物理化学实验范文

时间:2023-02-22 14:33:36

物理化学实验

物理化学实验范文第1篇

Abstract: Five measures can be taken to improve the determination on liquid saturated steams of the barometric pressure.:1. Poisoned Benzene will be changed into non-toxic alcohol;2. Uneasy-reading mercury thermometer will be changed into simply-reading digit thermometer;3. U-shaped mercury pressure readers will be replaced by DP-A digital pressure precision instrument;4. Ordinary buffer-bottles will be replaced by stainless buffer gas;5. Advanced experimental data-processing with Microsoft Excel will be used to replace the traditional handicraft graph-drawing. In these ways they not only embodied green and environmental protection, but also enhance the accuracy of laboratory results.

关键词: 饱和蒸气压;物理化学实验;改进

Key words: saturated vapor pressure;physical chemistry experiment;improvement

中图分类号:O64文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)08-0185-02

1实验目的

1.1 用等压计测定不同温度时液体的饱和蒸气压,绘制蒸气压与温度的关系曲线,并计算液体的摩尔蒸发焓。

1.2 熟悉等压计测定饱和蒸气压的原理。

2实验原理

一定温度下,纯液体当只与其蒸气呈平衡时蒸气的压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。温度升高,则液体的饱和蒸气压也增高,饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯-克拉佩龙方程式表示:

=

其中:H为温度T时液体的摩尔蒸发焓。(J/mol)

R为气体常数(8.314J/K•mol)

若在一定温度范围内,把H当作常数将上式作不一定积分得:

lnp=+C或lnp+C

式中:

A=-

C为积分常数

由实验测得一系列温度及饱和蒸气压数据。作lnp~1/T图,可得一直线,其斜率为A,由此可求算H。

3实验

3.1 仪器与试剂

等压计、恒温水浴一套、数据温度计、无水乙醇、缓冲储气罐、DP-A精密数字压力计、DP-AF饱和蒸气压组合实验装置(如图1)。

3.2 实验装置

3.3 实验步骤

①等压计中盛乙醇,方法如下:等压计洗净,烘干后,在电炉上将其管1微烘烤,逐出其中的部分空气,迅速将等压计管口插入盛乙醇的烧杯中,乙醇即被吸入,反复操作二、三次,管1中盛有2/3的乙醇为宜(教师已装好)。

②将进气阀打开,平衡阀1、平衡阀2关闭,连接真空泵,减压1~2分钟后,将进气阀关闭,然后关闭真空泵。

③将橡皮管接上不锈钢缓冲储气罐,接法如装置图,DP-A精密数字压力计默认单位为“kPa”。

④将平衡阀2打开少许,使体系减压75 kPa左右,立即关闭平衡阀2。

⑤当温度升至50oC左右时,等压计内的液体慢慢沸腾,当气泡自等压计的3管中大量逸出时,使温度基本稳定,缓缓打开平衡阀1,使空气慢慢漏入(注意打开平衡阀1一定要慢,以免空气漏入过猛)直至等压计3,2两臂的液面等高,立即关闭阀门1(此时即表示管内的苯的饱和蒸气压与管3上方的压力相等)。

⑥升温3 oC,待有大量气泡逸出,达到恒温时缓缓打开平衡阀1,使空气漏入直至等压计3,2两臂的液面等高,关闭阀门1,立即读出温度与压差,并立即加热。

⑦ 重复上述步骤,直到DP-A精密数字压力计读数为零。

⑧ 将温度升至80oC,分别拔去压力装置1和压力装置2的橡皮管,关闭DP-A精密数字压力计,同时关闭加热器,待等压计2、3液面相平时读出温度,此温度即为乙醇的正常沸点。

4数据处理

(下面是某次实验的实验结果;室内气压:100.978 kPa(见表1)

绘制lnp~1/T直线图(如图2)。

由图中之斜率计算乙醇在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓=40455J.mol-1 。

5思考题

(1)液体饱和蒸气压与哪些因素有关?

(2)等压计的管2与管3液面相平表示什么?

(3)分析实验可能产生的误差原因?

(4)如何测定乙醇的正常沸点?

6结语

对传统的物理化学实验之一――液体饱和蒸气压的测定进行五点改进:①本着绿色环保、以师生健康为本为出发点将有毒的苯改成无毒的乙醇;②将不易读数的水银温度计改成简单易读的数据温度计使实验数据的采集更加便捷准确;③将水银U形压力计该成DP-A精密数字压力计,既消除了汞的污染又使压力的读取更加准确;④将普通的缓冲瓶该成缓冲储气罐;⑤用Excel处理实验数据代替手工作图,提高了数据处理的准确性。

参考文献:

[1]郑秋容,谢为明,朱建耀等.介绍一个物理化学实验――粒度分析[J].实验技术与管理,2006,23(4):28-31.

[2]朴银实,郑秋容,谢为明.用Microsoft Excel处理物理化学实验数据[J].实验技术与管理,1999,16(6):63-65.

[3]北京大学化学学院物理化学实验教学组.物理化学实验[M].北京,北京大学出版社,2002:44-46.

[4]复旦大学等编.物理化学实验[M].北京,高等教育出版社,2004:28-31.

[5]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].北京,高等教育出版社,2001:143-146.

[6]孙尔康,徐维清,邱金恒.物理化学实验[M].南京,南京大学出版社,1998.19-22.

物理化学实验范文第2篇

【关键词】物理化学 实验 教学改革

物理化学实验作为普通高等师范院校化学专业学生的必修基础课之一,是与无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验一样独立的基础实验课程,具有理论性强、实践性强、应用性广的特点。通过物理化学实验课程的学习,可以加强学生对基本理论知识的理解,熟练掌握基本实验技能,提高学生的动手能力和创新能力。随着现代科技和化学学科的飞速发展,传统的物理化学实验教学模式已不能满足日新月异的科技发展对人才培养的要求,因此,物理化学实验教学改革、提高实验教学质量势在必行。

一、物理化学实验现况及存在的问题

目前选用的物理化学实验课本内容基本上都是固定的,实验内容多为验证性实验,缺乏综合性和设计性的实验。采用的教学方法往往是老师先系统地讲解实验原理、实验步骤及实验注意事项,以及仪器的操作方法,然后学生根据老师讲解的内容和实验课本的要求“按部就班”的进行实验。这种教学方式使学生对于实验内容没有可选择的余地,对于部分学生来说较浪费时间,并且限制了他们的创新意识和创新能力。此外,由于同学们所做的实验内容枯燥,导致学生对实验课的重视性认识不够,学习积极性差,课前预习不认真,实验操作不认真,实验数据记录不认真,抄袭数据和实验报告,对实验课应付了事。

物理化学实验采用的仪器种类繁多,且多数仪器设备较陈旧,仪器性能不稳定,导致实验前的调试工作繁琐耗时。如:原电池电动势的测定,我们采用的仪器是UJ25型电位差计,此仪器非常陈旧,数据波动较大,测定前仅调试仪器零点就需半个小时,极大地分散了学生做实验的注意力,大大降低了学生学习的兴趣和积极性。此外,由于陈旧的仪器性能稳定性较差,测定数据波动较大,测量结果不准确,数据误差大,从而使学生丧失了学习的兴趣,降低了学习的积极性。

二、物理化学实验教学改革初试

根据物理化学实验课程的要求,适时保留一些经典的验证性实验,取消一些相对陈旧的验证性实验,并增设一些相关内容的综合性和设计性的实验,可让学生在老师的指导下选择合适的题目,查阅相关的文献,设计实验,进行实验,并进行数据的处理,调动学生的主动性和创造性,提高学生的学习兴趣和积极性。传统的实验教学方法会使学生养成“照法抓药”的懒惰习惯,无法取得较好的实验效果。为此,我们加强了学生实验课程的监督和管理,并改革了传统的实验教学方法,取得了初步的成效。首先,我们对学生预习报告进行了严格的要求,要求学生预先对实验原理和实验步骤有较详细的了解,对实验仪器操作有较深的熟悉,并通过提问和讨论的方式进行检查,使学生实验时做到心中有数,激发学生参与实验的兴趣。其次,在实验过程中,我们严格监督和指导学生实验,及时纠正学生错误的实验操作,督促学生正确处理实验数据,按要求书写实验报告,并进行结果讨论。经过这些改革,学生在实验时得心应手,实验积极性大大提高,分析问题和解决问题的能力均有了明显提高。

物理化学实验对仪器的要求较高,落后的仪器会使学生对所学专业丧失信心。因此,仪器的更新显得尤为重要。我们利用世界银行贷款,购进了一批较新的仪器设备,并利用计算机等现代化教学手段来辅助实验。这样既可大大缩短实验时间,提高实验结果的准确性,极大提高学生的求知欲,激发学生的兴趣和积极性。学生们也可从中对实验过程有了更直观的认识,学会掌握“Origin”和“Excel”等数据处理软件,增长了见识,激发了实验兴趣并深刻体会到了物理化学知识的重要性。严格物理化学实验课程考核是端正学习态度、提高教学质量的重要途径。因此,我们将实验课成绩分为两部分:平时成绩和期终考试成绩,各占60%和40%。平时成绩是根据每次实验的预习报告、实验操作、数据处理和实验报告这四个部分进行综合评定。期终考试成绩则主要考察学生对实验原理的理解和实验基本操作两方面。这样的考核方式和内容较科学合理,有利于激发学生兴趣和提高学生实验认真程度。

三、物理化学实验课程改革

通过我们对物理化学实验教学的改革与实践,初步取得了良好的成效。学生的实验重视程度有了较大地提高,实验态度也端正了很多,参与实验的积极性和主动性也有了很大地提高,学生的创新能力有了明显的提高。今后我们还将继续在各方面加大物理化学实验教学改革的力度,提高实验教学质量。

参考文献:

[1]过家好,陈俊明.物理化学实验教学的探索与改革[J].广州化工.2009(37).

