李廣利 劉軍 賀全國

摘? 要：邏輯思維能力培養(yǎng)是新工科背景下教學(xué)改革的重要方向。文章探討了物理化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的基本方法有：巧妙運(yùn)用形式邏輯和高數(shù)思維，靈活運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)圖，適時(shí)穿插邏輯思維方式。教學(xué)實(shí)踐表明，該嘗試不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的理解和掌握，而且強(qiáng)化了學(xué)生的邏輯思維能力訓(xùn)練和培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：新工科;邏輯思維能力;物理化學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）34-0020-05

Abstract： Improving logical thinking ability is an important issue of teaching reform towards emerging engineering education. Based on research of teaching practice， the approaches for training ability of logical thinking include skillful application of the formal logic and advanced mathematical thinking， flexible application of logical structure diagram， and appropriate introduction of logical thinking mode. The teaching experience have showed that the attempt not only makes it easier for students to understand and master the relevant knowledge， but also improves their logical thinking ability significantly.

Keywords： emerging engineering education; logical thinking; Physical Chemistry; teaching reform

為推動(dòng)我國工程教育改革創(chuàng)新，教育部2017年正式啟動(dòng)高校新工科建設(shè)項(xiàng)目，“復(fù)旦共識(shí)”和“天大行動(dòng)”等新工科建設(shè)重要文件相繼發(fā)布。高校新工科建設(shè)旨在培養(yǎng)復(fù)合型、善于跨界整合、且富有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的新工科人才，打造新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大智力引擎以助推我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。邏輯思維是大腦思維的一種高級(jí)形式，它幫助人們清楚地認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)特征和規(guī)律性聯(lián)系。邏輯思維能力也是新型工程技術(shù)人才的思維武器，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和跨界整合等實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)揮著“指南針”作用。因此，培養(yǎng)理工科學(xué)生的邏輯思維是新工科建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

然而，近年來高等教育功利化現(xiàn)象比較普遍，很多高校人才培養(yǎng)只重視專業(yè)技能訓(xùn)練而忽略邏輯思維能力的培養(yǎng)。很多大學(xué)生“唯分是求”“唯利是圖”，以拿到學(xué)分和就業(yè)為目的，只重視與就業(yè)直接相關(guān)的專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練，放棄了邏輯思維能力等高層次能力的追求。這種人才培養(yǎng)方式已帶來諸多弊端，如畢業(yè)生就業(yè)面窄，自主學(xué)習(xí)能力差，缺乏創(chuàng)新能力和跨界能力。高校應(yīng)以新工科為導(dǎo)向，加強(qiáng)邏輯思維能力培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)技能訓(xùn)練和邏輯思維能力培養(yǎng)“雙管齊下”。因此，如何加強(qiáng)邏輯思維能力培養(yǎng)是值得深入探討的教育問題。

邏輯思維是指借助于概念、判斷、推理等思維形式能動(dòng)地反映客觀現(xiàn)實(shí)的理性認(rèn)識(shí)，是人們認(rèn)識(shí)客觀事物的一種基本思維方式。邏輯思維主要以抽象的概念、推理和判斷為思維的基本形式，借助演繹、歸納、綜合、分析、比較、抽象和具體化等思維方法，揭示事物的本質(zhì)屬性和客觀規(guī)律。作為一門重要的化工專業(yè)基礎(chǔ)課程，物理化學(xué)概念抽象復(fù)雜且涉及紛繁復(fù)雜的公式推導(dǎo)，因此很多學(xué)生課堂上一頭霧水，難以消化和理解。同時(shí)它又蘊(yùn)含著豐富的邏輯思維方式，歸納與演繹、類比、假說與模型化等邏輯思維方式展現(xiàn)得淋漓盡致。本文面向新工科，緊密結(jié)合物理化學(xué)的課程特點(diǎn)，主要探索物理化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的基本方法。

