物理化学实验
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物理化学实验范文第1篇
科研训练物理化学实验是一门综合性的基础化学实验[1-2]，在本科生的教学工作中备受关注，其将分析化学的手段和数学分析方法综合运用的一门化学学科。传统的实验课程模式通常是老师讲解、学生照做，并且每个实验只做一次，对大部分学生来讲难以留下深刻印象[3-5]。这种模式不利于学生创新模式的培养，物理化学实验教学体系的改革也因此成为被关注的重要教研问题之一，其主要目标在于使学生更好地了解物理化学的研究方法和技能，加深对物理化学基本概念和理论的理解，进一步培养和提高学生的科学能力和创新能力[6-7]。我们进行了大胆的尝试——将科研活动与教学内容相结合，结合教学计划中的本科学位论文工作以及推行的本科生科研训练计划，开展多种形式、多层次的开放实验教学：将实践证实适合本科生教学的科研实验内容，先通过本科论文的形式对内容进行优化，然后补充到现有的物理化学教学体系中；物化实验中的基本实验拓宽到应用领域，赋予明确的、鲜明的专业特色的教学目标，并借助于学校的科研训练项目，设计研究性实验供学生进行科研训练。
1.从本科生毕业论文到的物理化学实验中的综合实验
在日常的教学和科研工作中，有意识地将科研工作中涉及到的所属专业的共性和基础的内容与本科教学中相关知识相结合。首先合理选择实验内容，并将这些内容融合到本科毕业论文中。之后对实验结果进行总结和升华，转化为物理化学实验中的综合实验。目前，我们选择的物理化学实验中的综合实验之一——“化学电源基本性能的测定”便是我们总结了科研工作中的一些基础内容并与物理化学课程中的电化学部分内容相联系进行设计的。“化学电源基本性能的测定”实验的目的在于使学生了解化学电源基本性能的评价指标以及设计相应的测试方法，同时加深理解极化作用对化学电源性能产生的影响。其所用设备均为物化实验室中的常用设备，如：电流表、电压表、稳压电源等；具体测试的性能指标主要有：电动势、开路电压、工作电压、容量、能量、功率等；所测试的电池也是我们日常生活中常用的锌锰电池、镍氢电池、铅酸电池等。实验对象为化学和化工专业大学三年级学生，实验是以开放实验的形式展开的。实验通常由4-5人组成的小组完成，实验由学生自己设计，独立操作，教师在其中只起到引导作用。通过开展这样的综合实验，学生兴趣浓厚、乐于动手，勤于思考，通过观察实验现象，记录和分析实验数据，获得丰富的关于电池性能的感性认识，达到对理论概念深刻理解和熟练掌握的目的。另外通过这个实验，学生们了解了不同类型的电池在性能上的差别，拓宽了物理化学的知识面，增加了对电化学知识的学习兴趣。在整个实验实施过程中，我们组织学生学习了有关设计性实验的要求，查阅电池相关的文献，并安排学生根据本实验所提供的仪器，完成一下工作两方面的工作：1)设计实验测定给定电池的基本性能。2）设计实验考察电池极化行为对电池性能的影响。物理化学实验课程作为化学专业教学计划中一门重要的课程，它对于学生理解化学学科的基本理论,掌握和运用化学中基本的物理方法和技能，以及培养学生科学思维和综合分析解决问题的能力等方面都起着重要的作用。将科研中一些基础的、经典的测试方法引入物理化学实验课程，对该课程的内容进行了一个良好的补充。
2、物理化学实验中的基本实验与本科生的科技训练结合
为进一步培养本科生创新意识和创新精神、提高本科生的创新实践能力，学校自2005年开始设立本科生研究训练计划，为本科生开展科学研究和技术开发活动提供专门化的训练和指导，其英文表述为“StudentResearchDevelopingProgram”，缩写为“SRDP”，实施原则是“自主申请、公平立项、择优资助、规范管理”，由项目申报学生在教师指导下主持完成，其主要是针对已经具备一定的专业基础知识的化学和化工专业大学二年级和三年级的学生开展。项目按期进行，结束时要进行答辩，答辩专家根据学生汇报情况进行考核，根据考核的结果相应的给予2-3个学分。近年来我们已经进行了两届物理化学实验到SRDP课题的尝试，分别是关于“海洋沉积物中表面活性剂的提取和分析”研究和“铜离子在海洋沉积物上的吸附等温线”研究，先后组织9名本科生进行科研训练。上述两个课题内容覆盖了大学无机、有机、分析和物化课程的内容，突出了物理化学基础实验内容的应用。界面现象是物理化学课程中较为重要的内容之一，其内容较为抽象，加大了学生对该部分内容的理解难度。“醋酸在活性炭上的吸附”是物理化学实验课程在该知识面设计的基础实验。通过该实验，学生能够对液固吸附现象以及吸附等温线的测定等有了较好的感性认识，并更好的掌握了有关的概念和理论知识。