發(fā)布時(shí)間：2023-02-01 17:41:31
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：物理化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 體會(huì)
中圖分類號(hào)： G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： C 文章編號(hào)：1672-1578（2014）11-0083-01
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是公共基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，是綜合性大學(xué)化學(xué)專業(yè)的一門獨(dú)立基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。它在數(shù)學(xué)、物理學(xué)及化學(xué)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步系統(tǒng)闡述化學(xué)的理論，綜合了化學(xué)領(lǐng)域各分支學(xué)科涉及的研究方法和研究工具，具有綜合性、研究性較強(qiáng)和定量化程度較高的特點(diǎn)。通過多層次、全面系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及進(jìn)行科學(xué)研究的能力[1-3]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)大都涉及比較復(fù)雜的物理測(cè)量?jī)x器，且每套測(cè)量技術(shù)都是建立在完整的化學(xué)原理和理論基礎(chǔ)上，因此在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教授中如何能使學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)踐，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)素養(yǎng)值得每一位高校物理實(shí)驗(yàn)教師認(rèn)真思考和深入探索。下面筆者結(jié)合自己在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積累的經(jīng)驗(yàn)，談幾點(diǎn)在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體會(huì)。
1 做好課前準(zhǔn)備工作
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要求實(shí)驗(yàn)教師掌握相關(guān)的理論知識(shí)，而且要掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技能，理解實(shí)驗(yàn)與理論的關(guān)系，熟悉實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備、試劑材料，所以實(shí)驗(yàn)教師在課前需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來做好課前準(zhǔn)備工作。
首先，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮聿糠忠Y(jié)合理論教材進(jìn)行系統(tǒng)備課。最好能夠在實(shí)驗(yàn)之前聽一聽理論教師的理論課，了解一下理論教師對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)理論部分內(nèi)容的講解。這樣既可以了解學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，還可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生未掌握的知識(shí)而對(duì)實(shí)驗(yàn)又非常重要的理論進(jìn)行補(bǔ)充講解，讓學(xué)生能更好地了解理論與實(shí)踐的關(guān)系，應(yīng)用理論指導(dǎo)實(shí)踐。
其次，熟悉實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)同其他基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)最明顯不同之處就在于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)要采用大量的儀器設(shè)備，幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要用到一套較為復(fù)雜的儀器設(shè)備。而儀器設(shè)備一旦出現(xiàn)故障就要終止實(shí)驗(yàn)，既耽誤學(xué)生實(shí)驗(yàn)又要花時(shí)間修理，影響正常教學(xué)秩序的進(jìn)行。因此，實(shí)驗(yàn)教師要認(rèn)真閱讀儀器設(shè)備說明書，根據(jù)操作規(guī)程、按照教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行調(diào)試，熟練掌握儀器設(shè)備的性能參數(shù)、構(gòu)造、工作原理和使用方法、注意事項(xiàng)，特別留意儀器在實(shí)驗(yàn)中最容易出現(xiàn)的故障[4]。只有這樣才能引導(dǎo)學(xué)生正確操作儀器，遇到儀器故障時(shí)才能快速分析原因，引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手解決問題。
最后，預(yù)作實(shí)驗(yàn)。把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的每一個(gè)環(huán)節(jié)都親手做一遍有助于了解儀器性能，熟悉實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象和結(jié)果。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中再遇到這些問題時(shí)，能過及時(shí)幫助學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，給出合理的解釋。
2 督促學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)大多實(shí)驗(yàn)步驟較多，儀器操作比較繁瑣或者數(shù)據(jù)處理過程比較復(fù)雜，學(xué)生沒有預(yù)習(xí)的結(jié)果就是實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理過程中不斷出錯(cuò)，甚至損壞儀器，造成時(shí)間精力的浪費(fèi)和實(shí)驗(yàn)室財(cái)產(chǎn)的損失[5]。因此我們?cè)谏蠈?shí)驗(yàn)課之前要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，在上課之前要上交預(yù)習(xí)報(bào)告，教師要批閱預(yù)習(xí)報(bào)告，掌握學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)的了解程度。在講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過程中還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，以便發(fā)現(xiàn)學(xué)生是否只是敷衍了事，照抄書本上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。預(yù)習(xí)報(bào)告也將作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)的一部分，以這種方式敦促學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，這樣學(xué)生便可以順利地完成實(shí)驗(yàn)和更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提高實(shí)踐能力。
3 實(shí)驗(yàn)藥品選擇不必拘泥于教材
在全國(guó)提倡綠色環(huán)保的大環(huán)境下，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)藥品的選擇也應(yīng)盡量是無毒或是低毒的?，F(xiàn)各高校使用的物理化學(xué)教材多種多樣，但都包括經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，且實(shí)驗(yàn)藥品也基本相同。比如燃燒熱的測(cè)定，幾乎所有的教材都是使用萘作為測(cè)定對(duì)象，萘容易揮發(fā)和升華，吸入萘蒸氣后，可引起頭痛、乏力、惡心嘔吐，皮膚接觸后可引起皮炎。嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致溶血性貧血及肝、腎損害及白內(nèi)障、視神經(jīng)炎和視網(wǎng)膜病變等[6]。從綠色環(huán)保和對(duì)學(xué)生安全的角度考慮可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘，同樣能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。再比如最大氣泡法測(cè)定表面張力的實(shí)驗(yàn)，我校原來采用教材上的實(shí)驗(yàn)藥品正丁醇，但學(xué)生普遍反應(yīng)此藥品氣味大，長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)感覺眼睛不舒服，因此現(xiàn)改為用乙醇做實(shí)驗(yàn)，盡管乙醇也稍有氣味但無毒，學(xué)生使用安全且環(huán)保，并且學(xué)生對(duì)該藥品熟悉、接觸多，還會(huì)增加學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性，取得更好的實(shí)驗(yàn)效果。
4 全面考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)
以往傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定，是學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，將實(shí)驗(yàn)記錄下來的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用課后時(shí)間將實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成，老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞評(píng)定出實(shí)驗(yàn)成績(jī)，這樣不能全面真實(shí)反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平，往往會(huì)造成有些同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)真，動(dòng)手能力強(qiáng)，但由于實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫得不好而成績(jī)不高；有些同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)敷衍了事甚至不動(dòng)手，課后抄襲或綜合他人數(shù)據(jù)報(bào)告寫的好而得高分，出現(xiàn)“高分低能”、“低能高分”現(xiàn)象，這種隨意性和偶然性，勢(shì)必影響到實(shí)驗(yàn)總成績(jī)[7]。因此對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)應(yīng)全面考核，實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定可包括預(yù)習(xí)報(bào)告、操作能力、現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等幾方面內(nèi)容，每一項(xiàng)指標(biāo)均在實(shí)驗(yàn)總成績(jī)中占有比例，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)學(xué)生在各個(gè)方面的表現(xiàn)給出成績(jī)，避免上述狀況的出現(xiàn)，做到對(duì)學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定公平合理。
5 結(jié)語(yǔ)
