化学热力学的研究方法汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇化学热力学的研究方法范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

1 前言

热力学属于物理化学研究范畴，而物理化学是化学的分支学科。化学乃自然科学之中心科学之一，是人类须臾不能离开的科学领域。

热力学是研究体系所涉及的热与其它形式的能量间转换关系的一门科学。把热力学的基本原理用来研究体系中发生的化学现象及与之相关的物理现象的科学，被称作化学热力学。传统意义上，它与化学动力学和物质结构一起成为物理化学的三大组成部分。本篇仅就化学热力学展开讨论。

化学热力学所要解决的核心问题是，在指定条件下，一个热力学体系中发生的过程变化的方向和限度（即平衡）问题。解决这种问题的基础是热力学的三大定律――热力学第一定律、第二定律、第三定律，它们是人类经验（实验）的高度概括和总结。由它们导出的结论和结果的正确性和可靠性，古今中外还没有遇到过任何例外。化学热力学理论已被广泛应用于自然科学的若干学科领域。应用热力学理论解决问题，不仅结论正确，结果可靠，而且解决问题的过程和方式也十分简洁。这里，核心和关键之处是要准确把握和正确应用热力学的基本概念和热力学的基本关系式及其适用条件。

然而，迄今为止，国内外学生在学习化学热力学课程时普遍感到困难。一是对热力学的一些概念和理论感到难于理解（最难之处莫过于对熵函数概念的理解和把握）；二是对热力学理论精髓的把握，尤其是对各种热力学条件下热力学函数的计算及其应用的把握，朦朦胧胧；三是让理应得到的创新思维和创新能力的培养湮灭在苦苦挣扎的概念理解和把握中。造成这种状况的主要原因，可能既源于热力学若干概念和理论本身的抽象，在某种意义上也似乎源于我们在这门课程的教材内容设计及授课方式上的“刻板”和对某些基本热力学量之物理意义的解释过于“肤浅”（未能完全做到随时与“能量或能量变化”这一核心丝丝紧扣和巧妙关联）。有鉴于此，本篇企图在这一教、学领域的突破方面做一点探索和尝试。这主要包括：（1）力求紧紧围绕“热力学过程变化方向和平衡条件的评判――能量交换及其清算”这条主线展开讨论，始终抓住“基本概念、基本公式、基本条件”这个纲，正确掌握各种热力学条件下热力学函数的计算及其应用；（2）尝试采用一种易于理解的从一般能量项的分解表达入手的推理方式，导出若干重要的热力学基本函数，随后再介绍其历史发展沿革，力求充分发挥化学热力学理论因其高度抽象而带来的“纲目性规律”的优势，竭力把握其知识精髓；（3）重在努力揣度和探究化学热力学理论知识的原始创新过程和创新方式，力求避免将这种把握和探索迷失在单纯的一个接一个的热力学概念的介绍和关于相应热力学公式的严格而又繁多的应用条件的讨论之中。如果说全面掌握热力学的有关理论是本篇的重心所在因而非常重要的话，那么，透过这些努力，学习抽象思维方式，学习高度归纳概括和引伸外推的科学研究方法，培养创新精神和创新能力，则更为重要。此乃本课的追求。

篇（2）

要提高《化学反应原理》模块课程教学的有效性，必须对课程涉及的学科功能和作用有清晰的认识，即《化学反应原理》模块课程是如何通过化学热力学和化学动力学这两大物理化学的分支学科，来阐释化学反应的基本原理，揭示化学反应中能量转化的基本规律，呈现化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用的。也就是说，通过《化学反应原理》模块课程的学习，要让学生对《化学反应原理》模块课程的功能和作用有何整体上的认识。

要研究一个化学反应，每个研究者都需要解决好以下几个基本的问题，即①化学反应最本质的特征――化学反应过程中能量是如何变化的？（化学反应与能量变化的关系）②在特定条件下，化学反应能否进行？朝什么方向进行？（自发性和方向性问题）③若化学反应能够进行，化学反应又能达到什么限度？（反应平衡问题）④若化学反应能够进行，化学反应有多快？（化学反应速率问题）⑤若化学反应能够进行，是如何进行的？（历程的问题）以上这些问题，前三者可以通过化学热力学加以解决，后两者则可以通过化学动力学研究来实现。化学热力学和化学动力学的任务和目的不同：化学热力学主要是解决化学反应的可能性问题，着眼于化学反应体系状态研究。而化学动力学则解决实现化学反应的现实性问题，着眼于化学反应过程研究。

因此，可以看出《化学反应原理》模块的教学，可以实现为学生提供研究方法上的指导，这是教学过程中应当注意把握的对《化学反应原理》模块意义的整体性认识。只有深刻认识《化学反应原理》模块所涉及学科知识的意义，才能真正把握《化学反应原理》模块课程的核心价值，理解教材各知识点的教学价值，更有效地落实教学目标。

二、《化学反应原理》模块中“化学反应与能量变化”问题讨论

在平时的教研活动和教师培训过程中，与中学化学教师交流发现，《化学反应原理》模块中“化学反应与能量变化”的问题困扰着很多中学化学教师。[2-4]比如，能量变化是化学反应的本质，决定着化学反应的一切性质；如何通过化学反应的能量变化确定化学反应的可能性和方向；化学反应与能量变化如何决定化学反应进程；化学反应与能量变化如何决定氧化还原反应进程等问题。这些问题事实上涉及到的是上文提到的研究化学反应过程中需要解决的五个基本问题的前三个问题（即化学热力学需要解决的问题）。

1. 能量变化是化学反应的本质，决定着化学反应的一切性质

能量变化是化学反应的本质，决定着化学反应的一切性质。化学反应研究需要首先弄清楚其能量的变化。教材[2]将“化学反应与能量变化”作为《化学反应原理》模块专题一的内容，其理论依据正在于此。“化学反应与能量变化”专题讨论的核心知识是盖斯定律，它为我们提供了如何确定一个未知化学反应的反应热（能量变化）的手段，从而为化学反应本质的研究打开了解决问题的门户。

（1）新教材为何要引入焓变ΔH的概念，焓变ΔH与反应热Q有何不同

为了引入盖斯定律这一核心知识，需要有其引入的前提条件。盖斯定律是建立在化学热力学研究基础之上的，必然要涉及到化学热力学最重要的性质――状态函数。没有状态函数焓变ΔH的引入，盖斯定律就无从谈起，这就是教材引入焓变的真正意义所在。

焓变ΔH与原教材用Q表示的反应热究竟有何不同？作为状态函数，焓变仅与状态有关，而反应热Q则与反应过程有关。正因为如此，从获取角度看，反应热Q只能通过实验逐个测量，但焓变ΔH，却可以在理论上为一切的化学反应研究对象通过计算加以获得，从而为该化学反应的进一步研究奠定了能量数据的基础。

（2）焓H是什么

按照能量守恒（热力学第一定律）原理：在化学反应过程的任何瞬时，内能的变化：dU=δQ-W=

δQ-ΔP外ΔV（体系放热-环境对体系做的功）。

若体系变化只做体积功（热膨胀、收缩）不做其他功时：定压条件下的体系，反应热

Qp =ΔU+P外ΔV=（U2+ P外V2）-（U1+ P外V1）；

因此，体系吸收或放出的热量就体现为化学反应前后两种状态下的U+ P外V的差值。而U、P、V都是状态函数，因此U+ P外V也是一种状态函数，这就是焓H的定义H=U+ P外V。 当然，这仅是理论概念，可知而无法测量。

（3）只有恒压反应热Qp=ΔH，而恒容反应热Qc≠ΔH

反应热可以通过弹式量热计进行测量，但中学化学教师在教学中常常忽视了一点，即弹式量热计是在恒容条件下测量物质的燃烧反应热，得到的是Qc=ΔU，它并不等于焓变。要得到ΔH，需要进行以下换算：ΔH=ΔU+ P外V = Qc+ΔγRT。