以此为契机，我们引导学生进一步加以训练，对本科生而言是一个对所学知识进行融会贯通以期进一步提高的好机会，可使学生充分理解和掌握有关液固界面性质、吸附脱附过程等的基础理论和相关的实验原理及技术、方法。SRDP课题实施中学生从查阅文献开始，然后设计实验，自己动手开展实验，认识海洋中的界面现象，并了解污染物的去除和分析技术，将课本中学到的抽象技术和理论与具体的海洋环境问题联系在一起，在具体科研工作中加深对有关知识的理解，同时增强对海洋环境问题的认识。SRDP工作开展不仅锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，而且增强其工作中的观察能力、操作能力和结果分析能力，从而使得学生具备一定的科研素质。学校组织的SRDP计划，给在读的本科生提供一个科研锻炼的平台，让他们较早地近距离地参与到科研项目中，接受科学研究的熏陶。几年的努力结果表明，我们的措施对学生进行研究性学习、孕育创新意识、培养创新能力等都起到了积极作用。不少学生因对从事SRDP科研工作的喜爱，继续从事该方向的本科毕业论文设计，甚至有的学生因此选择继续从事该方向的科研工作。
有着合理目标和计划的科研训练对提高学生的综合素质有着积极促进作用。通过补充有利于学生思维能力培养和科学素质提高为的实验训练项目，使化学专业的学生更好地掌握思考、探索和研究的方法,并在理论和实践上都得到全面的提高，为以后学习及工作打下扎实的基础。几年来进行多层次物理化学实验教学模式的有益尝试，我们和学生们的共同努力已经取得了令人较为满意的效果。
作者:王丽莎 曹晓燕 姬泓巍 包木太李先国 单位:中国海洋大学化学化工学院
参考文献：
[1].訾学红，陈永宝，张红光等，自主式教学模式在物理化学创新性实验教学中的探索[J]，实验室研究与探索，2013,32:321-323
[2].郑传明，吕桂琴，王良玉，在物理化学实验教学中注重培养学生的能力[J]，实验室技术与管理，2008,25:132-134
[3].刘海峰，陈明洁，陈敏，《物理化学实验》教学方法改革的探索与实践[J]，实验室科学与技术:2013，11：66-68
[4].张虎成，李苞，物理化学探究性教学模式的探索与实践[J]，实验室科学，2013,16:50-52
[5].石海信，物理化学实验开放性研究性教学模式的研究与探索[J]，广东化工，2008,35:119-122
物理化学实验范文第2篇
关键词： 物理化学实验 教学改革 人才培养
化学是以实验为基础的科学，实验教学在人才培养中的作用举足轻重，而物理化学实验的教学改革又是实验教学体系改革的重要方面。近年来，地方本科院校结合实际在物理化学实验改革方面都做了不少尝试。我们针对学生轻视实验、重理论、实验热情不高，自主性、能动性和创造性难以发挥等问题，以提高动手能力和创新能力为抓手，在物理化学实验教学中进行了改革探索与实践，提高了教学效率和人才培养质量，现总结如下，供大家参考。
1.加强课程教学改革，确保理论课与实验课同步进行
物理化学实验是化学化工类专业学生必须掌握的一门基本技术课程，教学内容综合了化学领域中无机化学、分析化学、有机化学等各基础学科的基本研究工具和方法。目前，由于理论课与实验课单独设课，受传统教学模式的限制，加之实验课一般又由不同的老师分小组指导，致使理论课与实验课经常出现脱节现象。往往理论还没有讲完，实验课就要先行开展，而实验课中涉及的理论知识受课时所限，不可能讲深讲透，导致学生在实验过程中对相关理论知识理解不透，只能依照教科书机械地进行实验，学生不能理解实验现象与内容间的内在联系，应付了事，实验课成了走过场。为此，我们重新审核理论课与实验课之间的内在承接关系，调整实验开设时间，确保在完成按时实验教学任务的前提下，做到理论指导与实验操作的步调一致。同时，改革一些过去不符合“绿色化学”观念的污染严重、毒害较大的实验内容，取而代之的是绿色、环保，又具趣味性和应用性的实验项目。实践证明，正因为学习了相应的理论知识，学生对实验过程中出现的不同现象才会有自己的理解和思考，实验的成就感大大增强。
2.更新实验教学理念，改革实验教学方法
