基于高阶思维能力的物理化学STS习题设计与实践——以“热力学基本定律”为例

陈亚芍, 冯佳米, 王长号, 张颖, 白翠娥

Design and Practice of Physical Chemistry STS Exercises to Cultivate Higher-Order Thinking Skills: "Fundamental Laws of Thermodynamics" as an Example

Yashao Chen, Jiami Feng, Changhao Wang, Ying Zhang, Cuie Bai

表4 热力学第二定律内容与STS教育结合点举例

知识点 STS教育结合点 自发过程 社会—电池放电，金属腐蚀，改良碱性土壤 热力学第二定律 科学—热力学第二定律的发展历史，遵循自然和尊重自然的哲学思想，化工产品研发中的热力学分析，材料合成反应的设计 技术—第二类永动机的不可能性 Carnot定理、热机 科学—Carnot定理的历史意义，蒸汽机的发展历史，热机效率，冰箱和空调制冷效率 技术—高效率的装置设备设计，压气机余隙容积的设计 Clausius不等式和熵增加原理 科学—热寂论问题，能量危机的解释 社会—水结冰等自发性的判断，社会活动的有序性，生态系统的熵变原理，信息熵 亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能 科学—纳米、陶瓷材料制备中的热力学分析，废渣处理等反应自发性，晶型稳定性的判断，电池功率 技术—物质保存条件确定，反应器选择，反应条件选择 社会—生命体系运转，药物合成，防腐蚀 状态函数间的关系 科学—铁丝燃烧产物的解释，物质熔点随压强的变化 社会—磁热效应 热力学第三定律 科学—绝对零度不能达到原理，低温下凝聚系统的熵变，超导材料的发现