氣固吸附。
5挖掘科學技術前沿中的物理化學知識，激發學生學習興趣和探索創新精神
關鍵詞：量子力學；材料類專業；教學探索
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0122-02
對于普通高校的材料類本科教學來說，要求學生具有數學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識，掌握材料設計、性能優選、工藝優化的原則，以及材料的組成、結構和性能關系。這就需要學生具有材料學科的完整的知識體系，量子力學是半導體、固體物理以及計算材料學、材料測試表征技術等學科的基礎，在材料科學體系中有著非常重要的地位。然而其由于本課程的學習是基于高等數學、大學物理、數學物理方法等前期課程學習的基礎之上的，學生對這些基礎課程的掌握情況參差不齊，而大部分學生對前期課程多有遺忘，課程內容的學習過程中需要理解的知識點很多，所以要學好這門課程需要充分發揮學生的主觀能動性，及時復習前期基礎課程和預習相關知識。由于知識間銜接緊密，需要邏輯推理內容非常多，學生稍有走神或缺課就會跟不上教師的教學進度，從而對后續知識的學習也喪失信心。此外，對于工科大環境下的學生群體來說，學生普遍對實用的專業課程較感興趣，而對基礎理論課程不夠重視，認為學習非常枯燥也沒有大多的用處。種種原因造成了在工科大環境下的理論物理教學特別是量子力學課程的教學困難重重，因此將理論教學與專業特色相結合，探索具有專業特色的量子力學的教學方法具有重要的意義。如何消除學生對本課程的畏懼心理，如何調動學生的學習積極性，讓學生在課堂上有收獲的同時也要自覺利用好課余時間學習是解決本課程教學的關鍵。本文結合材料類專業的綜合情況，經過實踐探索，總結幾點較為實用的教學方法。
一、與專業課程體系相結合，突出課程的重要性
備課之前先熟悉所授課專業的培養方案，了解學生的已修課程、同學期開設的專業課程以及后續的專業課程。材料類專業的量子力學課程一般在第四學期開課，在此之前學生已經修完了高等數學、大學物理、線性代數、數學物理方法等前期課程。同時學生開始接觸一些材料類的專業課程，例如材料科學基礎、高分子物理、物理化學等，在之后的第五以及第六學期將有大量的學科專業課，如材料分析測試技術、計算材料學等。教師在對本專業的課程設置以及知識框架有了整體的了解以后，有針對性地翻閱一下一些核心專業課程的教材，將專業課程當中涉及量子力學基礎的內容篩選出來以備用。在給學生講授第一堂課時既將本課程的重要地位告知學生，哪些課程在后續課程種會涉及到相關知識，哪些領域會用到本課程的知識，以及量子力學對本專業以及相關專業的研究生入學考試以及繼續深造時的必要性。讓學生一開始對本課程的學習有心理上的重視。在具體教學的過程中，注意將量子理論與專業內容相結合，包括已修課程和后續課程。通過多學科的滲透將整個材料學專業的課程內容進行貫穿，凸顯出量子理論的重要性和實用性，讓學生意識到量子力學并不是高高在上毫無用處的理論公式，同時也使得量子力學的教學更加豐富和生動。
二、與前沿科學相結合、活躍課堂氣氛
當下的高校教師除了教學很大一部分時間精力都用于科學研究。平時實驗或看文獻時可以將所涉及的一些前沿科技成果加以搜集，課堂上通過多媒體以圖片、音響等直觀的方式將其進行簡要的介紹。活躍課堂氣氛的同時有可以加深對該理論的理解，激發學生的學習積極性。在給學生講解理論知識的同時注重結合理論的應用領域，結合材料學科的特點以及學校的特色。作者所在的本校是有著交通特色專業背景，本校材料類專業也有水泥混凝土、瀝青混合料等工程材料方面的課程，學生就業也有很大比例在交通相關領域。結合本科的這一特征，教師講課時可以作一些前沿材料在交通領域的最新進展。在講解知識基礎的同時穿插該部分知識的應用方面的展望，展示過程中采用借助多媒體以圖片、音響和板書講解相結合的方式。通過多種途徑讓量子力學這種看似“高大上”的學科也有“接地氣”的一面，不至于全是枯燥的理論和生硬的公式，有利于對學生學習動力的激發。對于自己的科研課題也可以作一些介紹，還可以挑選部分基礎較好的感興趣的本科生參與到課題的研究或者參觀學習，零距離的接觸前沿科學，對調動學生的學習積極性也有一定的幫助。
