物理化學實驗
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物理化學實驗范文第1篇
科研訓練物理化學實驗是一門綜合性的基礎化學實驗[1-2]，在本科生的教學工作中備受關注，其將分析化學的手段和數學分析方法綜合運用的一門化學學科。傳統的實驗課程模式通常是老師講解、學生照做，并且每個實驗只做一次，對大部分學生來講難以留下深刻印象[3-5]。這種模式不利于學生創新模式的培養，物理化學實驗教學體系的改革也因此成為被關注的重要教研問題之一，其主要目標在于使學生更好地了解物理化學的研究方法和技能，加深對物理化學基本概念和理論的理解，進一步培養和提高學生的科學能力和創新能力[6-7]。我們進行了大膽的嘗試——將科研活動與教學內容相結合，結合教學計劃中的本科學位論文工作以及推行的本科生科研訓練計劃，開展多種形式、多層次的開放實驗教學：將實踐證實適合本科生教學的科研實驗內容，先通過本科論文的形式對內容進行優化，然后補充到現有的物理化學教學體系中；物化實驗中的基本實驗拓寬到應用領域，賦予明確的、鮮明的專業特色的教學目標，并借助于學校的科研訓練項目，設計研究性實驗供學生進行科研訓練。
1.從本科生畢業論文到的物理化學實驗中的綜合實驗
在日常的教學和科研工作中，有意識地將科研工作中涉及到的所屬專業的共性和基礎的內容與本科教學中相關知識相結合。首先合理選擇實驗內容，并將這些內容融合到本科畢業論文中。之后對實驗結果進行總結和升華，轉化為物理化學實驗中的綜合實驗。目前，我們選擇的物理化學實驗中的綜合實驗之一——“化學電源基本性能的測定”便是我們總結了科研工作中的一些基礎內容并與物理化學課程中的電化學部分內容相聯系進行設計的。“化學電源基本性能的測定”實驗的目的在于使學生了解化學電源基本性能的評價指標以及設計相應的測試方法，同時加深理解極化作用對化學電源性能產生的影響。其所用設備均為物化實驗室中的常用設備，如：電流表、電壓表、穩壓電源等；具體測試的性能指標主要有：電動勢、開路電壓、工作電壓、容量、能量、功率等；所測試的電池也是我們日常生活中常用的鋅錳電池、鎳氫電池、鉛酸電池等。實驗對象為化學和化工專業大學三年級學生，實驗是以開放實驗的形式展開的。實驗通常由4-5人組成的小組完成，實驗由學生自己設計，獨立操作，教師在其中只起到引導作用。通過開展這樣的綜合實驗，學生興趣濃厚、樂于動手，勤于思考，通過觀察實驗現象，記錄和分析實驗數據，獲得豐富的關于電池性能的感性認識，達到對理論概念深刻理解和熟練掌握的目的。另外通過這個實驗，學生們了解了不同類型的電池在性能上的差別，拓寬了物理化學的知識面，增加了對電化學知識的學習興趣。在整個實驗實施過程中，我們組織學生學習了有關設計性實驗的要求，查閱電池相關的文獻，并安排學生根據本實驗所提供的儀器，完成一下工作兩方面的工作：1)設計實驗測定給定電池的基本性能。2）設計實驗考察電池極化行為對電池性能的影響。物理化學實驗課程作為化學專業教學計劃中一門重要的課程，它對于學生理解化學學科的基本理論,掌握和運用化學中基本的物理方法和技能，以及培養學生科學思維和綜合分析解決問題的能力等方面都起著重要的作用。將科研中一些基礎的、經典的測試方法引入物理化學實驗課程，對該課程的內容進行了一個良好的補充。
2、物理化學實驗中的基本實驗與本科生的科技訓練結合
為進一步培養本科生創新意識和創新精神、提高本科生的創新實踐能力，學校自2005年開始設立本科生研究訓練計劃，為本科生開展科學研究和技術開發活動提供專門化的訓練和指導，其英文表述為“StudentResearchDevelopingProgram”，縮寫為“SRDP”，實施原則是“自主申請、公平立項、擇優資助、規范管理”，由項目申報學生在教師指導下主持完成，其主要是針對已經具備一定的專業基礎知識的化學和化工專業大學二年級和三年級的學生開展。項目按期進行，結束時要進行答辯，答辯專家根據學生匯報情況進行考核，根據考核的結果相應的給予2-3個學分。近年來我們已經進行了兩屆物理化學實驗到SRDP課題的嘗試，分別是關于“海洋沉積物中表面活性劑的提取和分析”研究和“銅離子在海洋沉積物上的吸附等溫線”研究，先后組織9名本科生進行科研訓練。上述兩個課題內容覆蓋了大學無機、有機、分析和物化課程的內容，突出了物理化學基礎實驗內容的應用。界面現象是物理化學課程中較為重要的內容之一，其內容較為抽象，加大了學生對該部分內容的理解難度?！按姿嵩诨钚蕴可系奈健笔俏锢砘瘜W實驗課程在該知識面設計的基礎實驗。