环保实验论文：环保实验在物化中的改革透析

作者：尚宏利 李军 桑雪梅 王敏 单位：重庆理工大学化学化工学院

学生根据指导老师提供的实验题目或自选的实验题目，自行查阅参考资料，自行设计实验方案，自选与组装实验设备，自拟实验操作步骤，实施实验方案，对实验结果进行分析和总结，并以小论文的形式写出完整的实验报告的科学实验的基本训练过程。其基本操作过程一般有三个步骤。准备阶段选题选题主要依据以下几个方面：(1)根据实验教学大纲，结合学生的兴趣、爱好、能力以及知识结构等，且考虑实验室的实际实验条件来指导学生选择课题。(2)所选的课题要有一定的深度，选题覆盖面要广，综合性要强，保证学生对知识能融会贯通、灵活运用，注重提高自身综合运用知识的能力。(3)要结合物理化学设计性实验的形式。物理化学设计性实验一般有四种形式：扩展实验内容，改进实验方法或装置，提高实验的准确性以及开辟新的物理化学实验等。在实验内容的设计上，可以采用以下途径:①用已学过的仪器装置做某些实验体系在实验条件发生重要变化时的探索；②相同的实验方法在新体系中的应用研究；③物理化学研究方法在与生产、生活等跟实际有关的课题方面的应用；④教师科研课题中的子项目等。例如《蔗糖水解动力学实验》设计实验内容添加温度和酸浓度的影响，实验除了测定速率常数和半衰期，还可测定活化能，综合运用了动力学知识，加深学生对速率方程的理解[3]。针对制药专业学生，如果把实验中的催化剂改为酶，除了以上的内容外，还需了解酶催化反应、酶的分离提纯及活性测定等相关理论知识，同时实验方案、步骤及结构分析等都有更高的要求。

查阅资料确定选题后，就要着手收集相关资料。除了物理化学和物理化学实验教材上的理论知识外，还可请教资深老师；或利用图书资料、网上资源等查找相关数据。在搜集充分的文献资料后，将所获取的信息进行阅读、整理和选取，寻找合理的条件，初步拟定实验原理、方法和步骤。为拟定实验方案作好充分的准备。拟定方案(1)拟定方案要遵循三个基本原则：科学性原则、创新性原则、环保性原则。科学性原则要求设计过程都要科学、合理，所采用的设计标准，方法和步骤等都要有一定的物理化学理论依据或实践基础。创新性原则要求实验设计要敢于突破陈规，独到新颖，能反映新观点、新方法和新思路等。环保性原则是指要从环境保护的角度来考虑实验的设置、手段、方法等各方面因素，尽可能采用简约的实验方法和实验装置，用较少的实验步骤和实验药品、仪器，在较短的时间内完成效果明显的实验。培养学生建立绿色化学理念，培养学生用“3R”原则[4]（减量化、再利用、资源化）的思维方式来考虑和如何解决化学实验中出现的污染问题，达到较好的环境效应。例如《二元金属相图实验》，实验中使用的铅替换为铋或锌。实验经改进后转变为绿色实验，实验药品用量减少，降低实验成本，且测量结果理想。例如《燃烧热的测定》无需改变实验方法，可以用蔗糖直接代替有毒的萘。(2)拟定方案的要求拟定方案要求学生要充分运用已掌握的理论和实验知识或技能，综合地考虑问题，根据实验的目的和具体要求，寻求科学的、可靠的的实验原理，根据实验原理拟定实验方法；根据实验方法，合理地选择仪器和准备实验器材，周密地分析实验中可能出现的问题，并拟定消除或减少这些问题的措施和办法；最后确定实验的实验步骤，安排实验进程等；完成实验方案后提交指导老师审阅，以确保实验的可行性。实验阶段实施设计性实验的方案是设计性实验操作过程中的关键主体。学生根据自己设计的方案，准备实验仪器，实验药品。认真阅读仪器设备的使用说明，熟悉物理化学实验仪器的性能构造、工作原理、使用方法和注意事项。准确，安全地安装、调试、维护和使用仪器，以便在精密的条件下测量到所需的数据。例如旋光仪的使用，在测量前，要将旋光仪预热，和调零等。学生按操作要求要认真操作、细心观察、作好记录，将测得的数据按设计方案的原理进行处理、分析，培养严谨的科学态度。结果处理阶段学生通过对实验现象的观察，取得有关的数据，通过作图，列表等手段，进行分析、综合、判断等活动来获取结论。在获取结论后，还应对实验的步骤进行反思、讨论和总结，并以论文的形式写出实验报告。

为了客观、公正、全面地反映学生的实验综合能力，制定了成绩评定标准：包括查阅资料、方案设计、实验方法、实验操作、实验结果、协作精神、实验安排、创新内容、环境保护、清洁安全和实验报告。实验报告以论文的形式考评，格式要符合科学期刊的要求，标出标题，摘要，关键词，报告最后还要附有参考文献等。论文的内容除了实验目的，实验原理，实验仪器与药品，实验的操作情况，实验数据和实验结果外，还可以写上实验过程的心得体会，指出实验中的不足、改进的地方及尚待进一步解决的问题，以便供学有余力的学生进一步探索通过开设设计性环保物理化学实验，学生不仅可以接触到一个比较完整的研究工作过程，包括实验选题、实验方案设计、实验现象观察和数据采集、实验结果的分析讨论以及实验报告的撰写等，而且可以大大激发学生的学习兴趣和主观能动性，充分发挥其聪明才智；同时培养了学生的创新精神，实践能力，分析和解决问题的能力、环保意识及严谨的科学态度。总之，我们力争通过实验训练，把学生培养成综合应用型高素质人才。