新旧动能转换形式下物理化学教学改革的探索

张树芹

(山东农业大学 化学与材料科学学院，山东 泰安 271018)

2018年1月，国务院批复山东建设新旧动能转换综合试验区，这是十九大后获批的首个区域性国家发展战略，也是全国第一个以新旧动能转换为主题的区域发展战略，为山东高质量发展带来了重大历史机遇。2018年3月山东农业大学召开落实新旧动能转换重大工程工作会议，全校上下进一步统一思想、提高认识，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻落实党的十九大精神，把落实新旧动能转换重大工程作为加快学校内涵建设的重大机遇，推动学校思想再解放、改革再深入、工作再抓实，强优势、补短板、重提升，奋力提速赶超 ，为我省新旧动能转换提供智力支持与人才保障，为现代化强省建设贡献“山农力量”。全体教师要立足本职岗位，结合教学科研实际，在实践中磨炼意志、增强本领，在提高培养质量、增强科研 能力、提高社会服务水平上下功夫[1]。作为一名从事物理化学教学的教师，如何把新旧动能转换贯彻到教学过程中？我们做了一些积极的尝试。

1 精心设计教学内容

物理化学是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，应用物理学的基本原理、实验方法和必要的数学手段，从而探求化学变化中具有普遍性的基本规律的科学。物理化学是农林院校食品、农药、生物工程和环境科学等专业学生的专业基础课，对学生后续专业课的学习起承上启下的作用。物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务[2]。

物理化学理论性比较强，教学过程中若能注意理论和实际相结合，使学生感到学有所用，从而可以激发起他们的学习兴趣。

物理化学化学热力学中讲到热机效率这一概念时结合中国的铁路发展经历具体阐述了新旧动能转换的必要性和重要性。中国的铁路发展经历了从蒸汽机车、内燃机车、电力机车到磁悬浮列车、动车组的发展。蒸汽机车的热效率太低，其总效率一般只有8%；煤水消耗量很大，且对环境污染较大，因此，在现代铁路运输中，蒸汽机车已被其他新型机车所取代。中国铁路从1958年开始制造内燃机车，东风型机车是最早投入批量生产的机型。在生产内燃机车的同时，中国还先后从美国、德国等国家进口了不同数量的内燃机车，随着铁路高速化和重载化进程的加快，正在进一步研究设计、开发与之相适应的内燃机型。内燃机车的热效率可达30%左右，但内燃机车最大的缺点是对大气和环境的污染，而逐渐向电力过渡。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点[3]。如今，走向“高铁时代”的中国铁路，正大力发展电气化铁路。这种理论联系实际的教学方法学生听起来更有兴趣，对教学内容的理解也更深刻。

物理化学讲到电化学一章关于电池的内容时，增加新能源电池的相关内容。(1)金属氢化物镍蓄电池是一种常见的新能源电池，通常被安装于电动车上，其工作过程中产生的电压一般为1.2V。同时，金属氢化物镍蓄电池负极活性物质使用的是无毒无害的稀土合金及TiNi合金贮氢材料。(2)锂离子蓄电池最常用于手机等电子设备中，是一种二次电池，能够进行多次充电、反复使用。锂离子蓄电池工作过程中，锂离子在电池正极与负极之间的来回移动；同时，在电池放电过程中，锂离子也能够在正负电极之间来回移动，不断的嵌入与脱嵌；而在充电过程中，锂离子从正极脱嵌，通过电解质移动的负极，产生嵌入反应。锂离子电池在使用过程中也不会产生有毒有害的物质，为绿色环保型电池。(3)燃料电池在工作过程中，将燃料中的能量释放出来，并进一步转化为电能，也是市场上常见的一种新能源电池。燃料电池节能环保、能量转化率高、容量大、比能量高、功率高、不用充电等。燃料电池成本高，目前应用最多的是飞船、国防、潜艇及灯塔等领域中。而实际上，在电动车的研发领域中，燃料电池也是非常理想的动力源之一。(4)太阳能电池主要是利用半导体硅、硒等作为原材料，通过特定的方式使其发生光电效应，将接收到的太阳光能转化为电能，最终被应用到实际的生产、生活中。太阳能电池使用过程中不需要燃料，工作过程中产生的噪声非常小，对环境不会产生任何的污染，能源转化率非常高；此外，太阳能电池的维护工作也非常方便。太阳能电池就被广泛地应用于国防、航天航空、工业生产、农业、通信及公共设施等众多领域中。教学内容中增加新旧电池的比较以及电池的未来趋势[4]。在能源制约、环境污染等大背景下，我国政府把发展新能源汽车作为解决能源及环境问题、实现可持续发展的重大举措，各汽车生产企业也将新能源汽车作为抢占未来汽车产业制高点的重要战略方向。在政府与企业的共同努力下，我国新能源汽车行业近几年展现出良好的发展势头。目前新能源汽车科技攻关点在：1)电池技术；2)动力总成系统；3)电控系统。激发同学们的责任感和对课程内容的积极性，学有用武之地。

2 多媒体与传统教学相结合

多媒体教学能够将教学信息以图形图像、声音、文字、动画、视频等直观形象地呈现出来，改变了物理化学枯燥单调的局面，为物理化学教学增添了生机和活力，提高了学生的学习兴趣。例如，可逆过程是热力学部分抽象难理解的概念之一。多媒体的动态效果可以形象地表达出当外压改变时系统体积的变化，以及系统与环境间交换体积功的大小，为可逆过程概念的顺利提出和准确理解奠定了良好基础，对于可逆热机的效率最大也有了更进一步的理解，这样就把新旧动能转换与教学内容有机地结合。多媒体为物理化学教学插上了翅膀，彰显了多媒体的魅力，分解了物理化学的难度[5-7]。