为培养学生的创新能力，我们探索实施了“以学生为主，以教师为辅，注重综合素质培养和创新能力训练”的教学方法，在实验过程中，要求学生仔细观察实验现象，引导学生深入思考问题，激发学生的参与热情和主观能动性。如在实验过程中发生意外或出现突发故障，鼓励学生大胆提问，独立思考，对实验中发生的情况提倡相互讨论和争辩等。这样既加深了学生对实验过程的印象，又使学生对所学知识有了更深入的了解，并做到了举一反三，融会贯通；又如随着计算机技术的发展和普及，我们结合新仪器和新方法制作出与教学紧密相关的多媒体课件，使教学活动更具互动性和形象性；再如我们实施以小组为单位分批进行实验的教学方法，要求组内每个学生都要熟知实验的全过程，这样先做的同学可给下批实验的同学进行示范和指导等。上述方法的实施既可节约教学资源、提高实验效率，又可提高学生的自主性和协作精神，也给予学生足够的空间发挥实验技能和主观能动性，突出学生在实验过程的主体地位等。
3.建立开放实验室，实施开放式实验教学
自2010年物理化学实验被立为院级精品课程建设以来，我们开始尝试开放式教学，实验室全面向学生开放，给予学生充足的实验时间和空间。我们的具体做法是：对实验时间实行开放，学生可根据自己的安排，自主选择时间到实验室做实验，有足够的时间和自由度“准备、思考、消化、完成”实验内容；对实验仪器设备实行开放，把实验室闲置的仪器设备集中在一起，供学生了解仪器结构和工作原理，并鼓励他们维修和改装用，增强他们的动手能力。这样既给学生练就了一套过硬的实验技能提供了条件，又提高了仪器设备的使用率；对实验项目实行开放，学生结合自己的专业方向和兴趣爱好，自主选择课程大纲规定的实验内容，同时还根据实际需要选择实验内容，学生通过自学和与教师交流，独立完成实验。此外，对参与开放式实验的同学，我们还在文献查阅、实验方案设计、实验操作规范、实验仪器仪表组装及其调试、实验数据计算机处理、实验论文撰写和交流答辩等方面进行系统训练，进一步拓宽学生的知识面，激发他们的求知欲和好奇心等。
4.开设综合性和研究设计性实验，培养学生自主创新能力
为了能有效地培养学生的综合分析、研究创新能力，我们通过开设综合性和研究设计性实验来实现。综合性实验是物理化学实验课程知识的综合体现，其中包含大量的基础知识和基本技能的综合运用；研究设计性实验是教师只给出一个实验题目和实验目的，学生根据已有的知识，结合相关文献资料设计出实验方案，与教师讨论认为可后方可独立实施。研究设计性实验对学生的实验技能要求更高，往往被安排在综合性实验完成后再进行。这时基本实验技能课已上完，学生也做过了一些综合性实验，做研究设计性实验的基础已经具备。学生从教师那里得到实验题目后，通过到图书馆和互联网查阅相关的资料设计出实验方案，交给教师审阅，带审核通过后学生可进入实验室独立完成实验。实验结束后，教师会与学生一起讨论实验的得失，提出相应的问题，以求下次改进。例如在“微量热法测定药物对细菌生长代谢的抑制作用”研究设计性实验中，学生通过查阅资料和文献，可设计出多种实验方案，内容涉及药物和细菌的筛选、微量热数据收集与分析，细菌生长代谢环境的设置与控制，将多个单元操作串联在一起，并包含大型表征仪器的使用。实践证明，开设综合性和研究设计性实验使学生掌握了科学研究的一般方法和程序，巩固了理论知识，实验技能得到了锻炼，创新能力得到了培养。
物理化学实验范文第3篇
关键词：物理化学实验；实验改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）14-0269-02
物理化学实验是物理化学课程的一个重要组成部分。主要目的是培养学生掌握物理化学实验的基本方法和技能，使学生能够借助于实验教学加深对物理化学基本概念的理解，对物理化学的基本原理形成规律性的认识，提高其灵活运用物理化学基本原理判断和解决实际问题的能力，培养学生将来独立从事科学研究工作的能力。然而，目前在物理化学实验教学过程中存在的一些问题严重阻碍了学生对实验操作的积极性、主动性，进一步阻碍了物化实验在人才培养方面发挥的功能。
一、物化实验教学中存在的问题
1.仪器设备落后。物理化学实验中涉及到的仪器种类繁多。一些旧的仪器设备，稳定性不高，测量数据不精准，某些仪器实验前调试工作繁琐，耗时较长，并且学生较难掌握其使用方法，不仅无法取得理想的效果，而且严重阻碍了学生的积极性。比如在恒温水浴的装配及性能测试实验中，贝克曼温度计的调节就是个技术活，有些学生几个学时下来还没有调节好温度计，不仅延长了实验学时，而且使学生对实验完全失去了兴趣和耐心。再比如凝固点降低测定物质摩尔质量的实验中，用的是手动搅拌，搅拌速度不均匀，最终所得到的环己烷的凝固点与理论值相差较大。
2.学生对实验课不重视。物理化学实验的安排主要是以验证性实验为主，因此，教材编排时实验内容中均详细列出了实验的目的、原理，所用到的仪器和试剂以及详细的实验操作步骤。而实验课的进行通常是按照学生课下预习、教师课堂讲解、老师指导下学生动手操作、学生提交实验报告这样一个固定的模式来进行的。尽管老师每次都会检查学生的预习报告，但是由于学生对教材的依赖性及对实验课缺乏重视，预习报告通常是照着课本抄抄了事。课下没有认真预习，即使老师进行了讲解，动手操作时，仍有部分学生不知所措，只好翻开教材对着课本照单抓药，这样不仅不能加深学生对所学书本知识的理解，培训其基本的实验技能，更罔顾要培养学生从事科研工作的能力了。
