趙 明，鐘志宇，李宏剛，王健禮

(四川大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，成都 610064)

在基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中提高學(xué)生的綜合能力

趙 明，鐘志宇，李宏剛，王健禮

(四川大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，成都 610064)

基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門涉及多學(xué)科的綜合性課程，通過(guò)對(duì)物質(zhì)的物理化學(xué)性能和化學(xué)反應(yīng)性能的測(cè)量，掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究方法和實(shí)驗(yàn)技能。不斷改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和內(nèi)容，提高基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，在基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐中提高學(xué)生綜合能力。

基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；綜合能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以實(shí)驗(yàn)手段研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其化學(xué)反應(yīng)性能間關(guān)系的一門科學(xué)，涉及多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理的理解與運(yùn)用，也是一門理論與實(shí)踐緊密相連的綜合性課程[1-2]。培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)的理論原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件，以獲取待測(cè)物理量的能力。訓(xùn)練學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，判斷所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，分析主要誤差的來(lái)源以及減小或消除實(shí)驗(yàn)誤差等。不斷提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)研究能力，全面培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，逐步完成從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到獨(dú)立科研間的過(guò)渡，為今后的學(xué)習(xí)和開(kāi)展科學(xué)研究工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 提高解決實(shí)際問(wèn)題能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)定物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性能。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都代表某一類或者一個(gè)方面的物理化學(xué)研究方法，并且在物理化學(xué)理論發(fā)展中起了重要的作用。從比較抽象的物理化學(xué)理論到實(shí)驗(yàn)中的宏觀可測(cè)量，涉及實(shí)驗(yàn)條件的選擇和控制，必須掌握和理解物理化學(xué)的研究方法，因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才具有重要的作用。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立與社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，既要保證基礎(chǔ)理論的掌握，基本技能的訓(xùn)練，又要注重綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的培養(yǎng)。需要對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行重組優(yōu)化，保留部分應(yīng)熟練掌握基礎(chǔ)操作的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，同時(shí)把能解決實(shí)際問(wèn)題的、學(xué)科交叉的、具有學(xué)科前沿性的成熟的研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)用性和先進(jìn)性，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力[3-4]。如在物質(zhì)的燃燒熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，除了測(cè)定苯甲酸的熱值外，還可以測(cè)定食用油及燃料油等的熱值；根據(jù)半衰期的性質(zhì)，可以測(cè)定食物及藥物的保質(zhì)期及有效期等。把理論與實(shí)際生活緊密聯(lián)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決身邊的問(wèn)題，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，真正做到學(xué)以致用。

2 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力的方法

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)特點(diǎn)就是用體系做實(shí)驗(yàn)。用體系做實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究工作的系統(tǒng)訓(xùn)練的開(kāi)始，這也是在現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)課程的訓(xùn)練中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度，可將實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)成幾種梯度，如基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谂囵B(yǎng)學(xué)生掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能，鞏固和加深對(duì)物理化學(xué)原理的理解，獲得實(shí)驗(yàn)研究的基本素質(zhì)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是引入一些實(shí)驗(yàn)技能要求較高、內(nèi)容較新穎的實(shí)驗(yàn)，一般由教師的科研成果提煉和轉(zhuǎn)化而來(lái)。學(xué)生在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下，通過(guò)分組討論后來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及物理化學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是教師將科學(xué)前沿問(wèn)題交給學(xué)生，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材等，然后完成實(shí)驗(yàn)的具體操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等，以培養(yǎng)學(xué)生解決科學(xué)問(wèn)題的能力[5-6]。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系中，全面實(shí)施由淺到深的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生循序漸進(jìn)。靈活多樣的教學(xué)方法，讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，深入探究, 并在積極探究中透過(guò)現(xiàn)象達(dá)到對(duì)科學(xué)問(wèn)題本質(zhì)的認(rèn)識(shí), 從而發(fā)現(xiàn)規(guī)律得出結(jié)論。提高學(xué)生的素質(zhì)和技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