通過該實驗，學生能夠對液固吸附現象以及吸附等溫線的測定等有了較好的感性認識，并更好的掌握了有關的概念和理論知識。以此為契機，我們引導學生進一步加以訓練，對本科生而言是一個對所學知識進行融會貫通以期進一步提高的好機會，可使學生充分理解和掌握有關液固界面性質、吸附脫附過程等的基礎理論和相關的實驗原理及技術、方法。SRDP課題實施中學生從查閱文獻開始，然后設計實驗，自己動手開展實驗，認識海洋中的界面現象，并了解污染物的去除和分析技術，將課本中學到的抽象技術和理論與具體的海洋環境問題聯系在一起，在具體科研工作中加深對有關知識的理解，同時增強對海洋環境問題的認識。SRDP工作開展不僅鍛煉學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，而且增強其工作中的觀察能力、操作能力和結果分析能力，從而使得學生具備一定的科研素質。學校組織的SRDP計劃，給在讀的本科生提供一個科研鍛煉的平臺，讓他們較早地近距離地參與到科研項目中，接受科學研究的熏陶。幾年的努力結果表明，我們的措施對學生進行研究性學習、孕育創新意識、培養創新能力等都起到了積極作用。不少學生因對從事SRDP科研工作的喜愛，繼續從事該方向的本科畢業論文設計，甚至有的學生因此選擇繼續從事該方向的科研工作。
有著合理目標和計劃的科研訓練對提高學生的綜合素質有著積極促進作用。通過補充有利于學生思維能力培養和科學素質提高為的實驗訓練項目，使化學專業的學生更好地掌握思考、探索和研究的方法,并在理論和實踐上都得到全面的提高，為以后學習及工作打下扎實的基礎。幾年來進行多層次物理化學實驗教學模式的有益嘗試，我們和學生們的共同努力已經取得了令人較為滿意的效果。
作者:王麗莎 曹曉燕 姬泓巍 包木太李先國 單位:中國海洋大學化學化工學院
參考文獻：
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物理化學實驗范文第2篇
關鍵詞： 物理化學實驗 教學改革 人才培養
化學是以實驗為基礎的科學，實驗教學在人才培養中的作用舉足輕重，而物理化學實驗的教學改革又是實驗教學體系改革的重要方面。近年來，地方本科院校結合實際在物理化學實驗改革方面都做了不少嘗試。我們針對學生輕視實驗、重理論、實驗熱情不高，自主性、能動性和創造性難以發揮等問題，以提高動手能力和創新能力為抓手，在物理化學實驗教學中進行了改革探索與實踐，提高了教學效率和人才培養質量，現總結如下，供大家參考。
1.加強課程教學改革，確保理論課與實驗課同步進行
物理化學實驗是化學化工類專業學生必須掌握的一門基本技術課程，教學內容綜合了化學領域中無機化學、分析化學、有機化學等各基礎學科的基本研究工具和方法。目前，由于理論課與實驗課單獨設課，受傳統教學模式的限制，加之實驗課一般又由不同的老師分小組指導，致使理論課與實驗課經常出現脫節現象。往往理論還沒有講完，實驗課就要先行開展，而實驗課中涉及的理論知識受課時所限，不可能講深講透，導致學生在實驗過程中對相關理論知識理解不透，只能依照教科書機械地進行實驗，學生不能理解實驗現象與內容間的內在聯系，應付了事，實驗課成了走過場。為此，我們重新審核理論課與實驗課之間的內在承接關系，調整實驗開設時間，確保在完成按時實驗教學任務的前提下，做到理論指導與實驗操作的步調一致。同時，改革一些過去不符合“綠色化學”觀念的污染嚴重、毒害較大的實驗內容，取而代之的是綠色、環保，又具趣味性和應用性的實驗項目。實踐證明，正因為學習了相應的理論知識，學生對實驗過程中出現的不同現象才會有自己的理解和思考，實驗的成就感大大增強。
2.更新實驗教學理念，改革實驗教學方法
為培養學生的創新能力，我們探索實施了“以學生為主，以教師為輔，注重綜合素質培養和創新能力訓練”的教學方法，在實驗過程中，要求學生仔細觀察實驗現象，引導學生深入思考問題，激發學生的參與熱情和主觀能動性。如在實驗過程中發生意外或出現突發故障，鼓勵學生大膽提問，獨立思考，對實驗中發生的情況提倡相互討論和爭辯等。這樣既加深了學生對實驗過程的印象，又使學生對所學知識有了更深入的了解，并做到了舉一反三，融會貫通；又如隨著計算機技術的發展和普及，我們結合新儀器和新方法制作出與教學緊密相關的多媒體課件，使教學活動更具互動性和形象性；再如我們實施以小組為單位分批進行實驗的教學方法，要求組內每個學生都要熟知實驗的全過程，這樣先做的同學可給下批實驗的同學進行示范和指導等。上述方法的實施既可節約教學資源、提高實驗效率，又可提高學生的自主性和協作精神，也給予學生足夠的空間發揮實驗技能和主觀能動性，突出學生在實驗過程的主體地位等。
