張樹芹

(山東農(nóng)業(yè)大學 化學與材料科學學院，山東 泰安 271018)

2018年1月，國務(wù)院批復山東建設(shè)新舊動能轉(zhuǎn)換綜合試驗區(qū)，這是十九大后獲批的首個區(qū)域性國家發(fā)展戰(zhàn)略，也是全國第一個以新舊動能轉(zhuǎn)換為主題的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，為山東高質(zhì)量發(fā)展帶來了重大歷史機遇。2018年3月山東農(nóng)業(yè)大學召開落實新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程工作會議，全校上下進一步統(tǒng)一思想、提高認識，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，全面貫徹落實黨的十九大精神，把落實新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程作為加快學校內(nèi)涵建設(shè)的重大機遇，推動學校思想再解放、改革再深入、工作再抓實，強優(yōu)勢、補短板、重提升，奮力提速趕超 ，為我省新舊動能轉(zhuǎn)換提供智力支持與人才保障，為現(xiàn)代化強省建設(shè)貢獻“山農(nóng)力量”。全體教師要立足本職崗位，結(jié)合教學科研實際，在實踐中磨煉意志、增強本領(lǐng)，在提高培養(yǎng)質(zhì)量、增強科研 能力、提高社會服務(wù)水平上下功夫[1]。作為一名從事物理化學教學的教師，如何把新舊動能轉(zhuǎn)換貫徹到教學過程中？我們做了一些積極的嘗試。

1 精心設(shè)計教學內(nèi)容

物理化學是從研究化學現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手，應(yīng)用物理學的基本原理、實驗方法和必要的數(shù)學手段，從而探求化學變化中具有普遍性的基本規(guī)律的科學。物理化學是農(nóng)林院校食品、農(nóng)藥、生物工程和環(huán)境科學等專業(yè)學生的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學生后續(xù)專業(yè)課的學習起承上啟下的作用。物理化學主要是為了解決生產(chǎn)實際和科學實驗中向化學提出的理論問題，揭示化學變化的本質(zhì)，更好地駕馭化學，使之為生產(chǎn)實際服務(wù)[2]。

物理化學理論性比較強，教學過程中若能注意理論和實際相結(jié)合，使學生感到學有所用，從而可以激發(fā)起他們的學習興趣。

物理化學化學熱力學中講到熱機效率這一概念時結(jié)合中國的鐵路發(fā)展經(jīng)歷具體闡述了新舊動能轉(zhuǎn)換的必要性和重要性。中國的鐵路發(fā)展經(jīng)歷了從蒸汽機車、內(nèi)燃機車、電力機車到磁懸浮列車、動車組的發(fā)展。蒸汽機車的熱效率太低，其總效率一般只有8%；煤水消耗量很大，且對環(huán)境污染較大，因此，在現(xiàn)代鐵路運輸中，蒸汽機車已被其他新型機車所取代。中國鐵路從1958年開始制造內(nèi)燃機車，東風型機車是最早投入批量生產(chǎn)的機型。在生產(chǎn)內(nèi)燃機車的同時，中國還先后從美國、德國等國家進口了不同數(shù)量的內(nèi)燃機車，隨著鐵路高速化和重載化進程的加快，正在進一步研究設(shè)計、開發(fā)與之相適應(yīng)的內(nèi)燃機型。內(nèi)燃機車的熱效率可達30%左右，但內(nèi)燃機車最大的缺點是對大氣和環(huán)境的污染，而逐漸向電力過渡。電力機車具有功率大、過載能力強、牽引力大、速度快、整備作業(yè)時間短、維修量少、運營費用低、便于實現(xiàn)多機牽引、能采用再生制動以及節(jié)約能量等優(yōu)點[3]。如今，走向“高鐵時代”的中國鐵路，正大力發(fā)展電氣化鐵路。這種理論聯(lián)系實際的教學方法學生聽起來更有興趣，對教學內(nèi)容的理解也更深刻。