[2]王丽芳.浅议物理化学实验教学改革[J].吕梁高等专科学校学报.2010(26).

[3]徐彩霞,马存花,肖芙蓉,但建明.物理化学实验教学模式改革的探索[J].兵团教育学院学报.2008(18).

[4]黄燕梅,张飞跃,李斌,李启辉.浅谈物理化学实验教学改革[J].广西大学学报(哲学社会科学版).2007(29).

[5]邓斌,陈六平.物理化学实验教学改革探索[J].广东化工.2009(36).

物理化学实验范文第3篇

关键词:物理化学 实验教学 教学改革

化学实验是实践性很强的课程,是传授知识、技能、训练科学思维、培养科学精神和品质,全面实施化学教育的最有效形式[1,2],在化学教育中起着重要的作用。物理化学实验是教育部规定独立开设的一门实验课程[3],它要求从事科学研究和从事化学教育的各类人才必须具备完整全面的知识及各种技能,知识可以通过学习获得,各种技能要通过严格的训练才能掌握。当代高校的教育不仅要传授知识,更要注重各种技能的训练。

物理化学实验教学的目的是使学生掌握物理化学理论知识及相应的操作技能,培养他们分析问题、解决问题的能力,培养他们将理论应用于实践的能力,具有物理化学理论教学不可取代的作用;是物理化学课程教学的重要组成部分;是一门独立的实践性及技术性很强的课程;是培养学生动手能力和科学研究能力的重要实践环节;在培养学生创新能力、综合能力上发挥着重要的作用。然而在部分高校,物理化学实验教学仍然没有得到足够的重视,认为实验教学是理论教学的辅助部分,是对理论教学的验证。在这种教学理念的指导下,投入不足导致仪器设备陈旧、数量不足,教学程序简单化,不能充分发挥学生的主动性和创造性,不利于学生科学素养,综合能力的培养。要彻底改变这种状况,就必须进行教学内容、教学方法、教学管理秩序等方面的系统改革。本文介绍了我院物理化学实验课进行的一些改革,探讨进一步深化物理化学实验教学改革的思路。

1.增加新的精密仪器及设备,改善实验教学条件。

近几年随着我院的发展,我们使用世行贷款购进了一些新的仪器及新设备,并使用到实验中来。在许多物理化学实验中,传统的测温、测压仪器都是大量含汞的仪器。如在测定液体饱和蒸汽压实验中使用的U型管水银压力计、测量凝固点下降实验中使用的贝克曼温度计、测量大气压实验中使用的水银气压计等。水银是有毒有害的物质,实验过程中一旦操作不慎,发生泄漏,会造成污染,危害教师和学生的健康。为此,我们购进了新型的测温测压仪器,用数字式精密温差测量仪取代了原有的贝克曼温度计,用数字式低真空测压仪取代了原有的U型管水银压力计,用数字式气压计取代了水银气压计。它们的特点是采用新型传感技术,精确度高、稳定性好、无污染。这些仪器的使用不仅解决了实验室的汞污染问题,而且操作简单、读数清晰、测量精度高,使得整个物理化学实验的测温测压手段更方便安全。此外,有许多实验(如燃烧热的测定实验)利用计算机在线测定和处理实验数据。

2.改进旧的教学模式,提高教学效果。

改进旧的教学模式已是形势所迫,势在必行。物理化学实验所用到的仪器、设备具有数量多、投资大等特点,国内大部分高校都受到仪器、设备数量的限制,在同一时间里开设同一个物理化学实验存在一定的困难,多采用在同一时间里开设多个实验,然后再进行轮换。这样做会导致两个方面的不良后果:首先,会造成教师投入严重不足,不能很好地辅导学生。其次,给学生对实验内容的预习带来了很多不便。由于在一学期内要做完那么多实验,势必要在开学后的很短时间内就要开设好几个实验,有些实验的理论知识学生还没有学到,就要进行操作,这样在实验预习环节上学生只能是走马观花,达不到预期的教学效果。目前我们采用延长做实验的时间,由原来的一学期改为两学期;其次实行了小循环实验,即每四个实验内容为一个单元,然后进行轮换,这样做可部分克服以前存在的问题,增加了学生做实验的兴趣,提高了教学效果。

3.加强学生对实验前的预习工作。

实验前预习与否及预习的程度,对实验能否顺利进行起着关键性作用。如果实验前不进行充分的预习,对实验步骤、仪器及设备的结构操作规程及注意事项等一无所知,在实验过程中就会手脚忙乱,造成仪器使用不当,或不能及时记录实验数据,从而导致实验失败。为了保证实验的顺利进行,我们大力加强实验前的预习工作,要求每个学生在做实验前必须认真书写预习报告,由指导教师检查签字确认后,方可进入实验室。让学生在实验前知道实验过程中该做什么不该做什么,做到心中有数,为保证实验顺利有序地进行打下坚实的基础。

4.进一步加强实验成绩的考核制度。

为了促进物理化学实验教学水平的更进一步提高,针对以往对实验成绩的考核只凭实验报告的书写整齐程度和理论考试成绩来评定的弊端,近年来对物理化学实验课成绩的考核做了如下改革:第一制定了“物理化学实验学生成绩考核细则与评分标准”,明确实验成绩考核的具体内容为预习、操作的熟练程度、纪律、安全、实验报告、操作考试、理论考试七部分及各部分所占的比例。第二实行实验教学过程阶段性考试,主要对基本原理、基本操作、基本技能的现场抽题考试,抽题是由学生本人随机抽签,有笔试、口试、现场操作三种形式。通过以上改革,避免了以往只凭实验报告评定成绩的弊端,使实验教学的考核趋向科学化,有利于规范实验教学的管理。

5.增加设计和综合性实验,调动学生的主观能动性。

验证性实验可以使学生对所学的理论知识有更直接的感性认识和加深记忆的作用。但单纯的验证性实验往往使学生处于一个被动的位置上,创造性思维受到一定限制,通过增加设计和综合性实验,学生的主观能动性得到充分的发挥,有利于培养学生发现问题、解决问题的能力。

经过几年来对实验教学的不断改革,物理化学实验教学目前有了较大的改观,学生的实验动手能力和研究能力有了较大提高,大大地增加了学生的兴趣,教学效果明显。今后还要继续加大实验教学方面的改革,主要从以下几个方面进行改革:

1.加大对实验室建设的投资力度,进一步改变教学条件。

虽然我院的物理化学实验教学条件在近年来有了很大改善,但还是不能满足国家教委规定的一人一组的要求。以后我们要逐渐加大对实验室建设的投资力度,彻底改变两人一组甚至多人一组的现状。

2.进一步完善实验教学内容,注重能力培养。

物理化学实验课程的内容应该达到培养学生的创新能力和综合素质的目的。而目前物理化学教学内容多数为验证性实验,这样的教学内容已不能满足当前社会对人才培养的要求。因此,有必要对实验教学内容进行适当改革,增加一些应用性较强的设计性、综合性实验,加强学生综合能力的培养。

3.提高实验教师的业务水平,加强师资力量。

加强实验室教师的培训工作,提高业务水平;促进校际间的实验交流与学习;另外让一些理论水平高、对实验教学有经验的理论课教师从事实验教学,通过这种方法可以改善实验室师资队伍的结构,增加实验教学的实力,提高实验教学效果。

总之,物理化学实验教学涉及教学过程的方方面面,需要做大量的工作。物理化学实验教学的改革不是在短时间内就能够完成的,只有不懈努力、不断探索,把注重学生的能力培养作为实验教学的重要任务,把实验教学工作搞好,才能够为国家培养出更多有用人才。

参考文献:

[1]张学军,王锁萍.全面改革实验教学,培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2005,24(1):4-6.

