“学中用”与“用中学”相结合促进教学效果探微

张丽娟

(北京工业大学环境与能源工程学院 化学化工系 绿色催化与分离北京市重点实验室 北京 100124)

物理化学是应用物理学的理论和方法来研究有关化学现象和化学构成的一门科学[1]。这是一门抽象、公式繁多的学科,学好这门课的基础是必须充分理解其中的概念、原理等知识点。然而抽象的概念、复杂的公式又往往难以被同学们灵活掌握，在实际应用时不知道该如何利用，如果不注意教学方法,那么学生在这门课结束后收获的可能仅仅是几个公式而已。而物理化学实验是继无机化学实验、有机化学实验和分析化学实验后开设的一门独立的基础实验课程,其理论性很强，在实验过程中需要理论的指导,若只注重实验操作而不加强学生的理论认识,学生的收获仅仅是了解了一些仪器使用而已[2-8]。所以教师在讲授物理化学课程以及指导实验过程中应注意加强理论教学与实验实践相结合。在本文中笔者结合实例探索了如何将理论教学及实验教学有机的结合起来，提高教学效果。

1 学中用-在理论教学中引导学生设计实验，探索解决问题途径

在物理化学中“化学动力学”部分的教学，在学生已经掌握各级反应的特点并了解了由实验测定反应级数的几种方法后，提出以下问题：如何根据反应速率方程，设计一个实验测得反应速率常数。

以乙酸乙脂皂化反应为例，反应式为：

CH3COOC2H5+Na++OH-=CH3COO-+Na++C2H5Oh

请同学们分两步考虑这个问题，首先写出这个反应的速率方程，然后根据速率方程设计实验。

2 用中学-运用理论知识分析实验现象，在实践中发现知识，巩固理论

实验教学能够加强和促进课堂教学,但是,在实验课堂上往往出现学生缺乏积极思考,对实验中出现的现象不去思考分析，不会利用已学的知识来预测并解释实验现象，而只是满足于得到有规律的数据，完成实验。实验过程中思考分析的过程实际上是对理论知识进行再次加工的过程,所以教师在实验过程中应巧妙的提出问题并鼓励学生利用现有的手段解决问题,这样既锻炼的学生的实验能力,又加强了学生对知识的理解,更为重要的是能够提高学生对实验的兴趣和学习的积极性。

在“铅-锡二组分合金相图的绘制”的实验中，由于采用计算机采集数据技术，同学们在做实验时可以直接在计算机屏幕上观察到各样品的步冷曲线，不需要自己记录数据点，这使得实验操作变得轻松；同时，样品的升降温过程又较长，在等待中学生往往觉得无事可做。为了解决这个问题，我们让同学们先给计算机必要的指令，使样品进行熔化后并开始自然降温，这个步骤通过实验软件给计算机输入一定的数据即可，然后在等待计算机采集数据的时间里，请同学们预测各个样品的步冷曲线应该是什么样子，为什么？经过一段时间思考，同学们会根据课堂上已经掌握的理论知识大体画出各步冷曲线，并能回答在个折点、平台处体系有几相、自由度为多少。随着计算机屏幕上出现各样品的步冷曲线，同学们都兴奋的对照自己预测的图对比，看是否与实验相同，当发现自己根据理论可以预测实验结果时，同学们都非常开心，对自由度、相数等这些原本抽象的概念理解的更加透彻。当他们在实验中发现了与理论预测不同的现象时，比如图1中红色圆圈标注的地方，他们就会疑惑不解，为什么到了体系的凝固点温度，没有出现预期的平台，温度反而继续下降。这时教师告诉同学们这也是个物理化学现象，请同学们在头脑里保留这个问号，在接下来的课堂教学中我们看看理论上这种现象将如何解释，这样同学们带着疑问、迫切的心情急于想知道为什么，这样为我们接下来学习界面现象中的表面吉布斯函数埋下了伏笔。由以上我们可以看出通过运用理论知识解释并验证实验现象，可以进一步巩固已学知识，激发学习兴趣。

图1 实际实验中观测到的某样品T-t曲线图

3 “学中用”与“用中学”相结合的教学方法对教学效果的影响

近几年, 我们在理论与实验课教学中坚持这些做法,对加强学生理论素质及实验能力培养起到了积极的促进作用。

首先，在学习完理论知识后让同学们自己设计实验解决实际问题，激发了同学们的学习兴趣，让他们知道学而有所用，不仅提高了学生们应用理论知识的能力，而且在应用过程中进一步领悟理论的精髓。其次，在实验操作过程中,学生能够自觉发现问题、思考问题,并能应用理论对实验现象作出预测、解释，甚至对实验过程的设计提出了自己的想法,积极与教师讨论,达到了实验教学中教学互动的良好效果。

教学方法不应该是一成不变的。在实际教学过程中,教师要按照教材章节内容和各种规律的特点, 精心设计教学过程,积极而科学地引导学生的学习活动, 使学生在接受物理化学基础知识的同时,尽可能与实践实验结合起来，提高学生的科学思维能力和解决问题的能力，使理论教学与实验教学相辅相成、相互促进,并最终提高教学效果。