改革后的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科研創(chuàng)新能力，提高實(shí)驗(yàn)教師的自身素質(zhì)和責(zé)任感，提高物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】物理化學(xué) 實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為普通高等師范院?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課之一，是與無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣獨(dú)立的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，具有理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用性廣的特點(diǎn)。通過物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的理解，熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。隨著現(xiàn)代科技和化學(xué)學(xué)科的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足日新月異的科技發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的要求，因此，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量勢(shì)在必行。
一、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)況及存在的問題
目前選用的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課本內(nèi)容基本上都是固定的，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。采用的教學(xué)方法往往是老師先系統(tǒng)地講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，以及儀器的操作方法，然后學(xué)生根據(jù)老師講解的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)課本的要求“按部就班”的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方式使學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有可選擇的余地，對(duì)于部分學(xué)生來說較浪費(fèi)時(shí)間，并且限制了他們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。此外，由于同學(xué)們所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視性認(rèn)識(shí)不夠，學(xué)習(xí)積極性差，課前預(yù)習(xí)不認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)操作不認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄不認(rèn)真，抄襲數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)付了事。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)采用的儀器種類繁多，且多數(shù)儀器設(shè)備較陳舊，儀器性能不穩(wěn)定，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)前的調(diào)試工作繁瑣耗時(shí)。如：原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定，我們采用的儀器是UJ25型電位差計(jì)，此儀器非常陳舊，數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，測(cè)定前僅調(diào)試儀器零點(diǎn)就需半個(gè)小時(shí)，極大地分散了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的注意力，大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。此外，由于陳舊的儀器性能穩(wěn)定性較差，測(cè)定數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)誤差大，從而使學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)的興趣，降低了學(xué)習(xí)的積極性。
二、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初試
根據(jù)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的要求，適時(shí)保留一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，取消一些相對(duì)陳舊的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并增設(shè)一些相關(guān)內(nèi)容的綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下選擇合適的題目，查閱相關(guān)的文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法會(huì)使學(xué)生養(yǎng)成“照法抓藥”的懶惰習(xí)慣，無法取得較好的實(shí)驗(yàn)效果。為此，我們加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的監(jiān)督和管理，并改革了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，取得了初步的成效。首先，我們對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行了嚴(yán)格的要求，要求學(xué)生預(yù)先對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟有較詳細(xì)的了解，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器操作有較深的熟悉，并通過提問和討論的方式進(jìn)行檢查，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)做到心中有數(shù)，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣。其次，在實(shí)驗(yàn)過程中，我們嚴(yán)格監(jiān)督和指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，督促學(xué)生正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按要求書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行結(jié)果討論。經(jīng)過這些改革，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)得心應(yīng)手，實(shí)驗(yàn)積極性大大提高，分析問題和解決問題的能力均有了明顯提高。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器的要求較高，落后的儀器會(huì)使學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)喪失信心。因此，儀器的更新顯得尤為重要。我們利用世界銀行貸款，購(gòu)進(jìn)了一批較新的儀器設(shè)備，并利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化教學(xué)手段來輔助實(shí)驗(yàn)。這樣既可大大縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，極大提高學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生的興趣和積極性。學(xué)生們也可從中對(duì)實(shí)驗(yàn)過程有了更直觀的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)掌握“Origin”和“Excel”等數(shù)據(jù)處理軟件，增長(zhǎng)了見識(shí)，激發(fā)了實(shí)驗(yàn)興趣并深刻體會(huì)到了物理化學(xué)知識(shí)的重要性。嚴(yán)格物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核是端正學(xué)習(xí)態(tài)度、提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。因此，我們將實(shí)驗(yàn)課成績(jī)分為兩部分：平時(shí)成績(jī)和期終考試成績(jī)，各占60%和40%。平時(shí)成績(jī)是根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告這四個(gè)部分進(jìn)行綜合評(píng)定。期終考試成績(jī)則主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解和實(shí)驗(yàn)基本操作兩方面。這樣的考核方式和內(nèi)容較科學(xué)合理，有利于激發(fā)學(xué)生興趣和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)真程度。
三、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革
通過我們對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐，初步取得了良好的成效。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)重視程度有了較大地提高，實(shí)驗(yàn)態(tài)度也端正了很多，參與實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性也有了很大地提高，學(xué)生的創(chuàng)新能力有了明顯的提高。今后我們還將繼續(xù)在各方面加大物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的力度，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
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1藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題
1.1輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，它與理論教學(xué)互相促進(jìn)，互為補(bǔ)充。但傳統(tǒng)觀念上一直將實(shí)驗(yàn)教學(xué)視為理論教學(xué)的附屬品，定位于輔助教學(xué)的地位。長(zhǎng)期以來，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展緩慢，重理論，輕實(shí)踐，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)程序僵化。一些醫(yī)藥院校甚至只象征性地開設(shè)一些最基本的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按實(shí)驗(yàn)書上的步聚和方法機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式，局限于實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，束縛了學(xué)生的思維和創(chuàng)造性，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大，實(shí)驗(yàn)積極性不高。
1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與專業(yè)聯(lián)系少
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在藥學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占有重要的地位，它所涉及的基本研究技術(shù)和研究方法是后續(xù)藥學(xué)專業(yè)課程尤其是藥劑學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)。但現(xiàn)行的藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更多的是從化學(xué)的角度去設(shè)計(jì)，沒有結(jié)合藥學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步選擇、擴(kuò)展和深化。目前很多醫(yī)藥院校開設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并不能真正體現(xiàn)物理化學(xué)原理和技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用，尤其是缺乏與藥學(xué)相關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
1.3實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備更新緩慢