[2]甘礼华,陈龙武,钱君律.多层次物理化学实验教学的再思考[J].实验室研究与探索,2002,21(6):8-9.

物理化学实验范文第4篇

近几年东北大学在物理化学实验教学改革中引入绿色化学思想,在满足物理化学实验教学大纲基本要求、保证实验教学效果的前提下,合理选择和设计实验内容,采取环境友好的化学实验新技术、新方法,尽量减少或消除对环境或人体有毒、有害的化学物质的使用。在实验教学方式上,注意培养学生实验操作规范性,提高学生的绿色化意识。在教学实践过程中,提出了物理化学实验绿色化教学的一些具体措施。例如,更新实验设备、优化实验内容、实验微型化小型化设计、综合经典实验等。经过长期的努力和探索,增强了学生的绿色实验意识和环保意识,同时也改善了实验教学环境,基本实现物理化学实验教学的绿色化。

[关键词]物理化学实验;绿色化学;教学改革

随着科学技术的发展和社会的进步,人们越来越清醒地认识到经济发展所带来的环境污染问题已经对人类生存和社会发展构成了巨大威胁。引起生态环境破坏的污染物中很大一部分都是在人类自身的生产、生活过程中产生的。因此建设绿色生态环境已成为人与自然和谐发展的基本前提。绿色化学(GreenChemistry)就是近些年发展起来的与防治污染、保护生态环境密切相关的一门学科,目前已经成为国际化学学科领域研究的热点。绿色化学又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”等。绿色化学倡导利用化学的技术和方法减少或避免在工业生产及日常生活过程中使用、生产对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质。[1][2][3][4]高等院校中物理化学实验的绿色化改革正是契合了绿色化学的研究发展方向,向化学实验的无毒、无害化迈出了积极的一步。其目的是将绿色化学的研究思想传递给学生,使学生在今后的科学研究、生产、生活中也能积极主动地践行绿色化学观念;其方法是将绿色化学的实验设计理念融入基础物理化学实验教学进程之中;其核心内容是最大限度地减少或避免使用有毒、有害的化学物质,最大限度地减少或避免产生化学废物,也无需再处理废物,从源头处减少或消除环境污染。

一、物理化学实验教学绿色化的总体设想

物理化学是东北大学应用化学、生物工程、材料科学、冶金工程、环境科学、资源与矿物等专业的基础课程之一。而物理化学实验是物理化学教学的重要组成部分,是培养学生实践能力和科研能力的重要教学环节。[5]学校的化学实验中心每年为全校12个专业的近1200名学生开设数十个不同的物理化学实验项目。其中的“液体饱和蒸气压的测定”、“酸碱中和反应热效应的测定”、“铋-锡二元相图的绘制”等这些我们耳熟能详的、经典的物理化学实验项目曾经见证过几代学子的成长。毋庸置疑,这些实验设计得简单易行。通过实际的操作,实验者很容易理解其中蕴含的物理化学原理。然而,这些实验过程中都不可避免地会使用或产生某些有毒、有害的物质。如果不对这些物质进行无害化处理而直接排放,日积月累,不仅会影响师生的身体健康,还会污染周围环境。因此,物理化学实验绿色化是化学实验教学改革发展的必然趋势。在长期的物理化学实验教学改革过程中,我校化学实验中心高度重视贯彻绿色化学的教学理念,将绿色化学作为实验教学改革的重要组成部分。在对物理化学实验教学进行绿色化改革的进程中,我们从实验内容、实验设计、实验设备、经典实验项目整合、教学方法和教学理念等方面进行了积极的研究和探索,并取得了一定的效果。

二、物理化学实验教学绿色化的实践

(一)实验内容的绿色化

在实验项目的选择和实验内容的调整方面,尽量排除或减少对环境污染大、对人体毒性大的实验项目。在不影响实验效果的前提下,选用环境友好的试剂替代有毒或后处理困难的试剂,从而实现物理化学实验的绿色化。例如,“弛豫法测定铬酸根-重铬酸根离子反应速率常数”是以往我校应用化学专业学生必修的一个化学动力学实验项目。这个实验过程中需要使用的主要化学试剂是重铬酸钾。然而,通过对重铬酸钾性质的学习不难知道,它不仅有化学毒性和致癌性,而且还是一种强氧化剂,长期吸入,能破坏鼻粘膜,引起鼻膜炎和鼻中隔软骨穿孔,使呼吸器官受到损伤,甚至造成肺硬化。皮肤接触重铬酸钾溶液时易引起铬疮和皮炎。不仅如此,化学实验中心每年还需要投入高昂的实验经费用于处理由此产生的铬酸废液。因此,为保证实验教师和学生的身体免受危害,现已将其改为另一动力学实验“旋光光度法测定蔗糖水解反应的速率常数”,实验中用到的原料蔗糖无毒,而且使学生有机会学习旋光仪的使用方法。又如,在“气泡最大压力法测定溶液的表面张力”实验中,原来所使用正丁醇水溶液的最大浓度达到了0.35mol•dm-3。为了降低正丁醇使用浓度,我们曾对实验方案和实验装置进行了多次改进,使正丁醇的最大浓度降至0.1mol•dm-3。而且,实验操作也更加简便易行,实验中气泡的逸出平稳、连续。上述改进已经过多次教学实践检验,结果表明,正丁醇浓度的降低不仅节约了实验药品,而且低浓度正丁醇水溶液的表面吸附量随浓度的变化规律更符合吉布斯吸附等温式,有利于得出好的实验结果。

(二)实验微型化、小型化设计,减少药品用量

所谓微型化实验是指在微型的仪器设备中,用尽可能少的试剂获取所需的化学信息的实验方法。在保证可观测到与普通实验相同的实验现象的前提下,微型化实验还具有节约实验材料和时间、减少环境污染、操作安全等优点。所以,开展微型化实验是实现化学实验绿色化的好方法。在长期的物理化学实验教学过程中,在保证实验方案合理、实验结果稳定、实验效果显著的前提下,我们积极推行实验的微型化、小型化设计。例如,在“差热分析”实验中采用微型化实验样品管后,每份CaC2O4样品使用量减少到不超过0.05克,每学期仅CaC2O4试剂的使用量就减少到原来的十分之一。对于目前尚无法实现微型化的实验项目,我们采取了小型化设计或减少化学试剂使用量等方法,以期将物理化学实验对环境的污染降至最低。例如,在“金属二元相图的绘制”实验中,由于金属铋和锡具有熔点低、化学稳定性好、数据重现性好、原料易得、价格低廉等特点,所以,铋-锡二元系统一直以来都是我们进行此项实验教学的首选系统。若使用以往的实验设备,在实验过程中,以各种比例混合的金属铋和金属锡试样被放置在瓷坩埚中,上面覆盖一层硅油,以防止加热过程中金属样品被氧化。但是,通过查阅相关化学数据手册可知,金属铋的熔点为271℃,而硅油的燃点为320℃,仅仅比铋的熔点高约50℃。这意味着,在加热纯铋试样时,若操作者没有控制好升温速率而导致系统温度上升过快,那么样品温度很容易冲高至硅油燃点而引燃硅油。这不仅会造成大量硅油的损耗,容易引起教学事故,而且硅油高温挥发及不完全燃烧的产物还会污染空气。为此,我们放弃使用瓷坩埚而改用金属样品管盛装样品。这样不仅使单个样品的质量从过去的120克减少到几克,而且使用时很容易将金属样品管抽真空后密封,并循环使用。这种全封闭的手段有效避免了大量使用硅油作为样品保护层所带来的空气污染问题的发生。又如,在“酸碱中和反应热效应的测定”实验中,我们更换了体积更小的杜瓦瓶,使氢氧化钠和盐酸的用量减少到原来的四分之一。减少试剂用量后的中和反应系统由于溶液体积大幅减少,搅拌效率更高,系统各处的温度更趋一致,对温度变化的监测更容易,温度数据也更准确。除此之外,我们对“凝固点降低法测定分子量”、“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”等实验项目也进行了小型化改进,不同程度地减少了化学试剂使用量,显著降低了实验成本,改善了实验环境。实践证明,物理化学实验的微型化、小型化设计不但可以达到与常规实验相同的实验目的和效果,而且可以大幅减少试剂用量、不同程度地减少实验过程中产生的化学废弃物、节约后处理费用、减少污染、改善实验环境,因此,此举已经成为物理化学实验教学改革的一个重要发展趋势。

