《物理化学》教学中融入中华传统文化的探究*

黄文恒，刘 勇，曹 琨，张霞忠，姬 丹，彭 明

(内江师范学院化学化工学院，四川 内江 641100)

2017年1月，中共中央办公厅，国务院办公厅印发的《关于实施中华优秀传统文化大展工程的意见》明确指出，“文化是民族的血脉，是人民的精神家园。文化自信是更基本，更深层，更持久的力量，中华文化独一无二的理念，智慧，气度，神韵增添了中华人民和中华民族内心深处的自信和自豪”，并要求把“中华优秀传统文化全方位融入思想道德教育，文化知识教育，艺术体育教育，社会实践教育，各环节贯穿于启蒙教育，基础教育，职业教育，高等教育，继续教育各领域”[1]。大学生是高等教育的中心，也是课堂教学的主体之一，将中华传统文化融入进本科学科教学中，让大学生在提高自身知识文化水品的同时，也让优秀的传统文化在课堂上传承和发扬，这不仅是新时代的要求的也是高校教师自身的责任与担当。所以将优秀传统文化融入课堂之中势在必行[2]。

《物理化学》主要综合运用了数学、物理等基础科学的理论和实验方法来研究化学过程的普遍规律及其与微观结构的关系，是各大高校化学及相关专业必修的基础课程。因此对物理化学知识体系的认知和理解对培养学生的科学素养和和实践能力至关重要，同时让学生学懂物理化学并运用学科理论解决实际问题也是教师的职责所在。但物理化学作为理工科学科，传统的教学方法比较单一，主要以“填鸭式”的方式展开，学生对于学科知识的理解基本靠教师在课堂上的讲解，学生处于被动学习的状态。课堂上教师处于主导地位，师生之间的交流及同学之间课堂上的交流颇为匮乏。像这样灌输式的教学不仅不会让学生学到知识，甚至会扼杀学生的学习兴趣，长此以往必定会造成学生的学习主动性下降。为了让学生在学习物理化学的过程中更加轻松对知识点的掌握更加牢固，也为了使学生对优秀传统文化有更好的继承和发扬。教师可以以某些优秀中华传统文化的角度来设计教学方案，讲解相关的知识点，以此来获得更佳的教学效果。卡尔·雅思贝尔斯曾经说过“教育是人的灵魂的教育，而非理智知识的堆积。”高等教育阶段学生在课堂上的时间有限，教师要在既定的课时内完成教学任务保证学生在课堂上的学习效果，也要激发学生的求知欲使其在课后不断地完善自身。因此，教师要引导学生在自己脑海中以格式化的定理和公式为基础建立一个丰富多彩的世界。如果教师再从历史文化，哲学等多维角度阐述知识点，相信学生对所学知识会有更深层次的掌握。

1 历史意识与人文情怀

由于物理化学的学科性质和发展史的限制，教材中绝大部分都是复杂多变的公式，关于优秀中华传统文化的内容较少。这就需要教师具有相当文化素养，能够从有限的内容中发掘素材，有意识地把相关资料合理加工，巧妙组织，在课堂上创立一个合适的情境，在时机恰当时进行引入，让中华传统文化与所学习的内容完美融合。教师在引用时要注意方法不能生搬硬套，显得太过突兀，要引起大学生的共鸣激发学生的学习兴趣，这样才能达到最佳的教学效果。