3.实验内容超前于理论课。许多高校中普遍存在着实验内容超前于理论课的情况，学生还没有相关的理论基础，就要开始这方面的实验，结果只能是依葫芦画瓢，草草地完成实验了事。没有相关的理论知识支撑，老师需要花费很多时间去讲解实验原理，但是受到实验学时的限制，老师不可能讲解的非常详细，因此学生对相关知识也只能是一知半解，大大降低了学生对实验的兴趣，从而也降低了物理化学实验的教学效果。
二、物化实验教学的改进措施
1.严把预习关。为了让实验课真正地发挥作用，我们对实验前的预习进行了强化。首先，在学生进入实验室之前对预习报告进行检查，其内容主要包括实验的目的、原理、仪器和试剂、操作步骤、数据记录表格、注意事项等，并要求学生将预习过程中不明白的地方提出来，并将预习报告打分记入总成绩。为了进一步强化学生对实验的熟悉程度，课堂讲授时，我们还以提问的方式再次检查学生的预习情况，从而启发学生的思维，这样做的结果不仅加大了学生对实验课的重视程度，还提高了学生的积极性以及对实验的兴趣，实验课程不仅能够顺利完成，而且还缩短了学时。
2.更新部分仪器设备。为了使基础实验课的内容更好地适应当前科学技术的发展，在学校资助下，我们更新了一批陈旧落后的仪器。比如将贝克曼温度计换成了数字式精密温差测量仪，大大节省了实验中调节贝克曼温度计的时间，而且读数方便，数据结果的可靠性也提高了。在凝固点降低测定物质摩尔质量实验中，我们购置了一体化的凝固点测定装置，搅拌速度容易控制而且搅拌均匀，实验数据精准性大大提高，实验结果比较接近于文献值。新仪器设备的投入使用，大大缩短了实验的时间，激发了学生对实验的兴趣，提高了实验的质量，同时也使学生从中感受到了科技的进步对获取知识的重要性。
3.更新实验教材。每一所院校所购置的仪器都不尽相同，而且仪器也在不断地更新，因此一本实验教材并不是通用的。我们实验课题组的老师根据本实验室所拥有的仪器设备编写了特色鲜明的物化实验教材，使实验内容与实验室现有仪器设备相配套，从而避免了学生使用其他教材导致的预习内容与实际操作脱节的问题。
4.多媒体教学及Origin数据处理软件的应用。传统的物化实验教学均是教师处于主动地位，大大降低了学生对理论知识学习的兴趣，而且物化实验课采用的是大循环的方式，还存在部分实验超前理论课教学的情况，再加上实验学时的限制，课堂上老师不可能把每个实验都从头到尾详细地讲解一遍，因而无法达到预期的教学效果。而多媒体技术具有强大的信息传播功能，在教学方面展现出了新的应用前景。多媒体课件的使用不仅可以节省课堂板书时间，而且课堂容量大，教师可以在课堂上给学生讲授更多的知识，极大地提高了学生学习的积极性和学习效率。物理化学实验数据的处理也是物理化学实验不可缺少的一部分，但是目前实验数据的处理方法落后，大多还是采用坐标纸手工作图，不仅费时费力，且误差较大，这将不可避免地影响到实验结果的准确性。而采用Origin软件来处理实验数据，不仅可以减少手工处理数据的复杂性，而且能减少数据处理过程中产生的人为误差。
5.期末考核制度的改革。对物理化学实验进行期末考核是本课程不可缺少的一个重要环节。在传统的考核方式中，我们主要是采用实验报告占70%，笔试占30%的考核方法。由于占70%的实验报告足以让学生及格，因此大多数学生根本不重视笔试。于是我们改革了考核办法。方法如下：期末成绩=实验报告×40%+课堂表现×60%。其中课堂表现包括实验操作能力、对实验的认真程度、预习报告、是否遵守实验室纪律等四个方面来进行考核。实验报告则根据是否按时完成实验报告、内容是否完整、数据处理是否正确、是否存在实验报告的抄袭等进行分段评分。虽然去掉了笔试环节，但由于课堂表现都是现场打分，且降低了实验报告的比例，因此大大提高了学生对实验课的重视程度，有助于加强学生综合素质的培养。
目前对于物化实验教学的改革我们已经取得了初步的成果，提高了学生对实验课的重视程度，激发了学生做实验的热情，培养了学生的实验操作能力，但是我们应该意识到物理化学实验教学的改革是一项长期而艰巨的任务，比如，我们还需要将部分科研成果融入到实验教学中（关于这一点有部分院校已经实现），增加综合性实验所占的比例等，以便进一步培养学生的创新能力以及将来独立从事科学研究工作的能力。
参考文献：
[1]张敬来，王守斌，杨大纲，等.物理化学实验[M].郑州：河南大学出版社，2008.8.
