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(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(shí)際情況與特點(diǎn)，河南工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院通過近些年來(lái)對(duì)物理化學(xué)教學(xué)的改革與探索，從四個(gè)方面提出了應(yīng)用型本科高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建措施。這些措施為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提供了一些有益的經(jīng)驗(yàn)。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；應(yīng)用型高校

實(shí)驗(yàn)是將學(xué)生所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，在實(shí)踐中對(duì)所學(xué)理論進(jìn)行驗(yàn)證和應(yīng)用，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(dòng)手技能和創(chuàng)新精神，符合地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的人才的主要途徑[1-2]。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理化學(xué)課程的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能與常用測(cè)試儀器設(shè)備的使用能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)課程知識(shí)，學(xué)會(huì)觀察思考和分析實(shí)驗(yàn)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(shí)際作風(fēng)，實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)，達(dá)到"理論-實(shí)踐----再理論"的目的。與有機(jī)化學(xué)，無(wú)機(jī)化學(xué)，分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程有所區(qū)別的是，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是采用物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)置上要求理論性比較強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)的講解與準(zhǔn)備上要求比較高，在實(shí)驗(yàn)過程中要求時(shí)刻將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在數(shù)據(jù)的處理上要求有比較強(qiáng)的科學(xué)素養(yǎng)[3-4]。

對(duì)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(jìn)行改進(jìn)，相應(yīng)的傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)模式同樣已經(jīng)不能適應(yīng)注重實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，也需要進(jìn)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(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀，結(jié)合本校的實(shí)際情況，對(duì)在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革上所做的一些探索和實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，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(duì)這些經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的興趣普遍不濃，通常都是照著實(shí)驗(yàn)教材的步驟照貓畫虎的進(jìn)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加一些比較直觀的演示實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單，與現(xiàn)實(shí)生活有一定的關(guān)聯(lián)性，而且對(duì)儀器藥品依賴性比較小，可以因地制宜地進(jìn)行。舉個(gè)例子，在課堂上講解接觸角和潤(rùn)濕的概念時(shí)，教師可以當(dāng)場(chǎng)用鋼筆在不同的介質(zhì)，比如說(shuō)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(shí)驗(yàn)室做正式實(shí)驗(yàn)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(dá)爾現(xiàn)象。再用手電筒照射硫酸銅溶液作為對(duì)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(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)。在學(xué)生具有一定的動(dòng)手能力及查閱文獻(xiàn)能力的基礎(chǔ)上，可以利用學(xué)校的已有的實(shí)驗(yàn)條件和儀器設(shè)備，給學(xué)生布置題目進(jìn)行自主的設(shè)計(jì)和構(gòu)思。比如筆者曾經(jīng)給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)“制備SiO2納米粒子并表征”，并提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(xiàn)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，得到的納米粒子可以在學(xué)校的電子掃描電鏡上進(jìn)行形貌的表征(大型實(shí)驗(yàn)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(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行操作及表征的過程中，創(chuàng)新意識(shí)得到很大的培養(yǎng)。

2 實(shí)驗(yàn)的講解與準(zhǔn)備

傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的講解，一般情況下都是在實(shí)驗(yàn)之前指導(dǎo)教師花一些時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理的介紹，實(shí)驗(yàn)步驟的講解及演示，以及對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)的說(shuō)明等[8]。為了不占用實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)講解時(shí)間一般都控制在10-15分鐘左右，很難達(dá)到良好的效果。教師也會(huì)安排在實(shí)驗(yàn)前閱讀實(shí)驗(yàn)教材的工作，撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告的工作，但是很多學(xué)生只是當(dāng)成一個(gè)任務(wù)來(lái)完成，撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告只是簡(jiǎn)單的抄寫而沒有真正理解實(shí)驗(yàn)原理，在實(shí)驗(yàn)操作過程中只是對(duì)照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行知識(shí)的總結(jié)與提高。有鑒于此，本人通過使用Camtasia Studio 8，會(huì)聲會(huì)影等軟件，設(shè)計(jì)制作了一些時(shí)長(zhǎng)在5-10分鐘的微課，每個(gè)微課著重介紹了了一個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作，注意事項(xiàng)，思考題等。微課內(nèi)容主要是以PPT播放及教師配音來(lái)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?yàn)閷?duì)于這類儀器的操作，如果教師在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)場(chǎng)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(huì)非常清晰明了。這些微課可以通過QQ群等方式進(jìn)行下載，學(xué)生可以隨時(shí)隨地觀看，而且短小精悍，會(huì)給學(xué)生一種"一對(duì)一"教學(xué)的感覺，起到良好的效果。