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是測(cè)定物質(zhì)的理化性質(zhì)，因此需要相應(yīng)的儀器設(shè)備。近年來，隨著現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，涌現(xiàn)出了大量的智能數(shù)顯式儀器。這些新儀器的使用，不僅使測(cè)量過程更為便捷，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有助于他們畢業(yè)后更好地適應(yīng)工作環(huán)境。但有些院校由于對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不夠重視，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投入不足，致使儀器設(shè)備老舊，長(zhǎng)年無更新?lián)Q代，從而影響了實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和教學(xué)質(zhì)量的提高。
1.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法落后
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的是一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，目前大多數(shù)學(xué)生仍采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法，即通過計(jì)算器計(jì)算、用坐標(biāo)紙手工作圖以獲取斜率、截距，或在手工繪制的曲線上作切線等。由于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量大，處理繁雜，這種方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且處理結(jié)果易出現(xiàn)人為誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。教師在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)也不得不花費(fèi)大量時(shí)間核查其計(jì)算結(jié)果。因此，有必要選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)應(yīng)用程序來輔助物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
2物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索
2.1構(gòu)建理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重的教學(xué)模式
近年來，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)越來越受到重視，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生動(dòng)手能力和科研能力的重要手段，有著課堂教學(xué)不可替代的作用。因此，要改變傳統(tǒng)觀念，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重的教學(xué)模式。筆者所在學(xué)院在專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，經(jīng)過論證適當(dāng)減少物理化學(xué)理論課的學(xué)時(shí)，增加實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)，并將物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)從理論課中脫離出來，作為一門獨(dú)立課程列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，單獨(dú)計(jì)算學(xué)分。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課單設(shè)的要求，對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的目標(biāo)和要求，注重對(duì)學(xué)生綜合動(dòng)手能力的培養(yǎng)，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
2.2優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容，突出專業(yè)特色
藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇與內(nèi)容設(shè)計(jì)上除了體現(xiàn)物理化學(xué)原理的應(yīng)用外，還必須突出藥學(xué)專業(yè)特色，以便更好地在有限的實(shí)驗(yàn)操作中鍛煉、培養(yǎng)學(xué)生，提高學(xué)生的能力。
我們對(duì)原有的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)整。首先，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，減少一些重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作，多出的學(xué)時(shí)用于開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如電解質(zhì)水溶液電導(dǎo)的測(cè)定和應(yīng)用和電導(dǎo)法測(cè)定臨界膠團(tuán)濃度這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)使用的儀器都是電導(dǎo)率儀，而且電導(dǎo)測(cè)定所需時(shí)間較短，于是將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)整合在一起同時(shí)開展。實(shí)驗(yàn)中需要用到超級(jí)恒溫槽，恒溫槽的相關(guān)知識(shí)也在此實(shí)驗(yàn)中一并講解。這樣做雖然需要學(xué)生提前了解表面活性劑的相關(guān)知識(shí)，但避免了儀器重復(fù)使用，提高了實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)省了學(xué)時(shí)。其次，對(duì)一些經(jīng)典物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)定內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，盡可能地改用實(shí)際的藥物，使其更好地體現(xiàn)在藥學(xué)中的應(yīng)用。如將凝固點(diǎn)降低法測(cè)定萘的摩爾質(zhì)量改為測(cè)定中藥注射液的滲透壓;將三組分相圖繪制中的水-醋酸-氯仿體系改為吐溫-薄荷油-水體系制備藥物乳劑;將蔗糖水解速率常數(shù)的測(cè)定改為同樣符合一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)的硫酸鏈霉素水解速率常數(shù)的測(cè)定等。再者，新增一些與藥學(xué)密切相關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。如藥物有效期的測(cè)定，給學(xué)生提供的藥品有鹽酸四環(huán)素、維生素C、金霉素、硫酸鏈霉素等，要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提交教師審核后，安排實(shí)驗(yàn)順序和時(shí)間，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析后再做出整體評(píng)價(jià)。
在新的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系下，不僅實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)增加了，學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和儀器，鍛煉動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，而且突出了知識(shí)點(diǎn)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，讓學(xué)生明白物理化學(xué)和自己專業(yè)的相關(guān)性，提高物理化學(xué)及實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣。
2.3更新升級(jí)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要較多的儀器設(shè)備，這些儀器設(shè)備的好壞直接影響著實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨著技術(shù)的發(fā)展，儀器推陳出新。筆者所在的學(xué)院近年來就投入經(jīng)費(fèi)逐步對(duì)一些儀器設(shè)備進(jìn)行了更新?lián)Q代。如更新了電子天平、數(shù)字式壓力計(jì)、數(shù)字溫度溫差儀、數(shù)字貝克曼溫度計(jì)、自動(dòng)指示旋光儀、數(shù)顯式恒溫槽、數(shù)字電導(dǎo)率儀等常規(guī)儀器，同時(shí)也添置紫外、紅外、熒光光譜儀及氣相、液相色譜儀和原子吸收分光光度計(jì)等大型儀器。這些儀器極大地提高了實(shí)驗(yàn)室裝備水平，滿足了各種實(shí)驗(yàn)需求。
現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格昂貴，為避免浪費(fèi)，合理高效利用資源，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在項(xiàng)目選擇和內(nèi)容設(shè)計(jì)上，也充分考慮到藥學(xué)專業(yè)特色，所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容盡可能與藥學(xué)專業(yè)融合，充分利用現(xiàn)有藥學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。在經(jīng)費(fèi)允許的條件下，結(jié)合藥學(xué)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，共同添置現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)儀器，供物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)及后續(xù)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)使用。
2.4計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐步普及。計(jì)算機(jī)除了采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)外，還可對(duì)大量的、繁瑣的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的處理?，F(xiàn)階段大學(xué)生群體中計(jì)算機(jī)普及率較高，我們提倡學(xué)生使用計(jì)算機(jī)軟件來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制圖表。
Excel、Origin等是使用最多的數(shù)據(jù)分析軟件，學(xué)生利用這些軟件可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)批量處理、作圖、線性擬合、非線性曲線擬合等步驟處理，快捷準(zhǔn)確。筆者曾在所教授的班級(jí)進(jìn)行試點(diǎn)，先向?qū)W生詳細(xì)講授軟件的使用方法，然后要求他們用軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，再打印出來。由于避免了繁瑣的人工處理過程，這一要求受到學(xué)生的一致歡迎，學(xué)生的積極性很高，所得表格和圖形整潔美觀，有的學(xué)生甚至用word軟件來寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。經(jīng)過幾輪試點(diǎn)，逐步推進(jìn)，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已成為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求之一。隨著數(shù)字化校園的發(fā)展，我們更期待有一天能實(shí)現(xiàn)無紙化實(shí)驗(yàn)報(bào)告，即學(xué)生網(wǎng)上提交報(bào)告，教師網(wǎng)上批改并反饋結(jié)果給學(xué)生。
此外，學(xué)生在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，獲得了一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般不能馬上得知學(xué)生的實(shí)驗(yàn)是否成功，往往是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的數(shù)據(jù)處理作圖過程中才發(fā)現(xiàn)問題，而此時(shí)，為時(shí)已晚，只能另找時(shí)間進(jìn)實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)做。為解決此問題，我們利用計(jì)算機(jī)將相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)處理的有關(guān)公式和流程編寫成一個(gè)系統(tǒng)程序，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，把數(shù)據(jù)輸入程序中，可立即得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并繪出相應(yīng)的圖形，從而判斷實(shí)驗(yàn)成功與否。若不符合要求，立即查找實(shí)驗(yàn)失敗的原因并當(dāng)場(chǎng)改正。