一、 巧妙運(yùn)用形式邏輯，培養(yǎng)邏輯思維能力

物理化學(xué)的概念和命題具有很強(qiáng)的邏輯性，如對(duì)內(nèi)部邏輯把握不到位，就容易出現(xiàn)概念混淆和認(rèn)識(shí)誤區(qū)。例如作者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)。學(xué)生會(huì)想當(dāng)然地用正逆反應(yīng)速率相等來判斷化學(xué)反應(yīng)平衡的達(dá)成。實(shí)際上化學(xué)平衡屬于熱力學(xué)范疇，是不需考慮時(shí)間變量。顯然，采用具有時(shí)間變量的動(dòng)力學(xué)體系研究處理無時(shí)間變量的熱力學(xué)體系是錯(cuò)誤的。很多學(xué)生受一些無機(jī)化學(xué)教材的影響，誤將平衡常數(shù)大小用于判斷反應(yīng)是否可逆。實(shí)際上他們預(yù)先假設(shè)所有的反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，進(jìn)而以平衡常數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來批判反應(yīng)是否可逆。從形式邏輯上來看，不可逆和可逆化學(xué)反應(yīng)互為矛盾關(guān)系，二者的外延之和即構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)的外延。假設(shè)所有的化學(xué)反應(yīng)都是不可逆反應(yīng)，那么可逆化學(xué)反應(yīng)就不存在了，即不可逆化學(xué)反應(yīng)就和化學(xué)反應(yīng)為全同關(guān)系、外延重合，這顯然有悖于形式邏輯。實(shí)際上，平衡常數(shù)大小只能用于判斷反應(yīng)的完全程度，而與化學(xué)反應(yīng)的方向無關(guān)?；瘜W(xué)反應(yīng)的可逆與否涉及到反應(yīng)的方向性問題，故不能用平衡常數(shù)大小加以判斷。通過巧妙運(yùn)用形式邏輯，能幫助學(xué)生走出認(rèn)識(shí)誤區(qū)，提高邏輯判斷能力。

巧妙運(yùn)用形式邏輯知識(shí)，還可幫助學(xué)生梳理物理化學(xué)重要命題的證明思路，提升學(xué)生對(duì)物化重要命題的邏輯判斷能力。例如，熱力學(xué)第二定律兩種表達(dá)方式的等效性證明就可參考形式邏輯思維方式。可以采用反證法和直接證明逆否命題法兩種方法。顧名思義，反證法就是通過證明反論題假，間接證明正論題的方法。證明方法關(guān)鍵要建立反證法的形式邏輯結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟：1. 明確所要證明的命題（即論題）;2. 證明該命題的證據(jù)（即證明論據(jù)）;3. 由于已知的論據(jù)無法直接證明論題，故可從反面入手，設(shè)立相應(yīng)的反論題，運(yùn)用論據(jù)證明反論題假，從而依據(jù)排中律證明正論題真。直接證明逆否命題法則是根據(jù)正命題（若A則B）及其逆否命題（若非B則非A）之間的等價(jià)關(guān)系，通過直接證明逆否命題真，從而推斷其正命題真。通過適當(dāng)穿插形式邏輯知識(shí)，幫助學(xué)生打開思路，然后以熱力學(xué)第二定律等效證明為例引導(dǎo)學(xué)生自行證明，通過練習(xí)加以強(qiáng)化，提高學(xué)生的邏輯判斷能力和邏輯思維能力。

二、巧妙借用高數(shù)思維，提高邏輯推理能力

物理化學(xué)主要借助大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和邏輯推理以研究化學(xué)的基本原理和普遍規(guī)律。物理化學(xué)教材編排和課堂教學(xué)一般采用以下思路：首先從物理化學(xué)的基本概念、基本原理和基本假設(shè)出發(fā)，通過層層嚴(yán)密的邏輯推理，最終得到反映物化基本規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。由于邏輯推理過程具有嚴(yán)密性，因此得到的結(jié)論（公式、數(shù)學(xué)表達(dá)式等）往往具有一定的適用條件，這無疑增大了物理化學(xué)學(xué)習(xí)的難度。因此，在物化教學(xué)中，要積極引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手推導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生數(shù)學(xué)推導(dǎo)技能和邏輯推理能力。如在熱力學(xué)教學(xué)時(shí)，只要求學(xué)生記住最基本的dU=TdS-pdV，提示學(xué)生結(jié)合熱力學(xué)函數(shù)H、G、A的定義，自行推導(dǎo)其他3個(gè)熱力學(xué)基本關(guān)系式：dH=-SdT-pdV;dG=-SdT+Vdp;dA=-SdT-pdV。繼續(xù)推導(dǎo)就可以得到熱力學(xué)系數(shù)關(guān)系式和Maxwell關(guān)系式。這樣不僅有效避免了死記硬背，還培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。