[2]马瑜璐，刘幸平.物理化学实验教学改革的探索[J].卫生职业教育，2013，31（16）：89-90.
物理化学实验范文第4篇
［关键词］物理化学实验；绿色化学；教学改革
随着科学技术的发展和社会的进步，人们越来越清醒地认识到经济发展所带来的环境污染问题已经对人类生存和社会发展构成了巨大威胁。引起生态环境破坏的污染物中很大一部分都是在人类自身的生产、生活过程中产生的。因此建设绿色生态环境已成为人与自然和谐发展的基本前提。绿色化学（GreenChemistry）就是近些年发展起来的与防治污染、保护生态环境密切相关的一门学科，目前已经成为国际化学学科领域研究的热点。绿色化学又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”等。绿色化学倡导利用化学的技术和方法减少或避免在工业生产及日常生活过程中使用、生产对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质。[1][2][3][4]高等院校中物理化学实验的绿色化改革正是契合了绿色化学的研究发展方向，向化学实验的无毒、无害化迈出了积极的一步。其目的是将绿色化学的研究思想传递给学生，使学生在今后的科学研究、生产、生活中也能积极主动地践行绿色化学观念；其方法是将绿色化学的实验设计理念融入基础物理化学实验教学进程之中；其核心内容是最大限度地减少或避免使用有毒、有害的化学物质，最大限度地减少或避免产生化学废物，也无需再处理废物，从源头处减少或消除环境污染。
一、物理化学实验教学绿色化的总体设想
物理化学是东北大学应用化学、生物工程、材料科学、冶金工程、环境科学、资源与矿物等专业的基础课程之一。而物理化学实验是物理化学教学的重要组成部分，是培养学生实践能力和科研能力的重要教学环节。[5]学校的化学实验中心每年为全校12个专业的近1200名学生开设数十个不同的物理化学实验项目。其中的“液体饱和蒸气压的测定”、“酸碱中和反应热效应的测定”、“铋－锡二元相图的绘制”等这些我们耳熟能详的、经典的物理化学实验项目曾经见证过几代学子的成长。毋庸置疑，这些实验设计得简单易行。通过实际的操作，实验者很容易理解其中蕴含的物理化学原理。然而，这些实验过程中都不可避免地会使用或产生某些有毒、有害的物质。如果不对这些物质进行无害化处理而直接排放，日积月累，不仅会影响师生的身体健康，还会污染周围环境。因此，物理化学实验绿色化是化学实验教学改革发展的必然趋势。在长期的物理化学实验教学改革过程中，我校化学实验中心高度重视贯彻绿色化学的教学理念，将绿色化学作为实验教学改革的重要组成部分。在对物理化学实验教学进行绿色化改革的进程中，我们从实验内容、实验设计、实验设备、经典实验项目整合、教学方法和教学理念等方面进行了积极的研究和探索，并取得了一定的效果。
二、物理化学实验教学绿色化的实践
（一）实验内容的绿色化
在实验项目的选择和实验内容的调整方面，尽量排除或减少对环境污染大、对人体毒性大的实验项目。在不影响实验效果的前提下，选用环境友好的试剂替代有毒或后处理困难的试剂，从而实现物理化学实验的绿色化。例如，“弛豫法测定铬酸根－重铬酸根离子反应速率常数”是以往我校应用化学专业学生必修的一个化学动力学实验项目。这个实验过程中需要使用的主要化学试剂是重铬酸钾。然而，通过对重铬酸钾性质的学习不难知道，它不仅有化学毒性和致癌性，而且还是一种强氧化剂，长期吸入，能破坏鼻粘膜，引起鼻膜炎和鼻中隔软骨穿孔，使呼吸器官受到损伤，甚至造成肺硬化。皮肤接触重铬酸钾溶液时易引起铬疮和皮炎。不仅如此，化学实验中心每年还需要投入高昂的实验经费用于处理由此产生的铬酸废液。因此，为保证实验教师和学生的身体免受危害，现已将其改为另一动力学实验“旋光光度法测定蔗糖水解反应的速率常数”，实验中用到的原料蔗糖无毒，而且使学生有机会学习旋光仪的使用方法。又如，在“气泡最大压力法测定溶液的表面张力”实验中，原来所使用正丁醇水溶液的最大浓度达到了0．35mol•dm－3。为了降低正丁醇使用浓度，我们曾对实验方案和实验装置进行了多次改进，使正丁醇的最大浓度降至0．1mol•dm－3。而且，实验操作也更加简便易行，实验中气泡的逸出平稳、连续。上述改进已经过多次教学实践检验，结果表明，正丁醇浓度的降低不仅节约了实验药品，而且低浓度正丁醇水溶液的表面吸附量随浓度的变化规律更符合吉布斯吸附等温式，有利于得出好的实验结果。
（二）实验微型化、小型化设计，减少药品用量
