[创新思维在物理化学教学改革中的探索]什么是创新思维

创新思维在物理化学教学改革中的探索

创新是一个民族的灵魂，是国家兴旺发达的动力。创新 思维是指以新颖的方法解决问题的思维过程，特别是在创造 性活动中的思维过程。通过这种思维能突破常规思维模式， 从独特的视角去思考问题，是人类思维的高级过程，通过创 新思维可以提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、更 具社会意义的思维成果[4，5]。因此在大学物理化学课程中 进行创新教育是非常重要的。

二、提出概念时引入化学史，激发学生求知欲物理化学课程的主要内容就是系统地介绍19世纪到现 在物理化学家的理论和实验成果，因此在物理化学课程的教 学过程中，结合化学史的内容，既可以培养学生的学习兴趣， 还可以激发学生的创新精神和求知欲，加深学生对于基础概 念的理解和掌握。

物理化学中的很多概念、物理量都是由科学家的名字命 名的，在讲授概念的时候穿插一些化学家的生平事迹，以及 严谨的科研态度可以引起学生的学习兴趣，还可以加深学生 对概念的理解。例如，热力学中的重要人物之一吉布斯是位 大器晚成的科学家，他在1873年34岁才发表了第一篇重要论 文，在其后的论文中提出了三维相图的思想。当时已经是著 名科学家的麦克斯韦对吉布斯提出了三维相图的思想赞叹 不已，亲手做了一个石膏模型寄给吉布斯。直到1878年，他 又提出了吉布斯自由能，化学势等概念，阐明了化学平衡、 相平衡、表面吸附等现象的本质。但是由于刊物的发行量小 以及吉布斯纯数学推导的写作风格，这篇论文当时并没有受 到重视。直到十几年后，才开始受到欧洲同行们的重视。在 动力学的研究中，同样有许多重量级的科学家。范特霍夫是 获得诺贝尔奖的第一位化学家，范特霍夫从中学开始，就对 化学产生了浓厚的兴趣，曾经偷偷钻到实验室偷做实验被老 师发现，却因平时的勤奋好学而得到了老师的原谅。随后， 范特霍夫的父亲得知儿子很喜欢化学，在家里让出一间房子专供儿子做化学实验。从此，范特霍夫就开始“经营”自己 的小实验室。把平时的零用钱积累起来购买各种实验器具和 药品，开始从事自己的化学实验。由于在化学动力学和化学 热力学研究上的贡献，他获得了1901年的诺贝尔化学奖。电 化学中原电池的发明起源于解剖学家伽伐尼在解剖青蛙的 时候发现动物身上的“生物电”现象。物理学家伏特受到启 发，发现电流的产生不需要动物组织，电的产生是由于两种 不同金属的接触，电流是由于两种金属通过肌肉连接，构成 回路而产生的，从而用铜片、锌片、浸盐水的纸片，发明了 伏特电池组。以上三位科学家的研究经历，对学生有三点启 示作用。首先，对待科学要实事求是，尊重实验结果，并有 不断追求真理的精神和毅力；
其次，不要放过任何微小的实 验现象和偶然，能把握住机会的都是有准备的人，认真细致 的观察和不断的实验验证是提出自己理论和见解的基础；
再 次，就是针对前人的知识和经验，不能全盘接受，要敢于怀 疑、批判和创新，尤其是在青年阶段，更要活跃思想，发扬 科学的探究精神。

在近代的物理化学研究中，中国科学家的突出贡献并不 是很多。温度是热力学中最重要的参数之一，我国著名的化 学家黄子卿先生在水的三相点测定中做出了杰出的贡献，他 所测得的水的三相点为0.00980±0.00005℃，至今被推崇为 水的三相点的可靠数据之一，并被选为国际实用温标的基准点。在相平衡一章的教学过程中穿插这样的小故事，不仅可 以激发学生学习的热情，还可以增强学生的民族自豪感，培 养学生对化学学科的兴趣。

三、理论联系实际，培养学生分析问题和解决问题的能 力 物理化学不仅是四大基础化学课程的核心课程，同样在 化学相关各个专业的后续课程中起到了基石的作用。例如， 化工专业的学生，化工原理，反应工程等就是热力学和动力 学的延续；
材料专业的学生，金属原理等就是相平衡的发 展；
表面化学、胶体化学等更是在生产生活中起着不可替代 的作用。因此，在教学中过程中理论联系实际，让学生感觉 到物理化学课程的实用性是非常必要的。引导学生用所学知 识解决生活中遇到的一些现象，实际问题等，培养学生用创 新思维分析问题解决问题的能力。