(三)实验仪器和设备的选择

与其他化学分支学科的基础实验相比,物理化学实验需要的中、小型实验仪器设备种类较多。其中多个实验需要测定温度和压力。传统的测温、测压装置都是含汞的,不但操作步骤繁琐复杂,而且易造成实验室汞污染,危及教师及学生的身体健康。例如,在“液体饱和蒸气压测定”实验中,过去常用U型水银压力计测定系统压力差。此种压力计中需要使用大量的金属汞,汞面用水液封。然而,由于此装有汞的U型玻璃管不宜经常清洗,所以管壁会吸附环境中的气体分子及尘埃等颗粒物。而在实验过程中U型管内汞液面会不断变化,会有少量汞由于与管壁上的吸附物作用而产生挂壁现象,从而使汞暴露于空气中并挥发为汞蒸气,这会对人体产生极大危害。目前,我们物理化学实验室中全部的测压装置均用数字式低真空测压仪替代水银压力计,从根本上消除了汞蒸气可能对教师和学生产生的危害。又如,在“凝固点降低法测定物质的摩尔质量”、“酸碱中和反应热效应的测定”及“燃烧热的测定”等热力学实验中,过去一直使用贝克曼温度计来监测实验体系温度的变化。贝克曼温度计虽然测量精密度高,但在实际使用时,存在操作繁琐且易碎等缺点。目前我们用数字式温度温差测量仪替代贝克曼温度计,不仅使实验操作难度降低,实验过程简化,而且也规避了由于操作不当造成温度计破裂而引起环境污染的风险。上述实验仪器设备的替换无疑使物理化学实验的测温测压手段更安全、更方便。

(四)综合经典实验内容

通过长期的教学实践和教学研究我们发现,传统的物理化学实验门类齐全、架构完整,大量的基础实验内容至今仍值得我们继承和发展。但囿于当时实验条件的限制,导致许多简单的实验耗时费力。因此,我们在保留经典实验内容的前提下,致力于整合实验方案,不仅大幅减少了试剂用量,有效降低了环境污染风险,而且还提升了学生综合分析实验结果的能力。例如,“原电池电动势的测定”、“电解质溶液电导率的测定”及“原电池温度系数的测定”这三个实验同属于电化学基础实验,内容相对简单。但是在过去,由于实验设备和实验手段的落后,完成这三个实验中的任何一个都需要很长时间,所以每一个都被设计为一个相对独立的实验项目,而这显然不利于学生将所学到的电化学基础知识融会贯通。通过认真分析、研究这三个实验的目的及内容,我们将它们融合并设计成了一个新的电化学综合实验。经过精心的实验方案设计和内容的整合,这个新的综合实验得到了学生和教师的广泛好评。由于实验试剂循环使用,避免了浪费和对环境造成的污染,为化学实验中心节省了实验经费。同时,学生对理论课中学到的电化学基础知识也有了比较全面且更为深刻的理解。

(五)合理分工协作

在实验教学过程中,我们不仅对经典内容重新进行综合设计,而且还会根据不同实验的特点,实时调整学生所做实验的部分内容。例如,学生在进行“双液系气液平衡相图”实验过程中需要测定的实验点较多,做出一个完整相图大约需要6个小时的时间,显然在规定的4学时内是无法完成的。为此,我们设计由两组学生分别测定相图的左半支和右半支,之后将两组数据合并,从而做出一个完整的相图。这就要求每组学生在实验过程中都必须认真仔细地完成操作并记录好数据,否则可能会因而某一环节的失误而导致合作双方的数据都出现偏差。实践结果表明,这种分工合作,在保证实验教学质量的前提下,既节省了药品,又有利于培养学生的协作精神和良好的操作技能。因此,对于复杂的实验项目,我们认为这不失为一个值得尝试和推广的好办法。

(六)规范操作方法,提升绿色化意识

长期的教学实践表明,在物理化学实验教学过程中,严格规范实验操作方法、督促学生养成良好的实验习惯是学生科研素质教育的重要内容。规范的实验操作方法和良好的实验习惯不仅是提升学生实验操作技能的重要基础,也是培养学生自觉进行绿色化实验的前提。在实验过程中,指导教师要认真监督学生不要随意丢弃药品,并纠正学生中普遍存在的“药品用量越多,实验现象就越明显”的错误观念,杜绝学生在做实验时随意加大试剂用量的现象,鼓励学生用最少的试剂做出成功的实验。同时也要求学生每次实验之前都要充分预习,提高实验成功率,减少重复实验引起的药品损耗现象。此外,教育学生从实验过程中的每件小事做起,逐步树立起绿色化科研意识和对社会的责任感。

三、改革后的成效

多年以来,经过对物理化学实验教学改革的绿色化探索与实践,在提升了教师自身的绿色化学教学理念的同时,在培养学生的协作精神、综合科研素质等方面也取得了良好效果。这些效果体现在学生在校学习期间养成了良好的实验操作习惯,明晰并理解了实验设计中绿色化改进之处,学会了用绿色化学知识设计实验等方面。而且,近几年来,我们对大量本科生就业后反馈的信息进行了分析并从中了解到,经过我们多年的绿色化实验教学训练,毕业生们在各自的工作岗位上都表现出较高的实验技能和良好的团队合作精神,综合素质高,受到用人单位的广泛欢迎。

[注释]

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[3]徐英,王桂清,陈灵谦.物理化学实验教学改革的探索[J].高校实验室工作研究,2010(4):5-6.

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[5]杨冬梅,王军.物理化学实验教学改革的总体设计及实践[J].高等理科教育,2008(6):103-105.

物理化学实验范文第5篇

关键词:实验教学;物理化学;留白策略

化学是一门实验性学科,实验教学是培养学生动手能力、科学素养的重要环节[1]。物理化学实验除了巩固理论知识外,着重培养学生创新思维、数据处理、分析问题和解决问题的能力[2,3]。在实验教学中采用留白教学法,可以促使学生以探索的心对待实验,从实验中发现、分析、归纳和总结,实现在“做中学”。

1物理化学实验当前遇到的问题

1.1照方抓药

物理化学实验教学中,常常存在理论和实验脱节的现象。或者是由于物理化学实验装置台套购置原因,采用学生分组循环实验;或者是由于实验项目在课程中分布不均衡,造成与理论教学不同步。学生对原理不了解,实验中就会按照讲义照方抓药,潦草完成。

1.2猜测结果

当前物理化学实验内容多为验证性实验,实验有确定的结果。教学中学生按照操作流程完成,并采用各种方法猜测“正确”答案,使自己的测定数据“看起来正确”。这样的实验教学仅仅训练了学生的实验操作技能,背离了实验的初衷,学生的观察能力和发现问题的能力都得不到训练。

1.3工具落后

物理化学实验中涉及数据的处理和数学模型的建立,传统的计算器不能满足现代数据统计和处理的需要,现代的计算机软件丰富多样,这些软件在数据处理方面各有利弊。新编实验教材建议使用计算机软件进行数据处理,由于教材的更新速度落后于软件的更新速度,计算工具落后的情况会持续存在。

2物理化学实验中的留白策略

2.1实验原理留白

实验原理是实验要验证的基本规律,只有自己发现的,才会印象更深刻。在设计实验时,结合学生特点,把学生能力所及的规律,借由实验的设计,让学生自己去发现。以双液系气液平衡相图绘制的实验为例,其中用到沸点仪(如图1所示),实验中液相受热蒸发,冷凝后汇聚在冷凝管下端,其组分为气相组成。但实验中收集的气相组分是开始加热到沸腾过程的气相组分,不是沸点时的气相组分,这样就影响了实验结果的准确性。为此,教师们采用各种方法来改进实验,或者改进实验装置,或者修改实验操作。本着让学生自己发现的目的,微调实验内容,让学生收集两次气相和液相组成。学生发现两次收集的气相和液相组成不相同,进而开始思考为什么不相同?哪一次的实验数据更贴近实际情况?如何改实验装置可以使实验更便捷?双液系沸腾过程特点就可以经由学生实验自己发现。

2.2实验操作留白

实验操作是实验成功的保证,选择的试剂和取用的量都经过反复优化,这反而剥夺了学生思考的过程。因此,我们在一定范围内,鼓励学生尝试,允许学生试错。以萘的环己烷溶液凝固点降低实验为例,萘的加入量有一个建议范围,当学生对超出加入量范围感兴趣时,鼓励其尝试,提醒注意观察实验现象,比对实验结果。同一个实验中,不同学生关注的焦点不同,试错的方法也不同,在后续的实验讨论课,每组将分享自己进行的尝试和发现的规律,全班在此基础上进行改进和总结。

2.3实验结果留白

传统实验多为验证性实验,通常在实验原理讲解的过程中,学生就能猜到实验结果,学生会养成一种去印证而不是去发现的习惯。唯有不设答案才会有多种答案,不论教师知道实验的结果是什么,一定要把发现的权力留给学生。以恒温槽的使用实验为例,传统的实验目的是了解恒温槽和贝克曼温度计的使用方法,测定恒温槽的灵敏度曲线。物理化学实验有培养学生数据处理能力的任务,恒温槽实验考验了学生对数据的敏感程度和忠实于原数据的科学精神。对实验内容进行如下处理:测定两个温度下恒温槽的灵敏度,其中一个温度略高于室温,另一个在此基础上高20°C。学生需要对实验数据周期性,最大最小值进行判断,并对两组数据进行比较。低温组的数据由于温度变化较小,规律性的判断会带来很大干扰,这样的情况在科学实验中经常会遇到,如何面对困难并在困难中寻找方法,是对学生实验心理素养的培养,也是对学生忠实于原数据的科学精神训练。

