• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      計算機輔助物理化學(xué)實驗課程教學(xué)探討*

      2011-04-02 16:26:27高書燕
      大學(xué)化學(xué) 2011年5期
      關(guān)鍵詞:物理化學(xué)數(shù)據(jù)處理儀器

      高書燕

      (河南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453007)

      物理化學(xué)實驗是化學(xué)專業(yè)的一門理論和實踐性很強的基礎(chǔ)課程,側(cè)重于定量解釋化學(xué)過程的規(guī)律,是物理化學(xué)課程教學(xué)的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和科學(xué)研究能力的重要環(huán)節(jié),具有理論課教學(xué)起不到的作用[1]。

      作為獨立一門課程,物理化學(xué)實驗涉及的內(nèi)容較廣,涵蓋了熱、電、光、聲、磁等諸多物理學(xué)內(nèi)容;實驗方法具有多樣性和獨立性的特點,相對于其他實驗課程難度較大。同時,與理論教學(xué)相對應(yīng)的驗證性實驗在實驗教學(xué)中所占的比例也較大。因此,在教學(xué)過程中存在以下兩方面問題:(1)在以往的傳統(tǒng)教學(xué)模式中,物理化學(xué)實驗是按以下過程進行的:學(xué)生預(yù)習(xí),教師講解和演示,學(xué)生模仿或操作。這樣做會使有些學(xué)生不愿多動腦筋思考,收不到預(yù)想的實驗效果。另外,由于實驗儀器較多,且實驗儀器的重復(fù)性較小,學(xué)生難以了解儀器的性能及使用,往往是做完實驗后方了解實驗儀器的構(gòu)造、性能、操作以及相關(guān)的注意事項;學(xué)生未能在實驗前對整個實驗過程進行全面了解,也基本沒有機會進一步強化所獲得的實驗技能。所以,很自然的結(jié)果是學(xué)生對做過的物理化學(xué)實驗基本沒有印象,更談不上用學(xué)過的物理化學(xué)實驗解決現(xiàn)實問題。(2)物理化學(xué)實驗內(nèi)容多為驗證性的,這種單一的實驗教學(xué)模式影響學(xué)生參與實驗的積極性,對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是不利的。另外,物理化學(xué)實驗需要測試的數(shù)據(jù)較多,測試數(shù)據(jù)的精度及時效性要求較高。傳統(tǒng)的方法是用手工處理,不僅速度慢而且準(zhǔn)確度不高,這會導(dǎo)致工作效率較低、誤差較大,影響學(xué)生的積極性。

      計算機的普及和發(fā)展為解決以上問題提供了可能。把計算機及有關(guān)軟件引入到物理化學(xué)實驗教學(xué)中,可以使教學(xué)水平、測試技術(shù)、實驗數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、實驗效率和實驗效果得到較大的提高和改進。

      1 將計算機技術(shù)應(yīng)用于實驗教學(xué)