三、多種教學手段相結合，調動學生的學習積極性
在教學的過程中采用多種教學手段相結合。鑒于量子力學的理論抽象、知識量大、數學推理公式繁多，在教學過程中教師的講授以基本概念的理解、基本物理思想的和基本的物理模型的建立為主，對于需要推理演算的部分可以引導學生利用課余時間自學。首先可以拓展多樣化的考核方式。課程考核的成績以期末考試為主但是學期內平時的表現也是必要的。可以考慮適當增大平時考核的分數比例，便于調動學生充分利用課余的時間。其中平時表現又可以分為多個方面來考核，充分調動學生的自主學習激情。課堂教師講授為主，適時設問作為課外思考作業，作業以書面形式或者學生在下一次課作簡短的展示的方式。才外還可以給學生布置小論文，鼓勵學生多進圖書館，查閱相關文獻書籍寫一兩篇小綜述。在第一堂課即向學生說明考核的方式和比例，在考分的壓力下學生自然會積極準備相關內容。在應對這些平時作業的過程實際上就是學生自主學習的過程中，既鞏固了量課程知識，又鍛煉了學生自主學習的能力和思維。在教學當中采用多媒體和傳統的板書相結合的方式，多媒體信息涵蓋量較大，對一些復雜又必須的推導過程可以采用PPT作快速的展示，而對于一些重要的公式及定理則需要采用板書加以強化，通過教師邊書寫邊口訴講解，學生有足夠的時間消化理解。同時可以采用多媒體多展示一些圖片、動畫等內容，盡量在枯燥的理論講授過程中增添一些有趣的小插曲，例如該理論提出的科學家的肖像及簡介、名言名句，小故事等。在W習原子的波爾理論以及氫原子模型的時候，使用PPT展示基本公式和理論，再輔以教師在黑板上作圖的方式講解。可以將原子內電子的運動類比于在操場跑步以及天體的運動，在做計算近似時甚至可以將近似級類比于上課教室內的座次對個人學習效果的影響、人際關系的親疏對個人情感生活的影響程度等。此外還可以鼓勵學生多接觸一些科普書籍以及最新出版的一些學術專著，例如上帝擲骰子就是很通俗的前沿物理科普書籍。通過多種渠道將量子力學枯燥難懂的教學過程生動化、有趣化。
作為材料類專業核心課程的量子力學一直都是教和學雙方都感到很困難的課程。由于量子力學的理論性較強，學習過程相對枯燥，學科的實用性不是很明顯，學生容易厭學。教師在教學過程中需要不斷的探索適合本專業學生的教學方法。通過與專業課程相結合，與學校特色想結合，采取多種教學手段，結合最新的前沿科學研究，多方面入手使理論知識深入淺出，使教學過程生動有趣、調動學生學習熱情，對提高教學質量有非常有益的幫助。
參考文獻：
關鍵詞 多媒體 化工原理 習題
化工原理是化工專業最重要的專業基礎課程，是在本科生完成必要的高等數學、大學物理、物理化學、大學計算機基礎等重要基礎課程學習之后，才有能力學習的重要內容。其主要講述了化工生產過程中各單元操作的基本原理、工藝計算（設計型、操作型）、設備結構、裝置操作等重要內容。旨在學習過程中，逐步培養學生學會處理工程問題的方法，提高分析問題、解決問題的能力。
但化工原理涉及的章節多，每章要求掌握的概念、數據、公式很多。學生常常反映化工原理難學、課后練習難做。少數學生對化工原理產生畏懼心理，甚至引起厭學現象產生。
