在基础物理化学实验中提高学生的综合能力

赵 明，钟志宇，李宏刚，王健礼

(四川大学 化学学院，成都 610064)

在基础物理化学实验中提高学生的综合能力

赵 明，钟志宇，李宏刚，王健礼

(四川大学 化学学院，成都 610064)

基础物理化学实验是一门涉及多学科的综合性课程，通过对物质的物理化学性能和化学反应性能的测量，掌握物理化学实验的研究方法和实验技能。不断改革实验教学方法和内容，提高基础化学实验的教学质量，在基础物理化学实验的教学实践中提高学生综合能力。

基础物理化学实验；教学改革；综合能力；实验教学

物理化学实验是以实验手段研究物质的物理化学性质及其化学反应性能间关系的一门科学，涉及多学科的基础知识和基本原理的理解与运用，也是一门理论与实践紧密相连的综合性课程[1-2]。培养学生用所学的理论原理设计实验方案，选择仪器设备和实验条件，以获取待测物理量的能力。训练学生观察实验现象，正确记录实验数据和处理数据，判断所得实验结果的可靠性，分析主要误差的来源以及减小或消除实验误差等。不断提高学生的实验技能和实验综合能力，培养学生的逻辑思维和科学研究能力，全面培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，逐步完成从基础实验到独立科研间的过渡，为今后的学习和开展科学研究工作奠定坚实的基础。

1 提高解决实际问题能力的实验教学内容

物理化学实验测定物质的物理化学性质和化学反应性能。每一个实验都代表某一类或者一个方面的物理化学研究方法，并且在物理化学理论发展中起了重要的作用。从比较抽象的物理化学理论到实验中的宏观可测量，涉及实验条件的选择和控制，必须掌握和理解物理化学的研究方法，因此，实验内容的设置对培养创新性人才具有重要的作用。优化实验内容，建立与社会发展相适应的实验内容体系，既要保证基础理论的掌握，基本技能的训练，又要注重综合实验能力和创新能力的培养。需要对传统化学实验内容进行重组优化，保留部分应熟练掌握基础操作的经典实验，同时把能解决实际问题的、学科交叉的、具有学科前沿性的成熟的研究成果转化为实验内容，增加实验项目的实用性和先进性，培养学生的知识迁移能力[3-4]。如在物质的燃烧热测定的实验中，除了测定苯甲酸的热值外，还可以测定食用油及燃料油等的热值；根据半衰期的性质，可以测定食物及药物的保质期及有效期等。把理论与实际生活紧密联系，通过实验解决身边的问题，提高学生的实验兴趣和解决实际问题的能力，真正做到学以致用。

2 培养学生科学思维和创新能力的方法

物理化学实验的一个特点就是用体系做实验。用体系做实验实际上是对学生进行科学研究工作的系统训练的开始，这也是在现行实验课程的训练中的一个薄弱环节。根据学生对理论知识和基本实验技能的掌握程度，可将实验课程设计成几种梯度，如基础实验、设计实验、创新实验等。基础实验目的在于培养学生掌握物理化学实验的基本方法和技能，巩固和加深对物理化学原理的理解，获得实验研究的基本素质。设计实验是引入一些实验技能要求较高、内容较新颖的实验，一般由教师的科研成果提炼和转化而来。学生在教师的启发和指导下，通过分组讨论后来完成实验，以提高学生对实验设备及物理化学知识的灵活运用能力。创新实验是教师将科学前沿问题交给学生，在教师的指导下学生独立查阅文献、设计实验方案、准备实验器材等，然后完成实验的具体操作、实验现象的记录及对实验结果的分析等，以培养学生解决科学问题的能力[5-6]。在整个实验体系中，全面实施由浅到深的物理化学实验教学模式，实现对学生循序渐进。灵活多样的教学方法，让学生主动参与实验，深入探究, 并在积极探究中透过现象达到对科学问题本质的认识, 从而发现规律得出结论。提高学生的素质和技能，培养学生的科学思维和创新能力。