2.4实验课后讨论留白

实验目标达成,仅仅通过实验过程是不够的,实验课后的讨论可以把学生对实验的理解深化,然后抽象为可供借鉴的方法。恒温槽实验,引导学生体会数据收集、整理、分析、对比的方法,以及如何进行数据挖掘,数据与实验的结合观察;双液系相图实验,可以引导学生关注实验中的现象观察、正误判断、仪器改进、方法修正;旋光法测定蔗糖转化反应速率常数实验,可以引导学生解构实验的设计方法和后续的数学处理方法。讨论课的顺利开展,离不开上述过程留白策略产生的疑问、思考、再实验和总结,由实验中产生的疑问开始,进行针对性的补充实验进行验证,最后总结讨论。讨论课的开展也要留白,针对大家讨论的方法,指出这只是解决这类问题的其中一个方法,可以给学生课后思考留下空间,勾起学生课下拓展学习的兴趣。

2.5数据处理工具留白

物理化学实验要培养学生数据处理的能力。现在计算机普及,软件丰富适用,软件的更新速度之快,让人应接不暇。原则是传授数据处理的方法,不统一数据处理的工具。在教学要求上,明确可接受的作图方法有:坐标纸作图、excel作图、origin作图;在教学方法上,以引导为主,在实验报告提交后,对每一种数据处理方法进行点评,使学生认识到origin软件的优势;在教学安排上,数据处理的难度先易后难,当学生用传统方法处理数据感到繁琐时,就开始根据网络教程自主学习origin作图方法。虽然每一个同学开始使用origin软件的时间点不同,期末大部分同学都能掌握or⁃igin作图方法。这样的留白设计,一方面尊重学生差异,遵循学生自身发展规律,符合启发式教学的原则;另一方面培养了学生的自学能力和自学信心,实现“为不教而教”[4]的教学目的。

2.6教师评价留白

教师评价在实验教学中有导向作用,传统实验的评价多以实验认真程度和实验结果与理论结果的吻合程度作为标准。我们则鼓励学生自主的思考和创新的想法,在教学中对学生的活跃的思维进行呼应,共同分析讨论其想法的可行性。在物理化学实验教学调查问卷中,多位学生表示,对物理化学实验的兴趣始于教师对其突发想法的肯定和鼓励。不以统一结果评价学生,因材施教是实验教学的方向。

3结语

实验教学中运用留白策略,在教学目的实现上,更有利于学生发现规律而不是验证规律;在教学设计方面,更有利于呈现问题而不是消弭问题;在实验操作上,允许学生合理试错并从错误中发现规律;在实验讨论上,提倡分享发现而不是统一答案;在实验期望上,以解决问题替代呈现结果。实验的留白策略回归实验的初衷,让学生在实验中体验发现的乐趣和探索的喜悦,同时提高解决问题的能力,形成严谨的科学精神。不是所有项目都留白,把任务交给学生自己完成,而是根据具体实验特点,有选择地,通过更高阶的设计,把要传递的信息通过实验结果呈现出来。通过留白促进学生思考,再辅以教师有技巧的引导,让学生对模糊的认识明晰化。因此,实验的设计很关键,需要教师谨慎把握,教师需要了解各种情况的实验结果,熟悉可以与实验关联的理论信息点,在实验教学中才能心中有数,引导学生指向目标而又不谈结论。

参考文献:

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[4]洪志忠,别敦荣.学习素养视域下的大学教学改革[J].高等教育研究,2020,41(6):64-71.

物理化学实验范文第6篇

关键词: 物理化学实验 教学改革 人才培养

化学是以实验为基础的科学,实验教学在人才培养中的作用举足轻重,而物理化学实验的教学改革又是实验教学体系改革的重要方面。近年来,地方本科院校结合实际在物理化学实验改革方面都做了不少尝试。我们针对学生轻视实验、重理论、实验热情不高,自主性、能动性和创造性难以发挥等问题,以提高动手能力和创新能力为抓手,在物理化学实验教学中进行了改革探索与实践,提高了教学效率和人才培养质量,现总结如下,供大家参考。

1.加强课程教学改革,确保理论课与实验课同步进行

物理化学实验是化学化工类专业学生必须掌握的一门基本技术课程,教学内容综合了化学领域中无机化学、分析化学、有机化学等各基础学科的基本研究工具和方法。目前,由于理论课与实验课单独设课,受传统教学模式的限制,加之实验课一般又由不同的老师分小组指导,致使理论课与实验课经常出现脱节现象。往往理论还没有讲完,实验课就要先行开展,而实验课中涉及的理论知识受课时所限,不可能讲深讲透,导致学生在实验过程中对相关理论知识理解不透,只能依照教科书机械地进行实验,学生不能理解实验现象与内容间的内在联系,应付了事,实验课成了走过场。为此,我们重新审核理论课与实验课之间的内在承接关系,调整实验开设时间,确保在完成按时实验教学任务的前提下,做到理论指导与实验操作的步调一致。同时,改革一些过去不符合“绿色化学”观念的污染严重、毒害较大的实验内容,取而代之的是绿色、环保,又具趣味性和应用性的实验项目。实践证明,正因为学习了相应的理论知识,学生对实验过程中出现的不同现象才会有自己的理解和思考,实验的成就感大大增强。

2.更新实验教学理念,改革实验教学方法

为培养学生的创新能力,我们探索实施了“以学生为主,以教师为辅,注重综合素质培养和创新能力训练”的教学方法,在实验过程中,要求学生仔细观察实验现象,引导学生深入思考问题,激发学生的参与热情和主观能动性。如在实验过程中发生意外或出现突发故障,鼓励学生大胆提问,独立思考,对实验中发生的情况提倡相互讨论和争辩等。这样既加深了学生对实验过程的印象,又使学生对所学知识有了更深入的了解,并做到了举一反三,融会贯通;又如随着计算机技术的发展和普及,我们结合新仪器和新方法制作出与教学紧密相关的多媒体课件,使教学活动更具互动性和形象性;再如我们实施以小组为单位分批进行实验的教学方法,要求组内每个学生都要熟知实验的全过程,这样先做的同学可给下批实验的同学进行示范和指导等。上述方法的实施既可节约教学资源、提高实验效率,又可提高学生的自主性和协作精神,也给予学生足够的空间发挥实验技能和主观能动性,突出学生在实验过程的主体地位等。

3.建立开放实验室,实施开放式实验教学

自2010年物理化学实验被立为院级精品课程建设以来,我们开始尝试开放式教学,实验室全面向学生开放,给予学生充足的实验时间和空间。我们的具体做法是:对实验时间实行开放,学生可根据自己的安排,自主选择时间到实验室做实验,有足够的时间和自由度“准备、思考、消化、完成”实验内容;对实验仪器设备实行开放,把实验室闲置的仪器设备集中在一起,供学生了解仪器结构和工作原理,并鼓励他们维修和改装用,增强他们的动手能力。这样既给学生练就了一套过硬的实验技能提供了条件,又提高了仪器设备的使用率;对实验项目实行开放,学生结合自己的专业方向和兴趣爱好,自主选择课程大纲规定的实验内容,同时还根据实际需要选择实验内容,学生通过自学和与教师交流,独立完成实验。此外,对参与开放式实验的同学,我们还在文献查阅、实验方案设计、实验操作规范、实验仪器仪表组装及其调试、实验数据计算机处理、实验论文撰写和交流答辩等方面进行系统训练,进一步拓宽学生的知识面,激发他们的求知欲和好奇心等。

4.开设综合性和研究设计性实验,培养学生自主创新能力

为了能有效地培养学生的综合分析、研究创新能力,我们通过开设综合性和研究设计性实验来实现。综合性实验是物理化学实验课程知识的综合体现,其中包含大量的基础知识和基本技能的综合运用;研究设计性实验是教师只给出一个实验题目和实验目的,学生根据已有的知识,结合相关文献资料设计出实验方案,与教师讨论认为可后方可独立实施。研究设计性实验对学生的实验技能要求更高,往往被安排在综合性实验完成后再进行。这时基本实验技能课已上完,学生也做过了一些综合性实验,做研究设计性实验的基础已经具备。学生从教师那里得到实验题目后,通过到图书馆和互联网查阅相关的资料设计出实验方案,交给教师审阅,带审核通过后学生可进入实验室独立完成实验。实验结束后,教师会与学生一起讨论实验的得失,提出相应的问题,以求下次改进。例如在“微量热法测定药物对细菌生长代谢的抑制作用”研究设计性实验中,学生通过查阅资料和文献,可设计出多种实验方案,内容涉及药物和细菌的筛选、微量热数据收集与分析,细菌生长代谢环境的设置与控制,将多个单元操作串联在一起,并包含大型表征仪器的使用。实践证明,开设综合性和研究设计性实验使学生掌握了科学研究的一般方法和程序,巩固了理论知识,实验技能得到了锻炼,创新能力得到了培养。

