发布时间:2023-02-01 17:41:31
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关键词:物理化学 实验教学 体会
中图分类号: G632 文献标识码: C 文章编号:1672-1578(2014)11-0083-01
物理化学实验是公共基础化学实验的重要组成部分,是综合性大学化学专业的一门独立基础实验课程。它在数学、物理学及化学基础上,进一步系统阐述化学的理论,综合了化学领域各分支学科涉及的研究方法和研究工具,具有综合性、研究性较强和定量化程度较高的特点。通过多层次、全面系统的实验训练,使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能,培养学生观察现象、记录数据、处理数据、分析实验结果及进行科学研究的能力[1-3]。物理化学实验大都涉及比较复杂的物理测量仪器,且每套测量技术都是建立在完整的化学原理和理论基础上,因此在物理化学实验教授中如何能使学生更好地理论联系实践,提高学生的动手能力和科学素养值得每一位高校物理实验教师认真思考和深入探索。下面笔者结合自己在物理化学实验教学中积累的经验,谈几点在物理化学实验教学中的体会。
1 做好课前准备工作
物理化学实验不仅要求实验教师掌握相关的理论知识,而且要掌握相关的实验技能,理解实验与理论的关系,熟悉实验所需的仪器设备、试剂材料,所以实验教师在课前需要花费大量的时间和精力来做好课前准备工作。
首先,针对实验中的实验目的和原理部分要结合理论教材进行系统备课。最好能够在实验之前听一听理论教师的理论课,了解一下理论教师对有关实验理论部分内容的讲解。这样既可以了解学生对理论知识的掌握程度,还可以在实验时有针对性地对学生未掌握的知识而对实验又非常重要的理论进行补充讲解,让学生能更好地了解理论与实践的关系,应用理论指导实践。
其次,熟悉实验的仪器设备。物理化学实验同其他基础化学实验最明显不同之处就在于物理化学实验要采用大量的仪器设备,几乎每个实验都要用到一套较为复杂的仪器设备。而仪器设备一旦出现故障就要终止实验,既耽误学生实验又要花时间修理,影响正常教学秩序的进行。因此,实验教师要认真阅读仪器设备说明书,根据操作规程、按照教学实验要求进行调试,熟练掌握仪器设备的性能参数、构造、工作原理和使用方法、注意事项,特别留意仪器在实验中最容易出现的故障[4]。只有这样才能引导学生正确操作仪器,遇到仪器故障时才能快速分析原因,引导学生自己动手解决问题。
最后,预作实验。把实验内容的每一个环节都亲手做一遍有助于了解仪器性能,熟悉实验过程中可能出现的现象和结果。当学生在实验中再遇到这些问题时,能过及时帮助学生分析现象产生的原因,给出合理的解释。
2 督促学生做好实验预习
物理化学实验大多实验步骤较多,仪器操作比较繁琐或者数据处理过程比较复杂,学生没有预习的结果就是实验操作及数据处理过程中不断出错,甚至损坏仪器,造成时间精力的浪费和实验室财产的损失[5]。因此我们在上实验课之前要求学生认真预习实验并写好实验报告,在上课之前要上交预习报告,教师要批阅预习报告,掌握学生对本实验的了解程度。在讲解实验内容过程中还要对学生进行提问,以便发现学生是否只是敷衍了事,照抄书本上的实验内容。预习报告也将作为实验成绩的一部分,以这种方式敦促学生做好实验预习,这样学生便可以顺利地完成实验和更好地理解实验内容、提高实践能力。
3 实验药品选择不必拘泥于教材
在全国提倡绿色环保的大环境下,我们对实验药品的选择也应尽量是无毒或是低毒的。现各高校使用的物理化学教材多种多样,但都包括经典的实验项目,且实验药品也基本相同。比如燃烧热的测定,几乎所有的教材都是使用萘作为测定对象,萘容易挥发和升华,吸入萘蒸气后,可引起头痛、乏力、恶心呕吐,皮肤接触后可引起皮炎。严重者会导致溶血性贫血及肝、肾损害及白内障、视神经炎和视网膜病变等[6]。从绿色环保和对学生安全的角度考虑可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同样能达到实验目的。再比如最大气泡法测定表面张力的实验,我校原来采用教材上的实验药品正丁醇,但学生普遍反应此药品气味大,长时间实验感觉眼睛不舒服,因此现改为用乙醇做实验,尽管乙醇也稍有气味但无毒,学生使用安全且环保,并且学生对该药品熟悉、接触多,还会增加学生对实验的积极性,取得更好的实验效果。
4 全面考核学生的实验成绩
以往传统的物理化学实验成绩的评定,是学生做完实验后,将实验记录下来的有关实验数据,利用课后时间将实验报告完成,老师根据学生实验报告的好坏评定出实验成绩,这样不能全面真实反映学生实验水平,往往会造成有些同学实验时认真,动手能力强,但由于实验报告写得不好而成绩不高;有些同学做实验时敷衍了事甚至不动手,课后抄袭或综合他人数据报告写的好而得高分,出现“高分低能”、“低能高分”现象,这种随意性和偶然性,势必影响到实验总成绩[7]。因此对学生实验成绩应全面考核,实验成绩的评定可包括预习报告、操作能力、现象及数据记录、实验报告等几方面内容,每一项指标均在实验总成绩中占有比例,实验教师根据学生在各个方面的表现给出成绩,避免上述状况的出现,做到对学生的成绩评定公平合理。
5 结语
改革后的物理化学实验教学方法更有利于培养学生的实验操作能力和科研创新能力,提高实验教师的自身素质和责任感,提高物理化学实验教学的质量。
参考文献:
[1]郑传明,吕桂琴.物理化学实验[M].北京:北京理工大学出版社,2005.