化工原理習題是教師從實際工程問題中概括提煉出來的，適合學生在較短時間完成的一些典型工程問題。因此習題教學成為該課程的鍛煉學生分析、解決工程問題能力的一個重要環節。在該環節要求學生將理論課教學時學習到的知識消化、吸收、并靈活應用，才能較好解決從工程中提煉出來的習題解答。
筆者通過對化工原理習題教學過程進行總結，發現多媒體技術的應用可便于教師演示、幫助學生理解、強化記憶、提高學習興趣，大大增強課堂效果。本文主要介紹筆者運用多媒體技術在化工原理習題課教學中的一些體會。
1 高效的電子板書
在傳統的習題教學中，教師需要用粉筆或水彩筆書寫板書（求解的過程及單元結構示意圖），這需要耗費許多時間，且如果教師的書寫不規范，往往會導致學生對知識的混淆、甚至是誤解。在教師書寫板書時，學生往往忙于抄寫，沒有集中精力領會教師講授的內容，這給學習過程造成了很大的不便。同樣的一份板書，教師在每個教學班都需要書寫一次，是人力上的浪費，更浪費了很多的寶貴時間。這時，無論從老師還是學生的角度來說，多媒體課件（電子板書）的使用都節省了大量的時間，而且還具有其他一些優點。
第一，節約資源，高效環保。傳統的粉筆式板書要求教師書寫極其規范、清楚，并保證后排的學生能夠看清楚。粉筆的殘渣會落在老師的手上、衣物上，影響老師的講課情緒，也不美觀、得體。漂浮在空氣中的粉渣對前排同學的影響非常大，對同學的健康影響較大。同時，板書的書寫會讓不同角度的同學存在視覺死角，影響上課效果。
第二，提高師生雙方的思考強度。運用傳統的板書，師生雙方在書寫、抄寫板書的過程中，都會暫停思考的過程，只專注于內容上的書寫是否正確，而不會展開更加深入、細致的思考過程，往往糾結于文字的正確，對邏輯的正確性降低了要求。電子板書的運用，教師提前將板書制作完畢，并可以在課程開始前進行多次校對、演練，將存在的問題找出，并拓展出許多新的問題，這樣可以在課堂上節省出更多的時間，為同學們提出更多的問題，也可以預留出更多的時間解答同學們的疑問。對同學們來說，課件可以在課后得到，只需要在課上記錄關鍵知識點即可，也大大提高了學習效率。
第三，提高學生的課后學習效率。傳統板書造成學生在課后往往難以辨認一些記錄的細節，且不能完全還原老師上課的講解過程，從而遺漏一些關鍵的知識點，學習效率大大降低，而這是通過考試也無法檢驗出來的，成為以后步入社會后的一個嚴重隱患。相反，電子課件完全不存在以上的缺點，能夠完整的記錄教師的講課思路，不會遺漏每一個重要的知識點，顯著地提高學生的復習效率，不再有模棱兩可的知識點的存在。
綜上，電子板書的運用能夠顯著提高教學效率，加快教學進度的同時并不會削減同學們的學習效果，加上電子板書的制作并不復雜，在大力推廣后，將起到更重要的作用。
2 生動的flash及視頻
化工原理課程是一門相對來講比較抽象的課程，而習題教學更是比較枯燥、乏味，不能引起同學們的高度關注和興趣。單憑文字的敘述難以傳達具體的科學過程，也不能加深學生的理解，這時，生動的flash及視頻的應用，能幫助其理解，從而提高習題課的效果。在化工原理習題教學中，有幾個內容對于flash及視頻的嵌入有著很好的兼容性和需求性。
首先，液體流動及管路運輸。這部分內容的學習要求學生具有很高的思考能力和很細致的思維模式，不能遺忘每一個細節，缺失的每一個環節都會導致最后計算結果的錯誤，極大地挫傷學生的學習熱情和積極性。在這里，flash和視頻的運用可以有效地幫助同學解決這個問題。它們可以完整地模擬整個流體的流動情況，對管路運輸的每一個環節的能量輸入與輸出進行衡算，在每一個閥門處的能量損失都會進行展示，從而加深同學的理解。經過一次完整的展示后，在以后的計算中，學生會很系統地思考問題，不會遺忘每一個重要環節，從而快速地解決問題。