所谓微型化实验是指在微型的仪器设备中，用尽可能少的试剂获取所需的化学信息的实验方法。在保证可观测到与普通实验相同的实验现象的前提下，微型化实验还具有节约实验材料和时间、减少环境污染、操作安全等优点。所以，开展微型化实验是实现化学实验绿色化的好方法。在长期的物理化学实验教学过程中，在保证实验方案合理、实验结果稳定、实验效果显著的前提下，我们积极推行实验的微型化、小型化设计。例如，在“差热分析”实验中采用微型化实验样品管后，每份CaC2O4样品使用量减少到不超过0．05克，每学期仅CaC2O4试剂的使用量就减少到原来的十分之一。对于目前尚无法实现微型化的实验项目，我们采取了小型化设计或减少化学试剂使用量等方法，以期将物理化学实验对环境的污染降至最低。例如，在“金属二元相图的绘制”实验中，由于金属铋和锡具有熔点低、化学稳定性好、数据重现性好、原料易得、价格低廉等特点，所以，铋－锡二元系统一直以来都是我们进行此项实验教学的首选系统。若使用以往的实验设备，在实验过程中，以各种比例混合的金属铋和金属锡试样被放置在瓷坩埚中，上面覆盖一层硅油，以防止加热过程中金属样品被氧化。但是，通过查阅相关化学数据手册可知，金属铋的熔点为271℃，而硅油的燃点为320℃，仅仅比铋的熔点高约50℃。这意味着，在加热纯铋试样时，若操作者没有控制好升温速率而导致系统温度上升过快，那么样品温度很容易冲高至硅油燃点而引燃硅油。这不仅会造成大量硅油的损耗，容易引起教学事故，而且硅油高温挥发及不完全燃烧的产物还会污染空气。为此，我们放弃使用瓷坩埚而改用金属样品管盛装样品。这样不仅使单个样品的质量从过去的120克减少到几克，而且使用时很容易将金属样品管抽真空后密封，并循环使用。这种全封闭的手段有效避免了大量使用硅油作为样品保护层所带来的空气污染问题的发生。又如，在“酸碱中和反应热效应的测定”实验中，我们更换了体积更小的杜瓦瓶，使氢氧化钠和盐酸的用量减少到原来的四分之一。减少试剂用量后的中和反应系统由于溶液体积大幅减少，搅拌效率更高，系统各处的温度更趋一致，对温度变化的监测更容易，温度数据也更准确。除此之外，我们对“凝固点降低法测定分子量”、“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”等实验项目也进行了小型化改进，不同程度地减少了化学试剂使用量，显著降低了实验成本，改善了实验环境。实践证明，物理化学实验的微型化、小型化设计不但可以达到与常规实验相同的实验目的和效果，而且可以大幅减少试剂用量、不同程度地减少实验过程中产生的化学废弃物、节约后处理费用、减少污染、改善实验环境，因此，此举已经成为物理化学实验教学改革的一个重要发展趋势。
（三）实验仪器和设备的选择
与其他化学分支学科的基础实验相比，物理化学实验需要的中、小型实验仪器设备种类较多。其中多个实验需要测定温度和压力。传统的测温、测压装置都是含汞的，不但操作步骤繁琐复杂，而且易造成实验室汞污染，危及教师及学生的身体健康。例如，在“液体饱和蒸气压测定”实验中，过去常用U型水银压力计测定系统压力差。此种压力计中需要使用大量的金属汞，汞面用水液封。然而，由于此装有汞的U型玻璃管不宜经常清洗，所以管壁会吸附环境中的气体分子及尘埃等颗粒物。而在实验过程中U型管内汞液面会不断变化，会有少量汞由于与管壁上的吸附物作用而产生挂壁现象，从而使汞暴露于空气中并挥发为汞蒸气，这会对人体产生极大危害。目前，我们物理化学实验室中全部的测压装置均用数字式低真空测压仪替代水银压力计，从根本上消除了汞蒸气可能对教师和学生产生的危害。又如，在“凝固点降低法测定物质的摩尔质量”、“酸碱中和反应热效应的测定”及“燃烧热的测定”等热力学实验中，过去一直使用贝克曼温度计来监测实验体系温度的变化。贝克曼温度计虽然测量精密度高，但在实际使用时，存在操作繁琐且易碎等缺点。目前我们用数字式温度温差测量仪替代贝克曼温度计，不仅使实验操作难度降低，实验过程简化，而且也规避了由于操作不当造成温度计破裂而引起环境污染的风险。上述实验仪器设备的替换无疑使物理化学实验的测温测压手段更安全、更方便。
（四）综合经典实验内容