总之,几年来我们在物理化学实验教学中坚持以上做法,加强对学生创新能力的培养,对全面提高教学质量起到了积极的促进作用。教学改革不应该是一成不变的,随着形势的变化,针对不断变化的培养对象,应该不断地向前发展,在继承前人优秀教学成果的基础上,推陈出新,开拓进取,灵活运用,为培养新世纪创新人才作出更大的贡献。

物理化学实验范文第7篇

物理化学实验教学是高校基础化学实验教学的重要组成部分。为提高物理化学实验教学质量,文章对近十年来高校物理化学实验教学存在的主要问题进行了系统梳理和归纳,并针对这些问题提出相应的解决措施,从而充分激发学生学习兴趣,深入挖掘学生学习潜力,促进学生创新精神和创新能力的培养。

[关键词]

物理化学;创新能力;实验教学;教学改革

物理化学是高校化学工程与工艺、食品科学与工程、应用化学和制药工程等本科专业的必修基础课程,它是以物理学原理和实验技术为基础,借助于数学运算工具来探究物质体系的化学反应规律的一门科学[1]。实验教学是物理化学学科教学中不可或缺的教学环节,对培养学生的创新思维、实践动手能力和综合素质起着举足轻重的作用。但是,随着时代的进步和现代科技水平的快速发展,高校物理化学实验教学逐渐凸显出一系列问题[2-3]。本文对近十年来高校物理化学实验教学过程中主要存在的问题进行了梳理和总结,在此基础上提出了相应解决措施,对培养具有创新意识、创新精神和创新能力人才有重要意义。

1物理化学实验教学中主要存在的问题

目前,普通高等学校物理化学实验教学中普遍存在一些共性问题,现归纳总结如下:

1.1实验教学内容陈旧,反映不出学科发展新趋势

近十年来,物理化学学科发展迅速,但实验教学部分内容较为陈旧,在实验安排上通常以验证性实验为主,对提升培养学生的学习兴趣和探究事物现象背后科学规律的好奇心不足,且对学生实验技能的培养不够重视[4]。综合性实验开设则较少[5],尤其设计性、探究性实验更是微乎其微。因此,实验教学内容无法反应物理化学学科发展的现状。

1.2实验教学方法单一,未能有效激发学生的学习兴趣

传统的物理化学实验教学大多数采用“灌输式”的教学方法,即教师讲解实验目的、实验原理、操作步骤和实验注意事项,然后学生根据实验教材按部就班地进行实验操作,再对实验结果进行数据处理,最后完成实验报告[6]。近年来,大多数高校普遍采用多媒体教学,教师将黑板变成了屏幕,但大多数并没有改变传统“灌输式”教学方法,多媒体教学信息量大,甚至灌输地更为严重[7]。在整个“灌输式”实验教学过程中缺乏启发式引导,学生缺乏积极主动思考问题,学生在实验过程中积极性不高。

1.3理论与实验教学严重脱节,造成部分学生存在厌学心理

物理化学的理论教学和实验教学在相当长时间内分别由不同任课教师担任,再加上理论课与实验课教学教师之间没有沟通,造成实验课已经开课了,但理论课程却尚未讲到,亦或理论课讲到该部分内容时,学生已经忘记相应实验内容,从而导致理论教学与实验教学出现严重脱节现象[8]。实验课脱离了理论课的指导,学生难以全面、深刻理解实验教学内容,严重打击学生通过实验探索科学规律的学习积极性,长期以往滋生学生的厌学心理,难以达到实验教学过程中理论与实践相结合的目的。

1.4实验考核评价体系较为简单,未能全面客观评价学生实际实验能力

传统物理化学实验教学主要采用教师评价的考核方式[9],其考核评价体系相对较为单一,其考核缺乏层次性和多样性[6],未能充分调动学生的学习主动性和创造性,不利于学生创新思维和创新能力的培养。

2物理化学实验教学改革措施

2.1更新实验教学内容,构建多层次实验教学新体系

根据学生所学专业的特点和需要,教师在实验教学过程中不断更新物理化学实验的基本内容,依据物理化学领域的最新研究成补充物理化学的前沿理论、新方法和新应用,构建“基础性-综合性-设计性-研究性”四层次的实验教学体系。第一层次为基础性实验,主要训练学生掌握物理化学的“三基”,即基本原理、基本知识和基本技能,规范操作得出正确的实验数据和结论。通过基础性实验的系统训练,让学生较好地掌握物理化学的基础知识和实验操作技能,为后续综合性实验打下扎实基础。第二层次为综合性实验,主要培养学生分析问题和解决问题的能力,进一步巩固。综合性实验是在第一层次的实验基础上开设,如设计常见钾盐对水比热容的影响[10],先检测量热计的热容,再采用不同电热发测定不同钾盐水浓度的比热容。通过综合性实验,一方面可以帮助学生巩固前面学习的基础性实验知识,另一方面提高学生综合运用所学基础知识的能力以及提出问题、分析问题和解决问题的能力。第三层次为设计性实验,主要综合训练学生的实验设计、数据处理和综合运用所学基础知识的能力。教师作为主导,学生作为主体。在教师的引导下,充分发挥学生自身的主观能动性,学生提出问题,查阅相关资料,独立进行实验方案的设计,执行实验,处理实验数据,得出实验结论,且学生尽可能自行解决实验过程中碰到的技术问题。学生通过设计实验,灵活运用所学知识研究新问题,必将大大激发学生的学习兴趣和内在潜能。第四层次为研究性实验,主要培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。研究性实验内容可源自教师申请的科研课题,也可以是在教师的指导下,学生根据自己的专业特长和兴趣爱好申请的大学生创新实验计划(校级、自治区级、部级)或挑战杯项目,学生须通过查阅国内外跟课题相关文献资料,撰写申报书并独立进行科学实验。学生通过课题申报、中期考核和结题答辩等系列过程,使学生经过系统严格的科研训练,逐渐形成勇于创新、科学严谨、求真务实的科学品质,进而学生的创新意识和创新能力得以显著提升。

2.2建立问题为核心的教学模式,采用多元化教学方法

问题式教学法是一种以问题为核心,教师为主导,学生为主体的教学模式,其中问题的设计是关键[11]。实验教学过程中,教师可以科学设计“系列问题”。根据问题的覆盖范围,问题可分为普遍性问题和特殊性问题。普遍问题是面向全班大多数学生的问题,涵盖实验中要求全体学生要掌握的基本知识、基本操作和技能;特殊性问题是针对少数学生实验过程中碰到的问题,引导学生积极思考,分析问题的原因,激发学生探究问题的好奇心和求知欲。实验开始前,学生写好预习报告后进行谈论实验过程中可能出现的问题,探讨问题出现的原因,避免问题出现的措施。实验过程中,学生应注意观察实验现象,鼓励学生灵活运用所学知识解释实验过程中碰到的现象,深入探究实验现象背后隐藏的化学机制。实验结束后,全班同学积极讨论实验过程中遇到的难题,结合启发式教学方法,鼓励学生踊跃发言,培养学生的分析、归纳和表达能力。项目教学式教学法是以实验项目为对象,学生为中心,在教师的引导下,学生对项目进行处理,从资料收集、方案设计和项目执行到项目的结束都由学生讨论协作完成的一种新型教学方法[3]。与传统灌输式教学法相比,该方法特点在于以项目为主线,学生为主体,教师为引导,教师不仅是知识的传播者、引导者,同时也是项目的共同参与者和监督者。项目教学法中项目的设计是关键,根据学生的认知水平和知识结构,采取由简单到复杂,由浅入深设计实验项目,充分调动学生学习的积极性,让学生去发现问题,分析问题和解决问题。开放式教学法是将实验室对外开放的一种教学方法。开放式实验教学允许学生选择自己感兴趣的实验项目,开放式实验室为学生提供开放、宽松、自由的学习环境,让学生充分发挥自己的想象力和创造力,培养学生实验过程中关注重要实验细节,养成科学、严谨地记录实验数据的好习惯,同时为学生从事研究性项目打下良好基础。