      由于物理化學(xué)實驗涉及的實驗儀器較多且較為復(fù)雜,我們在物理化學(xué)實驗教學(xué)中使用了CAI課件,利用計算機進行實驗過程的模擬,將實驗原理、儀器內(nèi)部構(gòu)造、儀器組裝、儀器使用以及非常規(guī)操作的錯誤結(jié)果都以生動的動畫展示出來,向?qū)W生介紹如何使用該實驗中所用到的儀器,展示如何組裝裝置,講解實驗步驟并模擬實驗過程,警示學(xué)生避免錯誤操作以防止發(fā)生危險。通過動畫,使學(xué)生眼、耳、手、腦協(xié)同動作,從而大大增加了理解程度。如:在飽和蒸氣壓測定實驗中,儀器安裝的順序、緩沖瓶的位置、體系真空度的控制是整個實驗的關(guān)鍵操作。在學(xué)生模擬實驗時,如果有一種儀器安裝的順序不對或者真空度未滿足要求,電腦就會發(fā)出重新安裝的警告。每一步驟只有達到了要求,軟件才會發(fā)出“OK”信號,允許進行下一步操作。又如在燃燒熱的測定實驗過程中,我們發(fā)現(xiàn)有一個細(xì)節(jié)經(jīng)常被學(xué)生忽視:在測試過外桶溫度后,感溫探頭沒有移到內(nèi)桶中。這看似很小的失誤卻會導(dǎo)致整個實驗的失敗。為了避免出現(xiàn)問題,我們在講解時通過動畫的形式展示這一失誤引起的后果,使學(xué)生獲得非常直觀的印象;同時,設(shè)計錯誤預(yù)警機制能避免實驗過程中一些錯誤帶來的麻煩。通過課件將實驗原理和儀器使用以生動的動畫展示出來,可使實驗過程更直觀,學(xué)生也可以隨時調(diào)看實驗內(nèi)容,做好充分的預(yù)習(xí)工作;這也使學(xué)生能在實驗過程中及時查漏補缺,提高學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率,并培養(yǎng)自學(xué)能力。教師可以通過在實驗前檢查預(yù)習(xí)報告以及提問等方式檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,并指導(dǎo)學(xué)生在系統(tǒng)上進行模擬實驗,對實際動手的實驗進行及時指導(dǎo)及有效補充。教師講實驗時,把重點放在各類實驗及儀器的原理及應(yīng)用范圍方面,讓學(xué)生了解各類儀器的構(gòu)造、性能和正確使用方法。這既可以增強和擴展實驗教學(xué)效果和培養(yǎng)實驗技能,又能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲,并能防止在真實實驗中因誤操作帶來的各種危險。

      2 用計算機自動控制實驗操作

      對于物理化學(xué)實驗,傳統(tǒng)的方法是人工對實驗數(shù)據(jù)進行讀取和記錄,這一過程會引入人為的誤差,并且有些實驗數(shù)據(jù)的讀取相當(dāng)繁瑣。為減少實驗過程中的人為操作誤差,我們在物理化學(xué)實驗教學(xué)改革中,結(jié)合所開設(shè)的實驗內(nèi)容,對部分可計算機化的基礎(chǔ)實驗進行了計算機化處理[2]。如燃燒熱的測定實驗,傳統(tǒng)的實驗方法是用氧彈量熱計手工操作儀器來測定萘的燃燒熱,存在以下不盡如人意的地方:① 實驗是用貝克曼溫度計來測量溫度的,該溫度計不僅調(diào)整難度較大,且易讀錯實驗數(shù)值。② 貝克曼溫度計的材質(zhì)是玻璃,易被碰碎,導(dǎo)致汞污染,增加實驗的安全隱患。③ 在點火后的很短時間內(nèi),溫度升高較快,但是傳統(tǒng)的計時法是用秒表人工計時,會使讀數(shù)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象,導(dǎo)致讀出的溫度數(shù)值比實際值高,造成數(shù)據(jù)處理誤差。鑒于此,我們引進了WR多控型熱量計測試系統(tǒng)。它能自動控制實驗的點火操作,并提示點火失敗等信息,還能利用溫度傳感器結(jié)合計算機技術(shù),自動、連續(xù)地記錄實驗初期至末期的實時體系溫度,這樣學(xué)生可以直觀地看到溫度隨時間的變化曲線,能有效節(jié)省實驗時間。在此條件下,可適當(dāng)增加實驗內(nèi)容,擴大學(xué)習(xí)信息量。這不僅能減少繁瑣的讀數(shù)、記數(shù)和處理工作,而且計算機測量的數(shù)據(jù)精確度高,有助于減少人為誤差。

      3 用計算機自動處理實驗數(shù)據(jù)