例如：正庚烷的燃烧反应为C7H16（1）+11O2（g）=7CO2（g）+8H2O（1）

25℃时，在弹式量热计中1.2500 g正庚烷充分燃烧所放出的热量为60.089 kJ。试求该反应在标准压力、25℃下进行的化学反应热效应ΔH。

解：正庚烷的摩尔质量为M=100 g・mol-1，所以n=0.0125 mol，

在弹式量热计中进行定容反应，故ΔU=-60.089 kJ，

反应的ΔU= - 4807 kJ・mol-1，

由方程式可知，反应前后气体物质计数量之差为Δγ=7-11= - 4，

则根据ΔH = Qc+ΔγRT

=（-4807-4×8.314×10-3×298） kJ・mol-1

= -4817 kJ・mol-1。

知道了一个化学反应的反应热ΔH，就能为我们从理论上确定该化学反应是否能够自发进行，是否具有研究的价值。

2. 如何通过化学反应的能量变化确定反应的可能性和方向

确定化学反应研究对象的能量变化ΔH，对化学反应能否自发进行的判断具有重要意义，但并不是决定化学反应自发性的唯一判断依据，还需要考虑体系的另一个重要的状态函数即体系熵变ΔS。两者共同确立一个决定化学反应自发方向的状态函数吉布斯自由能变化ΔG，其关系式是：ΔG=ΔH-T・ΔS。吉布斯自由能变化ΔG可以从理论上给我们指明化学反应自发进行的可能性和方向。当吉布斯自由能变化ΔG

3. 化学反应与能量变化如何决定化学反应进程

当我们获得了化学反应的吉布斯自由能变化ΔG，就使我们掌握了该化学反应的自发推动力。这种推动力决定着化学反应进行的程度，即与化学反应的平衡常数之间会建立一定的关系，该关系式为：ΔG=-RTlnK。

这一关系揭示了一个化学反应中反应物与生成物变化关系的趋势，即可能性（化学热力学研究的问题仅涉及状态不涉及过程）。由上述关系可以看出，ΔG值越大，意味着化学反应的平衡常数越小，对于产物的生成来说，反应物是化学热力学稳定的，因为达到平衡时，仅有非常少量的产物生成。相反，ΔG越小，意味着化学反应的平衡常数就越大，必须消耗相当量的反应物去生成产物才能达到平衡，所以反应物是不稳定的。若ΔG=0，K=1，意味着体系处于一种特定的状态，反应的推动力为0，反应物和产物的量都不再随时间而改变。

4. 化学反应与能量变化如何决定氧化还原反应进程

按照原电池原理，任何一个氧化还原反应在理论上都能设计成一个原电池。氧化还原反应的自发反应进行的程度，正是原电池反应进行的推动力。而一个反应自发进行的推动力ΔG，与原电池的电动势之间的关系是：ΔG=-nFE。

原电池反应的推动力是两个电极半反应的电极电势不同所产生的电势差，若不存在电势差，反应的推动力就没有了。从化学热力学状态来看，此时状态下两个电极半反应的吉布斯自由能变化为0，反应就处于平衡状态。

由此可见，《化学反应原理》模块中的热力学知识，从化学反应能量变化的角度入手，从化学热力学函数焓变的引入开始，引导我们从状态变化的特征，得到了利用盖斯定律能够进行任何理论意义上的化学反应的放热或吸热计算，从而搞清了化学反应与能量变化之间的关系，为判断化学反应能否自发进行提供了重要的参考数据。在此基础上，通过吉布斯自由能的计算，形成了判断反应自发进行的判据，即解决了研究一个化学反应，首先要考虑的问题：该化学反应能否发生，是否具有研究的意义和可能。同时，吉布斯自由能变化，也为我们提供了一个化学反应如果可能发生，其反应进程大小的可能性问题。因为吉布斯自由能是化学反应可能进行的程度的推动力，与化学反应的平衡常数和电化学反应的电动势之间存在着必然的联系。

三、结语

通过以上的分析和讨论，我们认为中学化学教师在《化学反应原理》模块教学中存在很多学科性知识的误解，可以进一步加强化学热力学和化学动力学知识的学习，把握住研究化学反应过程中需要解决的五个基本问题，认真区分化学热力学和化学动力学的应用范围，以提升对《化学反应原理》模块的驾驭能力。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S]. 北京：人民教育出版社，2003.

篇（3）

1 物理化学在药学专业的地位

药学是连接健康科学和化学科学的医疗保健行业,它承担着确保药品的安全和有效使用的职责。药学专业培养具备药学学科基本理论、基本知识和实验技能,能在药品生产、检验、流通、使用和研究与开发领域从事鉴定、药物设计、一般药物制剂及临床合理用药等方面工作的科学技术人才。

物理化学与药学密切相关。新药设计、药物合成路线的选择、工艺条件的确定、反应速率及机制的确定都需要化学热力学及化学动力学基础;药物剂型的设计及研制,药物的稳定性及其在体内的吸收、分布、代谢都与物理化学原理密切相关。近年来纳米材料在药学中受到广泛重视,微粒分散系统在实现定时、定量、定位给药中能够发挥独特的作用,表面化学、胶体化学是其重要基础。事实上,从药物的研发、生产、贮存到药物的使用和吸收直至发挥作用,都与物理化学有关。物理化学也与药学各专业课的学习密切相关,是前期化学课程的规律总结,也是后续药学课程的理论和实验基础。

2 物理化学课程的特点及在教学过程中普遍存在的问题

我校的物理化学课程是药学专业大二学生的专业基础了,根据大纲要求设置理论课72学时、实验课27学时,要求学生在一学期的时间内完成热力学、动力学、化学平衡、相平衡等十章学习内容,学生普遍反映物理化学课程是“难学”的专业基础课,究其原因,这与课程特点有关系。

(1)物理化学理论性强,内容抽象,概念多、公式多、计算多,学生在学习过程中往往感到内容繁杂,理解吃力。比如:热力学状态函数“熵S、吉布斯能G、亥姆霍兹能F”的导出及理解,学生普遍反映对于这类抽象的内容在课堂上似乎听懂了,但课后再看还是不理解。

(2)物理化学非常重视使用数学和物理方法,通过数学的严密推导得出系统各物理量间定量关系,进而获得过程变化的规律。学生往往被繁杂的公式推导过程所困扰,在讲授功W的计算时,系统变化过程不同(等温条件、等压条件、绝热条件),计算的公式也不同,对于高等数学基础薄弱的学生而言,往往纠结于公式推导中的积分、微分,而忘了推导公式的目的,导致盲目使用公式而得出错误的结论,久而久之,打击了学生学习的积极性。

(3)物理化学课程主要讲授基础知识,教材中涉及与药学专业应用的实例较少,所以学生一般很难将理论知识与药学实践联系在一起,缺乏了学习兴趣。

3 提高物理化学课程教学效果的几点体会

3.1 重视绪论课的讲授,激发学生学习兴趣

托尔斯泰说过“成功的教学所需要的不是强制,而是激发学生的兴趣。”只有当学生对问题有了强烈的兴趣,才可能对问题大胆的去探究。学生能否大胆思考,善于思考,决定着学生能否能对知识牢固掌握和灵活运用。绪论是每门学科教学的第一课,也是课程建设中的重要一环。上好绪论课对于物理化学课程而言显得尤为重要。该课程是一门专业基础必修课,通过绪论的讲授,应充分调动学生的学习兴趣,营造学生主动学习的学习氛围。

