物理化学实验教学改革探索

陈大勇

(池州学院 材料与化学工程系 化学材料与工程示范中心,安徽 池州2470 00)

物理化学实验教学改革探索

陈大勇

(池州学院 材料与化学工程系 化学材料与工程示范中心,安徽 池州2470 00)

针对目前物理化学实验教学中存在的不足，提出以下几点改进措施：（1）编写与实验条件相适应的实验指导教材；（2）建立物理化学实验计算机仿真平台；（3）应用计算机软件辅助实验数据处理；（4）开设第二课堂，培养学生的学习兴趣与创新意识；（5）改革物理化学实验课程考核方式。

物理化学实验；改革；教学

1 当前物理化学实验课程教学存在的不足

物理化学实验课程体系与教学经过几十年的发展变革，取得了一些显而易见的成绩。但受一些主观和客观因素的制约，物理化学实验教学仍存在一些明显的不足，亟待改进。（1）实验教材建设落后。外购实验教材的实验内容与实验室现有资源不匹配，使用的仪器跟不上现代仪器发展步调。（2）实验项目主要为验证经典的物理化学理论而设，缺少与现实生活、现代前沿科技的融合，学生的实验兴趣不高，创新能力不足。（3）物理化学实验数据处理多由学生手工计算，用坐标纸作图，数据处理效率低、数据计算不准确，作图不可靠、不美观。（4）仍采用传统的实验教学形式，未充分发挥现代信息技术的优势，建立计算机仿真实验教学平台。在新的教育形势下，传统的物理化学实验教学方式已与时代发展不相适应，进行改进尤为必要。

2 物理化学实验课程教学改革措施

2.1 编写与实验条件相适应的实验指导教材

实验指导教材是学生进行实验预习和实验操作的重要依据，是实验内容的整体体现。市售的教材往往在实验项目、实验仪器等方面与实际拥有的实验教学资源不匹配。物理化学实验要依据实验教学大纲，结合现有和潜在拥有的实验仪器和实验条件，组织相关骨干教师和实验技术人员编写具有针对性实验教材。实验教材不仅要体现实验目的、实验内容、实验原理、实验试剂与仪器等基本内容，更重要的是在实验仪器上要体现自身仪器的特点。在实验教材编写时要突出一下几点[2]：（1）在实验步骤上要严格依据自身仪器的特点进行编写。对于一些比较复杂的仪器的使用方法可以以附录的形式进行说明，以便于学生在实验时进行参考。例如，池州学院购买的电子电位差计是南大万和生产的EM-3C型数字式电位差计。在编写实验项目“电池电动势的测定及其应用”时，要紧密结合EM-3C型数字式电位差计的特点进行编写。尤其在编写实验步骤时要体现出EM-3C型数字式电位差计的特点，对EM-3C型数字式电位差计的具体使用方法也可以附录的形式进行详细的介绍供学生实验时参考。（2）在编写实验数据处理时要融入体现的数据处理软件的优势。例如，在“最大气泡法测定溶液的表面张力”实验项目中，可说明利用EXCEL绘制γ-C曲线的方法。（3）实验指导教材中给出可能用的基础数据供学生参考。例如，在“挥发性双液系气液平衡相图的绘制”实验项目中可给出环己烷与异丙醇混合液浓度与折射率的关系供学生绘制质量百分数与折光率关系曲线使用。

2.2 建立物理化学实验计算机仿真平台

建设计算机仿真实验平台具有以下优点：（1）指导学生进行实验预习。传统上，实验之前要求学生书写预习报告，但往往学生在预习时照搬照抄教材中的实验目的、实验原理、实验步骤和注意事项等，这很难真正起到预习的效果。建设了计算机仿真平台后可考虑让学生在计算机仿真平台上进行预习，这样既能引发学生预习的兴趣，而且又能仿真实验过程，提高预习效果从而为进入实验室做好准备。（2）有利于避免危险的发生和节约资源、减少污染实现实验过程的绿色化。物理化学实验常常要使用一些化学试剂，其中某些化学试剂对有毒，对人体有害。如，“燃烧热测定实验”要使用萘，而萘对人体有一定的危害，并且燃烧热测定实验具有一定的危险性，对于此类实验可以考虑用计算机仿真平台代替真实的实验过程从而避免实验给对人体的危害和危险。