此外，物理化學(xué)很多公式推導(dǎo)過程涉及大量的高數(shù)知識(shí)（主要是微積分、全微分、偏導(dǎo)數(shù)）。教學(xué)過程應(yīng)巧妙借用這些高數(shù)思維，幫助學(xué)生更好地理解物化概念。例如，講述狀態(tài)函數(shù)概念時(shí)，可借用高等數(shù)學(xué)語言幫助學(xué)生理解。狀態(tài)函數(shù)的變化值只與始末狀態(tài)變化有關(guān)，而與變化途徑無關(guān)，即狀態(tài)函數(shù)的變化在數(shù)學(xué)上是嚴(yán)格的定積分。狀態(tài)函數(shù)在高數(shù)上具有全微分性質(zhì)，也就是說狀態(tài)函數(shù)微小變化是熱力學(xué)函數(shù)的全微分。又如，講述偏摩爾量時(shí)，強(qiáng)調(diào)從數(shù)學(xué)中全微分和偏微分的概念進(jìn)行理解。另外，化學(xué)勢(shì)教學(xué)時(shí)也可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用高數(shù)思維進(jìn)行思考，化學(xué)勢(shì)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系實(shí)際上就是求化學(xué)勢(shì)對(duì)溫度或壓強(qiáng)的一階偏微分。

三、靈活運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)圖，建立知識(shí)邏輯體系

美國著名教育心理學(xué)家J.S.布魯納高度重視學(xué)習(xí)材料本身的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)，他認(rèn)為學(xué)習(xí)變化的本質(zhì)是將內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)的教材與學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，使新舊知識(shí)發(fā)生相互作用。物理化學(xué)是由基本概念、基本原理和基本研究方法等相互交織而成的邏輯網(wǎng)絡(luò)。教學(xué)時(shí)，可以靈活運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)圖，打破教材的邏輯結(jié)構(gòu)的局限，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)之間相互邏輯聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生從內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)層面理解和掌握物化知識(shí)，從整體層面把握物理化學(xué)。

在講授物理化學(xué)知識(shí)前，首先向?qū)W生展示“邏輯地圖”（如圖1），并以此為向?qū)В瑢訉诱归_后續(xù)知識(shí)點(diǎn)。物理化學(xué)很多內(nèi)容都可以按照“現(xiàn)象→原因→影響因素→相關(guān)現(xiàn)象”模式引入知識(shí)點(diǎn)，然后通過“定量概念→理論推導(dǎo)→結(jié)論→應(yīng)用計(jì)算”模式，結(jié)合數(shù)學(xué)方法和公式定量表達(dá)知識(shí)點(diǎn)。在界面化學(xué)、極化現(xiàn)象、溶液吸附等都可采用“邏輯地圖”的方式，順著邏輯關(guān)系進(jìn)行講解，這樣學(xué)生不僅能思路清晰地接受和理解新知識(shí)，還自發(fā)地構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。