通过长期的教学实践和教学研究我们发现，传统的物理化学实验门类齐全、架构完整，大量的基础实验内容至今仍值得我们继承和发展。但囿于当时实验条件的限制，导致许多简单的实验耗时费力。因此，我们在保留经典实验内容的前提下，致力于整合实验方案，不仅大幅减少了试剂用量，有效降低了环境污染风险，而且还提升了学生综合分析实验结果的能力。例如，“原电池电动势的测定”、“电解质溶液电导率的测定”及“原电池温度系数的测定”这三个实验同属于电化学基础实验，内容相对简单。但是在过去，由于实验设备和实验手段的落后，完成这三个实验中的任何一个都需要很长时间，所以每一个都被设计为一个相对独立的实验项目，而这显然不利于学生将所学到的电化学基础知识融会贯通。通过认真分析、研究这三个实验的目的及内容，我们将它们融合并设计成了一个新的电化学综合实验。经过精心的实验方案设计和内容的整合，这个新的综合实验得到了学生和教师的广泛好评。由于实验试剂循环使用，避免了浪费和对环境造成的污染，为化学实验中心节省了实验经费。同时，学生对理论课中学到的电化学基础知识也有了比较全面且更为深刻的理解。
（五）合理分工协作
在实验教学过程中，我们不仅对经典内容重新进行综合设计，而且还会根据不同实验的特点，实时调整学生所做实验的部分内容。例如，学生在进行“双液系气液平衡相图”实验过程中需要测定的实验点较多，做出一个完整相图大约需要6个小时的时间，显然在规定的4学时内是无法完成的。为此，我们设计由两组学生分别测定相图的左半支和右半支，之后将两组数据合并，从而做出一个完整的相图。这就要求每组学生在实验过程中都必须认真仔细地完成操作并记录好数据，否则可能会因而某一环节的失误而导致合作双方的数据都出现偏差。实践结果表明，这种分工合作，在保证实验教学质量的前提下，既节省了药品，又有利于培养学生的协作精神和良好的操作技能。因此，对于复杂的实验项目，我们认为这不失为一个值得尝试和推广的好办法。
（六）规范操作方法，提升绿色化意识
长期的教学实践表明，在物理化学实验教学过程中，严格规范实验操作方法、督促学生养成良好的实验习惯是学生科研素质教育的重要内容。规范的实验操作方法和良好的实验习惯不仅是提升学生实验操作技能的重要基础，也是培养学生自觉进行绿色化实验的前提。在实验过程中，指导教师要认真监督学生不要随意丢弃药品，并纠正学生中普遍存在的“药品用量越多，实验现象就越明显”的错误观念，杜绝学生在做实验时随意加大试剂用量的现象，鼓励学生用最少的试剂做出成功的实验。同时也要求学生每次实验之前都要充分预习，提高实验成功率，减少重复实验引起的药品损耗现象。此外，教育学生从实验过程中的每件小事做起，逐步树立起绿色化科研意识和对社会的责任感。
三、改革后的成效
多年以来，经过对物理化学实验教学改革的绿色化探索与实践，在提升了教师自身的绿色化学教学理念的同时，在培养学生的协作精神、综合科研素质等方面也取得了良好效果。这些效果体现在学生在校学习期间养成了良好的实验操作习惯，明晰并理解了实验设计中绿色化改进之处，学会了用绿色化学知识设计实验等方面。而且，近几年来，我们对大量本科生就业后反馈的信息进行了分析并从中了解到，经过我们多年的绿色化实验教学训练，毕业生们在各自的工作岗位上都表现出较高的实验技能和良好的团队合作精神，综合素质高，受到用人单位的广泛欢迎。
［注释］
［1］平措，马橘红．物理化学实验室绿色化建设初探［J］．实验技术与管理，2009（12）：132－133．
［2］张康华，曹小华，谢宝华，等．化学实验教学与绿色化学教育［J］．实验室研究与探索，2010（5）：123－125．
［3］徐英，王桂清，陈灵谦．物理化学实验教学改革的探索［J］．高校实验室工作研究，2010（4）：5－6．
［4］魏泽英，李树全，谢小燕，等．物理化学实验教学绿色化改革实践［J］．教育教学论坛，2014（1）：245－246．
物理化学实验范文第5篇
关键词 物理化学实验 教学改革 能力培养 教学质量
中图分类号：G424 文献标识码：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
我校物理化学实验的教学内容主要是以验证性为主，开设了燃烧热的测定，凝固点降低法测定摩尔质量，极化曲线的测定，二组分金属固液相图的绘制等八个实验。随着实验技术不断改进，新的实验模式和仪器不断涌现，传统的教学模式已不能满足科技发展对人才培养的要求。以验证性为主的实验模式不能适应当前培养学生综合能力、创新能力的需要。因此，结合材料、环境等专业特点和本校实际情况，需要对物理化学实验教学进行改革。
1 与科研结合，增加综合设计性实验