3 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的實(shí)驗(yàn)技能

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門與其他學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能相互交叉、相互滲透的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程。它綜合了化學(xué)學(xué)科中各分支所需要的基本實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)通過(guò)物理的實(shí)驗(yàn)方法和手段探討化學(xué)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)中大量使用由多種儀器設(shè)備所組成的實(shí)驗(yàn)體系。隨著科學(xué)研究和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不斷地引入自動(dòng)化儀器設(shè)備，這樣有利于學(xué)生了解新技術(shù)，開(kāi)闊視野，拓寬思路。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的自動(dòng)化，不同程度地影響了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。學(xué)生在接受新技術(shù)、新儀器的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)基本技能和基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和運(yùn)用變得尤為重要，這兩者必須同時(shí)進(jìn)行，并且兩手都要硬。本文針對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的基本測(cè)量技術(shù)及儀器進(jìn)行講座，如溫度的測(cè)量及控制，除介紹常規(guī)的水銀溫度計(jì)外，還詳細(xì)介紹了熱電偶溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)及數(shù)字溫度計(jì)，讓學(xué)生了解不同溫度計(jì)的測(cè)溫原理及適用領(lǐng)域；還對(duì)氣體的流量的測(cè)定及控制技術(shù)以及真空技術(shù)等進(jìn)行分析，了解不同流量計(jì)的工作原理及測(cè)試范圍。通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能的強(qiáng)化，當(dāng)學(xué)生在用新技術(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以更快地了解和接受新技術(shù)、新方法，培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)改造的意識(shí)。緊跟科技發(fā)展步伐，保證教學(xué)內(nèi)容的新穎性，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

4 提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的途徑

在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是對(duì)于變量多或復(fù)雜的非線性模擬，手工處理變得十分困難，因此需要尋求一種具有較強(qiáng)的作圖和數(shù)據(jù)處理功能的軟件來(lái)進(jìn)行處理。Origin、Excel 等常用作圖軟件被用于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理加速了現(xiàn)代科學(xué)研究的步伐， 給科研工作者帶來(lái)了極大的便利，但對(duì)于學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其自動(dòng)化進(jìn)程反而忽略了對(duì)學(xué)生某些方面的訓(xùn)練。在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中，我們不僅要求學(xué)生利用自動(dòng)化的物理化學(xué)儀器設(shè)備進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還要求學(xué)生課后采取相應(yīng)的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工處理。最后，讓學(xué)生把經(jīng)計(jì)算機(jī)或儀器處理后得出的結(jié)果與自己手動(dòng)處理的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，看看是否存在差異，并分析其原因，對(duì)癥下藥，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或是數(shù)據(jù)處理過(guò)程中注意并加以改正。這樣做可以很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)，綜合各學(xué)科的知識(shí)和技能，從實(shí)際和基礎(chǔ)入手，逐步培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力?，F(xiàn)代新技術(shù)不斷引入基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)闊了視野，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

[1]龔茂初.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

[2] 唐樹(shù)戈.《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2014,12(5):83 - 85.

[3] 賀德華. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與改革探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(3):13 - 15.

[4] 鄭傳明. 在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008,25(1):132 - 134.

[5] 趙明. 物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方法初探[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2013,11(5):272 - 274.

[6] 趙明. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2014,12(3):81- 83.

Improve Students’ Comprehensive Ability on the Basis of Physical Chemistry Experiment

ZHAO Ming, ZHONG Zhiyu, LI Honggang, WANG Jianli

(College of Chemistry, Sichuan University, Chengdu 610064, China)

Basic physical chemistry experiment is a multidisciplinary comprehensive course. We can master the methods of research and the experimental skills according to the measurement of the properties of the physical chemical and chemical reactivity. The new experimental teaching methods and content is built. Practices show that the experimental teaching mode has good teaching effect, which can improve the students’ innovative thinking ability and comprehensive quality in basic chemistry experiment.

fundamental physical chemical experiment; teaching reform;comprehensive ability；experimental teaching

2015-03-18；修改日期:2015-05-15

國(guó)家自然科學(xué)基金(J1310008)；四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備管理處立項(xiàng)項(xiàng)目(2015-30)。

趙 明(1971-)， 女，博士，正高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)及多相催化方面的研究。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.055