2.3理论与实验教学相对接,使学生喜欢理论爱做实验

物理化学实验对深入理解物理化学基础理论具有重要作用,而物理化学基础理论对解释物理化学实验现象有指导作用。因此,物理化学实验课和理论课是有机结合、密不可分的有机结合整体。为达到理论课和实验课相结合的目的,担任物理化学理论课教学的教师尽量担任物理化学实验课的教学;若理论课和实验课分别由不同教师担任,那么理论课教师和实验课教师之间应及时沟通,以保证理论课在和实验课相对接。当开设物理化学理论课后应紧接着开设实验课,以加强学生对物理化学基础理论的深入理解;教师在物理化学实验教学过程中采用多媒体教学结合黑板板书,可以使抽象的物理化学基础理论变得生动有趣,学生通过物理化学实验课,可以激发学生学习理论知识的兴趣,充分挖掘学生的学习潜力,使学生喜欢理论爱做实验,以达到理论和实验相结合的目的。同时为了让学生较多地接触物理化学发展的前沿,掌握先进的实验技术,学校不断加大投入更新物理化学实验试备,让学生接触和使用更多先进的实验仪器。如在“凝固点降低法测定葡萄糖的摩尔质量”实验中采用数字式精密温差测量仪代替了贝克曼温度计;在“氨基甲酸铵的分解平衡”实验中用数字式低真空测压仪代代替了U形管水银压力计。这些仪器采用新型传感技术,精确度高、稳定性好、操作简单、使得整个物理化学实验的测温测压手段更加先进,从而提高学生做实验的兴趣。

2.4建立综合考核评价体系

传统的实验教学考核方法,通常注重物理化学实验理论要点的考查,将实验报告作为考核的主要依据,这样的考核方式侧重笔试,忽视了对学生实验操作能力的考核,具有单一性和片面性,很难如实地反应出学生的真实水平。因此对物理化学实验课成绩的考核做了改革,制定了“物理化学实验学生成绩考核细则与评分标准”,明确实验成绩考核的具体内容为平时操作(含预习情况、操作的熟练程度、纪律、安全)、实验报告、期末实验考核(含实验操作考试、理论考试)七部分。其中平时操作成绩(含预习、操作的熟练程度、纪律、安全)占30%、实验报告成绩占30%、期末实验考试成绩40%。重点增加了期末实验考试,主要对基本原理、基本操作、数据计算及处理进行现场抽题考试,抽题是由学生本人随机抽签,一人一题,考试内容含物理化学实验仪器的使用、物理化学参数的测定、实验数据的计算及处理。通过以上改革,避免了以往只凭实验报告评定成绩的弊端,使实验教学的考核趋向科学化,提高学生学习的兴趣和竞争性。同时为了更加客观全面评价学生的实际情况,我们拟将学生引入考核主体,在平时操作成绩的评定中,采用学生自评(权值10%)、学生互评(权值30%)和教师评价(权值60%)的多元评价评价体系,突破传统的单一教师评价方式,以体现以教师为主导、学生为主体,提高学生对实验成绩的认可度,激发学生的学习兴趣。

3结语

综上所述,物理化学实验教学改革是一个长期不懈努力的过程。物理化学实验教学只有通过不断更新教育理念,紧跟现代科技水平的步伐,不断更新自身实验教学内容,同时实现理论教学和实验教学的有效对接,综合运用多种教学方法、手段,构建科学合理的综合考核评价体系,考核实验过程与实验结果并重,建立学生在实验过程中的主体地位,激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习的主动性和创造性,深入挖掘学生的学习潜力,才能真正意义上提高学生的创新意识、创新精神和创新能力。

作者:刘纯友 程谦伟 田玉红 单位:广西科技大学生物与化学工程学院

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物理化学实验范文第8篇

【关键词】物理化学实验;实验教学;创新性思维

大学物理化学实验是理工科化学专业的一门重要的基础课,是化学专业实验教学体系的重要组成部分[1-2]。它综合了化学领域中各分支的基本实验方法,又与物理化学课程紧密相连。同时,它也是一门独立的、理论性、实践性和技术性很强的课程[3-4]。因此,它在理解化学学科基本理论,培养学生分析、解决问题的能力以及建立科学思维方法等方面都发挥着重要的作用。鉴于此,国内很多高校十分重视这门课程,建立了较为完善的物理化学实验课程体系,这在很大程度上提高了其规范性、实践性和可操作性。然而,无论从授课教师对讲授这门课程的困惑,还是从学生对学习这门课程的茫然,都说明要讲好这门课程、学好这门课程,还有许多需要解决的问题。笔者根据近几年讲授这门课的经验和体会,简要探讨一下如何做好这门课程的准备工作,希望能够共同进步,以提高物理化学实验课的讲授和学习效果。

一、重温物理化学理论课教材,深入每一个细节。

二、参考多个实验教材,去粗存精。

由于物理化学实验课程高度的实践性和技术性,使其授课教材在全国范围内出现百花齐放的局面。作为授课教师不能只盯着自己手头上的一本教材,而应该结合自己学校的实际情况,再重点参考两到三本其它版本的教材,找到一个最合理、最简单而又能切实激发学生思维创新能力、实验动手能力的方法。例如:“旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数”这一实验,原理是比较简单的,就是一级反应的动力学原理。然而,普通的动力学方程处理的都是浓度与时间的关系,该实验却是通过测定体系旋光度的方法确定速率方程。那么,学生难以理解的地方在于,体系的旋光度与浓度之间究竟存在怎样的关系?如何有效解决这一问题?笔者通过图书馆以及网络查阅了六七部国内运用较多的物理化学实验教材,通过反复推敲,综合了南京大学和复旦大学主编的实验教材对这一问题的推导过程,大胆引入蔗糖、葡萄糖和果糖三种物质反应过程浓度与旋光度之间的比例系数,通过这样三个独立的系数,运用普通的动力学知识推导出整个体系浓度与旋光度的关系,从而水到渠成地得到旋光度与时间关系的动力学方程。这样学生很容易接受,同时也加深了对一级反应动力学特征的理解。

三、植入最新进展,激发学生求知欲望。

物理化学实验课程的理论性很强,大多是为了理解某个重要原理,这使得大部分学生在学习中往往感到空洞乏味,缺少新鲜空气。而这门课程与其它实验课一样也是为了培养学生基本的实验技能,激发创新性思维,为日后专门从事研究工作的人才奠定坚实基础。作为授课教师应该主动承担这一责任,从自我入手,调研、查阅本实验课题的最新进展,在授课时不失时机的给学生植入这些信息,激发学生的本能求知欲望和兴趣,从而使他们主动融入实验课的学习与实践中去。例如:在讲到“燃烧热的测定”这一实验时,不如拿出两三分钟时间讲一下目前化学反应热效应以及生物体系微量热在试验方法和技术方面的最新进展,如纳瓦级的等温滴定量热仪的应用,微瓦级的差示扫描量热技术的飞速发展。让学生体会到量热实验不只是一个乏味空洞的理论,而是一个在科学研究中能够发挥重要作用的强大武器,从而激发学习的兴趣。

四、做好预作实验,科学安排实验内容。

物理化学实验课程作为一门综合性最强的实验课,做实验的过程对学生来说也是一次实际摸索和探究过程,因此在这个过程中会存在许多不确定的因素。这些因素如果不及时排除,就会影响到学生的实验过程,甚至影响实验结果,进而打乱整个实验课进程。例如:“凝固点降低法测定溶质摩尔质量”这一实验,溶液搅拌的规律和速度决定溶液过冷程度的大小,对固体的析出起到十分关键的作用。笔者在做预作实验时,发现很难控制过冷程度,实验的重现性很差。经过大约一天的反复琢磨和改进,终于找到原因:手动搅拌很难做到每一次都一样的力度和规律。于是尝试单独对凝固点管运用磁力搅拌器进行搅拌,但搅拌速度要比原来的速度大一倍左右,方可得到较好的结果。因此,在备课的时候就要根据这些实际情况对实验步骤和操作方法略作调整。如果连老师都很难把握的这些环节,不通过预实验去解决,盲目地让学生直接进行试验,那么其实验效果就可想而知了。

总之,物理化学实验课程的准备工作不是一个简单的重复教材的过程,而是一个授课教师主动的、积极的进行深入调研,精心准备过程。它需要广大授课教师真正地、脚踏实地地去付出和耕耘。我相信只要我们能够进行多层次的调研,多方面的准备,深入每一个细节,就一定能够备好物理化学实验课,也能够为学生学好这门课打下良好的基础。

参考文献:

[1] 常照荣.《物理化学实验》[M].郑州:河南科学技术出版社,2009:1—4.

[2] 蔡显鄂,项一非,刘衍光修订. 复旦大学《物理化学实验》[M]. 第二版. 北京:高等教育出版社,1993:31—34.

[3] 崔献英,柯燕雄,单绍纯. 《物理化学实验》[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2000:33—36.

