應(yīng)用型高校物理化學(xué)實驗教學(xué)的改革與探索

張 倩，何 莉，于瓊燕

(1. 河南工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南 鄭州 451191；2. 河南工程學(xué)院 計算機學(xué)院，河南 鄭州 451191；3. 河南工程學(xué)院 理學(xué)院，河南 鄭州 451191)

應(yīng)用型高校物理化學(xué)實驗教學(xué)的改革與探索

張 倩1，何 莉2，于瓊燕3

(1. 河南工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南 鄭州 451191；2. 河南工程學(xué)院 計算機學(xué)院，河南 鄭州 451191；3. 河南工程學(xué)院 理學(xué)院，河南 鄭州 451191)

結(jié)合應(yīng)用型本科高校的實際情況與特點，河南工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院通過近些年來對物理化學(xué)教學(xué)的改革與探索，從四個方面提出了應(yīng)用型本科高校物理化學(xué)實驗教學(xué)模式的構(gòu)建措施。這些措施為物理化學(xué)實驗教學(xué)的改革提供了一些有益的經(jīng)驗。

物理化學(xué)實驗；教學(xué)改革；應(yīng)用型高校

實驗是將學(xué)生所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實踐，在實踐中對所學(xué)理論進行驗證和應(yīng)用，同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神的一種十分重要的手段。實驗教學(xué)作為應(yīng)用型本科高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要手段之一，是培養(yǎng)兼具動手技能和創(chuàng)新精神，符合地方經(jīng)濟發(fā)展需求的人才的主要途徑[1-2]。

物理化學(xué)實驗是物理化學(xué)課程的重要組成部分，通過實驗訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能與常用測試儀器設(shè)備的使用能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)課程知識，學(xué)會觀察思考和分析實驗過程的能力，為今后從事科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際作風，實事求是，嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風，達到"理論-實踐----再理論"的目的。與有機化學(xué)，無機化學(xué)，分析化學(xué)的實驗課程有所區(qū)別的是，物理化學(xué)實驗是采用物理學(xué)的實驗技術(shù)來驗證探索和研究化學(xué)的基本規(guī)律，更側(cè)重于理論方面，因此在實驗設(shè)置上要求理論性比較強，在實驗的講解與準備上要求比較高，在實驗過程中要求時刻將理論與實踐相結(jié)合，在數(shù)據(jù)的處理上要求有比較強的科學(xué)素養(yǎng)[3-4]。

對于應(yīng)用型本科高校，傳統(tǒng)物理化學(xué)課程需要根據(jù)人才培養(yǎng)的需要進行改進，相應(yīng)的傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗培養(yǎng)模式同樣已經(jīng)不能適應(yīng)注重實踐能力的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，也需要進行改革[5-6]。為此，本文結(jié)合應(yīng)用型本科高校物理化學(xué)實驗的現(xiàn)狀，結(jié)合本校的實際情況，對在物理化學(xué)實驗教學(xué)改革上所做的一些探索和實踐進行了總結(jié)。

1 實驗內(nèi)容的選擇

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗大多數(shù)都是驗證性實驗，雖然比較經(jīng)典，但是也存在著內(nèi)容比較陳舊，更新緩慢，而且與日常生活聯(lián)系不緊密的現(xiàn)象[7]。學(xué)生對這些經(jīng)典驗證性實驗的興趣普遍不濃，通常都是照著實驗教材的步驟照貓畫虎的進行，數(shù)據(jù)處理也比較粗糙，難以得到比較良好的效果。因此可以在這些物理化學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，增加一些比較直觀的演示實驗，這些實驗操作比較簡單，與現(xiàn)實生活有一定的關(guān)聯(lián)性，而且對儀器藥品依賴性比較小，可以因地制宜地進行。舉個例子，在課堂上講解接觸角和潤濕的概念時，教師可以當場用鋼筆在不同的介質(zhì)，比如說紙和塑料布上寫字，發(fā)現(xiàn)在紙上出現(xiàn)清晰的線條，而在塑料袋上只能出現(xiàn)斷續(xù)的線。另外在實驗室做正式實驗之前，可以攜帶一袋牛奶倒入燒杯中，然后用小型手電筒從側(cè)面照射燒杯，可以很直觀的顯示光路的出現(xiàn)，也就演示了丁達爾現(xiàn)象。再用手電筒照射硫酸銅溶液作為對比，可以給學(xué)生留下深刻的印象，而不是將理論停留在紙面上。