每一个抽象的定律、公式都有其产生的历史人文事件[3]。“物理化学”术语最早的提出是在圣彼得堡大学俄国科学家罗蒙诺索夫的一堂课上；1804年道尔顿在古希腊的哲学原子说的基础上提出了原子论；1811年意大利化学家阿伏伽德罗由盖吕萨克“气体反应体积定律”建立了分子论。在1887年，德国科学家奥斯瓦尔德和荷兰科学家范特霍夫创办了德文期刊《物理化学杂志》，这标志着物理化学成为一门独立的学科。至此以后“物理化学”这一术语被大量引用，这代表物理化学发展的第一阶段基本完成。而此时的中国还在清政府的统治之下，由于政府腐败和科技落后导致第二次鸦片战争中连连失利，清政府在外国列强的欺压之下已是强弩之末，并在1887年与葡萄牙政府签订了《中葡和好通商条约》这一丧权辱国的条约。列强通过诸多不平等条约一步步的蚕食中国，使中国逐渐陷入半殖民地半封建社会的深渊。就在同年，蓄谋已久的日本政府制定了《征讨清国策》，目的在于进一步瓜分中国。教师在介绍物理化学发展进程的时候就可以向学生提问：在物理化学正式成为一门学科的时候，当时的中国处于什么样的境地？当时的中国综合国力处于世界那个层次？比起其他国家有哪些方面的差距？通过让学生回答和师生讨论让学生们认识到弱国无外交，落后就要挨打的道理。教师借此教导学生一个国家强大与否跟其科学技术是否发达有直接关系，我国曾经历过衰落与屈辱，但现在我们可以在科技方面大有作为，重振中华民族的荣光。以此来激发学生学习物理化学的决心，同时也可以激发学生的爱国热情。

物理化学发展的第二阶段是在1920年到1960年，期间量子化学和结构化学蓬勃发展。从20世纪初以来物理化学的诸多基本原理就已经运用在工业生产和科学研究当中，特别是在原油分炼和石油相关的化工工业，物理化学的理论方法发挥着不可或缺的作用。也正是化工工业的发展催生了化学热力学、化学动力学和界面化学等物理化学的分支学科。在1960年以后物理化学的发展进入了第三阶段，向着更深，更广的维度发展。

在近代物理化学学科发展中，中国科学家也做出过杰出贡献，教师可以通过各个时期不同仁人志士的事例激励当代大学生。例如，著名的物理化学家黄子卿教授提出了盐效应理论，阐明了盐析与盐溶液粒子性的关系：测定了水的三相点的精确数值(0.00980±0.00005)℃，这一数据成为了1984年国际使用温标的基准之一[4]。例如，在讲解胶体的制备方法的时候，可以介绍我国胶体化学的主要奠基人傅鹰先生[4]，在祖国急需人才时毅然拒绝国外的优厚待遇选择报效祖国，同时在胶体化学和表面化学做出巨大贡献的研究成果得到各国科学家的高度评价，1945年布努诺的《气体和蒸汽物理吸附》和1962年奥萨博著《表面化学》等都引用了傅鹰先生的科研成果。凡是历史，都有传统文化的影子，在课堂教学中融入中国近现代历史，将历史事件和物理化学巧妙结合，在无形之中渗透了爱国，自强，天下兴、亡匹夫有责的优秀传统文化，同时培养学生积极进取、勇攀高峰的人生态度。

2 中国古诗文

布尔韦尔·利顿说过：“在科学著作中，你最好读最新的书，在文学著作中，你最好读最老的书。古典文学作品永远不会衰老”。中国作为四大文明古国之一，从古至今有许多的优秀的文学作品，特别是中国的古诗词和古文，作为中华传统文化的精髓古诗文是中华民族文化的结晶。在课堂教学中如果单纯的讲解理论和公式推导，并不能达到最佳效果，如果在能够把与知识点有关的古诗文融入到与物理化学教学中，将诗文中的字句释义或是讲解其意境，把科学规律还原在传承古代文化的同时收获隐藏于其中的化学知识。这样在把抽象的知识具体化的同时也在课堂上达到了弘扬中华传统文化的目的。