3.建立開放實驗室，實施開放式實驗教學
自2010年物理化學實驗被立為院級精品課程建設以來，我們開始嘗試開放式教學，實驗室全面向學生開放，給予學生充足的實驗時間和空間。我們的具體做法是：對實驗時間實行開放，學生可根據自己的安排，自主選擇時間到實驗室做實驗，有足夠的時間和自由度“準備、思考、消化、完成”實驗內容；對實驗儀器設備實行開放，把實驗室閑置的儀器設備集中在一起，供學生了解儀器結構和工作原理，并鼓勵他們維修和改裝用，增強他們的動手能力。這樣既給學生練就了一套過硬的實驗技能提供了條件，又提高了儀器設備的使用率；對實驗項目實行開放，學生結合自己的專業方向和興趣愛好，自主選擇課程大綱規定的實驗內容，同時還根據實際需要選擇實驗內容，學生通過自學和與教師交流，獨立完成實驗。此外，對參與開放式實驗的同學，我們還在文獻查閱、實驗方案設計、實驗操作規范、實驗儀器儀表組裝及其調試、實驗數據計算機處理、實驗論文撰寫和交流答辯等方面進行系統訓練，進一步拓寬學生的知識面，激發他們的求知欲和好奇心等。
4.開設綜合性和研究設計性實驗，培養學生自主創新能力
為了能有效地培養學生的綜合分析、研究創新能力，我們通過開設綜合性和研究設計性實驗來實現。綜合性實驗是物理化學實驗課程知識的綜合體現，其中包含大量的基礎知識和基本技能的綜合運用；研究設計性實驗是教師只給出一個實驗題目和實驗目的，學生根據已有的知識，結合相關文獻資料設計出實驗方案，與教師討論認為可后方可獨立實施。研究設計性實驗對學生的實驗技能要求更高，往往被安排在綜合性實驗完成后再進行。這時基本實驗技能課已上完，學生也做過了一些綜合性實驗，做研究設計性實驗的基礎已經具備。學生從教師那里得到實驗題目后，通過到圖書館和互聯網查閱相關的資料設計出實驗方案，交給教師審閱，帶審核通過后學生可進入實驗室獨立完成實驗。實驗結束后，教師會與學生一起討論實驗的得失，提出相應的問題，以求下次改進。例如在“微量熱法測定藥物對細菌生長代謝的抑制作用”研究設計性實驗中，學生通過查閱資料和文獻，可設計出多種實驗方案，內容涉及藥物和細菌的篩選、微量熱數據收集與分析，細菌生長代謝環境的設置與控制，將多個單元操作串聯在一起，并包含大型表征儀器的使用。實踐證明，開設綜合性和研究設計性實驗使學生掌握了科學研究的一般方法和程序，鞏固了理論知識，實驗技能得到了鍛煉，創新能力得到了培養。
物理化學實驗范文第3篇
關鍵詞：物理化學實驗；實驗改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）14-0269-02
物理化學實驗是物理化學課程的一個重要組成部分。主要目的是培養學生掌握物理化學實驗的基本方法和技能，使學生能夠借助于實驗教學加深對物理化學基本概念的理解，對物理化學的基本原理形成規律性的認識，提高其靈活運用物理化學基本原理判斷和解決實際問題的能力，培養學生將來獨立從事科學研究工作的能力。然而，目前在物理化學實驗教學過程中存在的一些問題嚴重阻礙了學生對實驗操作的積極性、主動性，進一步阻礙了物化實驗在人才培養方面發揮的功能。
一、物化實驗教學中存在的問題
1.儀器設備落后。物理化學實驗中涉及到的儀器種類繁多。一些舊的儀器設備，穩定性不高，測量數據不精準，某些儀器實驗前調試工作繁瑣，耗時較長，并且學生較難掌握其使用方法，不僅無法取得理想的效果，而且嚴重阻礙了學生的積極性。比如在恒溫水浴的裝配及性能測試實驗中，貝克曼溫度計的調節就是個技術活，有些學生幾個學時下來還沒有調節好溫度計，不僅延長了實驗學時，而且使學生對實驗完全失去了興趣和耐心。再比如凝固點降低測定物質摩爾質量的實驗中，用的是手動攪拌，攪拌速度不均勻，最終所得到的環己烷的凝固點與理論值相差較大。
2.學生對實驗課不重視。物理化學實驗的安排主要是以驗證性實驗為主，因此，教材編排時實驗內容中均詳細列出了實驗的目的、原理，所用到的儀器和試劑以及詳細的實驗操作步驟。而實驗課的進行通常是按照學生課下預習、教師課堂講解、老師指導下學生動手操作、學生提交實驗報告這樣一個固定的模式來進行的。盡管老師每次都會檢查學生的預習報告，但是由于學生對教材的依賴性及對實驗課缺乏重視，預習報告通常是照著課本抄抄了事。課下沒有認真預習，即使老師進行了講解，動手操作時，仍有部分學生不知所措，只好翻開教材對著課本照單抓藥，這樣不僅不能加深學生對所學書本知識的理解，培訓其基本的實驗技能，更罔顧要培養學生從事科研工作的能力了。