2.3 应用计算机软件辅助实验数据处理

物理化学有很多实验数据处理过程相当复杂，需要作直线、求截距、斜率或作曲线等。而用坐标纸手工作图既麻烦不准确而又不美观。Microsoft公司开发的Excel、Origin Lab公司开发的 Origin以及Mathwork公司推出的Matlab软件都具有很强的数据分析、处理与图形绘制的能力，合理使用这些软件既能提高数据处理效率，又能提高数据处理的准确性和提高作图的美观[4]。利用Origin可以很方便地绘制双液系的温度－组成图。某次实验得到的环己烷-异丙醇双液系气液平衡组成数据如表1所示，利用Origin绘制的温度－组成图如图1所示，其步骤如下：（1）打开origin7.0,在data1中插入列C(Y)；（2）在A(X)中输入沸点，B(Y)中输入液相组成，C(Y)中输入汽相组成；（3）点击line+symbol；（4）在data1中选中相应的X、Y，作相应设置；（5）在graph菜单栏里交换X轴和Y轴；（6）对所得的图形做相应修改。

表1 环己烷-异丙醇双液系气液平衡组成

图1 环己烷-异丙醇双液系温度–组成图

2.4 开设第二课堂，培养学生的学习兴趣与创新意识

物理化学与现实生活、现代科技密切相关，开设第二课堂对提高学生运用理论知识解决实际问题的能力和培养学生的科研意识和创新能力大有裨益[5]。（1）引入科研项目，开设探索性实验，培养学生科研兴趣。可以就地取材，从教师的科研项目中合选择适当内容设置探索性实验项目。例如，有的老师从事磁性纳米材料的研究，那么如何测定磁性纳米材料的磁化率呢？有的老师从事高分子聚合物的相关研究，那么是否可以测定高分子聚合物的摩尔质量呢？向学生提出类似的问题，让他们考虑是否可从物理化学实验中寻找到答案。例如，利用磁天平测定磁性纳米材料的磁化率是否可行呢？利用粘度法是否可以测定高分子聚合物的摩尔质量呢？此类问题的提出既可以激发学生的兴趣，又可以培养学生的科研意识。（2）学以致用，与现实生活结合。物理化学知识与现实生活联系紧密，利用物理化学知识可以解决我们身边的很多问题。利用燃烧热测定装置可测定萘的燃烧热，那么是否可以利用燃烧热测定装置测定我们周围可燃固体废弃物的燃烧热呢？固体可燃废弃物燃烧热的测定过程可仿照萘燃烧热测定过程进行。首先取苯甲酸为压片，置于氧弹中，接好线路，充氧，测定量热体系的总热容量。 对可燃固体废弃物洗净，烘干，粉碎、压片，称重，重复上述操作，可测得可燃固体废弃物的燃烧热。再如，还可以利用电导率仪测定饮用水和生活用水的电导率。

3 结语

物理化学实验在基础化学实验中占有非常重要的地位。物理化学实验教学要与时俱进，不断探索新教法、新学法。针对物理化学实验课程教学存在的一些不足提出了编写实验指导教材、建立计算机仿真平台、应用计算机软件辅助实验数据处理、开设第二课堂建议，希望对提高物理化学实验教学效果有所裨益。但物理化学实验课程教学改革牵涉到教学的方方面面，其改革是循序渐进，不断探索的过程。

[1]汪新，吴新民.基础化学实验指导用书[M].南京：江苏教育出版社，2012.

[2]杨涛.MATLAB在物理化学实验教学中的应用[J].计算机与应用化学,2012,29(11):1387-1390.

[3]张洪林，杜敏，孟显丽.物理化学实验理论、实践、科研三结合教学模式的探索[J].绍兴文理学院学报,2010,30(8):54-56.

[责任编辑：束仁龙]

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1674-1104(2014)03-0131-02

10.13420/j.cnki.jczu.2014.03.039

2013-12-14

池州学院教学质量工程项目（2010JY040）；池州学院材料学重点学科建设项目（2011XK04）；池州学院应用化学省级特色专业项目。

陈大勇（1979-），男，安徽金寨人，池州学院材料与化学工程系讲师，硕士，主要从事物理化学的教学与研究工作。