2.5開放實(shí)驗(yàn)室
實(shí)驗(yàn)室開放為學(xué)生創(chuàng)造了自主學(xué)習(xí)、自主探索的環(huán)境和條件，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新意識(shí)。除了正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室部分時(shí)間定期對(duì)學(xué)生開放。目前情況下，實(shí)驗(yàn)室開放的目的主要有兩個(gè):一是給實(shí)驗(yàn)課上數(shù)據(jù)不理想或?qū)嶒?yàn)失敗的學(xué)生提供重新做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì);二是對(duì)一部分學(xué)有余力且感興趣的學(xué)生，根據(jù)所學(xué)過的內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)操作自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在教師的協(xié)助下完成實(shí)驗(yàn)。比如學(xué)生學(xué)習(xí)過電導(dǎo)率的相關(guān)知識(shí)，知道電導(dǎo)測(cè)定的一個(gè)重要應(yīng)用是水的純度檢驗(yàn)，也做過電導(dǎo)法測(cè)定弱酸的電離度及難溶鹽的溶解度實(shí)驗(yàn)，懂得電導(dǎo)率儀如何使用，有的學(xué)生會(huì)想到收集學(xué)校及周邊的自來水、井水、雨水、河水、海水、山泉水等用電導(dǎo)率儀進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，有的學(xué)生會(huì)更進(jìn)一步想到設(shè)計(jì)電導(dǎo)滴定的實(shí)驗(yàn)來測(cè)定這些水樣本中離子的濃度，如用氯化鋇溶液滴定來測(cè)定水中硫酸根離子的濃度。學(xué)生的這些創(chuàng)新性、發(fā)散性思維非常值得鼓勵(lì)，而實(shí)驗(yàn)室開放給他們提供了付諸實(shí)踐的機(jī)會(huì)，極大地提升了學(xué)習(xí)興趣，也鍛煉了他們獨(dú)立的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力。
關(guān)鍵詞：PBL教學(xué)法；藥學(xué)院；物理化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
PBL是基于問題的教學(xué)模式，它強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問題情景中，讓學(xué)生成為該情景的主體，自己分析問題，學(xué)習(xí)解決該問題所需的知識(shí)，通過合作解決問題。PBL教學(xué)中，教師通過預(yù)設(shè)問題、提問等方式，激發(fā)學(xué)生去思考和探索，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，PBL教學(xué)更注重對(duì)學(xué)生自學(xué)能力，創(chuàng)新能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，在提高學(xué)生思維能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神等方面有著獨(dú)特的作用[1，2]。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，教師在教學(xué)過程中主要承擔(dān)“教”的任務(wù)。實(shí)驗(yàn)前教師通常講解實(shí)驗(yàn)原理、步驟，實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法、注意事項(xiàng)等，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生只是一名“操作工”，只要按實(shí)驗(yàn)步驟完成操作即可，始終處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏獨(dú)立思考過程，不能激發(fā)主觀能動(dòng)性，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)極為不利[3]。因此，我們對(duì)藥學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程PBL教學(xué)模式的應(yīng)用進(jìn)行探索研究，針對(duì)藥學(xué)院校專業(yè)特點(diǎn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)置，探討具有藥學(xué)教育特色的教學(xué)方式與方法，力求對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有一突破。
1研究對(duì)象
以山東中醫(yī)藥大學(xué)制藥工程專業(yè)本科2013級(jí)兩個(gè)班共120名學(xué)生為研究對(duì)象，平均分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照組采用傳統(tǒng)教學(xué)法，實(shí)驗(yàn)組采用PBL教學(xué)法。
2PBL教學(xué)法的實(shí)施
用預(yù)設(shè)問題引導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，修改、完善實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)施方案。本研究選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行PBL教學(xué)嘗試，實(shí)施步驟：實(shí)驗(yàn)前教師先提出問題，學(xué)生根據(jù)問題查找資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；實(shí)驗(yàn)中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行分組討論，教師適當(dāng)引導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)后教師評(píng)價(jià)、反饋、總結(jié)，學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇
在完成“蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生對(duì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)有了一定認(rèn)識(shí)，因此選擇“金霉素水溶液或維生素C注射液的穩(wěn)定性及有效期的測(cè)定”進(jìn)行PBL教學(xué)，共6學(xué)時(shí)。
2.1.1提出問題針對(duì)該實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提出以下問題：藥物的穩(wěn)定性和哪些因素有關(guān)？金霉素水溶液和維生素C注射液有何性質(zhì)、特點(diǎn)？有沒有文獻(xiàn)報(bào)道過這兩種藥物有效期的測(cè)定方法？可采用哪些分析測(cè)定濃度的方法？哪種方法具有良好的可行性和可靠性？什么是加速法確定藥物的有效期？如何通過快速實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算正常條件下藥物的有效期？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，應(yīng)注意什么？要求學(xué)生帶著問題去查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，加深學(xué)生對(duì)加速法確定藥物有效期過程的理解；比較不同濃度的測(cè)定方法，應(yīng)用教材中的理論知識(shí)進(jìn)行思考、分析，掌握加速法測(cè)定藥物有效期的原理和方法，設(shè)計(jì)出合理詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。
2.1.2分組討論以小組為單位進(jìn)行分組討論，學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)方案中的細(xì)節(jié)各抒己見，提出科學(xué)的解決問題的方法，確定可行的實(shí)驗(yàn)方案。教師在討論中給予學(xué)生適當(dāng)引導(dǎo)或提示，促使問題得到解決。
2.1.3實(shí)驗(yàn)實(shí)施通過討論確定實(shí)驗(yàn)方案，各組按方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、講解和總結(jié)。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師根據(jù)學(xué)生討論中的表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)、考核。
2.2結(jié)果
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后，對(duì)兩組分別進(jìn)行問卷調(diào)查，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。問卷調(diào)查內(nèi)容和結(jié)果匯總分析如下：（1）實(shí)驗(yàn)組76.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目激發(fā)了學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，而對(duì)照組僅為45.0%。（2）實(shí)驗(yàn)組82.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目調(diào)動(dòng)了主觀能動(dòng)性，對(duì)照組為58.3%。（3）實(shí)驗(yàn)組80.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能提高分析解決問題能力，對(duì)照組為63.3%。（4）實(shí)驗(yàn)組88.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能鍛煉文獻(xiàn)查閱能力，而對(duì)照組僅為26.7%。（5）實(shí)驗(yàn)組76.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有助于創(chuàng)新能力的提高，對(duì)照組為35.0%。（6）實(shí)驗(yàn)組82.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能增強(qiáng)自學(xué)能力，對(duì)照組為45.0%。（7）實(shí)驗(yàn)組75.0%的學(xué)生認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能加強(qiáng)同學(xué)、師生間交流，對(duì)照組為53.3%。從分析結(jié)果可見，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的主觀能動(dòng)性、分析解決問題和查閱文獻(xiàn)能力顯著提高，說明PBL教學(xué)法對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高和促進(jìn)師生及同學(xué)之間的交流具有重要作用。
3討論