3.實驗內容超前于理論課。許多高校中普遍存在著實驗內容超前于理論課的情況，學生還沒有相關的理論基礎，就要開始這方面的實驗，結果只能是依葫蘆畫瓢，草草地完成實驗了事。沒有相關的理論知識支撐，老師需要花費很多時間去講解實驗原理，但是受到實驗學時的限制，老師不可能講解的非常詳細，因此學生對相關知識也只能是一知半解，大大降低了學生對實驗的興趣，從而也降低了物理化學實驗的教學效果。
二、物化實驗教學的改進措施
1.嚴把預習關。為了讓實驗課真正地發揮作用，我們對實驗前的預習進行了強化。首先，在學生進入實驗室之前對預習報告進行檢查，其內容主要包括實驗的目的、原理、儀器和試劑、操作步驟、數據記錄表格、注意事項等，并要求學生將預習過程中不明白的地方提出來，并將預習報告打分記入總成績。為了進一步強化學生對實驗的熟悉程度，課堂講授時，我們還以提問的方式再次檢查學生的預習情況，從而啟發學生的思維，這樣做的結果不僅加大了學生對實驗課的重視程度，還提高了學生的積極性以及對實驗的興趣，實驗課程不僅能夠順利完成，而且還縮短了學時。
2.更新部分儀器設備。為了使基礎實驗課的內容更好地適應當前科學技術的發展，在學校資助下，我們更新了一批陳舊落后的儀器。比如將貝克曼溫度計換成了數字式精密溫差測量儀，大大節省了實驗中調節貝克曼溫度計的時間，而且讀數方便，數據結果的可靠性也提高了。在凝固點降低測定物質摩爾質量實驗中，我們購置了一體化的凝固點測定裝置，攪拌速度容易控制而且攪拌均勻，實驗數據精準性大大提高，實驗結果比較接近于文獻值。新儀器設備的投入使用，大大縮短了實驗的時間，激發了學生對實驗的興趣，提高了實驗的質量，同時也使學生從中感受到了科技的進步對獲取知識的重要性。
3.更新實驗教材。每一所院校所購置的儀器都不盡相同，而且儀器也在不斷地更新，因此一本實驗教材并不是通用的。我們實驗課題組的老師根據本實驗室所擁有的儀器設備編寫了特色鮮明的物化實驗教材，使實驗內容與實驗室現有儀器設備相配套，從而避免了學生使用其他教材導致的預習內容與實際操作脫節的問題。
4.多媒體教學及Origin數據處理軟件的應用。傳統的物化實驗教學均是教師處于主動地位，大大降低了學生對理論知識學習的興趣，而且物化實驗課采用的是大循環的方式，還存在部分實驗超前理論課教學的情況，再加上實驗學時的限制，課堂上老師不可能把每個實驗都從頭到尾詳細地講解一遍，因而無法達到預期的教學效果。而多媒體技術具有強大的信息傳播功能，在教學方面展現出了新的應用前景。多媒體課件的使用不僅可以節省課堂板書時間，而且課堂容量大，教師可以在課堂上給學生講授更多的知識，極大地提高了學生學習的積極性和學習效率。物理化學實驗數據的處理也是物理化學實驗不可缺少的一部分，但是目前實驗數據的處理方法落后，大多還是采用坐標紙手工作圖，不僅費時費力，且誤差較大，這將不可避免地影響到實驗結果的準確性。而采用Origin軟件來處理實驗數據，不僅可以減少手工處理數據的復雜性，而且能減少數據處理過程中產生的人為誤差。
5.期末考核制度的改革。對物理化學實驗進行期末考核是本課程不可缺少的一個重要環節。在傳統的考核方式中，我們主要是采用實驗報告占70%，筆試占30%的考核方法。由于占70%的實驗報告足以讓學生及格，因此大多數學生根本不重視筆試。于是我們改革了考核辦法。方法如下：期末成績=實驗報告×40%+課堂表現×60%。其中課堂表現包括實驗操作能力、對實驗的認真程度、預習報告、是否遵守實驗室紀律等四個方面來進行考核。實驗報告則根據是否按時完成實驗報告、內容是否完整、數據處理是否正確、是否存在實驗報告的抄襲等進行分段評分。雖然去掉了筆試環節，但由于課堂表現都是現場打分，且降低了實驗報告的比例，因此大大提高了學生對實驗課的重視程度，有助于加強學生綜合素質的培養。
目前對于物化實驗教學的改革我們已經取得了初步的成果，提高了學生對實驗課的重視程度，激發了學生做實驗的熱情，培養了學生的實驗操作能力，但是我們應該意識到物理化學實驗教學的改革是一項長期而艱巨的任務，比如，我們還需要將部分科研成果融入到實驗教學中（關于這一點有部分院校已經實現），增加綜合性實驗所占的比例等，以便進一步培養學生的創新能力以及將來獨立從事科學研究工作的能力。
參考文獻：
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物理化學實驗范文第4篇
［關鍵詞］物理化學實驗；綠色化學；教學改革
