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摘要：文章探索了问题教学法在工科物理化学教学中的应用，首先分析了问题教学法在工科物理化学教学中的应用价值，然后具体阐述了工科物理化学教学中问题教学法的具体实施过程，包括课前问题设计、课中问题的提出与讨论、课后问题的总结反思。
关键词：工科；物理化学；问题教学法
工科是应用基础科学（数学、物理学和化学等）的原理，结合积累的生产实践技术经验而发展起来的学科。因此，物理化学是工科学生专业素养的重要组成部分，工科物理化学教学也就成为教学工作和工科专业学生培养中的一个重要环节。然而，工科专业学生没有经过系统的化学知识学习，化学基础知识差，在物理化学学习上，存在着专业术语理解难、公式定理记忆、应用难，习题解题、理解难等诸多问题。因此，开展面向工科的物理化学的教学研究，提高工科物理化学的教学质量，对于工科学生专业素质的培养有着重要的意义。就笔者所在院校而言，工科专业学生众多，物理化学教学主要采取大班课堂教学模式。目前，物理化学的相关教研论文很多，基本上都是以化学化工专业学生为对象，讲解的内容也比较深刻[1-3]，并不适用非化学、化工等化学基础知识薄弱的工科专业的学生。与教师为主体的讲授式教学方法不同，问题教学法定义为：教师或教师引导学生提出问题，通过学生相对独立的思考和探究活动，探求问题答案而获得相关知识的方法。问题教学法可以促使学生参与课堂的“教”与“学”中来，使学生思考物理化学的有关概念、定律及公式，避免被动式地灌输。本文以“气体”中的“理想气体混合物”的教学为例，探讨了问题教学法在工科物理化学教学中的应用。
一、问题教学法在工科物理化学教学中的应用价值
以问题为中心，以学生为主体，问题教学法是以问题为基础的一种教学模式，把提高学生自学意识和自己解决问题能力作为终极目标的教学法。这种教学方法非常适合工科物理化学的教学过程。对于化学基础知识匮乏的工科学生来说，物理化学的概念难以理解；公式和定律，难以记忆和应用。因此，工科学生在物理化学的学习中，很难提出有价值的问题。教师讲解知识点前，精心设计例题，提出一些启发性、趣味性和实例性的问题，引起学生的注意与思考；学生自己思考解决问题。这样以问题为媒介，把教师的提问与学生解答结合起来，通过这种以问题为基础的师生互动，把被动地灌输式学习，转变为积极主动地解答问题式的学习，从而圆满完成物理化学的教学任务。
二、工科物理化学教学中问题教学法的实施
（一）课前问题设计
课前问题设计应充分考虑新、旧知识点的联系，在此基础上，教师要有意识地设计出一些能够温故知新的问题。如在理想气体混合这一节，教师就可以利用课前3分钟，抛出三个启发性问题：理想气体的定义和特征？理想气体混合物和理想气体的区别在哪里？理想气体混合物应具备什么特征？在师生互动解答这三个问题时，学生巩固了理想气体的概念（第一章的重要基础概念），初步了解了理想气体混合物的定义和表征其组成的数学表达式：yB=nB/∑nB。其中yB是气体B的物质的量分数，nB是气体B的物质的量，∑nB是气体混合物的物质的量n。
（二）课中问题的提出与讨论
在课堂教学过程中，教师根据教学内容，精心设计问题，与学生讨论、熟悉概念，然后结合问题的解答来加深学生对定律、公式的理解和掌握。理想气体混合物包括分压定律和分体积定律。教师不要直接讲解这两个定律，而是首先向学生提出问题：气体为什么会有压力（p）？温度（T）、体积（V）一定时，影响气体压力的因素是什么，分压力是什么，怎么定义？通过这一系列问题，教师引导学生熟悉理想气体混合物压力p、气体B分压力pB的定义，以及它们之间的定量关系pB=yBp和p=∑pB，强调该公式适用于任何气体混合物。接着引导学生将概念具体化：在温度为T，体积为V容器里，充有B、C、D…组成的理想混合物，总物质的量为n，各组分气体的物质的量分别为nB、nC、nD…，总压力为p，怎么得出理想气体混合物的状态方程？学生回答：pV=nRT。结合pB=yBp=（nB/n）p，得到关系式pB=nBRT/V。p=∑pB，所以p=∑nBRT/V，这就是道尔顿分压定律。引导学生记忆分压定律的文字表述。依据理想气体混合物的pV=nRT。教师抛出启发性思考问题：若p，T确定，式子V=nRT/p=(nB+nC+nD+…)RT/p是否成立?在解答这一问题时，可以得到分体积的定义式VB=nBRT/p。显然，p，T确定时，理想气体混合物的体积V=∑nBRT/p，这就是阿玛格分体积定律。引导学生对记忆分体积定律的文字表述。然后，在可以抛给学生一个问题，分体积VB除以总体积V等于什么？从而引出，体积分数的概念。然后诱导学生进一步思考体积分数和摩尔分数的关系。对于物理化学初学者来说，分压力和分体积很容易混淆，很有必要进一步设计实例性问题，来检验学生对分压力和分体积的理解。实例如下，密封容器的体积为V，如图1所示，被隔板分成体积相等的两部分，分别放有温度为T压力为p的理想气体A、B，如果将隔板抽掉后，两种气体混合，求气体混合物中A、B的分压力和分体积？对于上述问题，绝大部分学生会解答错误，认为pA=pB=p，反映了学生没有正确理解分压力概念。教师可以启发式提问，隔板抽掉后的总压力是2p还是p？然后再求pA和pB的表达式？这样经过启发式的引导，学生都得到了正确答案pA=pB=0.5p。教师可进一步提出问题：上题中A、B的分体积是多少？学生都能给出了正确答案，即：VA=VB=0.5V。接着教师启发学生深层次思考为什么A、B混合前的体积和混合后的分体积相等？在此基础上，教师引导学生一起总结：在利用分压定律时，要用总体积，在使用分体积定律时，要用总压。
（三）课后问题的总结反思
教师在引入新知识点前，先有意识地设计与旧知识点有联系的问题，做到温故知新。在课堂教学完成后，教师根据教学内容，精心设计反思问题，与学生讨论，结合问题解答来强化学生对定律、公式的记忆和掌握。这样在以问题为中心的互动教学模式下，师生互动活跃了课堂气氛，同时，学生也有解答问题的成就感，课堂教学效果明显改善。
三、结语
在问题教学法为主的物理化学教学模式下，通过设计与课程内容紧密相关的一系列问题，将教师的提问与学生的解答结合起来，形成以问题为中心，以学生为主体，教师为主导的互动教学模式。利用问题教学法，活跃了课堂气氛，突破了教师单一灌输式的讲授方式，激发了学生学习物理化学的兴趣，能够很好培养学生发现问题、解决问题的自学能力，使学生在课堂学习中有成就感。
参考文献：
[1]杨喜平.物理化学的互动—探究式教学研究:溶液系统的气-液平衡的讲授为例[J].化学教育,2016,37(12):14-17.
[2]刘志明.驱动教学法在“物理化学”课程中的应用[J].教育教学研究,2016,30(2):87-90.
[3]宋鑫.“以学生为中心”视角下的北京大学课堂教学改革的实践与探索[J].中国大学教学,2015(11):27-30.
作者:张庆堂 单位:兰州理工大学石油化工学院
