應用型高校物理化學實驗教學的改革與探索

張 倩，何 莉，于瓊燕

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

應用型高校物理化學實驗教學的改革與探索

張 倩1，何 莉2，于瓊燕3

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

結合應用型本科高校的實際情況與特點，河南工程學院材料與化學工程學院通過近些年來對物理化學教學的改革與探索，從四個方面提出了應用型本科高校物理化學實驗教學模式的構建措施。這些措施為物理化學實驗教學的改革提供了一些有益的經驗。

物理化學實驗；教學改革；應用型高校

實驗是將學生所學知識轉化為實踐，在實踐中對所學理論進行驗證和應用，同時激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，培養學生的創新精神的一種十分重要的手段。實驗教學作為應用型本科高校培養應用型人才的重要手段之一，是培養兼具動手技能和創新精神，符合地方經濟發展需求的人才的主要途徑[1-2]。

物理化學實驗是物理化學課程的重要組成部分，通過實驗訓練，可以培養學生的實驗技能與常用測試儀器設備的使用能力；培養學生綜合運用所學課程知識，學會觀察思考和分析實驗過程的能力，為今后從事科學研究工作打下基礎；培養學生理論聯系實際作風，實事求是，嚴肅認真的科學態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，無機化學，分析化學的實驗課程有所區別的是，物理化學實驗是采用物理學的實驗技術來驗證探索和研究化學的基本規律，更側重于理論方面，因此在實驗設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合，在數據的處理上要求有比較強的科學素養[3-4]。

對于應用型本科高校，傳統物理化學課程需要根據人才培養的需要進行改進，相應的傳統的物理化學實驗培養模式同樣已經不能適應注重實踐能力的應用型人才的培養，也需要進行改革[5-6]。為此，本文結合應用型本科高校物理化學實驗的現狀，結合本校的實際情況，對在物理化學實驗教學改革上所做的一些探索和實踐進行了總結。

1 實驗內容的選擇

傳統的物理化學實驗大多數都是驗證性實驗，雖然比較經典，但是也存在著內容比較陳舊，更新緩慢，而且與日常生活聯系不緊密的現象[7]。學生對這些經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，數據處理也比較粗糙，難以得到比較良好的效果。因此可以在這些物理化學實驗的基礎上，增加一些比較直觀的演示實驗，這些實驗操作比較簡單，與現實生活有一定的關聯性，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，比如說紙和塑料布上寫字，發現在紙上出現清晰的線條，而在塑料袋上只能出現斷續的線。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面照射燒杯，可以很直觀的顯示光路的出現，也就演示了丁達爾現象。再用手電筒照射硫酸銅溶液作為對比，可以給學生留下深刻的印象，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，提高學生的自學能力和創新意識。在學生具有一定的動手能力及查閱文獻能力的基礎上，可以利用學校的已有的實驗條件和儀器設備，給學生布置題目進行自主的設計和構思。比如筆者曾經給學生布置實驗“制備SiO2納米粒子并表征”，并提供相應的實驗藥品和試劑。由于納米SiO2的制備是比較成熟的方法，所以學生很容易查找到相應的文獻并設計實驗方案，得到的納米粒子可以在學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生操作，可以把相應的表征結果拿到課堂上讓學生觀看)。學生在查閱文獻、設計實驗、進行操作及表征的過程中，創新意識得到很大的培養。

2 實驗的講解與準備

傳統的物理化學實驗的講解，一般情況下都是在實驗之前指導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，撰寫預習報告的工作，但是很多學生只是當成一個任務來完成，撰寫預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。這樣很不利于學生通過物理化學實驗進行知識的總結與提高。有鑒于此，本人通過使用Camtasia Studio 8，會聲會影等軟件，設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實驗的內容，包括實驗原理，實驗操作，注意事項，思考題等。微課內容主要是以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，學生可以隨時隨地觀看，而且短小精悍，會給學生一種"一對一"教學的感覺，起到良好的效果。

3 實驗的過程指導

在學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。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合起來，以加強學生的對相應物理化學內容的理解。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，如果有學生用燒杯稱量要及時阻止，因為會影響實驗數據的準確度；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實驗。同時對于學生的實驗數據也要檢查，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，測得的壓力差值數據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，否則就是不正確的。而且實驗過程中要求學生隨時記錄實驗數據，教師隨時檢查，不許實驗結束后再填寫實驗數據。如果發現學生存在弄虛作假行為，例如編造數據、篡改數據，必須嚴肅處理。

4 實驗的數據處理

在物理化學實驗報告的撰寫中，數據處理是非常重要的一環。因為物理化學是門理論性非常強的學科，數據處理的好壞直接影響到實驗結果的準確度，進行影響到對物理化學理論的驗證。而且數據處理的嚴謹性也有助于培養學生的科學精神。教師要在實驗剛開始的時候就向學生強調嚴肅的實驗態度和嚴謹的科學精神，同時強調實驗數據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據。在數據處理時，要嚴格按照以下要求進行：(1)有效數字的舍入規則和計算規則，一定要按照正確的處理方法進行；(2)物理量的計算，要按照數值和單位都同時進行計算的規則進行；(3)在繪制表和曲線時，表格內部和曲線上的點用數值表示，表頭和坐標軸上用物理量與其單位的比值表示。在進行數據處理時，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生進行Origin等繪圖軟件的培訓，使學生可以通過這些軟件進行數據的作圖、擬合及求斜率等。利用這些新型軟件處理數據，不但可以使學生與時俱進地學習新的技能，而且還能使學生對原始數據與結論數據之間的關系有了更深入的認識，提高物理化學的理論知識。

5 結語

實驗教學是一項掌握學生理論知識和培養創新能力的重要環節，是一項長期又艱巨的任務。本文從培養創新型、應用型人才的目標出發，從物理化學實驗內容的選擇、實驗的講解與準備、實驗的過程指導和實驗的數據處理四個方面，制備出一套比較完備的物理化學實驗教學改革方案，可以不斷地提高物理化學實驗教學的質量，提高學生的綜合素質。當然，物理化學實驗教學改革沒有完成時，只有進行時，如何提高物理化學實驗的教學水平，還需要我們不斷地研究、探索、實踐和總結。

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

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

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

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

[5] 張秋霞，王 香.改革物理化學實驗教學提高實驗教學質量[J]. 實驗室科學，2007 (5)：45-47.

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

[7] 閆懷義，趙二勞，石玉芳,等.物理化學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.大學物理化學實驗課教學改革的探索[J].西南民族大學學報:自然科學版，2003，29 (5)：649-650.

(本文文獻格式：張 倩，何 莉，于瓊燕.應用型高校物理化學實驗教學的改革與探索[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，獲博士學位，主要從事功能配合物方面的研究。

G642.0

A

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