隨著科學技術的發展和社會的進步，人們越來越清醒地認識到經濟發展所帶來的環境污染問題已經對人類生存和社會發展構成了巨大威脅。引起生態環境破壞的污染物中很大一部分都是在人類自身的生產、生活過程中產生的。因此建設綠色生態環境已成為人與自然和諧發展的基本前提。綠色化學（GreenChemistry）就是近些年發展起來的與防治污染、保護生態環境密切相關的一門學科，目前已經成為國際化學學科領域研究的熱點。綠色化學又稱為“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”等。綠色化學倡導利用化學的技術和方法減少或避免在工業生產及日常生活過程中使用、生產對人類健康、社區安全、生態環境有害的化學物質。[1][2][3][4]高等院校中物理化學實驗的綠色化改革正是契合了綠色化學的研究發展方向，向化學實驗的無毒、無害化邁出了積極的一步。其目的是將綠色化學的研究思想傳遞給學生，使學生在今后的科學研究、生產、生活中也能積極主動地踐行綠色化學觀念；其方法是將綠色化學的實驗設計理念融入基礎物理化學實驗教學進程之中；其核心內容是最大限度地減少或避免使用有毒、有害的化學物質，最大限度地減少或避免產生化學廢物，也無需再處理廢物，從源頭處減少或消除環境污染。
一、物理化學實驗教學綠色化的總體設想
物理化學是東北大學應用化學、生物工程、材料科學、冶金工程、環境科學、資源與礦物等專業的基礎課程之一。而物理化學實驗是物理化學教學的重要組成部分，是培養學生實踐能力和科研能力的重要教學環節。[5]學校的化學實驗中心每年為全校12個專業的近1200名學生開設數十個不同的物理化學實驗項目。其中的“液體飽和蒸氣壓的測定”、“酸堿中和反應熱效應的測定”、“鉍－錫二元相圖的繪制”等這些我們耳熟能詳的、經典的物理化學實驗項目曾經見證過幾代學子的成長。毋庸置疑，這些實驗設計得簡單易行。通過實際的操作，實驗者很容易理解其中蘊含的物理化學原理。然而，這些實驗過程中都不可避免地會使用或產生某些有毒、有害的物質。如果不對這些物質進行無害化處理而直接排放，日積月累，不僅會影響師生的身體健康，還會污染周圍環境。因此，物理化學實驗綠色化是化學實驗教學改革發展的必然趨勢。在長期的物理化學實驗教學改革過程中，我校化學實驗中心高度重視貫徹綠色化學的教學理念，將綠色化學作為實驗教學改革的重要組成部分。在對物理化學實驗教學進行綠色化改革的進程中，我們從實驗內容、實驗設計、實驗設備、經典實驗項目整合、教學方法和教學理念等方面進行了積極的研究和探索，并取得了一定的效果。
二、物理化學實驗教學綠色化的實踐
（一）實驗內容的綠色化
在實驗項目的選擇和實驗內容的調整方面，盡量排除或減少對環境污染大、對人體毒性大的實驗項目。在不影響實驗效果的前提下，選用環境友好的試劑替代有毒或后處理困難的試劑，從而實現物理化學實驗的綠色化。例如，“弛豫法測定鉻酸根－重鉻酸根離子反應速率常數”是以往我校應用化學專業學生必修的一個化學動力學實驗項目。這個實驗過程中需要使用的主要化學試劑是重鉻酸鉀。然而，通過對重鉻酸鉀性質的學習不難知道，它不僅有化學毒性和致癌性，而且還是一種強氧化劑，長期吸入，能破壞鼻粘膜，引起鼻膜炎和鼻中隔軟骨穿孔，使呼吸器官受到損傷，甚至造成肺硬化。皮膚接觸重鉻酸鉀溶液時易引起鉻瘡和皮炎。不僅如此，化學實驗中心每年還需要投入高昂的實驗經費用于處理由此產生的鉻酸廢液。因此，為保證實驗教師和學生的身體免受危害，現已將其改為另一動力學實驗“旋光光度法測定蔗糖水解反應的速率常數”，實驗中用到的原料蔗糖無毒，而且使學生有機會學習旋光儀的使用方法。又如，在“氣泡最大壓力法測定溶液的表面張力”實驗中，原來所使用正丁醇水溶液的最大濃度達到了0．35mol•dm－3。為了降低正丁醇使用濃度，我們曾對實驗方案和實驗裝置進行了多次改進，使正丁醇的最大濃度降至0．1mol•dm－3。而且，實驗操作也更加簡便易行，實驗中氣泡的逸出平穩、連續。上述改進已經過多次教學實踐檢驗，結果表明，正丁醇濃度的降低不僅節約了實驗藥品，而且低濃度正丁醇水溶液的表面吸附量隨濃度的變化規律更符合吉布斯吸附等溫式，有利于得出好的實驗結果。
（二）實驗微型化、小型化設計，減少藥品用量