通过基础性实验的教学，学生们对物理化学实验有了初步的认识，也掌握了一定的基本操作技能，可以尝试开设一些综合设计性实验。在我校资源与材料学院的材料环境实验中心拥有很多大型仪器设备，如：X-射线衍射仪（XRD） ，热重分析，扫描电子显微镜，金相显微镜，红外光谱仪等。并且实验中心一直执行开放实验室制度，这些为我院增设综合设计性实验提供了保障。以实验渗透科技前沿，将物理化学实验教学与科学研究紧密结合起来，构建教学、科研紧密结合的可持续发展模式。如“粘度法测定高聚物的分子量”，可以将该实验与一个高分子的合成实验结合。合理安排两个实验课的上课时间，让学生先进行高分子合成实验课并保留自己的实验样品。在进行“粘度法测定高聚物的分子量”这个实验时，让学生测定自己合成高聚物的粘度，并计算其分子量。这样可以使学生理解进行科研的程序，并了解科技前沿动态。同时，激发学生对科研的兴趣，提高了学生进行实验的积极性，使实验课的质量和效率大幅提高。将科研内容反哺于教学活动，是物理化学实验教学改革的重要举措。
2 改进实验教学手段
2.1 更新实验仪器设备，配备计算机，改进教学方法
我们已经从南京桑力公司、南京多助公司购置了多套新型的实验仪器设备，如，如燃烧热测定装置，溶解热测定装置，可控升降温电炉及数字控温仪等。因此，可以将计算机等先进技术引入这些实验中。通过将实验装置联机化，学生不用不断重复地记录数据，而是可以从计算机上时时观测数据及曲线的变化趋势。这样，学生可以依据数据的差异和图像趋势的变化查找实验操作中可能存在的问题，并及时解决。将计算机与实验设备相结合，提高了实验的自动化程度以及实验数据的测量精度，从而提高了实验报告的质量。同时极大地提高学生的实验积极性，取得良好的实验教学效果。
2.2 利用计算机软件进行数据处理
我校学生仍然用坐标纸绘图来完成实验报告，处理数据的效率低且人为误差较大。因此，应该对物理化学实验数据处理与分析的方法进行改革，要求学生掌握并运用计算机软件处理实验数据。由于实验课学时有限，可以在实验课开课之前给学生进行专题讲座，讲解数据处理相关软件的使用方法，如Excel、Origin等，并针对不同的实验给学生提供相应的软件参考。例如，在极化曲线的测定这一实验中，根据该实验特点，学生得到的数据有上百个点，使用Origin作图软件，能够既快速又准确地完成作图。利用计算机软件进行数据处理，学生在完成实验报告的同时也学会了相关软件的使用方法，为他们四年级做毕业论文也打下了一定的基础。
3 丰富实验教学模式
3.1 开放实验室
从2010年至今，我校资源与材料学院的实验中心一直执行开放实验室制度，周一至周五全面向学生开放。对于进行综合设计性实验要用到的大型仪器设备，学生每周五都可以到实验中心预约实验。之后，在预约的时间独立完成实验。通过开放实验室，在学生掌握了一定的知识和技能的条件下，让学生综合运用物理化学及相关学科的知识独立完成实验。从查阅文献、设计实验方案，分析实验数据方面培养学生自主学习的能力，初步建立起研究科学问题的方法。
3.2 引入计算机平台，建设网上课堂
计算机技术日新月异，为了丰富实验教学的方式，可以将计算机辅助教学引入物理化学实验课程中。根据我校开设的具体实验项目，制作适合本校的物理化学实验网上课件。如燃烧热的测定这一实验，我们可以把燃烧热测定装置、充氧气、氧弹等设备拍成图片挂到网上并附注仪器的使用方法，使学生对所用的实验仪器装置有直观的了解。对于实验的难点、重点，比如如何快速正确地将燃烧丝固定在氧弹上，点火后仪器指示灯的变化及显示温度的变化，可以做成动画视频进行动态播放，以使学生对实验过程有深入的认识。另外，通过网络课堂，教师可以把数据处理方法、实验过程中常见问题等列出并加以注释。使学生能够充分理解并掌握整个实验项目的内容。以网上课堂为指导进行实验预习，学生能够在较短的时间内掌握实验要领及操作规范，为学生顺利完成实验提供了保证，同时也将极大地提高教学效果。
4 完善物理化学实验指导书
合适的实验指导书是高质量教学的重要保证。结合我院实验课的基本情况，优化实验大纲，适当增加实验教学的学时，依据试验大纲增设综合设计性实验项目。每轮实验教学结束，及时对实验教学的内容进行补充更新，关注科技前沿，加入最新的科研成果。随着实验设备的不断更新，教学内容中的实验原理与操作方法随之更新，使实验指导书和现有实验仪器更好地融合。只有不断完善实验指导书，才能充分发挥指导书对学生的指导作用。
5 结论
物理化学实验教学改革是一个循序渐进的过程。加强物理化学实验教学，增加综合设计实验，重视实验过程，实现小组实验，强化数据处理，开放实验室，更好地锻炼学生运用综合知识的能力及动手能力。通过对物理化学实验体系的不断改进，不断提高实验教学质量，使物理化学实验课在学生思维能力和创新能力的培养上成为一个较好的平台。
参考文献
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