在物理化學(xué)一章或一個(gè)理論結(jié)束時(shí)，同樣可以利用邏輯結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行總結(jié)。通過邏輯結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行回顧，對(duì)該部分的內(nèi)容進(jìn)行整體性的邏輯結(jié)構(gòu)分析，幫助學(xué)生梳理知識(shí)點(diǎn)之間的相互聯(lián)系和邏輯關(guān)系。在教學(xué)中，應(yīng)注重挖掘各部分的內(nèi)容間的橫向邏輯關(guān)系，力求串聯(lián)先前學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建基于內(nèi)在邏輯關(guān)系的立體網(wǎng)絡(luò)知識(shí)體系，并外化于簡明的邏輯圖。這種方法可以有效促進(jìn)學(xué)生“零存整取”，加深對(duì)物化知識(shí)的整合加工。例如，表面物理化學(xué)部分，可以統(tǒng)一在“表面張力”為中心的邏輯圖中（如圖2）。

此外各章知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)（如熱力學(xué)第二定律與化學(xué)平衡、熱力學(xué)與電化學(xué)的關(guān)聯(lián)等）也可采用邏輯結(jié)構(gòu)圖輔助教學(xué)。教學(xué)實(shí)踐表明，靈活運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)圖，教學(xué)思路清晰明了。不僅幫助學(xué)生從內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)層面整體把握物化知識(shí)，而且還充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的邏輯思維活動(dòng)，于無形中培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。

四、適時(shí)穿插邏輯思維方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力

物理化學(xué)蘊(yùn)含著豐富的邏輯思維方式，歸納與演繹、類比、假說與模型化、逆向思維等基本邏輯思維方式展現(xiàn)得淋漓盡致。教學(xué)時(shí)除了傳授物化知識(shí)，應(yīng)注重適時(shí)穿插邏輯思維方式，揭示物化知識(shí)背后的邏輯思維軌跡，讓學(xué)生感受邏輯思維的魅力，逐步形成邏輯思維習(xí)慣。以下為作者在物化教學(xué)中穿插基本邏輯思維方式的經(jīng)驗(yàn)：

（一）歸納與演繹

歸納與演繹是邏輯思維的基本方式。歸納是在大量已知的事實(shí)的基礎(chǔ)上，概括出一般性結(jié)論的思維方式，其特點(diǎn)是從特殊到一般。熱力學(xué)第一、第二定律就是在總結(jié)人類大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出的。熱力學(xué)第一定律是從大量的能量轉(zhuǎn)換的事實(shí)歸納而來。熱力學(xué)第二定律同樣如此：開爾文從熱功轉(zhuǎn)換角度總結(jié)出“不可能從單一熱源吸取熱量使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其他影響”;克勞修斯則從傳熱角度將其歸納為“熱不可能從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響”。熱力學(xué)兩大基本定律奠定了熱力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，可見科學(xué)歸納一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)和現(xiàn)象，有望為科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

演繹則是從普遍性的理論和知識(shí)出發(fā)去認(rèn)識(shí)特殊和個(gè)別現(xiàn)象的思維方式，其特點(diǎn)是從一般到特殊。物理化學(xué)很多定義和公式的推導(dǎo)都運(yùn)用到演繹的思維方式。在教學(xué)過程中，除了公式推導(dǎo)外，還應(yīng)深入剖析公式推導(dǎo)過程所運(yùn)用的思維方式，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維。焓是在熱力學(xué)第一定律的基礎(chǔ)上演繹而來，其演繹過程如下：假設(shè)系統(tǒng)變化為等壓過程且不做非體積功，則有U2-U1=Qp-p（V2-V1），移項(xiàng)整理可得Qp=（U2+V2）-p（U1+pV1），從而定義了狀態(tài)焓（H=U+pV）。演繹的思維方式同樣適用于吉布斯自由能和亥姆霍茲自由能的推導(dǎo)。熵判據(jù)只適合隔離系統(tǒng)，因此實(shí)際應(yīng)用比較困難。針對(duì)該問題，亥姆霍茲創(chuàng)新地應(yīng)用“組合思維”，聯(lián)合熱力學(xué)第二定律（dS-δQ/Tsur≥0）與第一定律（δQ=dU-δW）推導(dǎo)并定義了亥姆霍茲自由能（A=U-TS）和亥姆霍茲判據(jù)（-δW≤-dA）。吉布斯采用類似的方法進(jìn)行演繹，并應(yīng)用“拆分思維”將功拆分為膨脹功和非膨脹功，從而推導(dǎo)出等溫等壓條件下的吉布斯自由能和吉布斯判據(jù)。

