发布时间：2023-03-15 15:02:26
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的大学物理化学公式总结样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
［关键词］科研实践；物理化学；教学
物理化学是一门借助物理的基本原理，揭示化学基本规律的学科，也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科，具有理论公式多，推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂，对数学知识要求高，容易产生畏难情绪，也往往认为理论知识学了没有用途，导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题，通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象，借助物理化学知识加以解决，但是这只是一些简单的应用，并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果，但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单，并不能激发他们对物理化学学习兴趣，解决他们对物理化学理论学习的困惑，展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系，从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外，物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的，能指导科学实践活动。因而，在物理化学实际教学中，除了要结合生活实践之外，教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值，才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性，同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲，从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此，教师科研能促进物理化学理论教学，也能促进学生对当前科研前沿的了解，激发学生的求知欲，培养学生的科学素养，为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1．1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂，但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识，因而，我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中，以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识，帮助他们更好地理解这些基础知识，激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中，通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子［1］。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应，电极反应分别是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42－和AuCl4－的还原电势以及碳纳米管的氧化电势，并比较它们的大小，从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物，计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势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），通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面，关键是通过原电池效应合成的碳纳米管－金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能，体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值［2－4］。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛，考虑的因素复杂，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上，物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用，利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理［5－7］。因此，物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值，是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1．2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象，数学公式比较多，这增大了学生学习的困难，但是这些基础知识都是来自科学实践，相应地能用来指导科学实践活动，因而，学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识，能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先，科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频，直观地展示和支撑他们的实验结果，帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文，在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点，使得抽象的知识图像化、具体化，同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前，加深学生对该知识点的印象，促进学生对该知识点的理解和掌握。其次，物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生，不仅能帮助学生理解这些知识点，更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系，而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中，并指导科学实践和生产实践活动，使得学生不再认为理论知识难学而没有用途，更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点，甚至通过网络数据库等相关工具，更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容，从而间接地提高他们的自学能力，培养他们积极主动学习的能力。最后，借助物理化学教学引入科研生产实践的概念，让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界，从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识，同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿，掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识，引导学生关注本学科发展前沿和科研动态，使学生浸润在科研的氛围下，产生浓烈的科研倾向［8］。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣，建立严谨的科研和学习态度，刺激学生对未知世界的求知欲望，并潜移默化地培养他们的科学素养，为今后的工作学习提供基础。因此，物理化学教学中引进科研实践，不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化，而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性，培养他们的基本科学素养，激发他们对未知世界的求知欲望。
1．3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲，无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用，无法代替教师的角色，无法改变教师授课主体的本质，因而，教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活，也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而，教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力，而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用，增加了教师的业务知识水平，对课堂教学有非常大的促进作用，因而，要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作［9］。