PBL教學(xué)法更注重對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和思維方式的培養(yǎng)?！八幬锓€(wěn)定性和有效期的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了物理化學(xué)課程作為藥劑學(xué)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐，應(yīng)用課本理論知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和思維能力。該實(shí)驗(yàn)綜合了多學(xué)科知識(shí)，鞏固和強(qiáng)化了以下知識(shí)點(diǎn)：（1）藥物的穩(wěn)定性研究可分為影響因素試驗(yàn)、加速試驗(yàn)、長(zhǎng)期試驗(yàn)等；（2）需要根據(jù)藥物的性質(zhì)和特點(diǎn)，確定適合的動(dòng)力學(xué)方程式，推算藥物有效期；（3）反應(yīng)中產(chǎn)物的瞬時(shí)濃度的測(cè)定可轉(zhuǎn)化為一些容易測(cè)定的物理常數(shù)的測(cè)定，如旋光度、吸光度等；（4）可升高溫度測(cè)定適當(dāng)?shù)母邷叵碌奈锢砹?，利用加速反?yīng)測(cè)定藥物的有效期；（5）有效期測(cè)定中要避免副反應(yīng)的發(fā)生。毋庸置疑，PBL教學(xué)法對(duì)教師的專業(yè)素養(yǎng)要求更高，需要教師更深入地了解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，具有較強(qiáng)的責(zé)任心，以保證教學(xué)效果。此外，PBL教學(xué)需要學(xué)生利用大量課余時(shí)間檢索文獻(xiàn)資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、討論和總結(jié)，而大多數(shù)學(xué)生由于習(xí)慣于灌輸式教學(xué)模式，對(duì)于探索式的PBL教學(xué)法尚有些不適應(yīng)。因此，綜合實(shí)驗(yàn)課時(shí)和學(xué)生實(shí)際情況考慮，PBL教學(xué)法在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尚不適合全面推廣，建議可在2～3個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)中嘗試開展?？傊凇八幬锓€(wěn)定性和有效期測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中初步運(yùn)用PBL教學(xué)法，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣，取得了滿意的教學(xué)效果，為今后在其他物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中開展PBL教學(xué)提供了參考。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：非化學(xué)類專業(yè)；物理化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）35-0238-02
隨著物理化學(xué)與各學(xué)科之間的交叉與日俱增，除了本學(xué)院的化學(xué)、化工、應(yīng)化這些專業(yè)之外，我校許多非化學(xué)類專業(yè)如環(huán)境、食品、材料、醫(yī)藥等非化學(xué)類專業(yè)也紛紛開設(shè)了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。與本院學(xué)生課程相比，非化學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)課時(shí)較少，學(xué)生重視不夠，無法進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)的鍛煉，很難將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所學(xué)習(xí)的物理化學(xué)理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來；此外學(xué)生專業(yè)背景不同，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)相對(duì)較弱，因此對(duì)于授課教師來仍然是一種挑戰(zhàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題較多，教學(xué)現(xiàn)狀不能滿足培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求。因此，對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革十分必要。要提高非化學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，需要結(jié)合教學(xué)實(shí)際因材施教，對(duì)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)進(jìn)行大膽地思考與探索，力圖使物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程能夠真正成為全面提高學(xué)生素質(zhì)和能力的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。筆者結(jié)合近些年非化學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的幾點(diǎn)體會(huì)。
一、合理安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
依據(jù)不同專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)和以往的教學(xué)實(shí)踐，精心選擇教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。非化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇一方面要與物理化學(xué)理論課緊密相關(guān)，達(dá)到理論和實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)課程中既能練部分基本操作又能加深學(xué)生對(duì)物理化學(xué)原理的掌握，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，另一方面又要符合不同專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，體現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)課的密切聯(lián)系。因此在教學(xué)實(shí)踐中，我們對(duì)不同專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了精心的選擇和取舍。例如金屬材料工程專業(yè)有金屬相圖的繪制，而藥學(xué)專業(yè)有蔗糖的轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的精選一方面可以增進(jìn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與學(xué)生專業(yè)課程的聯(lián)系，使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，另一方面體現(xiàn)出物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生探索未知世界的興趣。此外，我們根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)因材施教，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生可選用不同的實(shí)驗(yàn)原料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，食品專業(yè)學(xué)生我們采用葡萄糖為原料，而環(huán)境專業(yè)學(xué)生則以煤油為原料，激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性，達(dá)到了學(xué)以致用的目的，明顯提高了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂效果。與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也十分有助于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。
二、注重實(shí)驗(yàn)安全和基本操作訓(xùn)練
安全問題是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程最應(yīng)該受到關(guān)注的首要問題。雖然某些專業(yè)的學(xué)生在本學(xué)院開展了一些實(shí)驗(yàn)課程，但由于化學(xué)學(xué)科的特殊性，學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上經(jīng)常會(huì)用到一些易燃易爆物質(zhì)，操作上的失誤不僅可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗，稍有不慎更有可能帶來不可預(yù)知的生命危險(xiǎn)。換句話而言，學(xué)生規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌⒂行нM(jìn)行的關(guān)鍵因素，并可有效地避免一些實(shí)驗(yàn)過程中危險(xiǎn)情況的發(fā)生。因此，教師需對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求，規(guī)范操作。非化學(xué)專業(yè)學(xué)生的安全觀念比較薄弱，常常操作不夠規(guī)范。本專業(yè)學(xué)生非常熟悉的基本的操作規(guī)范，非專業(yè)學(xué)生往往重視不夠，操作比較隨意，比如有學(xué)生用滴管轉(zhuǎn)移溶液時(shí)把滴管橫置；加溶劑和加熱容器的先后問題，看似非常簡(jiǎn)單，但有個(gè)別學(xué)生在先加熱燒瓶的情況下加入易燃有機(jī)溶劑進(jìn)而可能造成發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。因此在非化學(xué)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課堂上，教師需講解得更為細(xì)致，并在示范實(shí)驗(yàn)時(shí)，著重強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中教師需注意監(jiān)督巡視每個(gè)學(xué)生，及時(shí)提示更正學(xué)生的錯(cuò)誤操作，一方面培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣，另一方面可有效地避免一些不必要的危險(xiǎn)發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生多進(jìn)行一些基本的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，可以保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌?、有效地進(jìn)行。
三、充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)往往都是教師在講臺(tái)上一一講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、所用藥品及儀器、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，之后教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是依葫蘆畫瓢地重復(fù)一遍。雖然大部分時(shí)候?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象和結(jié)果比較滿意，但是很多學(xué)生只是知其然而不知其所以然。因?yàn)閷W(xué)生只是按部就班，并沒有經(jīng)過自己大腦的加工思考。一旦實(shí)驗(yàn)中遇到問題便束手無策，只得向教師求助。長(zhǎng)此以往便會(huì)養(yǎng)成學(xué)生的惰性，學(xué)生也會(huì)漸漸失去學(xué)習(xí)興趣。在我們實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了這一問題并采取一系列措施使學(xué)生能夠充分地發(fā)揮其學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在課前給學(xué)生布置預(yù)習(xí)下節(jié)課實(shí)驗(yàn)，并做出預(yù)習(xí)報(bào)告；讓學(xué)生總結(jié)出自己認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)；并布置思考題，學(xué)生通過查資料解答問題的過程，幫助學(xué)生加深對(duì)物理化學(xué)課程中基本理論的理解，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本理論的能力；改變教師一講到底的模式，部分實(shí)驗(yàn)可以隨機(jī)讓學(xué)生先講解實(shí)驗(yàn)過程，以督促學(xué)生課前預(yù)習(xí)；實(shí)驗(yàn)過程中把個(gè)別學(xué)生遇到的問題提給大家，使所有學(xué)生共同思考，參與尋找解決問題的方法中來，也可在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中提出問題，使學(xué)生可以邊做邊想，促進(jìn)獨(dú)立思考。調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性充分發(fā)揮一方面可活躍課堂氣氛，使學(xué)生真正成為教學(xué)的主體，另一方面增強(qiáng)學(xué)生自信心和成就感，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生能力的全面提高。
四、改革考核制度