一般,绪论部分包含三方面的内容:物理化学的任务和内容、物理化学的发展及其与药学的关系、物理化学的学习方法。在讲授过程中,我们可以通过设疑、举例、讲解的方法凸显物理化学的重要性。通过课堂提问“金刚石可以变成石墨,石墨能不能变成金刚石呢?如果想让石墨变成金刚石,需要施加怎样的外界条件呢?”,告诉学生这个问题可以通过化学热力学的知识进行预测,从而引出化学热力学,告诉学生化学热力学可以解决药物合成工业中的能量衡算与能量的合理利用、设计新的反应路线的可能性和反应限度问题。通过提问“为什么有些药物要求病人一天吃一次,而有些要求一天吃三次”,告诉学生类似的问题可以运用化学动力学的知识解答,告诉学生药物生产工艺条件的优化和工艺流程的选择、药物制剂的稳定性和有效期预算、药物在体内的吸收、分布、代谢等过程都设计化学动力学知识,化学动力学是解决这些问题的理论基础。

3.2 根据专业课程的要求,调整教学内容,做到有所侧重,适当取舍

第一,根据专业特点选择教学内容。结构化学是物理化学的重要组成部分,对于综合性大学化学专业的学生,这是必修课,但对于药学专业,结构化学与后续课程及实际应用联系较少,所以药学专业重点讲授化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学、胶体与大分子系统。同时,电化学知识已在无机化学课程学习中有所涉及,应避免重复讲解。

第二,要求学生弱化对公式推导过程的掌握,重点把握公式的物理意义和使用条件。强调公式推导过程是为了更好的理解公式的物理意义及使用条件,完全掌握固然好,但如果无法掌握也不用过于纠结,重点是要把握公式的物理意义和使用条件,掌握各个公式的使用条件。 第三,降低理论难度,重点教会学生物理化学的思维方法。物理化学的抽象化、理想化的思维方法是学生感到物理化学难学的原因之一,但这种思维方法是符合认知规律的,学生通过物理化学的学习,应了解和学会这种思维方法。比如:理想状态是比较简单、容易考察的状态,物理化学往往从理想状态入手,研究其内在规律,在此

规律的基础上加以修正,使其适合非理想即实际条件的使用。比如:在讲解化学反应等温方程式时,方程式的推导以理想气体作为考察对象,压力以PB表示,此公式可以推广到实际高压气体,处理方法为:给PB乘以校正因子γB得到表征真实气体压力的物理量逸度fB,用fB来代替PB。 3.3 注重课程内容的系统性和整体性讲授,强调知识的连续性和相关性

物理化学的前后内容有非常紧密的联系,讲授过程中应强调知识的逻辑性和系统性,注重知识的归纳总结。教材中章节虽多,但主要内容只涉及两部分:化学热力学和化学动力学。除了化学动力学,其他章节均可理解为化学热力学相关内容:热力学第一规律和热力学第二规律是化学热力学的基本规律,其他章节均为这两个基本规律的应用,比如将基本规律应用于化学反应就衍生出化学平衡的知识,应用于多组分系统就衍生出多组分系统热力学和相平衡,应用于电化学反应就衍生出电化学知识等。

3.4 注重实验教学,培养学生运用理论知识分析问题、解决问题的能力

课程的理论教学和实验教学是相辅相成的,好的实验课将有助于更好的理解理论知识,通过实验操作学生也更能体会理论知识的作用。比如:通过“蔗糖水解”实验,利用旋光仪测定蔗糖在酸存在下的水解速度常数,可以让学生更好的理解一级反应(或准一级反应)。要让把实验课与理论课放在同等重要的地位,要求学生课前预习实验,课后对实验数据做认真处理,体会理论与实践的结合,培养学生实践能力和创新能力。

3.5 重视习题的重要性,通过学生课后练习,做到及时反馈对知识的理解程度

篇（4）

无机化学是工科院校大多数专业的基础课，也是其他三门（分析、有机和物化）化学基础课的基础。处于这种地位的无机化学其内容不仅要体现无机化学课程的基本理论知识，作为大学化学教育的主要内容，还应该体现能力培养和素质教育，即要提供一种科学的思维方式。但是，目前的无机化学只有50学时，学时少、内容多、任务重，而教学对象又是刚步入大学一年级的学生，这些学生在学习方法上还没有摆脱中学的学习模式。基于此，探讨这一课程的教学模式，使学生能够轻松愉快地学习，并能领会此课程的精髓，就成为一名无机化学教师最起码的责任。

一、更新教学理念

在工科院校中，现行的无机化学教学方法以传统讲授为主。这种教学方法有其合理因素，学生通过听课，可以比较“经济”地花费时间，吸收积累很多有用的知识。但是，单向地灌输以及教师的绝对权威，会使学生一直处于被动学习的状态，不仅影响了教学质量，而且对培养学生的学习能力和创造性思维不利。根据当今社会和时代对人才的要求，高校教学应该不仅仅是单纯地传授知识，更重要的是培养复合型、能力型、创新型的人才，所以必须对传统的单一的教学模式加以改革，转变教学观念，更新教学思想，精心选择教学内容，改革教学方法。

二、精选教学内容，注重“重点讲够，难点讲透，指导自学”的原则

工科无机化学是大一新生的一门基础必修课，也是其它后续课程的基础，要求学生既要打好基础，又要拓宽知识面。而无机化学内容增加了，学时减少了，所以对于这个矛盾的处理，首先我们要根据基本要求，认真领会“掌握”、“理解”、“了解”这三个不同层次，精选材料，进一步明确精讲、略讲、自学的内容，并对学时进行合理的分配。有些内容，例如化学热力学基础和物质结构部分应着重于讲清概念，为我所用，不深究其原理和推导过程，重点在于应用。如化学热力学基础知识的基本要求中提到“能用计算化学反应的热效应，初步学会用和来判断反应进行的方向和限度”。引入这些内容有助于定量讨论和理解物质的某些性质，不对结论进行系统的推理和论证，只能作为热力学基础初步介绍。原子结构部分有不少属于“了解”甚至是“初步了解”这一层次，我们着重讲思路，从最简单的核原子光谱入手，讨论核外电子的运动规律，理解原子能级波函数原子轨道几率密度和电子云四个量子数等基本概念。重点讲清如何用四个量子数描述核外电子运动状态，掌握电子排布一般规律和元素原子结构特征，揭示元素周期律的实质和元素原子性质变化的规律性。这样经过精选，适当减少学时，为拓宽新内容腾出时间。有了这样一个思路，学生听课时就比较主动，知道教师该讲什么问题以及为什么讲这些问题。课前课后自学时，也会做到心中有数，目的明确，抓住要点。

三、优化课堂教学方法

在课堂教学中，根据学生的认知规律，不同的教学内容，设计不同的结构，采取不同的教学法。在教学过程中具体采用如下方法：

1.创设问题情境，激发学生的兴趣

无机化学理论知识，“以板书教学为主，多媒体教学为辅”。针对无机化学理论知识比较抽象，难以理解的特征，在课堂教学中，教师要注重问题情境的设计，以日常生活、生产实际为背景，把学生引入问题之中，激发兴趣，激起动机，让学生去发现问题、提出问题、解决问题。例如，在引入化学热力学的研究内容之前，提出常温下可否利用水蒸气与碳反应制造水煤气，答案是否定的，要使该反应发生，必须升高温度，那么温度达到什么程度反应才发生？该反应将有多少能量发生变化？在该反应过程中碳能否完全转化为CO？这些均能用化学热力学知识来解决。

2.改变例题的讲授方式

传统教学中例题的讲授采用老师讲学生听的方式，这样师生都觉得累，学生也没有太多的兴趣。笔者尝试采用先由学生看，并思考例题告诉我们什么，有必要的再讲，然后激发学生思考一题多解与变换已知、结论后的解法，总结解题本质与规律，最后鼓励学生自己编题，这种方法调动了学生参与的积极性与学习兴趣，实现了学生的主体地位，培养了学生的自学能力和创新意识。