首先，本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料，了解当前科技发展的动态，及时跟踪本学科领域的最新进展，更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力，并不断更新和完善自己的知识体系，能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生，同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势，自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式，进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次，教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程，能提高教师的逻辑思维能力和表达能力，能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质，激发教师的创新思想，迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用，促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风，对学生成才起到推动作用。此外，教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及，对学生有很大的引导和促进作用，同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望，主动参与到教师的科研实践，激起他们对物理化学基础理论学习的热情［9］。因此，教师要实现物理化学教学的改革创新，适应当前形式下物理化学教学的发展，仅凭教学经验是远远不够的，必须从事科学研究去实践、去探索、去创新，进一步提高本学科的知识结构，从而加快教育观念的更替，逐步形成具有自身特色的教学方式，将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中，才能改变多年从教的疲惫与困惑，同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
关键词物理化学 课堂教学 兴趣教育 STS 创新思维 教学质量
物理化学是高等院校部分专业必修的一门重要的基础课程，物理化学教学质量的高低直接影响到后续课程化工热力学、化学动力学、表面化学、催化化学、化工原理等许多专业知识的学习，而且物理化学在培养创新能力方面具有其他课程无法替代的作用。拥有良好物理化学素养的大学毕业生，将更善于适应以后纷繁多变的工作环境，更容易在工作中释放自己的科学潜能。但该课程理论概念抽象、公式条件众多、原理多、知识的逻辑性强、关联性强，“化学灵魂”的美誉并不能激发出学生长久的学习热情，初学者往往会产生这门课难学的畏难情绪。“兴趣是最好的老师”，因此如何教好物理化学这门课程，使学生将枯燥的学科知识化为新奇有趣的知识体系进行学习是每一位物理化学教师应该思考和探讨的问题。物理化学教师如何使教学引起学生兴趣，从而培养兴趣、激发兴趣，进而提高学生学习过程中的求趣能力是兴趣教育的关键。笔者根据多年物理化学教学的经验，简述一下在兴趣教育方面的体会。
1将抽象概念、理论通过贴切、简单易懂的示例进行讲解
物理化学的任务是把化学领域中各种现象联系起来，对其中的一般规律予以更深刻、更本质的探讨，其中的一些重要理论、概念或规律比较抽象，学生难于理解。通过将抽象概念和理论与学生熟悉的背景知识相联系，使学生易于理解和接受。
如真实气体的节流膨胀是热力学部分的一个难点，在讲这部分内容时，可以设问“人工降雨中有没有节流膨胀？”“高压氢气瓶泄露为什么可能会引起爆炸事故？”“电冰箱是怎样实现制冷的？”。然后通过讲解总结出实现该过程必须满足的3个要点：系统突然发生变化、流过阻碍、压力减小，它们分别对应绝热、节流、膨胀。然后再回答以上问题：人工降雨时充当新相种子的CO2固体小颗粒就是把液态CO2通过高压瓶的针形阀放出实现节流膨胀，喷洒出小颗粒的干冰；若高压氢气瓶泄露，氢气经节流膨胀后温度升高，可能会引起爆炸事故[1]；电冰箱制冷循环中的第三步绝热节流膨胀是制冷剂过冷液体通过毛细管狭窄的通路时，由于管路的阻滞作用，节流降压、降温。这样就使原来干巴巴的教学过程变得生动有趣。