      大多數(shù)物理化學(xué)實驗是要測出相關(guān)數(shù)據(jù),通過不同變量的關(guān)系繪制出它們之間的關(guān)系曲線,再應(yīng)用該曲線進行計算,得出實驗結(jié)論。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法是手工在坐標(biāo)紙上描點作圖,同一組數(shù)據(jù)由不同的學(xué)生去處理,得到的結(jié)果也有差異,即使是同一個學(xué)生處理同一組數(shù)據(jù),其結(jié)果也會受其心理和外界因素的影響而有所波動。這些會使實驗結(jié)果不能很好地解釋和驗證物理化學(xué)的理論。于是,我們將計算機引入實驗數(shù)據(jù)處理的過程,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理自動化和“原位”分析實驗數(shù)據(jù),旨在提高實驗數(shù)據(jù)處理的精確度,減少實驗誤差;同時也可以及時有效糾正實驗過程中的異?,F(xiàn)象,提高實驗效率。例如:在碳鋼在碳酸銨溶液中極化曲線的測定實驗中,傳統(tǒng)的實驗方法是間隔一定的時間由人工記錄數(shù)據(jù),實驗完畢后在坐標(biāo)紙上作出極化曲線圖。但往往整個圖形與所期望的圖形相差甚遠(yuǎn),誤差較大,實驗的精度也常常達不到實驗要求,而且整個實驗的數(shù)據(jù)收集處理過程費時費力,用傳統(tǒng)的方法收集一個實驗數(shù)據(jù)并進行處理大約需要6小時以上,如果從實驗預(yù)習(xí)開始到數(shù)據(jù)處理結(jié)束,大約需要兩天[3]。又如在凝固點降低法測定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量實驗中,數(shù)據(jù)收集過程的起始點和終止點很難用肉眼判斷,在數(shù)據(jù)處理過程中,曲線拐點的處理誤差很大;而采用 Excel軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理,能方便快速地輸出數(shù)據(jù)曲線和處理結(jié)果、實驗誤差等信息,并可以與標(biāo)準(zhǔn)曲線進行對比,不僅能節(jié)省實驗數(shù)據(jù)處理的時間,提高實驗數(shù)據(jù)處理的精確度,減少實驗誤差,而且能及時糾正實驗過程中的異?,F(xiàn)象,提高實驗效率。這與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法以及手工作圖相比較有較大的優(yōu)越性和較好的時效性,同時也能使學(xué)生較早使用到數(shù)據(jù)分析軟件,為將來的科研做積淀。

      除了上面介紹的幾點實踐外,我們也認(rèn)識到:計算機輔助物理化學(xué)實驗教學(xué)的領(lǐng)域非常廣闊,還可以進行誤差分析、設(shè)計試驗等工作,這些有待于今后繼續(xù)研究探索。

      參 考 文 獻

      [1] 王祥洪,胡武洪,秦宗會.科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2009(2):138

      [2] 王蘇文,袁立新,徐達圣,等.南京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1994,17(2):40

      [3] 龐承新.廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2004,21(z1):78

      猜你喜歡
      物理化學(xué)數(shù)據(jù)處理儀器
      《現(xiàn)代儀器與醫(yī)療》2022年征訂回執(zhí)
      《現(xiàn)代儀器與醫(yī)療》2022年征訂回執(zhí)
      認(rèn)知診斷缺失數(shù)據(jù)處理方法的比較:零替換、多重插補與極大似然估計法*
      物理化學(xué)課程教學(xué)改革探索
      云南化工(2021年9期)2021-12-21 07:44:16
      物理化學(xué)課堂教學(xué)改進的探索
      云南化工(2021年6期)2021-12-21 07:31:42
      ILWT-EEMD數(shù)據(jù)處理的ELM滾動軸承故障診斷
      Chemical Concepts from Density Functional Theory
      我國古代的天文儀器
      基于希爾伯特- 黃變換的去噪法在外測數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
      Origin of the cis-Effect:a Density Functional Theory Study of Doubly Substituted Ethylenes
      东海县| 黄龙县| 屏东市| 塘沽区| 天祝| 菏泽市| 衢州市| 普安县| 江永县| 亚东县| 兴安县| 安国市| 奉新县| 平遥县| 包头市| 舟曲县| 江都市| 古田县| 杭锦后旗| 耿马| 墨脱县| 盖州市| 谢通门县| 安徽省| 松滋市| 金秀| 瑞金市| 龙口市| 鄄城县| 施甸县| 水城县| 陆良县| 沙河市| 丹棱县| 喀喇沁旗| 常山县| 公主岭市| 浏阳市| 保靖县| 防城港市| 宁城县|