3.引导学生归纳和总结当天学习的重点内容

归纳、综合是学习中的重要组成部分。针对大一学生知识基础不够深广、自学能力不强、学习上依赖心理较重的特点，理论知识部分着重于课堂讲授。每次课堂讲授结束之前，预留10分钟的时间，由教师根据课堂讲授内容提出问题，引导学生思考和讨论，并总结当天学习的重点和难点，学生可以提出课堂上他们没有听懂、没有理解的问题大家共同解决。对于元素部分，结合前面学习的原子结构的电子排布，理解元素应有的性质，并根据“族”或者“区”的不同，引导学生总结归纳同族元素的规律性、特殊性和反常性，从而系统地学习和掌握元素化学的知识。

4.培养学生科学的学习方法

教学过程是教师和学生双方的主体性活动，是师生之间相互依赖，相互促进的。教师在精心备课，根据教学内容、教学对象灵活运用讲授、讨论等多种教法的同时，应该注意对学生学习方法的传授和指导，形成一套适合学生自身特点的学习思路，变授人以“鱼”为授人以“渔”，引导学生独立思考，会学善思。教师的教是为了不教，学生的学是为了会学，在化学教学中，要以教会学生学习为中心，通过对学生的学习指导、引导、诱导，让学生“学会生存，学会学习，学会创造”，以适应现代社会的需要。

总之，一切教学方法和手段的改革，目的都是采取学生乐于接受的逻辑和形式，按教学大纲要求，把内容传授给学生，学生把知识转化为能力。先进的教学手段，多样化的教学方法，会收到良好的教学效果。为此，在课堂上我们注意适时启发，讲授与讨论相结合，增加习题课和讨论课。同时，根据课程的内容和特点，充分发挥现代教育技术的优势，尽量使用多媒体授课，这样既活跃了课堂气氛，教学效果也良好。

参考文献：

［1］ 沙洪成.构建大学生创新能力培养模式的探索［J］.中国高教研究，2004，（8）：76-77.

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中图分类号： G647.2 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-11-0258-1

《物理化学》是化工及其相关专业的专业基础理论课程，在其专业课程中具有举足轻重的地位。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，主要运用物理学的原理和方法研究化学现象和化学过程的一门科学，重点介绍基本概念和基本理论。《物理化学》主要是系统地讲授有关化学变化和与化学变化相关联的物理变化的各种基本理论和共同规律，使学生掌握物理变化的基本计算方法，培养学生分析和解决物理化学方面实际问题的能力，提高对化学现象的理性认识高度。通过课堂讲授、习题演算等环节，使学生较系统地掌握物理化学的基础知识，基本理论和基本技能，为后续专业课奠定必需的物理化学基础。该课程的主要内容包括化学热力学、相平衡、化学动力学、电解质溶液、表面现象和胶体化学等。根据《物理化学》的学科特点，其教学必须以定量描述为主，重视计算能力的培养与训练，同时也要重视理论联系专业的实际[1]。学习《物理化学》的目的是运用物理学的理论和方法对化学现象做出理论的和定量的探讨。

通过该课程的学习，要求学生对物理化学的基本理论有较为系统的了解，掌握物理化学的基本计算方法，从而在分析和解决实际问题时能运用所学的物理化学知识和技能。在理论知识方面，化学热力学和化学动力学是主要内容，要求学生正确了解物理化学中基本原理和概念的来龙去脉及适用范围，应掌握主要公式的推导和应用条件，对不属于基本理论的一些较深概念和较为冗长的公式推导，只作简要介绍或直接给出结论，仅要求学生掌握其意义、作用和方法。在计算方面，要求学生能正确分析题意，选择合适的计算公式和数据，掌握运算技巧和有效数字，正确使用有关物理量的单位，能用实验数据作图，有使用物理化学简单图表的能力。使学生系统地掌握有关化学及物理变化的一些基本原理和研究方法，并初步具有分析和解决有关化学方面实际问题的能力[2，3]。

以下，就《物理化学》教学内容中的几个方面探讨一下。

在《物理化学》整个教学的过程中，热力学所涉及的基本概念、基础理论最多。要想让学生易于接受、理解，必须用通俗易懂的教学方法进行讲解，甚至还要用上日常生活中的某些例子加以辅导、比喻以帮助理解，让学生彻底弄懂热力学第一定律和热力学第二定律中的Q、W、U、H、S、A、G之间的关系，从而进一步弄清其中的途径函数和状态函数的求解，以达到举一反三的效果。为接下来热力学中的化学势的求解以及偏摩尔量的物理意义的讲解打好良好的基础。

动力学这一块中要让学生了解动力学方程的规律性，以例题进行类比，最后反映其内在统一规律性；对于n不同而导致的不同特性也要加以说明和验证，让学生能够融会贯通、举一反三。这一方法将有意想不到的效果。

对于化学平衡和相平衡这一块，从数学分析的角度来讲解，则教学效果较好。对于化学平衡，主要从数学公式上的某一物理量的增大而导致另一物理量的增大或减小来说明平衡移动，则比较直观。然后结合学生中学所掌握的化学平衡理论知识（当时学生只是学习结论的应用），此时就可根据数学分析方法对学生讲清得此结论的来龙去脉。化学平衡移动是由一系列的原因导致，不仅可从理论上进行推导，还可运用数学公式进行验证、分析，使理论知识的学习更有说服力，学生掌握起来也更通透。

对于相平衡，则需要教会学生看懂相图，搞清自由度F的物理意义和计算方法。学会看图是一项长期且艰难的任务。如果学生本身的看图能力不强，若能学好这块内容，则对他自身数学知识的加深和以后专业课程学习都是一大帮助。这块内容完全可锻炼学生物理量的分析能力和数学知识的灵活运用，甚至可调动、提高学生学习物理化学的积极性，让他们觉得物理化学不再枯燥、难懂、晦涩（因为热力学中的某些公式、定律都属于枯燥晦涩的内容），也是可以很生动，很活跃的。让学生愿意深入思考、分析相图，从中得到乐趣。

另外，在整个教学过程中，还需要注意习题、例题的讲解。除了计算例题之外，还要经常以一些基本概念、定律、定理为基础，设置一些选择、填空、判断的例题来讲解，以帮助学生学习、理解。因为计算例题一般考查公式的综合运用，讲解起来耗时较久，并且难以反映基本概念的运用。对于基本概念、基本理论的学习和运用，选择、填空、判断这类题型能较好的反映且耗时也较短，完全可融入新课的理论讲授中讲解，有助于学生对新概念的理解，为下一步的学习打好基础。而且这样教学也可使课堂气氛更为活跃、丰富，不会显得《物理化学》都是一些呆板的基本概念，让这些基本概念都“活”起来、“动”起来，有助于教学效果的提高。

当然，《物理化学》教学还有许多需要探讨的地方，还有待在以后的教学中继续进行深入的发掘。

参考文献

[1] 武文,宣亚文,谢东坡.物理化学实验教学改革的思考[J].中州大学学报,2010,(03).