此外，也可以增加一些大型的綜合性實驗，提高學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識。在學(xué)生具有一定的動手能力及查閱文獻能力的基礎(chǔ)上，可以利用學(xué)校的已有的實驗條件和儀器設(shè)備，給學(xué)生布置題目進行自主的設(shè)計和構(gòu)思。比如筆者曾經(jīng)給學(xué)生布置實驗“制備SiO2納米粒子并表征”，并提供相應(yīng)的實驗藥品和試劑。由于納米SiO2的制備是比較成熟的方法，所以學(xué)生很容易查找到相應(yīng)的文獻并設(shè)計實驗方案，得到的納米粒子可以在學(xué)校的電子掃描電鏡上進行形貌的表征(大型實驗儀器不一定要讓學(xué)生操作，可以把相應(yīng)的表征結(jié)果拿到課堂上讓學(xué)生觀看)。學(xué)生在查閱文獻、設(shè)計實驗、進行操作及表征的過程中，創(chuàng)新意識得到很大的培養(yǎng)。

2 實驗的講解與準備

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗的講解，一般情況下都是在實驗之前指導(dǎo)教師花一些時間進行實驗原理的介紹，實驗步驟的講解及演示，以及對于實驗操作的注意事項的說明等[8]。為了不占用實驗時間，實驗講解時間一般都控制在10-15分鐘左右，很難達到良好的效果。教師也會安排在實驗前閱讀實驗教材的工作，撰寫預(yù)習報告的工作，但是很多學(xué)生只是當成一個任務(wù)來完成，撰寫預(yù)習報告只是簡單的抄寫而沒有真正理解實驗原理，在實驗操作過程中只是對照實驗步驟進行按部就班的操作。這樣很不利于學(xué)生通過物理化學(xué)實驗進行知識的總結(jié)與提高。有鑒于此，本人通過使用Camtasia Studio 8，會聲會影等軟件，設(shè)計制作了一些時長在5-10分鐘的微課，每個微課著重介紹了了一個物理化學(xué)實驗的內(nèi)容，包括實驗原理，實驗操作，注意事項，思考題等。微課內(nèi)容主要是以PPT播放及教師配音來組成，但是也包括一些視頻，例如旋光儀，阿貝折光儀的操作。因為對于這類儀器的操作，如果教師在實驗室當場講解的話，由于儀器比較小，而且需要靠近觀察，很難做到每位學(xué)生都能看清楚教師的操作，而將其制作成視頻就會非常清晰明了。這些微課可以通過QQ群等方式進行下載，學(xué)生可以隨時隨地觀看，而且短小精悍，會給學(xué)生一種"一對一"教學(xué)的感覺，起到良好的效果。

3 實驗的過程指導(dǎo)

在學(xué)生進行實驗操作的過程中，對于具體的操作的過程一定要進行詳細的觀察與指導(dǎo)。而且不能是僅僅指出其操作的具體錯誤，還要將其錯誤與實驗原理結(jié)合起來，以加強學(xué)生的對相應(yīng)物理化學(xué)內(nèi)容的理解。例如在燃燒焓的測定實驗中，在氧彈中加入蒸餾水時，蒸餾水的量要嚴格控制，如果有學(xué)生用燒杯稱量要及時阻止，因為會影響實驗數(shù)據(jù)的準確度；在飽和蒸汽壓的測定實驗中，抽真空的時間一定不能太長，否則會使乙醇的量太少不能繼續(xù)實驗。同時對于學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)也要檢查，不合格的話要及時重做。例如在最大泡壓法測表面張力的實驗中，測得的壓力差值數(shù)據(jù)的變化趨勢要逐漸減少，否則就不正確；在吸附法測定活性炭比表面積的實驗中，首先測得的亞甲基藍工作曲線里的吸光度必須符合線性關(guān)系，其次吸附后的亞甲基藍溶液的濃度必須在工作曲線上合理的范圍內(nèi)，否則就是不正確的。而且實驗過程中要求學(xué)生隨時記錄實驗數(shù)據(jù)，教師隨時檢查，不許實驗結(jié)束后再填寫實驗數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在弄虛作假行為，例如編造數(shù)據(jù)、篡改數(shù)據(jù)，必須嚴肅處理。

