物理化学教学中公式记忆法的探索

物理化学教学中公式记忆法的探索
刘建庄;谢辉;王悦辉;孙延一;雷雪峰
【摘要】公式繁多、容易混淆是物理化学课程的特点。

本文以物理化学教学过程中的公式学习为例，从图形记忆法、比较记忆法及推理记忆法三个专题对如何有效记忆公式进行了相应的探索。

实践表明，通过上述三种记忆途径，可以让学生系统地掌握相关公式，增强学习物理化学课程的信心，达到改善教学效果，提高教学质量的目的。

%Graphics memory , comparison memory and reasoning memory methods were applied to improve the teaching effect of Physical Chemistry with numerous and confusing formulas , which helped students better master relevant formula, and reinforced the confidence of learning and improved the teaching effect and quality.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2014(000)019
【总页数】2页(P202-203)
【关键词】物理化学;教学方法;公式记忆
【作者】刘建庄;谢辉;王悦辉;孙延一;雷雪峰
【作者单位】电子科技大学中山学院化学与生物工程学院，广东中山 528402;电子科技大学中山学院化学与生物工程学院，广东中山 528402;电子科技大学中山学院化学与生物工程学院，广东中山 528402;电子科技大学中山学院化学与生物工程学院，广东中山 528402;电子科技大学中山学院化学与生物工程学院，广东中山 528402
【正文语种】中文
【中图分类】G642.1
物理化学是化学、化工类本科院校的重要基础课之一，也是化学、化工类专业的考研必考课程。

在学习过程中，如何识记、理解、掌握与运用该课程相关公式一直是学生所面临的重大难题之一。

因为物理化学所涉及公式不仅数目繁多，相应概念抽象难懂，而且公式之间联系紧密、逻辑性强。

如何从公式记忆着手，通过适当的方法来改善学生的学习效果，进而提高教学质量，这已成为该科目教师积极研究的课题[1-2]。

目前我院以天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》第五版作为主
要授课教材。

以热力学内容为例，该部分的热力学基本关系式是研究热力学性质的基本方程，同时还包含了在此基础上衍生出来的大量其它公式；但许多关系式在形式上非常相似，稍不留意就会混淆、出错。

如何熟练运用这些公式，除了动手推导，还应掌握一些记忆方法。

图形记忆法有利于学生直观、简便的了解教材中的公式及其应用。

以教材中热力学基本方程及麦克斯韦关系式为例，这些公式可以采用简单的图形记忆法来记忆。

1.1 热力学方程
图1中A，G，H，U分别表示系统的亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能、焓和热力学能四个热力学函数，按这个字母顺序以顺时针方向排在直角坐标的四个坐标轴上，这四个函数的变量T，V，P，S分别如图2所示分布。

从图2可以看出，四个热力学函数的两个特征变量就是距离函数最近的两个变量，即：G(T，P)；A(T，V)；H(S，P)；U(S，V)。

明确了函数的特征变量以后，相应
函数的微分就是以同一线上的两个变量乘积为一组的微分和；至于符号的正负就根据这个变量所处的位置来决定，如果这个变量位于第一、第二象限的就为正，位于第三、第四象限的就取负。

这样的话就可以很快写出四个热力学基本方程。

1.2 麦克斯韦关系式
麦克斯韦关系式在热力学内容中具有重要的意义，它可以将不可直接测量的量用易于直接测量的量表现出来。

其公式较多，通过推导的方法可以得到每个关系式。

但我们可以通过图形记忆法来巩固学习成果。

在图3中所示的四个变量中，如以任一变量(如T)为起点，沿顺(或逆)时针方向的三个相邻变量，可形成一个按分子、分母、右下标顺序编成的偏微商(如T、V、S形成S)，该偏微商值等于与起点相邻的剩余变量(如P)开始，按逆(或顺)时针方向的三个变量按同样规则形成的偏微商(如V)，但当P、S出现在偏微商式子的分子项时则要在式子前加负号，其余则不用记负号。

所以就有：
对于课程内容中形式相近的一些公式，可以采用比较记忆法[3]。

以物理化学课程中出现的克劳修斯-克拉佩龙方程、范特霍夫方程及其阿伦尼乌斯方程进行分析为例，这三组公式的微分式、不定积分式及定积分式在形式上近乎一致，而其应用方法也有类似之处，因此，可以将其以表格的形式(见表1)进行罗列，通过相互比较的方法来加深记忆，提高学习的效率。

通过表1可以看出，克劳修斯-克拉佩龙方程、范特霍夫方程及其阿伦尼乌斯方程分别指的是系统的压力、标准平衡常数及反应速率系数随温度的变化关系。

由此学生就可以知道每组公式所代表的含义，公式的适用范围，不至于相互混淆，出现张冠李戴的现象。

推理记忆法是利用一事物引出接近的事物或引出有因果关系的事物来进行记忆的方法，在学习公式的过程中使用推理记忆，有利于学习者了解相关公式的真正内涵与来龙去脉，加深对公式的记忆与理解能力。

以公式ΔU=nCV,mdT的来源及适用范围为例，根据热容的公式：CV,m=，这是指在某温度T时，物质的量为n的物质在恒容且非体积功为零的条件下，所得出的摩尔定容热容的定义式[4]。

而热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q+W就可以看出，在非体积功为零而且恒容的条
件下，公式ΔU=Qv是成立的，联立上述公式可得Qv=ΔU=nCV,mdT，这就是恒容且非体积功为零的条件下的热力学能变的公式。

如果在非体积功为零但非恒容过程，热力学能变又该如何求得？由于理想气体的U仅是温度的函数，即T=0。

由此可以得出这样的结论：对于理想气体单纯的pVT变化过程，无论过程是恒容与否，公式ΔU=nCV,mdT均是成立的。

物理化学教学中公式记忆法的提出属于教学方法改革的一部分。

通过图形记忆法、比较记忆法及推理记忆法等方法，可为记忆繁琐的公式提供相对简单的途径，通过相应方法的实施，学生的学习积极性显著提高，对相关公式的掌握与运用能力明显增强。

同时，上述方法也为其它基础课程的公式教学提供一定的借鉴。

【相关文献】
[1] 多吉. 物理化学部分函数关系式的简易记忆方法[J]. 西藏大学学报,1994, 9(2): 35-38.
[2] 宋刘斌，彭三军.关于物理化学教学中公式记忆法的探讨[J].科教文汇,2007,8(中旬刊): 90.
[3] 朱想明，向建敏. 物理化学教学中公式理解记忆法探讨[J].科教文汇,2008, 7(下旬刊): 136.
[4] 天津大学物理化学教研室.物理化学.5版[M].北京:高等教育出版社,2011: 46-47.。