在刚进入物理化学的学习中，学生就因热力学的概念繁杂而困惑，对于体系和环境的能量交换的各种过程感到手足无措难以理解。教师在讲解体积功与过程时可以将静态过程与可逆过程与古诗结合，方便学生理解知识点。《荀子·劝学篇》有云“不积跬步无以至千里，不积小流无以成江河”，这样一个过程可以看成物理化学中的准静态过程[5]。准静态过程是在无限次微小外压变化过程中，外压和内压始终差一个无限小，以至于我们可以把体系每个瞬间都看作处于平衡状态，在取任意选取的短时间Δt内，状态参量在整个体系各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列平衡的状态所构成的。有了一步半步距离的积累最终才能到达千里之外的远方；有了细小流水的积累才能汇聚成广阔的江河大海。虽然说一步的距离和一条细流都十分的微小，但是整个体系在不断增长，最终变成了千里之遥和大江大河，可以说是准静态过程的结果。如此一来不仅让学生们对知识点的认识更加透彻还让其明白了“罗马不是一天建成的”的道理，有助于培养学生脚踏实地、刻苦专研学习态度。

另外很多同学对于热力学的印象就是公式多，推导过程复杂对此头疼不已[6]，若是教师运用古诗词相信可以帮助学生理解记忆。近代享有国际声誉的著名学者王国维在《人间词话》所提到的人生三境界：“古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：‘昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路’(宋·晏殊《蝶恋花》)；‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴’(宋·柳永《凤栖梧》)；‘众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处’(南宋·辛弃疾《青玉案》)。”这三境界依次表达对人生的迷茫，孤独不知前路几何；有了目标在追逐的道路上无怨无悔；在足够的积累之后豁然贯通领悟真谛。人生三境界用来描述学习物理化学的过程可谓是再合适不过，学生从最初的彷徨到确立目标全力追逐最后豁然开朗。在讲授热力学第二定律时，可以用相关知识来深度诠释人生三境界[5],第一境界：A=U-TS或dA=dU-TdS希望抛弃杂念S(dS<0；昨夜西风凋碧树)，提高内能U(dU>0；独上高楼)，所以有功函A(dA>0；望断天涯路)提高的非自发过程(dA>0；生命生长方向过程)；第二境界：dU-TdS=dA<0意为如果熵S增加(dS>0；衣带渐宽)，内能U减少(dU<0；为伊消得人憔悴)，故为功函A减少的自然自发过程(dA<0；生命价值实现过程)；第三境界：dU-TdS=dA=0代表消耗内能U(dU<0；众里寻他千百度)，熵S减少(蓦然回首，那人却在灯火阑珊处)，功函A不变(dA=0，生命生长与价值实现的过程统一)。通过把诗词融入到物理化学的教学中的方法，既能使学生在学习过程中免于枯燥，也能提醒学生在学习过程中并非是一帆风顺，点明可能会遇到的问题，教导学生从传统文化中汲取营养拥有自强不息的坚定意志与顽强奋斗的控制能力，并用适当的方法持之以恒最终能勇攀学术的高峰。

化学平衡部分集中体现了物理化学学科中的辩证的对立统一关系，教师可以用“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”来形容某一体系达到热力学平衡后的宏观表象和微观实际。因为在体系达到热力学平衡之后，反应物、产物的浓度不会再变化，从宏观上来看整个体系处于静止状态。但从微观上来看，反应体系中的正反应和逆反应没有停止，一直在进行。只是体系在热力学平衡时正反应速率和逆反应速率相等，使得产物的浓度和反应物的浓度都保持不变。所以说在整个体系中静止和变化同时存在，不过是以不同的角度出发观察的到不同的结果罢了。教师可以通过这个例子教导学生在面对难题时不要从单一方面入手，要用问题的表征现象联系微观本质，辩证的看待问题，宏观与微观结合攻克难关。

古诗文是我国五千年灿烂文化的精髓，古人在创作时无形中融入了许多化学知识，使其作品大放异彩，也为我们今天的化学学习提供了极为丰富的资源。以诗文作为物理化学学科材料也存在一些注意事项，首先，我们在教学中引入古诗文是为了更好地学习科学知识，最后应当落脚到物理化学中切不可将上课的重点转移到诗词的赏析上；其次使用的诗词应该是通俗易懂的，意境过于深奥晦涩的诗词不适合用于教学；最后，作者创作诗词时所处的时代和作者的心境都会表达在诗词中，为防止学生产生负面情绪，教师选择的诗词具有积极向上、发人深省的教育作用。对于理工科教师来说要在浩瀚的文海中寻得符合要求的诗句注重加强自身道德修养，潜心问道。