考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)一個(gè)必不可缺的組成部分，在加強(qiáng)教學(xué)管理和深化實(shí)驗(yàn)改革以及不斷提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量過程中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法往往主要是以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告記分為主，缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)，無法真正反映出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)。因此我們對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行細(xì)化評(píng)分，例如對(duì)出勤、預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作、衛(wèi)生狀況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告一一進(jìn)行量化評(píng)分；并在學(xué)期末，安排實(shí)驗(yàn)技能考試，學(xué)生對(duì)隨機(jī)抽取的實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，并解答題簽上的問題，教師對(duì)操作過程和回答問題情況給出技能測(cè)試分?jǐn)?shù)。最終按不同比例給出平均成績(jī)，從而避免了偶然因素的影響。我們通過改革教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法，各方面全方位地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估，反映出學(xué)生的真實(shí)表現(xiàn)和水平，真正達(dá)到公平公正，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性上起到了較好的作用，并對(duì)確保良好的教學(xué)秩序也具有積極的作用。通過教學(xué)實(shí)踐摸索，非化學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果和學(xué)生滿意度都有了一定程度提高。當(dāng)下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在各學(xué)科專業(yè)的重要性逐步被體現(xiàn)出來，通過有效教學(xué)改革進(jìn)一步提高非化學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的全面素質(zhì)，使他們成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)人才是我們從事物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師一直不斷致力于追求的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：藥學(xué)；物理化學(xué)；實(shí)踐型教學(xué)模式
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-979X(2012)01-0070-02
現(xiàn)代藥學(xué)研究正從傳統(tǒng)的化學(xué)模式轉(zhuǎn)向化學(xué)與生命科學(xué)相結(jié)合的新模式，課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容的綜合化趨勢(shì)即專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的有效銜接已成為當(dāng)前高等教育改革的世界性趨勢(shì)之一。
1.目前物理化學(xué)教學(xué)中存在的問題
目前藥學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程仍采用傳統(tǒng)的“講授－接受”的教學(xué)模式，偏重于向?qū)W生傳授基本原理及方法，課堂教學(xué)多囿于知識(shí)的系統(tǒng)性而割裂文本與實(shí)際及藥學(xué)專業(yè)知識(shí)的聯(lián)系，忽略了對(duì)學(xué)生實(shí)際運(yùn)用課本知識(shí)的能力訓(xùn)練。學(xué)校開設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)也以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，雖然有助于學(xué)生分析問題能力的提高，但由于聯(lián)系藥學(xué)的具有綜合性、設(shè)計(jì)性的研究型實(shí)驗(yàn)較少，沒能真正體現(xiàn)出基礎(chǔ)理論和技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用，也難以使學(xué)生真正做到學(xué)以致用。另外，藥學(xué)專業(yè)課多開設(shè)在大三、大四，與物理化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課授課時(shí)間相隔一到兩個(gè)學(xué)期，并且教學(xué)內(nèi)容過度重復(fù)交叉，即造成了資源浪費(fèi)又無法將專業(yè)基礎(chǔ)理論與藥學(xué)專業(yè)知識(shí)有效銜接。
2.創(chuàng)建具有藥學(xué)特色的實(shí)踐型教學(xué)模式
為培養(yǎng)適合社會(huì)需求的高素質(zhì)藥學(xué)畢業(yè)生，物理化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象亟待轉(zhuǎn)變。因此，我們秉承“以學(xué)生為本”、“以發(fā)展為中心”的全新的育人理念，以培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、寬視野、強(qiáng)能力”復(fù)合型人才為目標(biāo)，通過對(duì)“物理化學(xué)”這門專業(yè)基礎(chǔ)課與藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)課實(shí)踐型教學(xué)模式的探索，研究具有特色的山東大學(xué)藥學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)踐型教學(xué)模式。為此，開展以下三方面的探索。
2.1課堂教學(xué)模式探索
堅(jiān)持“雙主性”原則，即教師主導(dǎo)性、學(xué)生主體性原則，探索以教師課堂講授、學(xué)生課程小組課堂展示兩種方式相結(jié)合的教學(xué)模式。以物理化學(xué)主教材為基礎(chǔ)，結(jié)合藥學(xué)類科研文獻(xiàn)資料，構(gòu)建“發(fā)現(xiàn)問題――探究問題――解決問題――得出結(jié)論――再發(fā)現(xiàn)問題……”的開放式課堂教學(xué)過程。對(duì)于物理化學(xué)課程中基礎(chǔ)理論部分依然采用教師講授為主的模式，但在教授過程要求教師改變過去現(xiàn)成的結(jié)論直接告訴學(xué)生的簡(jiǎn)單做法，把課堂教學(xué)的重心由教學(xué)生記憶現(xiàn)成結(jié)論為主轉(zhuǎn)到引導(dǎo)學(xué)生探索未知上來，重視知識(shí)發(fā)生過程的教學(xué)，同時(shí)展開對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。除一、二章節(jié)外，分別在各章節(jié)開設(shè)學(xué)生討論課，要求學(xué)生自由組成課題組，通過查找相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)各章節(jié)基本原理在藥學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)。例如，在講授第八章膠體化學(xué)中，要求學(xué)生對(duì)納米制劑中的表面活性劑的作用進(jìn)行總結(jié)討論。
2.2實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式探索
堅(jiān)持創(chuàng)新性原則，讓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿整個(gè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂。將原有的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與部分藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，開設(shè)物理藥學(xué)實(shí)驗(yàn)。物理藥學(xué)實(shí)驗(yàn)具體分為基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、綜合物理藥學(xué)實(shí)驗(yàn)及開放性實(shí)驗(yàn)三部分。精減原有物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，保留其中重復(fù)性好、科學(xué)意義較大的項(xiàng)目，作為基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分；將與藥劑學(xué)緊密相關(guān)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面活性劑及膠體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)開設(shè)綜合物理藥學(xué)實(shí)驗(yàn)；藥劑所教師從各自科研項(xiàng)目中分出部分子課題作為開放實(shí)驗(yàn)課題，供學(xué)生選做，編寫配套物理藥學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教材。見表1。
2.3課程考試模式探索
探索多元化考試模式。改革考試方法，建立多元成績(jī)?cè)u(píng)定方法(如采用設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、開題報(bào)告、小組討論及展示、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析等多種形式進(jìn)行考核)，并建立教師與學(xué)生互動(dòng)的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系。課程成績(jī)基礎(chǔ)理論部分由課程期末試卷考試60％、學(xué)生課程小組課堂展示占20％及學(xué)生的平日成績(jī)占20％三部分組成。實(shí)驗(yàn)課成績(jī)由基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40％、實(shí)驗(yàn)操作和技能現(xiàn)場(chǎng)考核占40％及開放性實(shí)驗(yàn)開題報(bào)告占20％三部分組成。
3.實(shí)踐型教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)
【關(guān)鍵詞】Origin軟件 數(shù)據(jù)處理 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)
1 前言
《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是高等院?；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的一門獨(dú)立基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。與其它化學(xué)實(shí)驗(yàn)課不同，它得到的是一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量計(jì)算，在直角坐標(biāo)紙上作圖。大部分是畫直線，求出截距和斜率，進(jìn)而求得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)表達(dá)式;少部分是畫曲線，有的需要在曲線上作切線，有的需要對(duì)曲線求積分，進(jìn)而求得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)表達(dá)式。學(xué)生只根據(jù)散點(diǎn)圖做直線或曲線，就不可避免地引起主觀誤差，同一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不同學(xué)生處理，結(jié)果相差很大。個(gè)別學(xué)生還修改某些偏離較大的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以期得到好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算過程復(fù)雜、作圖費(fèi)事，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告中經(jīng)常出現(xiàn)各種錯(cuò)誤。教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)不得不花費(fèi)大量時(shí)間核查其計(jì)算結(jié)果。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的數(shù)據(jù)處理的方法有: 運(yùn)用基本公式計(jì)算;用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖;線性擬合，求截距或斜率;非線性曲線擬合。目前學(xué)生多用坐標(biāo)紙手工作圖;手工擬合直線，求斜率或截距。這種手工作圖的方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且誤差較大。