3 培养学生创造性思维能力的实验技能

物理化学实验是一门与其他学科基础知识和基本技能相互交叉、相互渗透的独立实验课程。它综合了化学学科中各分支所需要的基本实验仪器和实验方法。物理化学实验通过物理的实验方法和手段探讨化学规律,实验中大量使用由多种仪器设备所组成的实验体系。随着科学研究和科学技术的不断发展，在基础实验教学中，不断地引入自动化仪器设备，这样有利于学生了解新技术，开阔视野，拓宽思路。尤其是计算机技术的发展极大地促进了物理化学实验仪器的自动化，不同程度地影响了物理化学实验的教学效果。学生在接受新技术、新仪器的同时，加强对基本技能和基础知识的掌握和运用变得尤为重要，这两者必须同时进行，并且两手都要硬。本文针对物理化学实验中常用的基本测量技术及仪器进行讲座，如温度的测量及控制，除介绍常规的水银温度计外，还详细介绍了热电偶温度计、电阻温度计及数字温度计，让学生了解不同温度计的测温原理及适用领域；还对气体的流量的测定及控制技术以及真空技术等进行分析，了解不同流量计的工作原理及测试范围。通过对学生进行基本实验技能的强化，当学生在用新技术实验时，可以更快地了解和接受新技术、新方法，培养学生技术改造的意识。紧跟科技发展步伐，保证教学内容的新颖性，有利于提高学生的创造性思维能力。

4 提高学生分析问题和解决问题能力的途径

在物理化学实验中常用作图法处理实验数据，特别是对于变量多或复杂的非线性模拟，手工处理变得十分困难，因此需要寻求一种具有较强的作图和数据处理功能的软件来进行处理。Origin、Excel 等常用作图软件被用于物理化学实验数据的处理过程中，计算机对实验数据的自动处理加速了现代科学研究的步伐， 给科研工作者带来了极大的便利，但对于学习科学知识的学生来说，其自动化进程反而忽略了对学生某些方面的训练。在平时教学过程中，我们不仅要求学生利用自动化的物理化学仪器设备进行完整的实验并对数据进行处理，还要求学生课后采取相应的方法对实验数据进行手工处理。最后，让学生把经计算机或仪器处理后得出的结果与自己手动处理的结果进行对比，看看是否存在差异，并分析其原因，对症下药，在实验过程中或是数据处理过程中注意并加以改正。这样做可以很好地调动学生学习的主动性，提高学生分析问题和解决问题的能力。

5 结束语

通过基础物理化学实验的实践教学，综合各学科的知识和技能，从实际和基础入手，逐步培养学生解决实际问题和灵活运用知识的能力。现代新技术不断引入基础实验中，开阔了视野，调动了学生学习的积极性和主动性，培养了学生的创造性思维能力、分析问题和解决问题的能力。

[1]龚茂初.物理化学实验[M].北京：化学工业出版社, 2010.

[2] 唐树戈.《物理化学实验》教学的几点体会[J].实验科学与技术,2014,12(5):83 - 85.

[3] 贺德华. 物理化学实验教学的发展趋势与改革探讨[J].实验技术与管理,2006,23(3):13 - 15.

[4] 郑传明. 在物理化学实验教学中注重培养学生的能力[J].实验技术与管理,2008,25(1):132 - 134.

[5] 赵明. 物理化学基础实验成绩评定方法初探[J].实验科学与技术,2013,11(5):272 - 274.

[6] 赵明. 物理化学实验改革与创新能力的培养[J].实验科学与技术,2014,12(3):81- 83.

Improve Students’ Comprehensive Ability on the Basis of Physical Chemistry Experiment

ZHAO Ming, ZHONG Zhiyu, LI Honggang, WANG Jianli

(College of Chemistry, Sichuan University, Chengdu 610064, China)

Basic physical chemistry experiment is a multidisciplinary comprehensive course. We can master the methods of research and the experimental skills according to the measurement of the properties of the physical chemical and chemical reactivity. The new experimental teaching methods and content is built. Practices show that the experimental teaching mode has good teaching effect, which can improve the students’ innovative thinking ability and comprehensive quality in basic chemistry experiment.

fundamental physical chemical experiment; teaching reform;comprehensive ability；experimental teaching

2015-03-18；修改日期:2015-05-15

国家自然科学基金(J1310008)；四川大学实验室及设备管理处立项项目(2015-30)。

赵 明(1971-)， 女，博士，正高级实验师，主要从事物理化学实验及多相催化方面的研究。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.055