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目前，高职化学的教学模式主要是采用以教学工作者为核心开展课堂活动的形式来进行的，这种教学模式的应用在很大程度上限制了学生创新能力和思维能力的提升，存在着诸多弊端。针对这种情况，在开展高职化学教学的过程中，要重视对教学模式的创新和优化，以便更好地提升教学效率。探究式教学模式强调学生的主体地位，注重引导学生积极主动地投入学习中，在很大程度上体现了教师的引导作用和学生主体作用的结合。探究式教学的主要特点是较强的问题性、实践性、参与性和开放性。这样的特点有助于学生创新能力和动手能力的培养，此外，还符合高职教育中的以培养技术应用能力为中心教学目标的要求。

一、探究性教学在高职化学教学中开展的优势

高职教育的人才培养模式在很大程度上可以说是遵循能力第一原则的，也就是说要具备上岗的基本要求、素质和应变能力等。总体来说，高职化学的教学工作一直是把职业教育的培养目标作为其服务的中心。就教学内容而言，探究式教学具有较强的实用性和针对性；而就教学环节而言，探究式教学强调实践能力的培养。采用探究性教学开展教学活动，按照设置的具体情境导出所要研究和讲述的问题，鼓励学生进行研究、分析、归纳、反思以及应用等。在开展课堂教学的过程中，教学工作者通过各种形式的互动活动带动学生动手动脑，进行探究式学习。在进行实验时，学生对实验进行设计，确定具体的实验方案，然后按照实验方案对实验药品和仪器进行配备和安装，通过这些过程来感受科学所蕴含的魅力，掌握学习方法，培养严谨的学习态度，真正做到理论联系实际，以便更好地掌握所涉及的化学知识点，在很大程度上还能够培养学生分析问题和解决问题的能力。

二、探究式教学的实践应用

探究式教学模式主要是从学生的主体地位出发，把学生认知活动和非智力因素的影响结合起来，在很大程度上做到了教师的指导作用和学生主动学习的完美结合，这使得现在的教学理念得以体现和秉承。探究式教学的教学流程主要是通过发现问题并进行相应的探究来解决和调动学生学习积极性的，进而使学生的主体意识和创造能力得以体现，提升了学生的实践和研究能力。一般情况下，探究式教学模式依据“提出问题—自主探究—表达和交流”的过程开展，这就需要教学工作者在开展教学活动时做到适时设置悬念和疑问，制造较为紧张和刺激的学习氛围，引导学生进行推理、判断、归纳。

例如，在人教版初中化学教材中所涉及的《热力学第一、二定律》这一课程中，把这一课时安排成课题为《化学热力学与化学反应》的拓展课，倡导学生通过之前所涉及的有关热力学的知识，还可以合理利用网络，激发学生学习的积极性，鼓励学生进行实验探究，尽最大可能安排学生喜欢的课题。然后，根据具体的课题要求将学生分成若干个专题小组，借助电子和图书资料进行基础研究、分析和归纳。在开展课堂教学的过程中可以借助对相关课题的研究，让学生体会化学热力学在化学反应中所扮演的重要角

色，理解和掌握化学热力学中熵判据、自由能判据等知识的实际应用。

三、探究式教学的一些问题解决措施

1.注意案例的选择要求

通过探究式教学在高职化学教学中的大量应用我们可以发现，真实案例在很大程度上更能够激起学生学习的欲望，更具说服力，能够充分调动学生学习的积极性和注意力。所以，在选择案例的过程中，一定要注重那些具备代表性和典型性并且在很大程度上能够折射出化学理论知识案例的应用。还有就是要考虑所选案例是否达到学生认知特点的要求。

2.注重学生和教学工作者的角色互换

在选择案例开展教学时，教学工作者应该及时调整教学模式，

改变传统的以教学工作者满堂灌的形式开展的教学活动，注重教学工作者和学生主体地位的转换。进而使化学教学课堂更加生动和有吸引力，最终使课堂教学效率得以提升。

3.教学工作者要注意为学生提供各种实践条件

实践是检验真理的唯一标准。在开展高职化学教学的过程

中，教学工作者更要重视引导学生开展形式多样的实践活动，进

而帮助学生理解和掌握所涉及的化学知识。那么，在为学生安排各种形式实践活动的同时，还要注重为学生提供顺利进行实践活动的各种有利条件。只有这样，才能确保学生无后顾之忧地进行实践，培养学生的动手能力在很大程度上还能够使学生养成良好的化学学习习惯，最终可以牢固地理解和掌握化学知识。

综上所述，鉴于高职化学在整个高职教学中扮演着重要的角色，我们要强调对化学教学模式的改革和创新，上文中就探究式教学的一些特点和问题的解决方案进行了简单的分析和讨论。目前，探究式教学在高中化学教学中的应用并不成熟，还需要广大教学工作者齐心协力加以改进。

参考文献：

[1]冯忠良.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，2010-08：112-120.

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作者：周春琼 马豫峰 游文玮 唐中坤 单位：南方医科大学药学院

案例教学

我们曾经在教学的过程中通过引入物理化学史、介绍相关学科发展前沿、强化与药学融合和增强学生自主学习能力等多种方式来激发学生学习热情［2］，并取得了较好的教学效果。因此我们建议把这些趣味性、创新性和启发性、科技前沿性的优秀案例，编写到物理化学教材中，让学生在预习和自学的过程中就能兴趣勃发。比如在讲解胶体分散系统中的泡沫部分时，可以提出一个非常有趣的例子:为什么喝酒的人认为啤酒产生的泡沫越多，啤酒的质量就越好，甚至有人称泡沫是啤酒之花，是啤酒的皇冠，有无道理［1］?这样一个引人入胜的问题，必然让求知欲强的学生去探寻其中的奥妙。在讲解相平衡章节中的二组分固液平衡系统时，教材编写中也应该增加一个经典的案例———药物制剂中的固体分散技术，要列举的例子随手拈来，如氯霉素和尿素共熔物(氯霉素76%、尿素24%)，具有较均匀的微细分散结构，其溶出速度比纯氯霉素大30%;灰黄霉素和酒石酸共熔混合物的溶出速度比纯灰黄霉素大270%;10%磺胺噻唑溶于90%尿素中形成的饱和固态溶液，其溶出速度比磺胺噻唑增大700倍以上等。药物的溶出速度提高30%、270%，增大700倍，这些数据对于制药公司的研发人员来说非常重要。从这些例子可深刻地启发药学专业学生，科技创新并没有想象中那么难，而在于对基础知识的熟练掌握和学以致用。如今很大一部分大学生还想继续读研，从事科研工作，因此在物理化学教材编写中增加具有科技前沿性的教学案例也很有必要。比如在讲完化学热力学部分之后或者在化学平衡章节末引入等温滴定量热法(ITC)的案例。它是近年发展起来的一种在线和无损伤研究生化热力学和生化动力学的重要方法，方法简单、灵敏、快捷，特别适用于研究药物与蛋白质、核酸等生物大分子的相关热力学过程，可测定出反应的结合常数、结合位点数等参数及反应的焓变、吉布斯能的变化和熵变等热力学函数［3］。通过这样一个科技前沿案例，将药学生引入一个精彩的科学殿堂。

注重专业特色

一定要突出药学专业及相关专业特色，应当从内容、例题、习题及案例的选编上得以体现。从药学专业特色来看，教材编写中重点介绍化学热力学和化学动力学，以及由这些内容延伸和应用形成的分支内容，如电化学、表面化学、胶体化学等，而介绍物质性质与其结构之间关系问题的结构化学和量子化学两大内容，由于与药学专业联系相对不紧密，且难度较大，大多针对药学专业的物理化学教材均未将其编写进来。例题和习题对学生来说，是最能反映所学知识点是否与本专业密切相关的一个重要例证，如果所举的例题及给学生安排的习题，都是药学专业课老师提过的一些问题或药学生在专业领域内了解到的一些问题，那学生一定会对这部分知识点的学习和基本技能的培养上多下工夫。比如化学平衡章节可以编入很多与药学相关的例题和习题，在讲解溶液反应的平衡常数(Kaθ)的计算及由吉布斯能的变化值(ΔrGmθ)的计算判断反应进行的方向时，教材编写时可列举三磷酸腺苷(ATP)在细胞内水解为二磷酸腺苷(ADP)和无机磷酸盐(Pi)的Kaθ和相关的ATP浓度下的ΔrGmθ的计算;在编写该章由已知反应的ΔrGmθ计算未知反应的平衡常数时，可列举氨基酸在氧化酶作用下进行转化的例子，如L－丙氨酸在氨基酸氧化酶作用下转化为丙酮酸根;在编写将该章反应的耦合部分内容时，可编写的例题更多，如葡萄糖在ATP的水解反应驱动下可自发转化为6－磷酸葡萄糖，生物体内许多由单一酶催化的反应如活细胞中的谷氨酸盐在ATP的催化下进行谷酰胺生物合成反应等;课后习题的编写也要尽可能选择与药学专业相关的题目，如氨基转移酶催化谷氨酸盐和丙酮酸盐、磷酸甘油酸移位酶催化反应等［1］。最后对于编入教材中的案例，原则上也一定要与药学专业有直接或间接的联系，每章可根据基本知识点设置多个案例，以信息式、启发式、提问式的方法进行教材编写，从而向学生展开相关内容在药学及相关领域的生活、生产及科研应用。如很多物理化学教材在编写电化学章节的生物电化学部分时，都提到生物电化学传感器。这确实是一个非常经典的案例，生物电化学传感器广泛应用于临床医学、遗传工程、食品工业、生物武器和军事医学等领域，是比较前沿的科学研究，值得药学生特别关注［4］。总之，在这个科技飞速发展的年代，要使药学生在有限的学时内，学好物理化学课程，既要让他们掌握基本的理论和知识点，又要培养他们将物理化学知识点合理应用到药学生产和科研中，还要让他们从物理化学课程学习的窗口瞭望药学及相关专业研究领域的前沿科技动态。对物理化学教师来说，需要不断精编物理化学教材和教学，可谓任重而道远。