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程一般為:對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖或?qū)?shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算后作圖作數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合線求擬合直線的斜率或曲線上某點(diǎn)的切線根據(jù)斜率求物理量。這一過程可以用計(jì)算機(jī)處理完成，并能克服手工繪圖費(fèi)時(shí)費(fèi)力、偶然性較大、誤差大的缺點(diǎn)。
Origin軟件是Microcal Software公司推出的一個(gè)集圖形繪制、數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)與分析為一體的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。Origin軟件從它誕生以來，由于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形化功能，已被化學(xué)工作者廣泛應(yīng)用。它的主要功能和用途包括:對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)處理和一般的統(tǒng)計(jì)分析，如計(jì)數(shù)、排序、求平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差、t檢驗(yàn)、快速傅立葉變換、比較兩列均值的差異、進(jìn)行回歸分析等。此外還可用數(shù)據(jù)作圖，用圖形顯示不同數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，用多種函數(shù)擬合曲線等等[1]。
在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)遇到各種類型不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要從這些數(shù)據(jù)中找到有用的化學(xué)信息，得到可靠的結(jié)論，就必須對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真的整理和必要的分析和檢驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，數(shù)據(jù)信息的處理與圖形表示在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有著非常重要的地位。下面我們以O(shè)rigin軟件為例，簡(jiǎn)單介紹該軟件在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。
2 圖表處理
數(shù)據(jù)圖表處理是用計(jì)算機(jī)把一系列數(shù)據(jù)變成直觀可視的圖形，更好地便于用戶分析數(shù)據(jù)的規(guī)律、數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì)。當(dāng)我們把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入到Microcal Origin軟件的工作表中后，可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序的圖表功能繪制實(shí)驗(yàn)圖形。與手工繪制的圖表相比，計(jì)算機(jī)繪制圖表不但省時(shí)、省力，而且可視效果更好、精確度更高。例如，在大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，具有一對(duì)共軛溶液的三組分液-液相圖的繪制是非常重要的相圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一，在液-液萃取操作中確定各區(qū)的萃取條件極為重要。通過該實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生熟悉三角坐標(biāo)的繪制和使用，并對(duì)三元液系相圖的實(shí)際應(yīng)用有較深的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)的相圖繪制是利用三角坐標(biāo)紙手工繪制，等邊三角形的每條邊均被等分為100份，再?gòu)乃玫狞c(diǎn)做各邊的平行線，組成了規(guī)則的網(wǎng)格。在這樣的坐標(biāo)紙上即可按照羅塞布姆(H. W. B. Roozeboom) 等邊三角形法(平行線法) 做圖。這種傳統(tǒng)手工制圖不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且誤差較大、圖形粗糙。利用Origin軟件可以在計(jì)算機(jī)上方便快捷地完成一對(duì)共軛溶液的三組分液—液相圖的繪制，繪圖時(shí)需一個(gè)X列值、一個(gè)Y列值和一個(gè)Z列值，且數(shù)據(jù)都是歸一化的。然后在【plot】菜單中點(diǎn)擊【Ternary】，在三角坐標(biāo)中繪制出溶解度點(diǎn)。在圖上點(diǎn)右鍵出現(xiàn)【Plot Details】菜單， 選擇【Plot Type】框中“Line + Symbol”即得到溶解度曲線。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，利用0rigin軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和多種圖形繪制功能完成了一對(duì)共軛溶液的三組分液—液相圖的繪制，其用戶界面友好，使用方便，具有高效、準(zhǔn)確、美觀等優(yōu)點(diǎn)，而且減少人為因素引起的繪圖偏差，減輕實(shí)驗(yàn)者的工作量[2]。
3 曲線擬合
提及Origin軟件，許多人都知道它在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖上的應(yīng)用。用Origin軟件線性擬合和非線性曲線擬合功能處理數(shù)據(jù)方面卻很少有報(bào)道[3]。實(shí)際上，Origin軟件在線性擬合和非線性曲線擬合時(shí)，可屏蔽某些偏差較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以降低曲線的偏差，得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果，且方便快捷。Origin軟件有如下基本功能:①輸入數(shù)據(jù)并作圖。②將數(shù)據(jù)計(jì)算后作圖。③數(shù)據(jù)排序。④選擇需要的數(shù)據(jù)范圍作圖。⑤數(shù)據(jù)點(diǎn)屏蔽。⑥Origin軟件的線性擬合和非線性曲線擬合功能。
雖然原始數(shù)據(jù)包含了所有有價(jià)值的信息，但是，信息質(zhì)量往往不高。僅僅能夠通過肉眼來判斷不同數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，大量的相關(guān)信息還需要借助不同的數(shù)學(xué)方法得以實(shí)現(xiàn)。Origin軟件可以進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)圖形進(jìn)行處理，提取有價(jià)值的信息，特別是對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的譜圖和曲線的處理具有獨(dú)到之處。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入發(fā)展，利用Origin軟件可方便地進(jìn)行作圖、線性擬合、非線性曲線擬合等數(shù)據(jù)處理，能夠滿足物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的要求。
3.1 線性擬合
當(dāng)繪出散點(diǎn)圖或點(diǎn)線圖后，選擇Analysis菜單中的Fit Linear或Tools菜單中的Linear Fit，即可對(duì)圖形進(jìn)行線性擬合。結(jié)果記錄中顯示擬合直線的公式、斜率和截距的值及其誤差，相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差等數(shù)據(jù)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及到的圖形類型可分為直線型和曲線型兩種，多數(shù)情況下兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系是線性關(guān)系，或經(jīng)變換后為線性關(guān)系，可用最小二乘法進(jìn)行直線擬合。例如，利用Origin軟件對(duì)“一級(jí)反應(yīng)——蔗糖水解反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以ln(αt-α∝)對(duì)t作圖，由斜率可求得速率常數(shù)k(T1)及k(T2)，并根據(jù)阿累尼烏斯方程可求該反應(yīng)的活化能E。采用這種線性處理方法必須測(cè)定終了旋光度α∞值，在實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作中，先要將反應(yīng)體系置一定溫度內(nèi)溫?zé)?0min 使反應(yīng)完成后，再冷至實(shí)驗(yàn)溫度下測(cè)定，這一過程很費(fèi)時(shí)且易帶進(jìn)誤差，使α∞數(shù)值不可靠。再者，這種線性處理須把直接變量代換為間接變量，有研究表明[4]，這種代換的結(jié)果易使誤差增大。
3.2 非線性擬合
但也常會(huì)遇到許多不易化為線性模型，或者化為線性模型之后求解引起較大誤差的情況，此時(shí)就必須用逐次逼近的擬合方法處理。這樣可完全消除學(xué)生作圖過程中產(chǎn)生的誤差，相同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到不因人而異的唯一正確的科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Origin提供了多種非線性曲線擬合方式:①在Analysis菜單中提供了如下擬合函數(shù):多項(xiàng)式擬合、指數(shù)衰減擬合、指數(shù)增長(zhǎng)擬合、S形擬合、Gaussian擬合、Lorentzian 合和多峰擬合;在Tools菜單中提供了多項(xiàng)式擬合和S形擬合。②在Analysis菜單中的Non-linear Curve Fit選項(xiàng)提供了許多擬合函數(shù)的公式和圖形。③Analysis菜單中的Non-linear Curve Fit選項(xiàng)可讓用戶自定義函數(shù)，可根據(jù)用戶自己建立的化學(xué)模型進(jìn)行擬合。所有的擬合結(jié)果包含在自動(dòng)彈出的結(jié)果記錄窗口中，包括擬合曲線的公式、各參數(shù)的值以及誤差(Error)、相關(guān)系數(shù)(R)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)和數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)(N)等數(shù)據(jù)。例如，借助Origin 軟件研究用指數(shù)衰減擬合的非線性方法處理蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可在不測(cè)定反應(yīng)體系終了旋光度的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)條件下，方便、快捷、準(zhǔn)確地獲得反應(yīng)速率系數(shù)及反應(yīng)級(jí)數(shù)，建立動(dòng)力學(xué)方程或反應(yīng)速率系數(shù)與酸度關(guān)系式等，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，為開設(shè)研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供了簡(jiǎn)便的切實(shí)可行的途徑[5]。又如，借助電腦和Origin軟件用非線性擬合方法處理乙酸乙酯皂化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 可以在不測(cè)定反應(yīng)起始和終了電導(dǎo)值的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)條件下，方便、快速、準(zhǔn)確地獲得反應(yīng)速率系數(shù)及反應(yīng)級(jí)數(shù)，建立動(dòng)力學(xué)方程[6-8]。在現(xiàn)行物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中，由于實(shí)驗(yàn)測(cè)定的起始和終了電導(dǎo)值的測(cè)定液與反應(yīng)液不屬同一體系， 不僅費(fèi)時(shí)且不可避免地引入誤差， 而起始電導(dǎo)值對(duì)結(jié)果處理高度敏感， 它的測(cè)定誤差會(huì)顯著影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，這種對(duì)間接變量的線性處理具有一定的局限性和弊病。實(shí)際過程中變量之間的關(guān)系大多是非線性的，若采用對(duì)直接變量非線性處理則不必測(cè)定起始和終了量值，提高了測(cè)定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作，明顯縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓學(xué)生得到了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能及非線性處理數(shù)據(jù)技能的訓(xùn)練。又如，通過Gibbs公式與Langmuir等溫式的結(jié)合，對(duì)溶液表面吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到兩組分稀溶液表面張力σ與溶液濃度c關(guān)系式。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性函數(shù)擬合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的作圖、作切線、再直線擬合的方法。該方法具有簡(jiǎn)單快捷、擬合參數(shù)能直接反映實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的特點(diǎn)[9-11]。克服了用鏡面法繪制曲線切線的隨意性，避免了計(jì)算中較大誤差的引入。