4 實驗的數(shù)據(jù)處理

在物理化學(xué)實驗報告的撰寫中，數(shù)據(jù)處理是非常重要的一環(huán)。因為物理化學(xué)是門理論性非常強的學(xué)科，數(shù)據(jù)處理的好壞直接影響到實驗結(jié)果的準確度，進行影響到對物理化學(xué)理論的驗證。而且數(shù)據(jù)處理的嚴謹性也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。教師要在實驗剛開始的時候就向?qū)W生強調(diào)嚴肅的實驗態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W(xué)精神，同時強調(diào)實驗數(shù)據(jù)的誤差是允許存在的，但一定要找到實驗誤差存在的原因，在任何情況下都不允許編造和篡改實驗數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理時，要嚴格按照以下要求進行：(1)有效數(shù)字的舍入規(guī)則和計算規(guī)則，一定要按照正確的處理方法進行；(2)物理量的計算，要按照數(shù)值和單位都同時進行計算的規(guī)則進行；(3)在繪制表和曲線時，表格內(nèi)部和曲線上的點用數(shù)值表示，表頭和坐標軸上用物理量與其單位的比值表示。在進行數(shù)據(jù)處理時，作圖也是很重要的一個方面，以前采用手工做圖，不但費時而且會造成很大的誤差。因此教師花了一些時間對學(xué)生進行Origin等繪圖軟件的培訓(xùn)，使學(xué)生可以通過這些軟件進行數(shù)據(jù)的作圖、擬合及求斜率等。利用這些新型軟件處理數(shù)據(jù)，不但可以使學(xué)生與時俱進地學(xué)習新的技能，而且還能使學(xué)生對原始數(shù)據(jù)與結(jié)論數(shù)據(jù)之間的關(guān)系有了更深入的認識，提高物理化學(xué)的理論知識。

5 結(jié)語

實驗教學(xué)是一項掌握學(xué)生理論知識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是一項長期又艱巨的任務(wù)。本文從培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的目標出發(fā)，從物理化學(xué)實驗內(nèi)容的選擇、實驗的講解與準備、實驗的過程指導(dǎo)和實驗的數(shù)據(jù)處理四個方面，制備出一套比較完備的物理化學(xué)實驗教學(xué)改革方案，可以不斷地提高物理化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。當然，物理化學(xué)實驗教學(xué)改革沒有完成時，只有進行時，如何提高物理化學(xué)實驗的教學(xué)水平，還需要我們不斷地研究、探索、實踐和總結(jié)。

[1] 周以力. 物理化學(xué)實驗課程在獨立院校教學(xué)中的改革與探索[J].科技信息，2012，33：649.

[2] 李 浩，張喜斌，金 真,等.地方院校物理化學(xué)實驗教學(xué)改革探討[J].實驗室研究與探索，2011，30(10)：114-116.

[3] 鄭燕升,莫 倩.化工專業(yè)物理化學(xué)實驗教學(xué)改革與探索[J].廣東化工，2008，35 (9)：154-156.

[4] 賀德華，麻 英. 物理化學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢與改革探討[J].實驗技術(shù)與管理，2006， 23 (3) ：13-15.

[5] 張秋霞，王 香.改革物理化學(xué)實驗教學(xué)提高實驗教學(xué)質(zhì)量[J]. 實驗室科學(xué)，2007 (5)：45-47.

[6] 武克忠，馬子川，王慶飛,等.物理化學(xué)實驗教改的探討[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報，2010，30 (8)：67 -69.

[7] 閆懷義，趙二勞，石玉芳,等.物理化學(xué)實驗課程改革與實踐[J].廣州化工，2011，39(4) ：142-143.

[8] 吳莉莉，周小菊，張 嫦,等.大學(xué)物理化學(xué)實驗課教學(xué)改革的探索[J].西南民族大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2003，29 (5)：649-650.

(本文文獻格式：張 倩，何 莉，于瓊燕.應(yīng)用型高校物理化學(xué)實驗教學(xué)的改革與探索[J].山東化工，2016，45(14)：114-115.)

Reform and Exploration of Physical Chemistry Experiment teaching in Applied-oriented Colleges

ZhangQian,HeLi,YuQiongyan

(Department of Materials and Chemical Engineering,Henan University of Engineering,Zhengzhou 450007,China)

Based on the situation and characteristics of applied-oriented colleges, through reform and exploration of physical chemistry experiment teaching for these years, School of Materials and Chemical Engineering, Henan Institute of Engineering elaborated the construction of the teaching mode of physical chemistry experiment in the applied-oriented colleges, which provided some useful experience for the reform of physical chemistry experiment teaching.

physical chemistry experiment; teaching reform; applied-oriented colleges

2016-05-11

張 倩(1982—)，女，河南駐馬店人，講師，獲博士學(xué)位，主要從事功能配合物方面的研究。

G642.0

A

1008-021X(2016)14-0114-02