篇（8）

物理化学在两阶段工科化学(化工类)课程体系中处于枢纽地位。第一阶段由化学原理(基础物理化学)、无机化学、有机化学、分析化学等课程组成。化学原理作为理论教学内容,在对中学化学知识总结提炼上升到理性认识高度的基础上,对后继无机化学、有机化学作为应用教学内容提供理论基础。第二阶段由物理化学加后继专业或专业基础课程、选修课程组成。物理化学作为理论教学内容,既将先前所学无机化学、有机化学等知识从理性上加以认识提高,又为后继课程提供理论基础。[2]在专业教育的范畴内,物理化学是工科,尤其是化工、冶金、轻工等各专业必备的化学理论基础,它衔接基础理论和相关的专业课程,是一门专业基础课程。

二、物理化学课程的教学内容

物理化学提供应用于所有化学以及相关领域的基本概念和原理,严格和详细地阐释化学中普适的核心概念,以数学模型提供定量的预测。因此,物理化学是分析化学、无机化学、有机化学和生物化学课程,以及其他相关前沿课题的概念的理论基础。总体而言,物理化学理论课程可能涉及的教学内容如下:[3]

1.热力学与平衡

标准热力学函数(焓、熵、吉氏函数等)及其应用。熵的微观解释。化学势在化学和相平衡中的应用。非理想系统、标准状态、活度、德拜-休克尔极限公式。吉布斯相律、相平衡、相图。电化学池的热力学。

2.气体分子运动学说

麦克斯韦-玻耳兹曼分布。碰撞频率、隙流速度。能量均分定律、热容。传递过程、扩散系数、黏度。

3.化学动力学

反应速率的微分和积分表达式。弛豫过程。微观可逆性。反应机理与速率方程。稳定态近似。碰撞理论、绝对速率理论、过渡状态理论。同位素效应。分子反应动力学含分子束、反应轨迹和激光。

4.量子力学

薛定谔方程的假定和导出。算符和矩阵元素。势箱中的粒子。简谐振子。刚性转子、角动量。氢原子、类氢离子波函数。自旋、保里原理。近似方法。氦原子。氢分子离子、氢分子、双原子分子。LCAO方法。计算化学。量子化学应用。

5.光谱

光-物质相互作用、偶极选律。线型分子的转动光谱。振动光谱。光谱项。原子和分子的电子光谱。磁共振谱。拉曼光谱、多光子选律。激光。

6.统计热力学

系综。配分函数表示的标准热力学函数。原子、刚性转子、谐振子的配分函数。爱因斯坦晶体、德拜晶体。

7.跨学科的应用

生物物理化学、材料化学、环境化学、药学、大气化学等。物理化学实验课程培养学生用物理化学原理联系定量模型与观察到的化学现象的能力,深化学生对模型定性假设和局限的理解,锻炼他们采用模型定量预测化学现象的基本技能。

学生应能记录正确的测量值,估算原始数据的误差。学生需要理解电子仪器的原理和使用方法,操作现代仪器测量物理性质和化学变化,积累用这些仪器解决实验问题的经验。物理化学实验应含有结合若干实验方法和理论概念的综合实验教学内容。适用于工科化学(化工类)课程体系的物理化学实验教学内容大体如下:

1.热化学实验

计算机联用测定无机盐溶解热。计算机联用测定有机物燃烧热。温度滴定法测定弱酸离解热。差热分析。

2.相平衡化学平衡实验

不同外压下液体沸点的测定。环己烷-乙醇恒压气液平衡相图绘制。液-固平衡相图绘制。凝固点下降法测定物质摩尔质量。沸点升高法测定物质摩尔质量。热重分析。氨基甲酸铵分解平衡常数的测定。

3.表面化学实验

溶液表面张力测定。沉降法测定粒度分布。BET容量法测定固体比表面积。

4.化学动力学实验

量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数。蔗糖转化反应速率系数测定。酯皂化反应动力学。一氧化碳催化氧化反应动力学。甲酸液相氧化反应动力学方程式的建立。可燃气-氧气-氮气三元系爆炸极限的测定。计算机联用研究BZ化学振荡反应。

5.电化学实验

强电解质溶液无限稀释摩尔电导的测定。离子迁移数测定。原电池反应电动势及其温度系数的测定。金属钝化曲线测定。

6.结构化学实验

磁化率测定。分子介电常数和偶极矩的测定。

三、面向专业的物理化学教学内容建设

当然,一个工科类专业的物理化学教学不可能也不必要包含上列的所有内容。因此,各学科专业教学指导委员会根据专业的培养目标和规格,在已经或即将公布的各学科专业的指导性专业规范中,制订了包括物理化学在内的化学课程教学基本内容作为最低要求。如化学工程与工艺专业的规范(研究型)中规定:物理化学可分为两部分,物理化学(I)主要内容为化学热力学和反应动力学等,作为化工主干课的基础,应注意与化工热力学课程和化学反应工程课程的衔接和分界(一些内容可在化工热力学课程和化学反应工程课程中展开,以加强工程背景);物理化学(II)主要内容为溶液理论、统计力学、量子力学等方面的概要以及近展等。各专业的物理化学教学基本内容充分体现了本专业的学科特点,是在保障人才培养质量的前提下,兼顾国内各相关学校的教学条件提出的基本要求。因此,它体现的是该专业人才的知识体系的共性。由于各校的学科背景和教学条件的优势不同,要培养具有特色的专业人才,需要在教学中研究如何在满足各专业的教学基本内容要求的基础上开展物理化学教学。我们认为在教学内容建设中应坚持贯彻下列原则,才能切实发挥物理化学这一门专业基础课程的作用。[4]

1.承前启后,发挥枢纽作用。了解授课对象的先修和后继课程与物理化学的联系,深化化学原理课程中的物理化学理论,介绍其在后继专业课程中的应用,以开阔视野并兼顾系统性和趣味性。

2.少而精和博而通。传统的基础内容要突出重点,讲深讲透,体现学科框架;选择介绍相关前沿的内容以扩大知识面。

3.提倡内容侧重的多样化。针对不同专业时要不拘一格,倡导内容侧重的多样化;即便面对同一专业,内容侧重亦应有宽松的选择余地。

4.体现工科特色,强调应用性和实践性。引入研究型实践项目,使学生加深对理论的理解,提高应用水平。

四、建设物理化学教学内容的措施

华东理工大学物理化学教研室在国家精品课程和国家级教学团队建设过程中,以提高专业人才的教育质量为目标,采取了一系列措施,提高物理化学课程的教学水平和质量,促进相关专业的课程体系建设。

1.根据授课专业的先修、后继课程,研读相关教材,如化学工程与工艺专业的现代基础化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程、化工过程分析与合成教材,了解其改革动向和内容变革,并且请有关学科的学术带头人做物理化学在学科领域应用介绍的报告,提出教学内容改革建议。这样做的结果一方面可以避免教学内容上不必要的重复,另一方面可以合理地选择教学内容侧重,实现化学基础课程与专业课程的合理衔接。