其次，傳熱環節。傳熱內容的學習是化工原理課程中的重中之重，但由于其比較抽象，難以對具體環節進行捕捉，學生的學習效果一直不好，達不到教學要求的高度，對師生都產生了很大的影響。在加入flash及視頻教學后，同學們對于管路流體的流動方式有了直觀的認識，進出口及流向的判定更加準確，最關鍵的是，對于熱量衡算過程，有了最本質的認識。在經過這輪強化記憶后，學生在處理問題時，往往僅需畫出簡單的流程圖，便可高效地解決問題，迅速地得出問題的答案。
最后，精餾過程。精餾過程是化工原理的重要內容，也是化工廠中常使用的分離設備，它除了具有很高的利用率外，同時也要求設計者能夠準確地設計精餾塔的工藝參數，操作者能夠掌握不同工況下的操作方式。但在學習這一部分的內容與解答習題的過程中，學生往往難以理解該過程的精髓和解題方式。因此，flash及視頻的運用往往能夠解決學生的疑惑，讓他們直觀地觀察一個精餾塔的具體工作方式和理論依據，讓學生在獨立解決問題時，能夠快速地構建模型，從而解決問題。這個過程使學生獲益很大，讓其一旦學會后，遺忘速率降低，在步入工作崗位后，仍然能記憶深刻。
3 通用的模擬軟件
在當代的化工產業中，單純依靠人工計算及工廠試驗，已難以跟上時代的腳步，且造成了大量的人力、物力浪費，因此模擬逐漸成為備受工業界矚目的新興內容。在化工原理習題課教學中，適當模擬軟件的介紹和應用，可以縮短化工繁雜計算過程時間，及時獲得計算結果，便于比較多變量對化工過程的影響。
模擬在化工原理習題教學中也成為一個重要的部分，它不僅能幫助同學輕松地解決習題，更鍛煉了同學們的計算機應用能力，也進一步加深了學生對于知識的認識。此外，近年來，PRO %I等軟件的應用能力也慢慢成為企業、高校、科研機構對畢業生的專業技能的一個要求。
在模擬方面，我們分為兩個部分，一是加強學生對PRO %I等應用型軟件的操作，二是提高學生應用Matlab等原生型軟件進行自主編程。
PRO %I等應用型軟件在工業上運用很多，其操作方便，參數眾多，可以解決現代化工過程的許多問題。當代的大型化工企業都要求員工熟練掌握該系列軟件。因此，對于當代大學生，學習化工原理課程的同時，不能只停留在會簡單計算的程度上，熟練掌握該類軟件的使用，可以更直觀地對所有工藝過程進行查閱，從總體上進行了解，而在單一的化工操作單元的基礎上，將多個操作過程串聯起來，這樣，能更有效地對每一個環節加深理解，合理布局，對資源充分運用。在使用的過程中，對該系列軟件進行掌握，并與人工計算過程進行對比，尋找差異，進一步推動自己專業知識的學習，提高自己的計算精度。
應用型軟件的優點就是操作簡單，但是缺點也隨之暴露，模板化過強，對于個別獨特要求的工藝過程，難以解決。此時，原創性模擬軟件的出現就很必要了。而學生在學習習題的過程中，不僅僅需要加深自己的理論基礎，也需要具有很強的應變思考能力和計算機編程能力。通過這部分的練習，學生已不單單停留在課堂學習的平臺上，而是進入到理論聯系實際，與社會工業生產直接接軌的新高度，這種實用的教學方式，讓學生對該實用的技術具有很濃厚的興趣，從而激發其潛能，加速學習進度，大大提高學習效果，反響十分突出。
4 結束語
化工原理是化工專業的基石，而習題教學更是學習的必要過程，只有經過這一環節的鍛煉，學生才能將理論課中所學的知識更好理解、靈活運用。多媒體課件在這一教學過程中，可以起到很大的作用，而通過以上三方面的教學過程，學生可以更好地掌握基礎知識，提高解決問題能力，加強自主解決問題的信心，從而對學習效果起到顯著的提高。因此，多媒體將在未來的化工原理習題教學中起到越來越重要的作用。
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