再比如化学势这个概念是热力学中的一个非常重要的概念，在相平衡、化学平衡中都有重要应用，但这个概念比较抽象。在讲这个概念时，可以设问：“水为什么总是从高处流向低处？”学生一定会回答因为高处的水势能高，这时抓住时机引入化学势的概念，强调化学势类似于物理学中的势能，势能越高的物体越不稳定，同样化学势越高的相和物质越不稳定，因此一种物质会从化学势高的相自发向化学势低的相转移、化学反应总是自发地向∑vBμB＜0的方向进行，使学生对化学势有个初步了解。这时可以继续设问“常温常压下的水和水蒸气，哪一个化学势更高？如果是100℃，常压下呢？为什么？”“密闭的钟罩内有A、B两杯液体，A杯内是纯水，B杯内是蔗糖水，那么经过足够长的时间两杯液面有什么变化”，进一步加深学生对概念的理解。
在讲热力学第二定律的开尔文说法时，提到第二类永动机，第二类永动机是从单一热源吸热完全转化为功而不引起其他变化的机器。这个概念学生感到抽象，难以理解，但如果加上这个解释，学生就感到容易理解了：假如人类能造出第二类永动机，带有这种机器的轮船就可以从海洋这个单一热源中源源不断地汲取热量推动轮船前进而不引起任何变化(海洋是一个巨大的能源库，有人曾经估算过，只要使地球上海水的温度下降0.01℃，汲取的热量够全世界的机器运转1500年[1])。那么今天行驶的轮船就不必再携带任何的燃料和动力。实际上正常热机必须工作于高、低温两个热源之间，无法找到与海洋这个高温热源相匹配的低温热源是这种机器根本不可能存在的原因。
2将物理化学与现实生活联系起来，培养学生学习的兴趣
恰当地将教学内容与一些学生遇到过的熟悉的生活实例联系起来，遵循“提出生活中的实例（问题）——引入讲授新内容——让学生猜答案——给出答案”的思路，当学生最终恍然大悟时，会深感学以致用的无限乐趣，从而激发浓厚的学习兴趣，保证课堂教学效果。为简便起见，下面仅列出问题与答案要点。
植物为什么具有一定的抗旱性和耐寒性？冬季建筑施工中，为了保证施工质量，常在浇注混凝土时加入少量盐类，其主要作用是什么？冰冻后的水果放入凉水中浸泡一段时间，发现水果表皮结了一层薄冰，而内层果肉却解冻了，为什么？为什么我们输液时用的生理盐水是0.9%、葡萄糖水5%？浓度高了或低了行不行？海洋中的动物能不能在淡水中生活？盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是什么？——稀溶液依数性知识，沸点升高、凝固点降低、等渗溶液、低渗溶液和高渗溶液。
为什么在高山上做饭有时做不熟，而用高压锅很快可做熟？——克-克方程，压力越大，沸点越高。
铁表面上镀锌、铬或涂油漆、塑料等的作用是什么？——防腐，涂保护层。
为什么冰箱里的食物保鲜时间长？——阿伦尼乌斯方程，温度越低，食物腐败时间越长。
为什么不同药品的贮存期不同？如何确定？怎样延长药品有效期？——因为不同药品分解反应的反应级数n和反应速率常数k不同，根据n和k可计算出药品在常温下分解10%所需的时间即为“贮存期”[2]。降低温度可延长有效期。
洗衣粉为什么在温水中去污能力更强？发酵粉发面时为什么用温水和面面发得更快？
——酶在温水中催化活性最高。
自由水滴、气泡为什么是球形？为什么小水珠碰在一起有合并成大水珠、粉末有结块的趋势？——表面能越小越稳定。
人工降雨的原理是什么？在春天光滑的墙壁和粗糙的墙壁哪个更容易回潮？农民为什么要锄地？仅只为除杂草吗？——开尔文公式，粉末状干冰或AgI晶种作为凝结核心，降低水蒸气的过饱和度。粗糙的墙壁更容易回潮，不只为除杂草，粗糙的墙壁和锄地时切断的毛细管利于使大气中的水蒸气在其中凝聚，使墙壁回潮和增加土壤水分，毛细凝聚现象。
雨衣、雨伞材料为什么能防雨？制作原理是什么？——增大接触角，使雨水呈球状滚落；制作时，在布上刷涂层或添加材料来减小气固界面张力。
表面活性剂的洗涤去污原理是什么？——增加润湿，起泡、增白、占领清洁表面。
表面活性剂的起泡原理是什么？——增加液体薄膜的强度。
最重要的交通信号为何设置为红色？为什么天空是蓝色的而朝阳和夕阳是火红的？——瑞利光散射公式，蓝紫色光散射强，红色光散射弱。
为什么在大江大河入海口处会形成三角洲？卤水点豆腐的原理是什么？明矾为什么能净水？——溶胶聚沉，电解质的聚沉，溶胶相互聚沉。
墨水中为什么要加入阿拉伯胶？为什么在制作冰淇淋的时候要加入明胶? ——高分子对溶胶的保护作用。
食物保鲜需要的低温浴怎样选择？——水-盐相图，根据需要的温度选择盐类。
电动车用的电池一般是什么电池？它的电动势是多少？具备什么条件可以成为可逆电池？用什么方法可以测出它的电动势？怎样根据它的电动势求出电池反应的平衡常数？实际使用时，电池的端电压和可逆电池的电动势大小一样吗？为什么？温度升高或降低，电池的电动势是否改变？——铅酸电池，约2.0 V，可逆电池须满足的3个条件，对消法，E = RT zF lnK ，电池的端电压小于电动势，因为两极存在极化现象。温度改变，电动势也改变，电动势的温度系数可通过实验求得。 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱， 将冰箱门打开， 并接通电源使其工作， 过一段时间之后， 室内的平均气温将如何变化? ——升高。根据热力学第一定律，Q=0，W>0，所以热力学能升高，温度升高。