对于物理化学而言，本身的理论性很强，但是并不是所 有的章节都是枯燥无味的。在讲解到一些相关的理论时，可 以列举一些生活实例，积极引导学生用所学知识对这些现象 加以解释、分析。例如，在讲述克-克方程的时候可以提出 问题，“为什么在高山顶上做饭有时候做不熟？”利用克- 克方程就可以解释，水的沸点是跟压力相关的。随着高度的升高，大气压强逐渐减小，水的沸点也随之降低，多以在高 山上水不到100℃就沸腾了，当然就煮不熟饭了。在讲解“稀 溶液依数性”这一概念时，可以列举将冻梨放在水中浸泡一 会，会发现表面有一层薄冰，但是里面确解冻了，这是什么 原因呢？实际上让学生理解到梨中的水分不是纯水，是水、 糖和其他物质所组成的溶液，利用稀溶液凝固点降低的规律 就可以解释这一现象了。在讲述开尔文公式时可以引入人工 降雨的原理，水蒸气的压力虽然对于平面液体来说已经达到 饱和，但是对于微小液滴尚未饱和。所以向空中打入碘化银 后，增大了水滴凝结核的半径，使饱和蒸汽压下降，水蒸气 易凝结在碘化银表面，形成大的液滴，从而产生降雨。

通过结合这些生动形象的日常生活实例，可以调动学 生学习的积极性，并且更深入地理解了物理化学中的基本概 念和原理，达到事半功倍的教学效果。

四、教学与科研相结合，培养学生的创新意识 目前从事物理化学教学的老师，大部分也同时从事相关 课题的科研工作。科研本身就是创新，实践性的科研要和理 论教学联系起来。首先，可以讲自己科研领域的研究课题与 物理化学教学中的相关概念、原理结合起来。我本人研究课 题的方向之一是特殊浸润性纳米材料，在讲到界面现象一章 时，我会同时介绍本人课题组所开展的超疏水、超亲水、油水分离材料的一些科研进展，并借此给学生讲解接触角、表 面能等相关知识。不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以引 导部分有考研意愿的学生自发地关注科学前沿，培养创新意 识。再比如，“荷叶为什么出淤泥而不染？玫瑰花表面的水 珠确娇艳欲滴，不容易脱落？”等，这些现象都涉及到了物 理化学界面现象一章的理论，而且与科学前沿息息相关。有 必要的情况下还可以在课余时间带领有兴趣的同学到实验 室进行参观，这样就可以把书本上枯燥的知识和科学研究串 联到一起，使学生意识到物理化学的学习是一个系统的认知 过程，是与实际生活和科学研究有密切联系的，而且可以解 释或者是预测一些实验结果；
其次，要鼓励学生培养自己的 创新意识和科研兴趣，给部分学生提供研究性实验的机会。

我们鼓励学生开展自己有兴趣的研究方向，鼓励学生利用网 络、图书馆查找文献、阅读资料，并开展一些有可行性的研 究性课题。从实验的选题、实验方案的制定和实验数据的分 析，主要由学生自己来完成，老师给予必要的指导和建议， 这将为学生将来在研究生阶段的独立实验打下了良好的基 础。目前，我们学校的很多大学二年级以上的学生都有主动 进入科研课题组的意识，他们积极地参与到老师的科研工作 中去，并且敢于探索和创新，有部分优秀的学生还取得了一 定的研究成果，在大学各类的创新竞赛中获奖，发表学术论 文等。五、结语 物理化学课程是学生和教师工人的难教、难学、难考的 课程。提高该课程的教学效果也是多方面因素共同作用的结 果，引入创新思维是教学改革的必要手段之一。在教学过程 中，不仅要传授理论知识，更要注重对学生创新能力的培养， 要尽量发挥学生的主观能动性，增强学生的创新意识。只有 这样才能培养和发展学生的创新思维、创造能力，将来成为 对国家和社会有用的人才。

参考文献：
[1]傅献彩，沈文霞，姚天扬，侯文华.物理化学[M].5 版.北京：高等教育出版社，2005. [2]刘俊吉，周亚平，李松林.物理化学[M].5版.北京：
高等教育出版社，2009. [3]沈文霞.物理化学核心教程[M].2版.北京：科学出版 社，2009. [4]周爱国.培养学生创造性思维能力的策略探析[J]. 学科教育，2000，（5）：25-27.[5]朱清时.如何培养学生的创新素质[J].大学化学， 2000，（15）：1-5.