2.编写教材和教学参考书,保障教学基本内容的教学质量,介绍物理化学学科发展、在交叉领域的应用;介绍溶液模型、线性自由能关系等半经验方法,以衔接后继课程。近年来编写或修订出版了《物理化学参考》、《物理化学》(第五版)、《物理化学导读》、《物理化学释疑》、《物理化学教学与学习指南》。开展教学研讨,提高教师队伍的学识水平和在教学中贯彻少而精、博而通教学思想的能力。

3.制作相关前沿课题和理论应用实例,如“正、负离子混合表面活性剂双水相系统及其微观结构”、“温室气体CO2的捕集和封存(CCS)技术”、“复杂材料的微相平衡和结构演化的数学模拟”、“离子液体的合成、性质和应用”等教学素材,进行教学资源的储备。

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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0123-02

世界能源主要来源于矿物质燃料的燃烧，而矿物质燃料的燃烧又是硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）及细颗粒物（PM2.5）等各种大气污染物的主要来源。[1]“燃烧与污染控制”是在“燃烧学”课程的基础上结合当前燃烧污染物控制问题越来越突出的情况下发展起来的一门较新的学科。该课程既研究矿物质燃料的燃烧过程及化学能的转化，又研究燃烧导致的大气污染物排放控制的专门学科。

尽管近几年来“燃烧与污染控制”这门课程有了很大的发展，各高校在教学方面也积累了很多经验，但与“工程热力学”“流体力学”等传统主干课相比，该课程的教学依然存在不少问题，如学生普遍反映该课程理论难度大、知识点多且零散、对数学要求高等。[2]

为此，笔者结合几年来的教学实践对该课程教学过程中遇到的一些困难及解决方法进行梳理和总结，并对“燃烧与污染控制”课程教学内容的制订及教学手段的选择提出了自己的意见。

一、课程内容及特点

1.课程内容

“燃烧与污染控制”主要包括化学热力学、化学动力学、燃料的着火理论、火焰的传播与稳定理论及湍流燃烧理论模型等基础理论；液体燃料、固体燃料的燃烧过程及其经典的模型；SOx、NOx等污染物的形成及分解机理以及主要的污染物控制技术。在污染物控制部分，由于近年来国家对环境保护问题愈加重视，新的污染物控制要求、控制内容及相应的新的污染物控制理论及技术不断涌现，如PM2.5的产生机理及控制理论、控制技术，CO2的捕集与处理技术等。

通过相关内容的讲解，使学生了解燃烧及燃烧污染物生成的基本原理，了解掌握最新的污染物控制技术，学会抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，从而理论联系实际，利用所学知识解决工程中的实际问题。

2.课程特点

“燃烧与污染控制”课程燃烧学部分涉及到传热、传质、传动量及化学反应，也就是俗称的“三传一反”，知识点多、理论性强、学科交叉性强。[3]因此，一方面，该课程的学习要求学生很好地掌握“工程热力学”“流体力学”和“传热学”等专业基础课程的内容；另一方面，该课程的学习又促进了学生对上述课程知识点的理解。

相比较而言，燃烧部分理论性更强，是一门典型的实验研究和理论总结相结合的学科。由于燃烧过程的复杂性，截至目前，燃烧科学的研究仍然以实验研究为主。先进诊断技术的不断出现使得燃烧实验获取的数据更加可靠、准确。[4]20世纪以来，着火模型、火焰传播理论、反应流体力学和计算流体力学等的建立使燃烧理论有了长足的发展。并且，随着大型计算机的出现，使得采用数值模拟方法研究燃烧过程已经成为现实。[5]这些都促进了燃烧学的发展。但这些理论模型大多以偏微分方程的形式出现，导致仅学过常微分方程的本科生很难理解。这要求授课的老师探索找到适合本科生知识结构及认知水平的教学内容和教学手段。

污染物控制部分主要研究燃烧导致的大气污染物的产生机理、燃烧中及燃烧后控制大气污染物产生及排放的主要技术手段。事实上，C、N、S元素既是常见燃料的组分，参与燃烧反应过程，同时其反应生成物CO2、NOx、SOx又是大气污染物的主要成分。因此，该部分内容的学习与燃烧学部分的学习紧密联系。污染物控制除了从机理上分析研究污染物生产及控制外，更注重实践环节，即污染物控制的主要技术手段及方法的介绍。由于我国近年来愈发重视大气污染物控制，新的污染物控制内容、新的污染物控制理论及方法不断出现，这就要求老师不断追踪新知识、新技术，不断充实、更新自己的专业知识。

二、教学方法

1.教材的选择

“燃烧与污染控制”这门课程知识点多、理论性强、概念抽象，如何上好这门课，选择好的教材是非常重要的环节。只有选择好的教材才能根据教材合理制订教学内容、教学计划，进而有效促进教师的教学和学生的学习。目前市面上发行的教材一般都侧重于“燃烧学”部分，“燃烧污染物控制”部分往往不作为重点，只是捎带介绍。这些教材主要有国外教材的国内翻译版和国内教材两类，这两类教材各有特点。[6]将“燃烧学”“燃烧污染物控制”作为重点的教材只有由浙江大学岑可法院士领衔编写的《燃烧与污染控制》。笔者认为，合适的教材应该能够与学生的知识结构及认知能力相适应，与该课程的教学目标相适应。

针对本课程的特点，教材的内容要全且新，尤其是污染物控制部分，应能够较好地反映当前的理论发展水平及技术发展现状。教材内容应当包括化学热力学、化学动力学、燃烧物理基础、液体及固体燃料的燃烧、各种主要燃烧染污物的形成机理及控制方法等。由于是面向本科生的教材，应当内容简单易懂，表述深入浅出，实例丰富直观，结构逻辑清晰，能有效衔接理论分析与工程实例。这样才能使学生学起来不感到沉闷单调、枯燥乏味。目前国内出版的《燃烧与污染控制》教材要么理论性太强，要么涵盖内容不全面，要么针对性太强，总之都存在这样或那样的问题。

2.教学内容设计

教学内容系指教学过程中同师生发生交互作用、服务于教学目的达成的动态生成的素材及信息，是教学的核心。[7]教学内容应该具有目标性、实效性、科学性、启发性。对于“燃烧与污染控制”教学内容的设计，笔者认为应该注意以下几点：

（1）内容要重点突出，有的放矢。该课程内容包括化学热力学、反应动力学基础、着火理论、火焰传播与稳定理论、液体燃料及固体燃料的燃烧和燃烧污染物控制等部分，但在各部分内容的讲解上要有重点。“燃烧学”部分，化学热力学和化学动力学基础是该部分的理论基础，可合二为一，讲解内容包括化学平衡、热化学、化学反应速率、质量作用定律、活化分子碰撞理论及链锁反应理论等。其中，热化学、化学反应速率和链锁反应理论应作重点讲解。关于着火理论，授课重点放在闭口系统着火理论模型的建立和结果分析上，并分析燃烧放热量和散热量随温度的变化曲线，确定着火温度与初始温度、物理化学因素和散热强度的关系。对于火焰传播与稳定理论，授课的重点在火焰传播概念、泽利多维奇理论、气体的动力燃烧与扩散燃烧及火焰稳定的基本原理与方法的讲解，并介绍防止火焰吹脱和回火的措施，以及来流速度、火焰传播速度与圆锥型气体火焰高度的关系。对于液体燃料及固体燃料的燃烧，液体燃料的雾化、蒸发模型及扩散燃烧，碳的燃烧化学反应及碳粒的燃烧速度作为授课重点。“燃烧污染物控制”部分的重点放在燃烧过程中SOx、NOx的生成机理，燃烧过程中SOx、NOx的脱除以及燃烧后脱硫脱硝技术，并介绍PM2.5的生成与脱除技术的最新进展，CO2的收集控制技术。介绍理论模型时，应更注重理论模型物理意义的解释。