因为北冰洋没有可饮用的淡水，全是海水(海水中NaCl含量为2.5%)，所以爱斯基摩人需要到冰山上去取回冰来熔化，爱斯基摩人应在怎样的环境温度下取冰? ——H2O-NaCl相图，爱斯基摩人应在温度为252~273 K的季节取冰[3]。
3将物理化学与工农业生产联系起来，提高学生学习的积极性和创造性
物理化学所具有的基础性、理论性、先导性和综合性的特点，使之成为工农业生产的一块重要基石，在工农业生产中起着重要作用。恰当地将教学内容与工农业生产联系起来，遵循“提出工农业生产中的实例（问题）——引入讲授新内容——启发学生总结答案——给出答案”，使学生对理论实质产生更深的认识，增长实践经验，避免理论与实践脱节，既提高了学习兴趣，又培养了学生的科学思维与解决问题能力。为简便起见，下面仅列出问题与答案要点。
经典范例，同为碳元素，298 K，标准压力下，石墨能否转变为金刚石？可以用几个判据来判断？如果不能，那么怎样使石墨转变成金刚石？转变程度是多大？怎样提高转变速率？——不能，可以用熵判据和吉布斯自由能判据来判断和计算，采用加压的办法（压强大于1.5×109 Pa）可使石墨转变成金刚石，利用ΔrG m=-RTlnK ，可求出K ，加热。
冬天，工业上用管道运送硫酸时为什么要稀释？——形成稳定化合物相图，纯硫酸的熔点在283 K左右，而与一水化合物的低共熔点在235 K，所以在冬天用管道运送硫酸时应适当稀释，防止硫酸冻结。
结晶法精制粗盐的原理是什么？——水-盐相图，首先盐的组成必须大于低共熔点时盐的组成才能通过降温得到盐的晶体。
当乙醇含量低于95.57%时，能否通过精馏得到无水乙醇？怎样才能得到？——双液系最低恒沸点相图，不能，先加入分子筛等吸水剂，使乙醇含量超过95.57%，再精馏可得无水乙醇。
工业上制备高纯物质（如8个9以上的半导体材料）原理是什么？——固相完全互溶相图，区域熔炼。
工农业生产中通过测量水的电导率来检验水的纯度，依据是什么？——纯水的电导率k=5.5×10-6 Sm-1，普通蒸馏水的电导率是1×10-3 Sm-1，重蒸馏水和去离子水的电导率均小于1×10-4 Sm-1，所以只要测定水的电导率就可以知道水的纯度是否符合要求。
电解α± =1的ZnSO4水溶液，在阴极上Zn2+和H+ 哪个优先被还原？——Zn2+优先被还原。极化电势高的优先析出，因为氢有较大的超电势，使得氢的极化电势低于锌。
化工厂的一些管道或容器为什么常连到外加直流电源的负极上？——防腐，阴极保护法。
为什么大量处理固体粉尘的工厂，必须高度重视防止粉尘爆炸？——表面能高不稳定。
化工生产中采用的喷雾干燥工艺的原理是什么？——开尔文公式，小液滴饱和蒸气压大。
农药中加入少量润湿剂的作用是什么？采油时为什么要加入润湿剂？——增加润湿，减小液固和气液界面张力。
泡沫浮选为什么可以提高矿石品位？——降低润湿，增大液固界面张力。
金属陶瓷复合材料综合性能的发挥取决于陶瓷与金属之间的润湿性能的大小。烧银法，是指在陶瓷表面烧渗一层银，由于银的导电能力很强，抗氧化性能好，在银面上可直接焊接金属。若已知高温下的各个表面张力，那么液态银能否润湿瓷件表面？[3] ——用杨氏方程求接触角。
考古工作中怎样根据动力学原理估算尸体的埋葬时间？——根据一级反应的动力学方程来计算。由于古尸上裹的布碎片中放射性14C的衰变是一级反应，利用衰变半衰期及其活性可以估算。
4将物理化学与其他化学课和实验操作联系起来，提高学生解决实际问题的能力
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，从而探求化学变化中具有普遍性的基本规律，所以我们可以利用物理化学原理来解决其他化学学科学习或化学实验操作中遇到的问题。恰当地将教学内容与它们联系起来，遵循“化学学习或实验操作中的问题——引入讲授新内容——给出答案”，可以培养学生的科学思维与解决问题能力，提高学习物理化学的积极性。为简便起见，下面仅列出问题与答案要点。
为什么用二氧化锰和盐酸反应制备氯气时必须用浓盐酸？——将二者反应设计成电池，电池的电动势要大于零，根据能斯特公式可求出盐酸必须是浓盐酸。
如何用电化学法测定一些难溶盐的溶度积或弱电解质的解离常数？——将沉淀溶解平衡或解离平衡反应设计成原电池，再根据E = RT zF lnK 计算出K 即可。
实验室用蒸馏水洗涤容器为什么提倡少量多次？——分配定律。
分析化学中为什么常用含HCl 20.24%的溶液作为标准溶液？——最高恒沸点相图，最高恒沸点温度为381.65 K，含HCl 20.24%。
碱性溶液中，氯气能发生歧化反应，那么Br2能发生吗？——能发生。计算Br2与其氧化态和还原态所构成的两个电极的电势差是否大于零。
蒸馏时为什么要加入沸石？——开尔文公式，过热液体，防止暴沸。
分离操作中陈化的原理是什么? ——开尔文公式，晶体颗粒越小溶解度越大。