（二）類比法

類比通常建立于客觀事物之間的普遍關(guān)聯(lián)性基礎(chǔ)之上，對(duì)具有同一性或類似的兩類對(duì)象的聯(lián)想和比較。物理化學(xué)很多公式的推導(dǎo)就運(yùn)用了類比思維，實(shí)際氣體的范德華方程就是典型的例子。實(shí)際氣體范德華方程（公式2）就是在比較與理想氣體的偏差，在理想氣體狀態(tài)方程（公式1）的基礎(chǔ)上進(jìn)行體積修正項(xiàng)b和壓力修正項(xiàng)a/V。維利方程（公式3）同樣源自類比理想氣體狀態(tài)方程而來。

物理化學(xué)很多公式形式上高度相似，邏輯上可類比。教學(xué)中可適時(shí)將這些公式類比關(guān)聯(lián)起來。這樣不僅可以加強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶，還能幫助學(xué)生將分散的知識(shí)點(diǎn)整合形成知識(shí)體系。例如，范特霍夫滲透壓公式（ΠV=nBRT）時(shí)，可以類比學(xué)生比較熟悉的理想氣體狀態(tài)方程（pV=nRT）。又如在相平衡、化學(xué)平衡、化學(xué)動(dòng)力學(xué)出現(xiàn)了3組類似的方程式，即克-克方程（公式4）、范氏方程（公式5）、阿氏方程（公式6）。這三個(gè)方程式都反映溫度對(duì)體系的影響。具體而言，克-克方程則反映溫度對(duì)相平衡的影響，范氏方程反映溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，阿氏方程表示速率常數(shù)與溫度之間的關(guān)系。稀溶液兩大經(jīng)驗(yàn)定律的拉烏爾定律（pA=p*xA）和亨利定律（pB=kx，BxB）同樣可以類比。兩個(gè)定律說明溶劑（或揮發(fā)性溶質(zhì)）的分壓與其組成呈線性關(guān)系，從而可將線性方程組合形成蒸氣組成圖與壓力組成圖。課堂上鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用類比思維，發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的相似點(diǎn)和共性，有利于記憶理解并提升邏輯思維品質(zhì)。

此外，還可運(yùn)用類比方法，將物理化學(xué)與其他學(xué)科進(jìn)行聯(lián)系起來。相平衡的杠桿規(guī)則可與中學(xué)物理的力矩平衡類比起來，這樣學(xué)生就容易掌握?；罨苁腔瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)一個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，教學(xué)中可類比俗語“鯉魚躍龍門”（出自《埤雅·釋魚》，原文為“魚躍龍門，過而為龍，唯鯉或然”）。活化能是指化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物到達(dá)活化分子狀態(tài)所需的最低能量?？梢詫⒎磻?yīng)物、活化能、產(chǎn)物分別類別于鯉魚、龍門山、龍。反應(yīng)提供的能量必須高于活化能才能生成產(chǎn)物，就好比鯉魚只有越過龍門山才能化身為龍。催化劑可以通過降低活化能加快反應(yīng)速度，但不能改變平衡。同樣以此類比，催化劑好比穿山隧道，鯉魚不用躍龍門，直接游過隧道便可修成正果。

（三）假說與模型化思維

科學(xué)假說指依據(jù)科學(xué)原理和事實(shí)對(duì)所研究的自然現(xiàn)象及其規(guī)律性提出的一種假定性的推測(cè)，而模型化思維是根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論所建立的真實(shí)模型或理想模型。模型化思維是通過建立理想模型，略去非本質(zhì)的次要因素，使問題簡單化，從而也易于找出各基本因素之間的相互關(guān)系;然后，再逐步予以修正，使之可用于實(shí)際體系。這類理想模型主要有理想氣體模型、理想液態(tài)混合物模型、理想吸附模型等。