Origin軟件具有強(qiáng)大的線性回歸和曲線擬合功能，其中最具有代表性的是線性回歸和非線性最小平方擬合。有研究表明[12-15]， 對(duì)直接變量非線性擬合線的偏差平方和明顯小于對(duì)間接變量線性擬合線的偏差平方和，即非線性擬合線更加貼近實(shí)際測(cè)定的數(shù)值，而且非線性擬合方法具有抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。因此隨著電腦的普及和優(yōu)秀計(jì)算繪圖軟件在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，恢復(fù)變量的非線性直接表達(dá)形式，用非線性方法取代線性方法已是數(shù)據(jù)處理的必然趨勢(shì)。
4 結(jié)語(yǔ)
在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有關(guān)曲線的擬合是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵之一。手工作圖雖然直接，但隨意性較大，且誤差大小也因人而異，處理起來很煩瑣。一些程序語(yǔ)言如BASIC、MATLAB等[16，17]也可以經(jīng)過編程計(jì)算出曲線模型方程，但是只有對(duì)語(yǔ)言有相關(guān)了解，才能正確應(yīng)用到數(shù)據(jù)處理中。Origin軟件是多文檔界面應(yīng)用程序，可以簡(jiǎn)單、方便地完成對(duì)曲線的非線性擬合，而替代復(fù)雜的應(yīng)用程序，達(dá)到非線性曲線擬合的目的。教學(xué)實(shí)踐表明，用Origin軟件處理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)特別適宜，該軟件無需編程，操作簡(jiǎn)便，直觀易用，學(xué)生容易掌握。該軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)化可視功能及運(yùn)算功能，特別是其曲線擬合工具中提供有多種非線性擬合函數(shù)及用戶自定義函數(shù)擬合， 并有對(duì)曲線微分、數(shù)值積分等功能，為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理提供了方便。結(jié)果表明，使用該軟件能降低數(shù)據(jù)處理的隨意性，減少處理誤差，并且快捷方便，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更合理。
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俗話說“萬(wàn)丈高樓平地起”，扎牢基礎(chǔ)，利于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。我們構(gòu)建了循序漸進(jìn)型的物理化學(xué)實(shí)踐課程體系“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放性實(shí)驗(yàn)”，利于提高大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)，按照已擬定的實(shí)驗(yàn)方案測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)原理和方法科學(xué)地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有一個(gè)較直觀和深刻的理解［7］;綜合實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)及研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。學(xué)生掌握不同層次的實(shí)驗(yàn)要求及實(shí)驗(yàn)技能，初步建立起研究科學(xué)問題的方法和態(tài)度［8］。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是南昌航空大學(xué)的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)春曉班及材料化學(xué)專業(yè)等的基礎(chǔ)課程。以春曉班為例，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，分兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行，是一門單獨(dú)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)課。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、界面現(xiàn)象、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(表面活性劑的臨界膠束濃度的測(cè)定及影響分析)、探索研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)(B－Z振蕩反應(yīng)的影響因素分析、不同體系鈍化曲線的繪制及其鈍化劑的影響、高聚物分子量的測(cè)定研究)等組成。其中基礎(chǔ)性、綜合性實(shí)驗(yàn)為40學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)性、開放探索性實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)。此外，為提高學(xué)生的興趣，南昌航空大學(xué)組織學(xué)生可以申請(qǐng)“三小項(xiàng)目”即“小發(fā)明、小創(chuàng)作、小制作”，這些小項(xiàng)目具有一定的難度，使學(xué)生有機(jī)會(huì)了解本學(xué)科發(fā)展的前沿，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和探索精神，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力。例如:結(jié)合物理化學(xué)光、電、磁及吸附等方面的知識(shí)，在2013年，2011級(jí)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)春曉班26名學(xué)生中有8名學(xué)生作為第一申請(qǐng)人申報(bào)第八屆南昌航空大學(xué)“三小項(xiàng)目”成功，占30.8。其題目有:“去除水體中汞的選擇性石墨烯—胸腺嘧啶復(fù)合物的合成與性能研究”“一種石墨烯復(fù)合納米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光電催化處理裝置”等。
2改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及教學(xué)方法
向?qū)W生開放物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要舉措之一［9］。開放物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)模式，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，讓學(xué)生接觸到科研前沿的很多最新的成果，從而從根本上引起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣和重視［10］。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)過程中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理都進(jìn)行了詳細(xì)講解，學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮［11］。為此，我們將實(shí)驗(yàn)的順序調(diào)整為:“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)性開放性實(shí)驗(yàn)”。在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)給定設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)題目，隨后學(xué)生先做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在課后根據(jù)自己選定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目積極地查找文獻(xiàn)，尋找合適的方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，如果在課內(nèi)沒有完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以與老師預(yù)約時(shí)間來進(jìn)行未完成的實(shí)驗(yàn)。逐步推行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，重在吸引學(xué)生主動(dòng)參與科研實(shí)踐活動(dòng)。還充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。將一些儀器設(shè)備的操作、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)制成多媒體視頻;鼓勵(lì)學(xué)生用計(jì)算機(jī)來完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，利用Excel或Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理不但速度快而且準(zhǔn)確性高，規(guī)范物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程，為學(xué)生將來從事實(shí)驗(yàn)或科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)［12－13］。
3完善實(shí)驗(yàn)課程考核體系
為了較為客觀全面地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平，必須完善實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定方式。考核內(nèi)容包括預(yù)習(xí)、操作、紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等;將考核的形式多樣化，主要從操作前的提問、操作是否規(guī)范、是否有原始記錄、對(duì)自己方案的可行性進(jìn)行論證及可視化總結(jié)等方面進(jìn)行綜合考核?？陀^全面的考核評(píng)價(jià)體系有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其綜合能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)態(tài)度。
4學(xué)生培養(yǎng)成果
近年來我院本科生在國(guó)家級(jí)科研創(chuàng)新大賽中屢創(chuàng)佳績(jī)，例如:在2012年第十二屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”比賽中，聶珊珊等同學(xué)《磁性銅離子印跡聚合物的合成與性能研究》獲得三等獎(jiǎng);在2013年第十三屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”比賽中，冷樂輝等同學(xué)《新型復(fù)合光催化劑的合成及光催化降解有機(jī)染料性能研究》獲得一等獎(jiǎng);李蕾等同學(xué)《廢棄鋰離子中鈷酸鋰的高效浸出技術(shù)研究》獲得三等獎(jiǎng)。這些成果大部分都與物理化學(xué)的知識(shí)息息相關(guān)，基礎(chǔ)與創(chuàng)新并重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生科研興趣的激發(fā)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。
5結(jié)束語(yǔ)