实验室玻璃仪器洗干净的标准是什么？——蒸馏水对干净的玻璃接触角约为0°，水应完全润湿玻璃仪器，均匀分布成膜，不挂水珠或成股流下。
实验室的电子天平罩里为什么要放硅胶？——吸附空气中的水蒸气，气固吸附。
5挖掘科学技术前沿中的物理化学知识，激发学生学习兴趣和探索创新精神
关键词：量子力学；材料类专业；教学探索
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0122-02
对于普通高校的材料类本科教学来说，要求学生具有数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识，掌握材料设计、性能优选、工艺优化的原则，以及材料的组成、结构和性能关系。这就需要学生具有材料学科的完整的知识体系，量子力学是半导体、固体物理以及计算材料学、材料测试表征技术等学科的基础，在材料科学体系中有着非常重要的地位。然而其由于本课程的学习是基于高等数学、大学物理、数学物理方法等前期课程学习的基础之上的，学生对这些基础课程的掌握情况参差不齐，而大部分学生对前期课程多有遗忘，课程内容的学习过程中需要理解的知识点很多，所以要学好这门课程需要充分发挥学生的主观能动性，及时复习前期基础课程和预习相关知识。由于知识间衔接紧密，需要逻辑推理内容非常多，学生稍有走神或缺课就会跟不上教师的教学进度，从而对后续知识的学习也丧失信心。此外，对于工科大环境下的学生群体来说，学生普遍对实用的专业课程较感兴趣，而对基础理论课程不够重视，认为学习非常枯燥也没有大多的用处。种种原因造成了在工科大环境下的理论物理教学特别是量子力学课程的教学困难重重，因此将理论教学与专业特色相结合，探索具有专业特色的量子力学的教学方法具有重要的意义。如何消除学生对本课程的畏惧心理，如何调动学生的学习积极性，让学生在课堂上有收获的同时也要自觉利用好课余时间学习是解决本课程教学的关键。本文结合材料类专业的综合情况，经过实践探索，总结几点较为实用的教学方法。
一、与专业课程体系相结合，突出课程的重要性
备课之前先熟悉所授课专业的培养方案，了解学生的已修课程、同学期开设的专业课程以及后续的专业课程。材料类专业的量子力学课程一般在第四学期开课，在此之前学生已经修完了高等数学、大学物理、线性代数、数学物理方法等前期课程。同时学生开始接触一些材料类的专业课程，例如材料科学基础、高分子物理、物理化学等，在之后的第五以及第六学期将有大量的学科专业课，如材料分析测试技术、计算材料学等。教师在对本专业的课程设置以及知识框架有了整体的了解以后，有针对性地翻阅一下一些核心专业课程的教材，将专业课程当中涉及量子力学基础的内容筛选出来以备用。在给学生讲授第一堂课时既将本课程的重要地位告知学生，哪些课程在后续课程种会涉及到相关知识，哪些领域会用到本课程的知识，以及量子力学对本专业以及相关专业的研究生入学考试以及继续深造时的必要性。让学生一开始对本课程的学习有心理上的重视。在具体教学的过程中，注意将量子理论与专业内容相结合，包括已修课程和后续课程。通过多学科的渗透将整个材料学专业的课程内容进行贯穿，凸显出量子理论的重要性和实用性，让学生意识到量子力学并不是高高在上毫无用处的理论公式，同时也使得量子力学的教学更加丰富和生动。
二、与前沿科学相结合、活跃课堂气氛
当下的高校教师除了教学很大一部分时间精力都用于科学研究。平时实验或看文献时可以将所涉及的一些前沿科技成果加以搜集，课堂上通过多媒体以图片、音响等直观的方式将其进行简要的介绍。活跃课堂气氛的同时有可以加深对该理论的理解，激发学生的学习积极性。在给学生讲解理论知识的同时注重结合理论的应用领域，结合材料学科的特点以及学校的特色。作者所在的本校是有着交通特色专业背景，本校材料类专业也有水泥混凝土、沥青混合料等工程材料方面的课程，学生就业也有很大比例在交通相关领域。结合本科的这一特征，教师讲课时可以作一些前沿材料在交通领域的最新进展。在讲解知识基础的同时穿插该部分知识的应用方面的展望，展示过程中采用借助多媒体以图片、音响和板书讲解相结合的方式。通过多种途径让量子力学这种看似“高大上”的学科也有“接地气”的一面，不至于全是枯燥的理论和生硬的公式，有利于对学生学习动力的激发。对于自己的科研课题也可以作一些介绍，还可以挑选部分基础较好的感兴趣的本科生参与到课题的研究或者参观学习，零距离的接触前沿科学，对调动学生的学习积极性也有一定的帮助。
三、多种教学手段相结合，调动学生的学习积极性