所謂微型化實驗是指在微型的儀器設備中，用盡可能少的試劑獲取所需的化學信息的實驗方法。在保證可觀測到與普通實驗相同的實驗現象的前提下，微型化實驗還具有節約實驗材料和時間、減少環境污染、操作安全等優點。所以，開展微型化實驗是實現化學實驗綠色化的好方法。在長期的物理化學實驗教學過程中，在保證實驗方案合理、實驗結果穩定、實驗效果顯著的前提下，我們積極推行實驗的微型化、小型化設計。例如，在“差熱分析”實驗中采用微型化實驗樣品管后，每份CaC2O4樣品使用量減少到不超過0．05克，每學期僅CaC2O4試劑的使用量就減少到原來的十分之一。對于目前尚無法實現微型化的實驗項目，我們采取了小型化設計或減少化學試劑使用量等方法，以期將物理化學實驗對環境的污染降至最低。例如，在“金屬二元相圖的繪制”實驗中，由于金屬鉍和錫具有熔點低、化學穩定性好、數據重現性好、原料易得、價格低廉等特點，所以，鉍－錫二元系統一直以來都是我們進行此項實驗教學的首選系統。若使用以往的實驗設備，在實驗過程中，以各種比例混合的金屬鉍和金屬錫試樣被放置在瓷坩堝中，上面覆蓋一層硅油，以防止加熱過程中金屬樣品被氧化。但是，通過查閱相關化學數據手冊可知，金屬鉍的熔點為271℃，而硅油的燃點為320℃，僅僅比鉍的熔點高約50℃。這意味著，在加熱純鉍試樣時，若操作者沒有控制好升溫速率而導致系統溫度上升過快，那么樣品溫度很容易沖高至硅油燃點而引燃硅油。這不僅會造成大量硅油的損耗，容易引起教學事故，而且硅油高溫揮發及不完全燃燒的產物還會污染空氣。為此，我們放棄使用瓷坩堝而改用金屬樣品管盛裝樣品。這樣不僅使單個樣品的質量從過去的120克減少到幾克，而且使用時很容易將金屬樣品管抽真空后密封，并循環使用。這種全封閉的手段有效避免了大量使用硅油作為樣品保護層所帶來的空氣污染問題的發生。又如，在“酸堿中和反應熱效應的測定”實驗中，我們更換了體積更小的杜瓦瓶，使氫氧化鈉和鹽酸的用量減少到原來的四分之一。減少試劑用量后的中和反應系統由于溶液體積大幅減少，攪拌效率更高，系統各處的溫度更趨一致，對溫度變化的監測更容易，溫度數據也更準確。除此之外，我們對“凝固點降低法測定分子量”、“乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定”等實驗項目也進行了小型化改進，不同程度地減少了化學試劑使用量，顯著降低了實驗成本，改善了實驗環境。實踐證明，物理化學實驗的微型化、小型化設計不但可以達到與常規實驗相同的實驗目的和效果，而且可以大幅減少試劑用量、不同程度地減少實驗過程中產生的化學廢棄物、節約后處理費用、減少污染、改善實驗環境，因此，此舉已經成為物理化學實驗教學改革的一個重要發展趨勢。
（三）實驗儀器和設備的選擇
與其他化學分支學科的基礎實驗相比，物理化學實驗需要的中、小型實驗儀器設備種類較多。其中多個實驗需要測定溫度和壓力。傳統的測溫、測壓裝置都是含汞的，不但操作步驟繁瑣復雜，而且易造成實驗室汞污染，危及教師及學生的身體健康。例如，在“液體飽和蒸氣壓測定”實驗中，過去常用U型水銀壓力計測定系統壓力差。此種壓力計中需要使用大量的金屬汞，汞面用水液封。然而，由于此裝有汞的U型玻璃管不宜經常清洗，所以管壁會吸附環境中的氣體分子及塵埃等顆粒物。而在實驗過程中U型管內汞液面會不斷變化，會有少量汞由于與管壁上的吸附物作用而產生掛壁現象，從而使汞暴露于空氣中并揮發為汞蒸氣，這會對人體產生極大危害。目前，我們物理化學實驗室中全部的測壓裝置均用數字式低真空測壓儀替代水銀壓力計，從根本上消除了汞蒸氣可能對教師和學生產生的危害。又如，在“凝固點降低法測定物質的摩爾質量”、“酸堿中和反應熱效應的測定”及“燃燒熱的測定”等熱力學實驗中，過去一直使用貝克曼溫度計來監測實驗體系溫度的變化。貝克曼溫度計雖然測量精密度高，但在實際使用時，存在操作繁瑣且易碎等缺點。目前我們用數字式溫度溫差測量儀替代貝克曼溫度計，不僅使實驗操作難度降低，實驗過程簡化，而且也規避了由于操作不當造成溫度計破裂而引起環境污染的風險。上述實驗儀器設備的替換無疑使物理化學實驗的測溫測壓手段更安全、更方便。
（四）綜合經典實驗內容
通過長期的教學實踐和教學研究我們發現，傳統的物理化學實驗門類齊全、架構完整，大量的基礎實驗內容至今仍值得我們繼承和發展。但囿于當時實驗條件的限制，導致許多簡單的實驗耗時費力。因此，我們在保留經典實驗內容的前提下，致力于整合實驗方案，不僅大幅減少了試劑用量，有效降低了環境污染風險，而且還提升了學生綜合分析實驗結果的能力。例如，“原電池電動勢的測定”、“電解質溶液電導率的測定”及“原電池溫度系數的測定”這三個實驗同屬于電化學基礎實驗，內容相對簡單。但是在過去，由于實驗設備和實驗手段的落后，完成這三個實驗中的任何一個都需要很長時間，所以每一個都被設計為一個相對獨立的實驗項目，而這顯然不利于學生將所學到的電化學基礎知識融會貫通。通過認真分析、研究這三個實驗的目的及內容，我們將它們融合并設計成了一個新的電化學綜合實驗。經過精心的實驗方案設計和內容的整合，這個新的綜合實驗得到了學生和教師的廣泛好評。由于實驗試劑循環使用，避免了浪費和對環境造成的污染，為化學實驗中心節省了實驗經費。同時，學生對理論課中學到的電化學基礎知識也有了比較全面且更為深刻的理解。