物理化学实验范文第9篇

关键词: 高职物理化学实验 教学改革 开放性实验室

物理化学实验是高职高专化工类专业的必修实验课,它是基于无机化学实验、分析化学实验及有机化学实验的基础化学实验课程。它是借助于物理学的原理、技术和仪器,借助于数学运算工具来研究物质的物理性质、化学性质和化学反应规律的一门科学[1]—[2]。目前,大部分高职院校物理化学实验教学中,大多仅仅注重培养学生的操作能力,或是“照方配药”式的实验来验证已学过的知识,忽视了对学生创新能力和创新思维的培养,不利于有效培养学生分析问题、解决问题的能力,从而使学生缺少将来从事专业岗位工作所应具备的专业技能和应用能力。因此,本文针对高职院校化学专业特点及目前教学现状,对高职院校的物理化学实验教学进行了一系列探索改革和实践,以全方位提升学生的综合素质与能力。

1.当前高职物理化学实验教学中存在的主要问题

(1)实验教学内容陈旧,与高职教育目标不符。

实验教学内容陈旧,缺乏新意是目前物理化学实验教学中存在的一个突出问题[3]。现行的高职高专教材大多仍在沿用以前的一些经典实验教材,教材内容更新速度缓慢,内容枯燥,难以调动学生的学习兴趣和积极性,并且教材内容专业深度不够,很难适应当前社会对人才发展的需求。同时目前的教材中物理化学实验项目多为验证性实验,设计性和综合性实验等深层次内容所占比例小,从而造成学生在实验中缺乏主动性,学生动手能力差、依赖性强,不利于对学生创新意识和创新能力的培养。因此,在教学过程中需要针对不同的专业特点,科学、合理调整实验内容。

(2)实验教学手段单一,现代教育技术手段应用不够。

目前物理化学实验大多都是采取教师板书讲解实验目的、原理、仪器的操作和实验注意事项等,然后学生再照搬教师的方法及实验讲义上的步骤完成实验,最后根据实验数据提交实验报告的教学模式[4]。这种单一的教学模式造成了学生对教师教学模式的麻木,不利于发挥学生的主观能动性,不利于学生创新意识和能力的培养。另外,在教学过程中实验课件、DV录像、电脑仿真、网络教学等现代化多媒体教学手段还没有得到广泛应用,从而大大降低了学生的实验热情和积极性。

(3)实验评定标准单一。

物理化学实验中,教师对学生的实验课程成绩评价通常只以学生的实验报告定实验成绩,这种考核方式存在很大的局限性,一方面它很难全面反映出学生实际实验能力的高低,另一方面教师不能动态地掌握学生在整个实验过程中的操作情况,造成有的学生不求甚解、蒙混过关,甚至相互抄袭,从而不利于培养学生的学习与动手能力。因此有必要改变单一的考评方式,采取多元化考核评价体系。

2.物理化学实验教学改革探索

(1)结合高职专业特点,不断更新和优化实验内容,完善课程体系。

物理化学实验内容的设置应与高职院校专业特点相结合,取消陈旧过时的实验,适当增加一些能反映现代化新进展、新技术,以及与实际应用密切相关的实验内容。例如对于高职院校化工专业的物理化学实验,可以开设液体饱和蒸气压的测定、二元相图绘制和燃烧热的测定等实验。而燃烧热的测定实验中将有毒的萘改为无毒的煤,消除了有害物质对人体的伤害和对环境的污染,改善了实验室的实验环境,同时可以让学生将理论同实际生活联系在一起。另外,为了培养学生独立处理问题和解决问题的综合能力,可以适当增加一些设计性和综合性实验。如将“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”作为设计性实验,改变过去教师讲、学生操作的传统教学方法,要求学生自己查阅文献,运用所学知识、实验方法和技能设计出实验方案,得到实验结果,并对结论进行分析。通过整个设计和完成的过程,充分发挥学生的主动性和积极性,培养学生的学习和创新能力,训练学生的发散性思维,为学生后续的实际应用做好铺垫。

(2)运用先进教学手段,加强师生互动。

教师利用实验课件、DV录像和电脑仿真等现代化技术手段进行实验教学,可以充分发挥多媒体教学直观、形象、信息量大的优势,从而活跃课堂气氛,充分调动学生的学习主动性和积极性,加深学生对所学知识的印象,同时还可以弥补某些实验仪器不足的问题。另外,学生在完成实验报告的过程中,教师指导学生学习使用Excel、Orgin等软件对实验数据进行处理,既简单方便,又提高了结果的精确度,更提高了学生对实验数据处理和作图的能力,对以后的毕业论文撰写和科学研究有很大帮助。将计算机辅助手段引入物理化学实验教学,是今后物理化学实验改革的必然趋势。

(3)建立开放性实验室,提高资源利用率。

为了进一步提高高职院校学生的实验能力,更好、更全面地推行素质教育,在正常的实验教学之外,物理化学实验室可以面向学生开放。实验室开放形式主要指教学任务以外的设计性、综合性等提高型自选实验项目的开设。利用课余时间让一部分有能力、有兴趣的学生选做新实验,根据所学知识,在教师的指导下,查阅文献,自行设计实验方案并完成实验,对实验结果与数据进行讨论。另外鼓励学生积极参与教师的教改研究活动,例如教学方法的改进、教学仪器的改进等,以此来拓展学生的知识体系,培养学生的创新思维意识和科研能力,引导学生在实验、观察中养成科学的自然观,给学生一个自主发展和实践锻炼的空间。

(4)改进实验考核体系,实行考试多元化。

为了促进物理化学实验教学水平的进一步提高,针对以往对实验成绩的考核只凭实验报告来评定而很难全面反映出学生实际实验能力高低的弊端,对物理化学实验课成绩的考核进行改革,具体实施措施包括:第一,建立综合考核办法,把实验分成预习、独立操作能力、原始实验数据记录、实验报告、安全和实验态度等多个单元,实行实验全程考核;第二,提供实验项目,让学生根据所学知识设计实验,最后以论文的形式提交实验报告,从而使教学工作的重点真正落实到学生能力的培养和素质的提高上。这种细化的考核方式可以使老师对学生在实验过程中的各个环节进行监督指导和评分,从而有效改变学生对待实验课的态度,为学生分析和解决问题能力的提高打下扎实的基础。

3.结语

物理化学实验教学的改革与探索是一项长期而艰巨的任务,在今后的工作中可以结合高职院校不同专业学生的特点,有针对性地及时更新实验教学内容,不断改进实验教学手段,全方位开放实验室,建立多元考核体系,进一步提高学生的学习积极主动性,增强其独立工作能力、动手能力,以适应现代社会对人才发展的需求。

参考文献:

[1]高职高专化学教材编写组.物理化学实验(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2002:1-2.

[2]刘瑞源,周益民,钟平.物理化学实验教学体会[J].山西医科大学学报,2004,6(3):287-288.

[3]赵志刚,任春梅,金丹.高等医学院校物理化学实验教学改革探索[J].中国科教创新导刊,2011,23:66.

物理化学实验范文第10篇

因为与专业知识密切相关,学生在实验时表现出很大的兴趣,因而能够通过实验较好的掌握电导率的相关知识并学会电导率仪的使用,同时也更多的了解了相关中药离子透析的知识。几个学期的教学过程表明,该项改进取得了较好的教学效果。以“将物理化学实验与中药学相关知识进行结合”为思路,我们还开设了药物有效期的测定等实验项目,也取得了较好的实验效果。

部分物理化学实验的数据处理起来非常繁琐,如“三组分体系相图的绘制”这一实验中,需要在坐标纸上画出等边三角形,然后需要精确测量后确定13个物系点,再将这些点连结成平滑的曲线,才得到我们需要的相图。数据处理过程费时长,最终结果误差大。

为此,我们在实验过程中向学生讲授了利用科研软件“origin”进行数据处理的方法。利用此法,只需在计算机上经过简单的几步即可完成整组数据的处理[1],所需时间极大缩短,结果误差相比手工处理要小得多,非常方便。

除“origin”外,我们还较多的讲授了“excel”在处理中的应用。如“固-液界面上的吸附”这一实验项目中,我们需要利用实验数据作直线图,通过直线的斜率及截距来确定Freundlich吸附等温式中的两个经验常数n及k的值。如果不借助计算机,则需要在直角坐标系中精确描点、连线,然后通过测定直线与X轴的夹角,进而求出直线的斜率,而截距的数值亦需用尺子对Y轴进行精确的测量方可得到。

利用excel的作图功能,我们只需将实验数据输入excel表格,然后经图表向导等简单几步,即可得到直线及其方程,而由直线的方程可直观的获得其斜率及截距。除了效率极大提高,实验的结果相对于人工计算也更为准确。

在讲授利用计算机处理实验结果的方法时,同学们听得都很认真,也都表现的很有兴趣,物理化学实验似乎也已经不再是一门枯燥的实验。通过以上几点改革,我校中药学专业物理化学实验的教学效果得到了较大的提高。

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