物理化學講到電化學一章關(guān)于電池的內(nèi)容時，增加新能源電池的相關(guān)內(nèi)容。(1)金屬氫化物鎳蓄電池是一種常見的新能源電池，通常被安裝于電動車上，其工作過程中產(chǎn)生的電壓一般為1.2V。同時，金屬氫化物鎳蓄電池負極活性物質(zhì)使用的是無毒無害的稀土合金及TiNi合金貯氫材料。(2)鋰離子蓄電池最常用于手機等電子設(shè)備中，是一種二次電池，能夠進行多次充電、反復使用。鋰離子蓄電池工作過程中，鋰離子在電池正極與負極之間的來回移動；同時，在電池放電過程中，鋰離子也能夠在正負電極之間來回移動，不斷的嵌入與脫嵌；而在充電過程中，鋰離子從正極脫嵌，通過電解質(zhì)移動的負極，產(chǎn)生嵌入反應(yīng)。鋰離子電池在使用過程中也不會產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，為綠色環(huán)保型電池。(3)燃料電池在工作過程中，將燃料中的能量釋放出來，并進一步轉(zhuǎn)化為電能，也是市場上常見的一種新能源電池。燃料電池節(jié)能環(huán)保、能量轉(zhuǎn)化率高、容量大、比能量高、功率高、不用充電等。燃料電池成本高，目前應(yīng)用最多的是飛船、國防、潛艇及燈塔等領(lǐng)域中。而實際上，在電動車的研發(fā)領(lǐng)域中，燃料電池也是非常理想的動力源之一。(4)太陽能電池主要是利用半導體硅、硒等作為原材料，通過特定的方式使其發(fā)生光電效應(yīng)，將接收到的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，最終被應(yīng)用到實際的生產(chǎn)、生活中。太陽能電池使用過程中不需要燃料，工作過程中產(chǎn)生的噪聲非常小，對環(huán)境不會產(chǎn)生任何的污染，能源轉(zhuǎn)化率非常高；此外，太陽能電池的維護工作也非常方便。太陽能電池就被廣泛地應(yīng)用于國防、航天航空、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、通信及公共設(shè)施等眾多領(lǐng)域中。教學內(nèi)容中增加新舊電池的比較以及電池的未來趨勢[4]。在能源制約、環(huán)境污染等大背景下，我國政府把發(fā)展新能源汽車作為解決能源及環(huán)境問題、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措，各汽車生產(chǎn)企業(yè)也將新能源汽車作為搶占未來汽車產(chǎn)業(yè)制高點的重要戰(zhàn)略方向。在政府與企業(yè)的共同努力下，我國新能源汽車行業(yè)近幾年展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。目前新能源汽車科技攻關(guān)點在：1)電池技術(shù)；2)動力總成系統(tǒng)；3)電控系統(tǒng)。激發(fā)同學們的責任感和對課程內(nèi)容的積極性，學有用武之地。

2 多媒體與傳統(tǒng)教學相結(jié)合

多媒體教學能夠?qū)⒔虒W信息以圖形圖像、聲音、文字、動畫、視頻等直觀形象地呈現(xiàn)出來，改變了物理化學枯燥單調(diào)的局面，為物理化學教學增添了生機和活力，提高了學生的學習興趣。例如，可逆過程是熱力學部分抽象難理解的概念之一。多媒體的動態(tài)效果可以形象地表達出當外壓改變時系統(tǒng)體積的變化，以及系統(tǒng)與環(huán)境間交換體積功的大小，為可逆過程概念的順利提出和準確理解奠定了良好基礎(chǔ)，對于可逆熱機的效率最大也有了更進一步的理解，這樣就把新舊動能轉(zhuǎn)換與教學內(nèi)容有機地結(jié)合。多媒體為物理化學教學插上了翅膀，彰顯了多媒體的魅力，分解了物理化學的難度[5-7]。