適當(dāng)介紹理想模型的思維方式，可以讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)實(shí)際體系與理想模型的差別，更重要的是讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)理想模型科學(xué)思維方式。譬如，理想氣體模型：將氣體分子視為無體積的質(zhì)點(diǎn)、分子間無相互作用力，得到理想氣體狀態(tài)方程（公式1）。而實(shí)際氣體則需要考慮氣體分子自身的體積和分子間相互作用力。因此需要在理想氣體的基礎(chǔ)上對(duì)壓力和體積進(jìn)行修正，得到實(shí)際氣體的狀態(tài)方程（公式2）。又如，理想液態(tài)混合物模型假設(shè)任一組分在全部濃度范圍內(nèi)都遵從拉烏爾定律。光學(xué)異構(gòu)體的混合物、同位素化合物的混合物、立體異構(gòu)體的混合物以及緊鄰?fù)滴锏幕旌衔锟山瓶醋骼硐胍簯B(tài)混合物。相較于理想液態(tài)混合物的化學(xué)勢(shì)（μB（l）=μ（l）+RTInxB），實(shí)際溶液的化學(xué)勢(shì)（μB（l）=μ（l）+RTInxB）只是在濃度項(xiàng)進(jìn)行了校正。化學(xué)動(dòng)力學(xué)也不乏模型化思維，復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)化學(xué)的平衡態(tài)與穩(wěn)態(tài)相當(dāng)于一個(gè)模型邊界條件。

教學(xué)中適時(shí)剖析理想模型建立過程中內(nèi)在邏輯與思路，能讓學(xué)生茅塞頓開、豁然開朗。例如，卡諾循環(huán)的建立是為了解決熱機(jī)效率的極限問題，即哪種熱機(jī)效率最高。顯然，疑問，用熱量最少且做功最大的熱機(jī)效率最高。此時(shí)，可借機(jī)向?qū)W生拋出問題“如何設(shè)計(jì)這樣一個(gè)熱機(jī)呢？”，引導(dǎo)學(xué)生利用“可逆過程環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做最小功，系統(tǒng)對(duì)外做最大功”的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出效率最高的熱機(jī)即卡諾可逆熱機(jī)。與實(shí)際熱機(jī)相比，卡諾可逆熱機(jī)不考慮活塞與缸體間的摩擦力等次要因素，充分彰顯了抓主要矛盾的科學(xué)思維方法。該理想模型不僅解決了熱機(jī)效率極限問題，還演繹出了卡諾定理，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了熱力學(xué)第二定律。

五、結(jié)束語

物理化學(xué)是一門重要化學(xué)化工專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有概念繁多、理論抽象、公式繁雜且應(yīng)用條件嚴(yán)苛等特點(diǎn)。同時(shí)它又蘊(yùn)含了許多精妙獨(dú)特的邏輯思維方法?；谖锘n程的特點(diǎn)，我們嘗試剖析物化原理、概念與公式背后的邏輯思維方法，并將其貫穿于整個(gè)課程教學(xué)過程。已初步形成培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的方法：靈活運(yùn)用邏輯結(jié)構(gòu)圖，巧妙借用高等數(shù)學(xué)思維，適時(shí)穿插邏輯思維方式。教學(xué)實(shí)踐表明，這不僅有利于學(xué)生掌握和理解物化知識(shí)，同時(shí)強(qiáng)化了邏輯思維訓(xùn)練，提高了學(xué)生的邏輯思維能力，為將來從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等工程實(shí)踐活動(dòng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。總之，邏輯思維能力是新工科背景物理化學(xué)教學(xué)改革的重要方向，值得努力探索和實(shí)踐。

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*基金項(xiàng)目：2019年湖南省普通高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“化學(xué)化工類新工科卓越拔尖人才四維一體培養(yǎng)模式探索”（編號(hào)：2019533）;2018年湖南工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目“面向‘新國標(biāo)理工融合的化學(xué)生物類專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新研究”（編號(hào)：2018D01）

*通訊作者：賀全國（1973-），男，漢族，湖南常德人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：物理化學(xué)教研、納米材料化學(xué)與物理等。