物理化学教学教材创新及实践:物理化学教材

物理化学教学教材创新及实践

1物理化学教学内容体系改革 物理化学解决的主要问题是化学反应(包括物理变化) 的能量问题、方向和限度问题、反应速率及反应机理问题以 及统计力学问题。主要领域为化学热力学、统计力学和化学 动力学。其中统计力学由量子化学和结构化学两门课程专门 讲授。所以物理化学的主要知识模块为化学热力学、统计热 力学和化学动力学。现行物理化学教材对这3个主要领域的 内容设置以化学热力学的量最大,约为70%,统计力学和化学 动力学分别仅为15%,物理化学几乎成了化学热力学,内容结 构很不合理。造成此现象的主要原因是:现行大部分物理化 学教材把作为热力学内容的化学平衡、电化学、表面和胶体化学单独设章。单独设章,就免不了每章要有引言、概述,也 免不了为章节的完整和系统而编排很多热力学第一、第二定 律和先行课程已经讲述的内容,因此内容重复、繁杂,成了必 然结果。因此物理化学教学内容的改革的一个重要方面是调 整内容比例,将经典化学热力学内容大量精简[8~16]。为此, 我们通过边教学实践,边进行教学改革,把化学平衡、电化学, 表面胶体化学整合到热力学第一、第二定律和溶液等内容之 内,将文字叙述和概念讲解经仔细推敲,力求在保证知识体 系完整、条理化的情况下,用精炼、简明的语言,恰当、透彻 的实例讲清原理和概念,并增加不可逆化学热力学内容后, 压缩热力学内容到约为50%,其余两部分内容至少为50%,确 定了如下的教学内容体系: 1.1化学热力学 将化学热力学第一定律和热力学第二定律整合在一章 中介绍,导出所有状态函数,并用能量最低原理导出各种热 力学判据,然后根据单组分单相、多组分单相、多组分多相 体系分别介绍相关内容。并把电化学,表面胶体化学整合到 其中,精简学生在先行课程中已经学习过的内容及不必要的 文字重复,增添不可逆热力学过程章节,内容量把握在占物 理化学全部内容的50%左右。

1.2统计热力学 现行物理化学教材大都将统计热力学以简介的形式进 行编写,结果是讲而不透,学生学习了统计热力学后似懂非懂,为此,我们在教学实践中较系统地介绍统计热力学,内容 包括近独立粒子的最概然分布、玻尔兹曼统计、玻色和费米 统计、系统理论、涨落理论、非平衡态统计理论初步。把统 计热力学在化学中的应用插入各相关内容之中,总量扩展到 大约占物理化学全部内容的20%。

1.3化学动力学 基本内容依据现行教材并进行精选,认真编排,加入最 新发展内容,形成系统的知识体系,总量扩展到约占物理化 学全部内容的30%。

2物理化学内容编排 基于物理化学教学内容体系的改革,我们自己编写了物 理化学教材,教材的章节编排如表1。3实践效果我们从2000 级开始进行教学内容改革的实践,经过8年的实践,效果良好。

这里仅以我系列年考研成绩说明这一点:2000级考研被录取 的43人中参考物理化学人数为25人,占录取人数的58.1%,物 理化学成绩最高分为143,最低分为92,均分118.2;2001级考 研被录取的32人中参考物理化学人数为22人,占录取人数的 70%,物理化学成绩最高分为133,最低分为84,均分 108.5;2002级考研被录取的29人中参考物理化学人数为22 人,占录取人数的76%,物理化学成绩最高分为135,最低分为 75,均分112.4;2003级考研被录取的65人中参考物理化学人 数为42人,占录取人数的64.6%,物理化学成绩最高分为145, 最低分为88,均分115.3;2004级考研被录取的39人中参考物理化学人数为25人,占录取人数的64.1%,物理化学成绩最高 分为146,最低分为86,均分118.8。实践证明,改革后的内容 体系在教学过程中可操作性强,便于学生理解掌握物理化学 知识体系,适应现代形势下的物理化学教学。