3 實(shí)驗(yàn)的過程指導(dǎo)

在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程中，對(duì)于具體的操作的過程一定要進(jìn)行詳細(xì)的觀察與指導(dǎo)。而且不能是僅僅指出其操作的具體錯(cuò)誤，還要將其錯(cuò)誤與實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合起來(lái)，以加強(qiáng)學(xué)生的對(duì)相應(yīng)物理化學(xué)內(nèi)容的理解。例如在燃燒焓的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，在氧彈中加入蒸餾水時(shí)，蒸餾水的量要嚴(yán)格控制，如果有學(xué)生用燒杯稱量要及時(shí)阻止，因?yàn)闀?huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；在飽和蒸汽壓的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，抽真空的時(shí)間一定不能太長(zhǎng)，否則會(huì)使乙醇的量太少不能繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也要檢查，不合格的話要及時(shí)重做。例如在最大泡壓法測(cè)表面張力的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得的壓力差值數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)要逐漸減少，否則就不正確；在吸附法測(cè)定活性炭比表面積的實(shí)驗(yàn)中，首先測(cè)得的亞甲基藍(lán)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(lán)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(shí)驗(yàn)過程中要求學(xué)生隨時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師隨時(shí)檢查，不許實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再填寫實(shí)驗(yàn)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(yán)肅處理。

4 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理

在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫中，數(shù)據(jù)處理是非常重要的一環(huán)。因?yàn)槲锢砘瘜W(xué)是門理論性非常強(qiáng)的學(xué)科，數(shù)據(jù)處理的好壞直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，進(jìn)行影響到對(duì)物理化學(xué)理論的驗(yàn)證。而且數(shù)據(jù)處理的嚴(yán)謹(jǐn)性也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。教師要在實(shí)驗(yàn)剛開始的時(shí)候就向?qū)W生強(qiáng)調(diào)嚴(yán)肅的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，同時(shí)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差是允許存在的，但一定要找到實(shí)驗(yàn)誤差存在的原因，在任何情況下都不允許編造和篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，要嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行：(1)有效數(shù)字的舍入規(guī)則和計(jì)算規(guī)則，一定要按照正確的處理方法進(jìn)行；(2)物理量的計(jì)算，要按照數(shù)值和單位都同時(shí)進(jìn)行計(jì)算的規(guī)則進(jìn)行；(3)在繪制表和曲線時(shí)，表格內(nèi)部和曲線上的點(diǎn)用數(shù)值表示，表頭和坐標(biāo)軸上用物理量與其單位的比值表示。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，作圖也是很重要的一個(gè)方面，以前采用手工做圖，不但費(fèi)時(shí)而且會(huì)造成很大的誤差。因此教師花了一些時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行Origin等繪圖軟件的培訓(xùn)，使學(xué)生可以通過這些軟件進(jìn)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(shí)俱進(jìn)地學(xué)習(xí)新的技能，而且還能使學(xué)生對(duì)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(rèn)識(shí)，提高物理化學(xué)的理論知識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一項(xiàng)掌握學(xué)生理論知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)長(zhǎng)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(biāo)出發(fā)，從物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇、實(shí)驗(yàn)的講解與準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)的過程指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理四個(gè)方面，制備出一套比較完備的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案，可以不斷地提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。當(dāng)然，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革沒有完成時(shí)，只有進(jìn)行時(shí)，如何提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平，還需要我們不斷地研究、探索、實(shí)踐和總結(jié)。

[1] 周以力. 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在獨(dú)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(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(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.

[5] 張秋霞，王 香.改革物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J]. 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教改的探討[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，30 (8)：67 -69.

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

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(本文文獻(xiàn)格式：張 倩，何 莉，于瓊燕.應(yīng)用型高校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)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