在教学的过程中采用多种教学手段相结合。鉴于量子力学的理论抽象、知识量大、数学推理公式繁多，在教学过程中教师的讲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为主，对于需要推理演算的部分可以引导学生利用课余时间自学。首先可以拓展多样化的考核方式。课程考核的成绩以期末考试为主但是学期内平时的表现也是必要的。可以考虑适当增大平时考核的分数比例，便于调动学生充分利用课余的时间。其中平时表现又可以分为多个方面来考核，充分调动学生的自主学习激情。课堂教师讲授为主，适时设问作为课外思考作业，作业以书面形式或者学生在下一次课作简短的展示的方式。才外还可以给学生布置小论文，鼓励学生多进图书馆，查阅相关文献书籍写一两篇小综述。在第一堂课即向学生说明考核的方式和比例，在考分的压力下学生自然会积极准备相关内容。在应对这些平时作业的过程实际上就是学生自主学习的过程中，既巩固了量课程知识，又锻炼了学生自主学习的能力和思维。在教学当中采用多媒体和传统的板书相结合的方式，多媒体信息涵盖量较大，对一些复杂又必须的推导过程可以采用PPT作快速的展示，而对于一些重要的公式及定理则需要采用板书加以强化，通过教师边书写边口诉讲解，学生有足够的时间消化理解。同时可以采用多媒体多展示一些图片、动画等内容，尽量在枯燥的理论讲授过程中增添一些有趣的小插曲，例如该理论提出的科学家的肖像及简介、名言名句，小故事等。在W习原子的波尔理论以及氢原子模型的时候，使用PPT展示基本公式和理论，再辅以教师在黑板上作图的方式讲解。可以将原子内电子的运动类比于在操场跑步以及天体的运动，在做计算近似时甚至可以将近似级类比于上课教室内的座次对个人学习效果的影响、人际关系的亲疏对个人情感生活的影响程度等。此外还可以鼓励学生多接触一些科普书籍以及最新出版的一些学术专著，例如上帝掷骰子就是很通俗的前沿物理科普书籍。通过多种渠道将量子力学枯燥难懂的教学过程生动化、有趣化。
作为材料类专业核心课程的量子力学一直都是教和学双方都感到很困难的课程。由于量子力学的理论性较强，学习过程相对枯燥，学科的实用性不是很明显，学生容易厌学。教师在教学过程中需要不断的探索适合本专业学生的教学方法。通过与专业课程相结合，与学校特色想结合，采取多种教学手段，结合最新的前沿科学研究，多方面入手使理论知识深入浅出，使教学过程生动有趣、调动学生学习热情，对提高教学质量有非常有益的帮助。
参考文献：
关键词 多媒体 化工原理 习题
化工原理是化工专业最重要的专业基础课程，是在本科生完成必要的高等数学、大学物理、物理化学、大学计算机基础等重要基础课程学习之后，才有能力学习的重要内容。其主要讲述了化工生产过程中各单元操作的基本原理、工艺计算（设计型、操作型）、设备结构、装置操作等重要内容。旨在学习过程中，逐步培养学生学会处理工程问题的方法，提高分析问题、解决问题的能力。
但化工原理涉及的章节多，每章要求掌握的概念、数据、公式很多。学生常常反映化工原理难学、课后练习难做。少数学生对化工原理产生畏惧心理，甚至引起厌学现象产生。
化工原理习题是教师从实际工程问题中概括提炼出来的，适合学生在较短时间完成的一些典型工程问题。因此习题教学成为该课程的锻炼学生分析、解决工程问题能力的一个重要环节。在该环节要求学生将理论课教学时学习到的知识消化、吸收、并灵活应用，才能较好解决从工程中提炼出来的习题解答。
笔者通过对化工原理习题教学过程进行总结，发现多媒体技术的应用可便于教师演示、帮助学生理解、强化记忆、提高学习兴趣，大大增强课堂效果。本文主要介绍笔者运用多媒体技术在化工原理习题课教学中的一些体会。
1 高效的电子板书
在传统的习题教学中，教师需要用粉笔或水彩笔书写板书（求解的过程及单元结构示意图），这需要耗费许多时间，且如果教师的书写不规范，往往会导致学生对知识的混淆、甚至是误解。在教师书写板书时，学生往往忙于抄写，没有集中精力领会教师讲授的内容，这给学习过程造成了很大的不便。同样的一份板书，教师在每个教学班都需要书写一次，是人力上的浪费，更浪费了很多的宝贵时间。这时，无论从老师还是学生的角度来说，多媒体课件（电子板书）的使用都节省了大量的时间，而且还具有其他一些优点。
第一，节约资源，高效环保。传统的粉笔式板书要求教师书写极其规范、清楚，并保证后排的学生能够看清楚。粉笔的残渣会落在老师的手上、衣物上，影响老师的讲课情绪，也不美观、得体。漂浮在空气中的粉渣对前排同学的影响非常大，对同学的健康影响较大。同时，板书的书写会让不同角度的同学存在视觉死角，影响上课效果。
第二，提高师生双方的思考强度。运用传统的板书，师生双方在书写、抄写板书的过程中，都会暂停思考的过程，只专注于内容上的书写是否正确，而不会展开更加深入、细致的思考过程，往往纠结于文字的正确，对逻辑的正确性降低了要求。电子板书的运用，教师提前将板书制作完毕，并可以在课程开始前进行多次校对、演练，将存在的问题找出，并拓展出许多新的问题，这样可以在课堂上节省出更多的时间，为同学们提出更多的问题，也可以预留出更多的时间解答同学们的疑问。对同学们来说，课件可以在课后得到，只需要在课上记录关键知识点即可，也大大提高了学习效率。
第三，提高学生的课后学习效率。传统板书造成学生在课后往往难以辨认一些记录的细节，且不能完全还原老师上课的讲解过程，从而遗漏一些关键的知识点，学习效率大大降低，而这是通过考试也无法检验出来的，成为以后步入社会后的一个严重隐患。相反，电子课件完全不存在以上的缺点，能够完整的记录教师的讲课思路，不会遗漏每一个重要的知识点，显著地提高学生的复习效率，不再有模棱两可的知识点的存在。