（2）理论与实践结合。“燃烧与污染控制”是一门理论性及实践性都很强的学科。课程涉及的相关理论模型较为抽象，不易掌握。因此，该课程的教学内容必须与工程或生活实践紧密结合。如“燃烧学”部分，在教学内容设计过程中必须将理论与具体工程案例或燃烧相关生活案例相结合，以具体案例作为切入点，将复杂抽象的理论概念穿插到生动、具体的案例中进行讲解。要开设必要的实验课，如本生灯测火焰传播速度、煤的工业分析和元素分析、预混火焰浓度测量、联合脱硫脱硝实验及烟气分析仪测定烟气成分等。对于热能动力专业的本科生，笔者结合锅炉的设计案例，利用燃烧学理论解读炉膛结构设计、燃烧器布置、风量确定、炉膛点火这些具体方案设计背后的理论依据，从而强化对燃烧理论的理解。结合家用燃气灶台，讲解燃料与空气的混合原理。安排学生参观热电厂的脱硫脱硝及除尘装置等污染物控制设备，现场分析各种技术设备的设计原理，强化学生对污染物形成机理及控制技术的认识，使书本理论与实践统一。

3.教学方法的设计

（1）采用启发式教育。学生是学习的主人，“教”是为“学”服务的，“教”不是统治“学”，也不是代替“学”，教师的“教”是启发和引导学生的“学”。就“燃烧与污染控制”课程的教学而言，在教学过程中应从学生的知识结构及认知能力出发，结合具体的教学内容和教学目标，采用提问、讨论、案例分析等多种方式，让学生参与到老师的教学过程，激发学生的学习热情，使他们在活跃、开放的教学氛围中理解掌握燃烧与污染控制相关的知识点，并能使用相关知识点分析解决实际问题。问题的提出要有引导性、针对性，要围绕教学目标，否则难以达到预期效果。

（2）多媒体教学与板书的有机结合。现在，各种多媒体技术已经广泛进入课堂教学，成为课堂教学的重要手段，对传统板书教学形成了巨大的冲击。多媒体教学课件图文并茂、内容丰富、信息量大。就“燃烧与污染控制”而言，燃烧过程和污染物控制设备可以被生动地展示出来，使学生能够更加深刻、有效地理解相关理论概念。[8]但是，使用多媒体技术授课时，老师讲课的速度加快，信息量增加，学生的思维跟不上。[9]板书比较灵活，对于复杂理论模型可以引领学生的思维，鞭辟入里地进行推导，融会贯通。但是，板书速度慢、效率低。因此，在“燃烧与污染控制”课程教学过程中，应将多媒体教学与传统板书有机结合，扬长避短，充分发挥各自优势，以达到最佳的教学效果。

（3）多种考核手段的结合使用。在教学过程中，应采用多样化的考核手段，了解学生对课程知识点的掌握情况，督促学生的学习。课堂提问、课后作业、案例分析、阶段考试等都可以作为考核手段。但无论采用何种形式的考核手段都应当激发学生的学习热情，提高学生的学习效果，增加学生对本课程本专业的认识为出发点。

三、结论

综上所述，“燃烧与污染控制”涉及传热、传质、传动量及化学反应，融合了工程热力学、传热学、流体力学、高等数学等方面的知识。在教学过程中应点面集合，重点突出，理论联系实际，加强对学生实践能力的培养，不断更新教学内容。同时，作为老师，需要不断学习，及时掌握该课程新的知识点，及时更新教学内容。

参考文献：

[1]曹玉春，吴金星，焦森林.热能动力专业“燃烧学”课程教学的改革与创新[J].中国电力教育，2010，（4）：69-71.

[2]齐黎明.动画制作在“燃烧学”课程教学中的应用[J].中国电力教育，2009，（15）：82-83.

[3]裴蓓，辛耀华，路长.谈“燃烧学”课程教学设计[J].中国电力教育，2009，（5）：57-58.

[4]岑可法，姚强，骆仲泱，等.燃烧理论与污染控制[M].北京：机械工业出版社，2004.

[5]严传俊，范玮.燃烧学[M].西安：西北工业大学出版社，2008.

[6]王保文，王为术，高传昌.电厂热能动力工程专业“燃烧学”教学内容设计[J].中国电力教育，2010，（30）：100-102.

篇（10）

学历教育军用油品工程专业的总体培养目标是培养政治合格、基础素质厚、专业口径宽、适应第一任职岗位需要，精技术、会管理、能指挥，胜任军用油品、油品添加剂等研究、生产、试验、技术开发与管理工作的高素质新型技术人才。

合训专业的总体培养目标是培养具备良好的思想政治素质、坚实的军事体能基础、厚实的科学文化素养，掌握相关专业基础理论、基本知识、基本技能，具有一定领导管理能力，发展潜力强的新型初级指挥人才。

从这两者总体目标中专业素养要求的对比可知，学历教育则要求专业基础扎实、全面，要能够承担油品的研究、生产、试验、技术开发与管理工作，而合训专业的人才培养目标着眼于基础理论、基本知识、基本技能。合训学员应懂得基本理论与技术，遇到问题时能做出正确判断，找出解决问题的方向，具有一定的综合分析能力。

基于此，对于合训学员而言，在物理化学这门专业课的教学上应当与技术军官有所区别。

二、课程内容的安排

为达到合训专业的培养目标，使学员掌握一定的专业基本技能，具备一定的综合分析能力，在其所学习的课程内容上要有与之相适应的知识构架。对物理化学这门课而言，主要是使学员在已学得的数学、物理、化学的基本知识和实验技能的基础上，进一步学习与化学变化相关联的物理变化的各种基本原理和共同规律，并使学员受到一般科学方法的进一步训练。为此，在教学内容上，主要安排化学热力学和化学动力学两大模块。其中热力学部分主要包含热力学三大定律、多组分系统热力学、化学平衡与相平衡的相关内容。而电化学部分则转为在无机化学课程中进行学习。

通过这些基本理论知识的学习，使学员能对今后的日常生活和管理工作中遇到的相关的物理及化学反应现象进行分析解释与归纳总结。

三、教学方法与手段的改革

讨论与质疑是培养学员培养观察问题、发现问题、分析问题、解决问题能力的重要手段。为此，在教学上应逐步从以教师为主体向与教师为主导，学生为主体的现代教学观转变。在课堂上，教员应更多重视学员质疑，对学员所提出的一些有价值的问题，不仅可以由教员回答，还可以抛给学员，由全班学员共同讨论得出答案。

对生活中的物理化学问题，物理化学原理的应用，可选择一些具有代表性的题目，安排讨论课进行探讨。使学员能将理论知识与实践的观点结合起来，能用化学的观点分析、认识、解决工程技术、社会生活中的有关问题。在讨论课的组织上，可安排由学员代替教员进行主持。这样可以使其在学到专业技术的同时，也锻炼了领导管理能力，符合初级指挥人才这一培养目标。由于课时有限，这样的讨论课不可能太多，安排2~3课时即可。

同时，教员自身也应不断学习提高，与学员共同进步。每一堂课下来，不仅学员有收获，教员也有所收获。

四、考试内容的改进

物理化学的课程目标、内容及要求，除了通过课堂教学来体现，通过教学方式和手段来落实，合理有效的教学评价及考核也是密切相关的，要达到教学改革的目的，对学员进行考核的内容和形式也应有所改革。

物理化学课程已初步建立了试题库，下一步，则应该针对合训专业，对其进行修改和完善。在难易程度上，从简单、适中到困难，其比例应以适中居多，占60%左右，简单为25%，困难为15%。由此，既可以充分检验学员的普遍学习效果，也能适当拉开优秀学员与学习效果一般者之间的差距，达到选拔人才的目的。