（五）合理分工協作
在實驗教學過程中，我們不僅對經典內容重新進行綜合設計，而且還會根據不同實驗的特點，實時調整學生所做實驗的部分內容。例如，學生在進行“雙液系氣液平衡相圖”實驗過程中需要測定的實驗點較多，做出一個完整相圖大約需要6個小時的時間，顯然在規定的4學時內是無法完成的。為此，我們設計由兩組學生分別測定相圖的左半支和右半支，之后將兩組數據合并，從而做出一個完整的相圖。這就要求每組學生在實驗過程中都必須認真仔細地完成操作并記錄好數據，否則可能會因而某一環節的失誤而導致合作雙方的數據都出現偏差。實踐結果表明，這種分工合作，在保證實驗教學質量的前提下，既節省了藥品，又有利于培養學生的協作精神和良好的操作技能。因此，對于復雜的實驗項目，我們認為這不失為一個值得嘗試和推廣的好辦法。
（六）規范操作方法，提升綠色化意識
長期的教學實踐表明，在物理化學實驗教學過程中，嚴格規范實驗操作方法、督促學生養成良好的實驗習慣是學生科研素質教育的重要內容。規范的實驗操作方法和良好的實驗習慣不僅是提升學生實驗操作技能的重要基礎，也是培養學生自覺進行綠色化實驗的前提。在實驗過程中，指導教師要認真監督學生不要隨意丟棄藥品，并糾正學生中普遍存在的“藥品用量越多，實驗現象就越明顯”的錯誤觀念，杜絕學生在做實驗時隨意加大試劑用量的現象，鼓勵學生用最少的試劑做出成功的實驗。同時也要求學生每次實驗之前都要充分預習，提高實驗成功率，減少重復實驗引起的藥品損耗現象。此外，教育學生從實驗過程中的每件小事做起，逐步樹立起綠色化科研意識和對社會的責任感。
三、改革后的成效
多年以來，經過對物理化學實驗教學改革的綠色化探索與實踐，在提升了教師自身的綠色化學教學理念的同時，在培養學生的協作精神、綜合科研素質等方面也取得了良好效果。這些效果體現在學生在校學習期間養成了良好的實驗操作習慣，明晰并理解了實驗設計中綠色化改進之處，學會了用綠色化學知識設計實驗等方面。而且，近幾年來，我們對大量本科生就業后反饋的信息進行了分析并從中了解到，經過我們多年的綠色化實驗教學訓練，畢業生們在各自的工作崗位上都表現出較高的實驗技能和良好的團隊合作精神，綜合素質高，受到用人單位的廣泛歡迎。
［注釋］
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物理化學實驗范文第5篇
關鍵詞 物理化學實驗 教學改革 能力培養 教學質量
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A
Thinking on Physics Chemistry Experiment Teaching Reform
CHEN Huanhuan， SUN Guifang
（School of Resources and Materials Science， Northeastern University at Qinhuangdao， Qinhuangdao， Hebei 066004）
Abstract From our school actual situation， combined with the current physical chemistry experiment course teaching status quo and physical chemistry experiments with its own characteristics， from the teaching content of physical chemistry experiments， teaching methods， teaching models and experimental guidance update as a starting point， given the physical chemistry experiment Some ideas of teaching reform in order to improve the teaching of physical chemistry experiment teaching quality and efficiency， and enhance students' comprehensive ability in practice.