3 传统哲学思想

爱因斯坦曾如此评价哲学：“如果把科学理解为在最普遍和最广泛的形式中对知识的最求，那么，哲学显然就可以被认为是全部科学之母”。《自然辩证法》认为：“宏观现象是微观结构的反映，事物规律是微观结构规律的集中表现形式”，生命物质是由非生命物质构成，非生命物质的规律应该大部分适用于生命物质，广义物理化学就是将经典物理化学的理论运用于整个自然界甚至意识形态领域。故此来说，物理化学作为一门理论性非常强的课程，相关理论中的也蕴含这深刻的哲学原理[7]，被誉为“化学中的哲学”。中国传统哲学文化源远流长、博大精深，传统哲学的宇宙观以《易经》为代表，伦理社会观以“孔孟之说”的儒家思想为代表。我们可以以物理化学和中国传统哲学的共通的地方相互结合，以哲学的原理出发，引导学生建立正确的方法论证观点，培养学生成为德才兼备的人。

在宏观反应动力学中，教师在讲授反应基元反应时可以用老子《道德经》：“道生一，一生二，二生三，三生万物”世间万物都是由简到繁，复杂的事物也是由简单的物质构成的，所有的化学反应都是由一个个基元反应组合而成。在讲解热力学第二定律时，可以引入《孟子》：“生于忧患，死于安乐”，说明体系和环境之间能量交换的意义。在讲解热力学第三定律时我们可以用“修正在于心；知止而后有定，定而后能静，静而后能安，安而后能虑，虑而后能得”来解释“体系温度越低，结构越有序”的结论。

在学习完热力学第三定律之后，教师可以提问学生：热力学第三定律的内容是“在热力学温度的零度时，完美晶体物质的熵值为零”，这对你们生活有何启示？该结论本质是说物质的熵值随着温度的降低而降低，在温度为0 K时，物质的熵就为0。学生就可以想到自身的浮躁(可看作体系温度高的一种表现)意味着体系熵值大，容易迷失方向，而冷静(可看作体系温度低的一种变现)意味着体系熵值小，更易看清方向而为宁静致远，厚德载物。而在现实条件中不可能实现绝对0 K，“绝对完美”的状态不可能存在，领悟到“人无完人，金无足赤”，我们只需要尽自己最大努力把事情做到“止于至善”的境界，也就没有遗憾了。

心理学巨匠威廉·詹姆斯说过：“播种下一个行为，你将收获一种习惯；播种下一个习惯，你将收获一种性格；播种下一种性格，你将收获一种命运”。在物理化学教学中，教师要将中华传统哲学观点渗透，融合到学科理论之中去，于无形之中培养学生运用物理化学中的辩证思维解决问题的能力，达到教书育人的最终目的。

4 结 语

物理化学作为理工科相关专业的基础课程之一，通过对教学方法的改进和创新，对教学方法进行不断地打磨，激发学生的学习主动性，提高学生的课堂参与度能使教学效果更佳。在物理化学教学中融入中华传统文化是一种较为新颖的教法，同时从物理化学学科的角度弘扬传统文化，让高校理工科学子接受优秀传统文化的熏染，有利于新时代“四有”本科人才的培养。但其完善程度相较于其他传统教法有所欠缺，故需要教师在教学前要充分备课，寻找到与物理化学中的理论相契合和优秀传统文化；在上课时要做到主次分明，以学科理论为主传统文化为辅，有效利用课堂时间，达成预期的教学目标；课后要注意反思和总结，根据学生的课后反馈对当前教学方法进行钻研和改进，更加完善此教法。