综上，电子板书的运用能够显著提高教学效率，加快教学进度的同时并不会削减同学们的学习效果，加上电子板书的制作并不复杂，在大力推广后，将起到更重要的作用。
2 生动的flash及视频
化工原理课程是一门相对来讲比较抽象的课程，而习题教学更是比较枯燥、乏味，不能引起同学们的高度关注和兴趣。单凭文字的叙述难以传达具体的科学过程，也不能加深学生的理解，这时，生动的flash及视频的应用，能帮助其理解，从而提高习题课的效果。在化工原理习题教学中，有几个内容对于flash及视频的嵌入有着很好的兼容性和需求性。
首先，液体流动及管路运输。这部分内容的学习要求学生具有很高的思考能力和很细致的思维模式，不能遗忘每一个细节，缺失的每一个环节都会导致最后计算结果的错误，极大地挫伤学生的学习热情和积极性。在这里，flash和视频的运用可以有效地帮助同学解决这个问题。它们可以完整地模拟整个流体的流动情况，对管路运输的每一个环节的能量输入与输出进行衡算，在每一个阀门处的能量损失都会进行展示，从而加深同学的理解。经过一次完整的展示后，在以后的计算中，学生会很系统地思考问题，不会遗忘每一个重要环节，从而快速地解决问题。
其次，传热环节。传热内容的学习是化工原理课程中的重中之重，但由于其比较抽象，难以对具体环节进行捕捉，学生的学习效果一直不好，达不到教学要求的高度，对师生都产生了很大的影响。在加入flash及视频教学后，同学们对于管路流体的流动方式有了直观的认识，进出口及流向的判定更加准确，最关键的是，对于热量衡算过程，有了最本质的认识。在经过这轮强化记忆后，学生在处理问题时，往往仅需画出简单的流程图，便可高效地解决问题，迅速地得出问题的答案。
最后，精馏过程。精馏过程是化工原理的重要内容，也是化工厂中常使用的分离设备，它除了具有很高的利用率外，同时也要求设计者能够准确地设计精馏塔的工艺参数，操作者能够掌握不同工况下的操作方式。但在学习这一部分的内容与解答习题的过程中，学生往往难以理解该过程的精髓和解题方式。因此，flash及视频的运用往往能够解决学生的疑惑，让他们直观地观察一个精馏塔的具体工作方式和理论依据，让学生在独立解决问题时，能够快速地构建模型，从而解决问题。这个过程使学生获益很大，让其一旦学会后，遗忘速率降低，在步入工作岗位后，仍然能记忆深刻。
3 通用的模拟软件
在当代的化工产业中，单纯依靠人工计算及工厂试验，已难以跟上时代的脚步，且造成了大量的人力、物力浪费，因此模拟逐渐成为备受工业界瞩目的新兴内容。在化工原理习题课教学中，适当模拟软件的介绍和应用，可以缩短化工繁杂计算过程时间，及时获得计算结果，便于比较多变量对化工过程的影响。
模拟在化工原理习题教学中也成为一个重要的部分，它不仅能帮助同学轻松地解决习题，更锻炼了同学们的计算机应用能力，也进一步加深了学生对于知识的认识。此外，近年来，PRO %I等软件的应用能力也慢慢成为企业、高校、科研机构对毕业生的专业技能的一个要求。
在模拟方面，我们分为两个部分，一是加强学生对PRO %I等应用型软件的操作，二是提高学生应用Matlab等原生型软件进行自主编程。
PRO %I等应用型软件在工业上运用很多，其操作方便，参数众多，可以解决现代化工过程的许多问题。当代的大型化工企业都要求员工熟练掌握该系列软件。因此，对于当代大学生，学习化工原理课程的同时，不能只停留在会简单计算的程度上，熟练掌握该类软件的使用，可以更直观地对所有工艺过程进行查阅，从总体上进行了解，而在单一的化工操作单元的基础上，将多个操作过程串联起来，这样，能更有效地对每一个环节加深理解，合理布局，对资源充分运用。在使用的过程中，对该系列软件进行掌握，并与人工计算过程进行对比，寻找差异，进一步推动自己专业知识的学习，提高自己的计算精度。
应用型软件的优点就是操作简单，但是缺点也随之暴露，模板化过强，对于个别独特要求的工艺过程，难以解决。此时，原创性模拟软件的出现就很必要了。而学生在学习习题的过程中，不仅仅需要加深自己的理论基础，也需要具有很强的应变思考能力和计算机编程能力。通过这部分的练习，学生已不单单停留在课堂学习的平台上，而是进入到理论联系实际，与社会工业生产直接接轨的新高度，这种实用的教学方式，让学生对该实用的技术具有很浓厚的兴趣，从而激发其潜能，加速学习进度，大大提高学习效果，反响十分突出。
4 结束语
化工原理是化工专业的基石，而习题教学更是学习的必要过程，只有经过这一环节的锻炼，学生才能将理论课中所学的知识更好理解、灵活运用。多媒体课件在这一教学过程中，可以起到很大的作用，而通过以上三方面的教学过程，学生可以更好地掌握基础知识，提高解决问题能力，加强自主解决问题的信心，从而对学习效果起到显著的提高。因此，多媒体将在未来的化工原理习题教学中起到越来越重要的作用。
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