Key words physics and chemistry experiment； teaching reform； ability training； teaching quality
我校物理化學實驗的教學內容主要是以驗證性為主，開設了燃燒熱的測定，凝固點降低法測定摩爾質量，極化曲線的測定，二組分金屬固液相圖的繪制等八個實驗。隨著實驗技術不斷改進，新的實驗模式和儀器不斷涌現，傳統的教學模式已不能滿足科技發展對人才培養的要求。以驗證性為主的實驗模式不能適應當前培養學生綜合能力、創新能力的需要。因此，結合材料、環境等專業特點和本校實際情況，需要對物理化學實驗教學進行改革。
1 與科研結合，增加綜合設計性實驗
通過基礎性實驗的教學，學生們對物理化學實驗有了初步的認識，也掌握了一定的基本操作技能，可以嘗試開設一些綜合設計性實驗。在我校資源與材料學院的材料環境實驗中心擁有很多大型儀器設備，如：X-射線衍射儀（XRD） ，熱重分析，掃描電子顯微鏡，金相顯微鏡，紅外光譜儀等。并且實驗中心一直執行開放實驗室制度，這些為我院增設綜合設計性實驗提供了保障。以實驗滲透科技前沿，將物理化學實驗教學與科學研究緊密結合起來，構建教學、科研緊密結合的可持續發展模式。如“粘度法測定高聚物的分子量”，可以將該實驗與一個高分子的合成實驗結合。合理安排兩個實驗課的上課時間，讓學生先進行高分子合成實驗課并保留自己的實驗樣品。在進行“粘度法測定高聚物的分子量”這個實驗時，讓學生測定自己合成高聚物的粘度，并計算其分子量。這樣可以使學生理解進行科研的程序，并了解科技前沿動態。同時，激發學生對科研的興趣，提高了學生進行實驗的積極性，使實驗課的質量和效率大幅提高。將科研內容反哺于教學活動，是物理化學實驗教學改革的重要舉措。
2 改進實驗教學手段
2.1 更新實驗儀器設備，配備計算機，改進教學方法
我們已經從南京桑力公司、南京多助公司購置了多套新型的實驗儀器設備，如，如燃燒熱測定裝置，溶解熱測定裝置，可控升降溫電爐及數字控溫儀等。因此，可以將計算機等先進技術引入這些實驗中。通過將實驗裝置聯機化，學生不用不斷重復地記錄數據，而是可以從計算機上時時觀測數據及曲線的變化趨勢。這樣，學生可以依據數據的差異和圖像趨勢的變化查找實驗操作中可能存在的問題，并及時解決。將計算機與實驗設備相結合，提高了實驗的自動化程度以及實驗數據的測量精度，從而提高了實驗報告的質量。同時極大地提高學生的實驗積極性，取得良好的實驗教學效果。
2.2 利用計算機軟件進行數據處理
我校學生仍然用坐標紙繪圖來完成實驗報告，處理數據的效率低且人為誤差較大。因此，應該對物理化學實驗數據處理與分析的方法進行改革，要求學生掌握并運用計算機軟件處理實驗數據。由于實驗課學時有限，可以在實驗課開課之前給學生進行專題講座，講解數據處理相關軟件的使用方法，如Excel、Origin等，并針對不同的實驗給學生提供相應的軟件參考。例如，在極化曲線的測定這一實驗中，根據該實驗特點，學生得到的數據有上百個點，使用Origin作圖軟件，能夠既快速又準確地完成作圖。利用計算機軟件進行數據處理，學生在完成實驗報告的同時也學會了相關軟件的使用方法，為他們四年級做畢業論文也打下了一定的基礎。
3 豐富實驗教學模式
3.1 開放實驗室
從2010年至今，我校資源與材料學院的實驗中心一直執行開放實驗室制度，周一至周五全面向學生開放。對于進行綜合設計性實驗要用到的大型儀器設備，學生每周五都可以到實驗中心預約實驗。之后，在預約的時間獨立完成實驗。通過開放實驗室，在學生掌握了一定的知識和技能的條件下，讓學生綜合運用物理化學及相關學科的知識獨立完成實驗。從查閱文獻、設計實驗方案，分析實驗數據方面培養學生自主學習的能力，初步建立起研究科學問題的方法。
3.2 引入計算機平臺，建設網上課堂
計算機技術日新月異，為了豐富實驗教學的方式，可以將計算機輔助教學引入物理化學實驗課程中。根據我校開設的具體實驗項目，制作適合本校的物理化學實驗網上課件。如燃燒熱的測定這一實驗，我們可以把燃燒熱測定裝置、充氧氣、氧彈等設備拍成圖片掛到網上并附注儀器的使用方法，使學生對所用的實驗儀器裝置有直觀的了解。對于實驗的難點、重點，比如如何快速正確地將燃燒絲固定在氧彈上，點火后儀器指示燈的變化及顯示溫度的變化，可以做成動畫視頻進行動態播放，以使學生對實驗過程有深入的認識。另外，通過網絡課堂，教師可以把數據處理方法、實驗過程中常見問題等列出并加以注釋。使學生能夠充分理解并掌握整個實驗項目的內容。以網上課堂為指導進行實驗預習，學生能夠在較短的時間內掌握實驗要領及操作規范，為學生順利完成實驗提供了保證，同時也將極大地提高教學效果。
4 完善物理化學實驗指導書
合適的實驗指導書是高質量教學的重要保證。結合我院實驗課的基本情況，優化實驗大綱，適當增加實驗教學的學時，依據試驗大綱增設綜合設計性實驗項目。每輪實驗教學結束，及時對實驗教學的內容進行補充更新，關注科技前沿，加入最新的科研成果。隨著實驗設備的不斷更新，教學內容中的實驗原理與操作方法隨之更新，使實驗指導書和現有實驗儀器更好地融合。只有不斷完善實驗指導書，才能充分發揮指導書對學生的指導作用。
5 結論
物理化學實驗教學改革是一個循序漸進的過程。加強物理化學實驗教學，增加綜合設計實驗，重視實驗過程，實現小組實驗，強化數據處理，開放實驗室，更好地鍛煉學生運用綜合知識的能力及動手能力。通過對物理化學實驗體系的不斷改進，不斷提高實驗教學質量，使物理化學實驗課在學生思維能力和創新能力的培養上成為一個較好的平臺。
參考文獻
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