[2]复旦大学.物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3]孙尔康,徐维清,邱金恒.物理化学实验[M].南京:南京大学出版社,1998.
[4]陈永宝,刘淑珍.浅谈物理化学实验教学的:“三步曲”[J].
[5]利明,刘长久.物理化学实验教学的几点体会及改革想法[J].高教论坛,2013(10)61-62.
[6]刘雪梅,王文珍,邓强.对物理化学实验教学的几点建议[J].教改教法.
【关键词】物理化学 实验 教学改革
物理化学实验作为普通高等师范院校化学专业学生的必修基础课之一,是与无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验一样独立的基础实验课程,具有理论性强、实践性强、应用性广的特点。通过物理化学实验课程的学习,可以加强学生对基本理论知识的理解,熟练掌握基本实验技能,提高学生的动手能力和创新能力。随着现代科技和化学学科的飞速发展,传统的物理化学实验教学模式已不能满足日新月异的科技发展对人才培养的要求,因此,物理化学实验教学改革、提高实验教学质量势在必行。
一、物理化学实验现况及存在的问题
目前选用的物理化学实验课本内容基本上都是固定的,实验内容多为验证性实验,缺乏综合性和设计性的实验。采用的教学方法往往是老师先系统地讲解实验原理、实验步骤及实验注意事项,以及仪器的操作方法,然后学生根据老师讲解的内容和实验课本的要求“按部就班”的进行实验。这种教学方式使学生对于实验内容没有可选择的余地,对于部分学生来说较浪费时间,并且限制了他们的创新意识和创新能力。此外,由于同学们所做的实验内容枯燥,导致学生对实验课的重视性认识不够,学习积极性差,课前预习不认真,实验操作不认真,实验数据记录不认真,抄袭数据和实验报告,对实验课应付了事。
物理化学实验采用的仪器种类繁多,且多数仪器设备较陈旧,仪器性能不稳定,导致实验前的调试工作繁琐耗时。如:原电池电动势的测定,我们采用的仪器是UJ25型电位差计,此仪器非常陈旧,数据波动较大,测定前仅调试仪器零点就需半个小时,极大地分散了学生做实验的注意力,大大降低了学生学习的兴趣和积极性。此外,由于陈旧的仪器性能稳定性较差,测定数据波动较大,测量结果不准确,数据误差大,从而使学生丧失了学习的兴趣,降低了学习的积极性。
二、物理化学实验教学改革初试
根据物理化学实验课程的要求,适时保留一些经典的验证性实验,取消一些相对陈旧的验证性实验,并增设一些相关内容的综合性和设计性的实验,可让学生在老师的指导下选择合适的题目,查阅相关的文献,设计实验,进行实验,并进行数据的处理,调动学生的主动性和创造性,提高学生的学习兴趣和积极性。传统的实验教学方法会使学生养成“照法抓药”的懒惰习惯,无法取得较好的实验效果。为此,我们加强了学生实验课程的监督和管理,并改革了传统的实验教学方法,取得了初步的成效。首先,我们对学生预习报告进行了严格的要求,要求学生预先对实验原理和实验步骤有较详细的了解,对实验仪器操作有较深的熟悉,并通过提问和讨论的方式进行检查,使学生实验时做到心中有数,激发学生参与实验的兴趣。其次,在实验过程中,我们严格监督和指导学生实验,及时纠正学生错误的实验操作,督促学生正确处理实验数据,按要求书写实验报告,并进行结果讨论。经过这些改革,学生在实验时得心应手,实验积极性大大提高,分析问题和解决问题的能力均有了明显提高。
物理化学实验对仪器的要求较高,落后的仪器会使学生对所学专业丧失信心。因此,仪器的更新显得尤为重要。我们利用世界银行贷款,购进了一批较新的仪器设备,并利用计算机等现代化教学手段来辅助实验。这样既可大大缩短实验时间,提高实验结果的准确性,极大提高学生的求知欲,激发学生的兴趣和积极性。学生们也可从中对实验过程有了更直观的认识,学会掌握“Origin”和“Excel”等数据处理软件,增长了见识,激发了实验兴趣并深刻体会到了物理化学知识的重要性。严格物理化学实验课程考核是端正学习态度、提高教学质量的重要途径。因此,我们将实验课成绩分为两部分:平时成绩和期终考试成绩,各占60%和40%。平时成绩是根据每次实验的预习报告、实验操作、数据处理和实验报告这四个部分进行综合评定。期终考试成绩则主要考察学生对实验原理的理解和实验基本操作两方面。这样的考核方式和内容较科学合理,有利于激发学生兴趣和提高学生实验认真程度。
三、物理化学实验课程改革
通过我们对物理化学实验教学的改革与实践,初步取得了良好的成效。学生的实验重视程度有了较大地提高,实验态度也端正了很多,参与实验的积极性和主动性也有了很大地提高,学生的创新能力有了明显的提高。今后我们还将继续在各方面加大物理化学实验教学改革的力度,提高实验教学质量。
参考文献:
[1]过家好,陈俊明.物理化学实验教学的探索与改革[J].广州化工.2009(37).
[2]王丽芳.浅议物理化学实验教学改革[J].吕梁高等专科学校学报.2010(26).
[3]徐彩霞,马存花,肖芙蓉,但建明.物理化学实验教学模式改革的探索[J].兵团教育学院学报.2008(18).
[4]黄燕梅,张飞跃,李斌,李启辉.浅谈物理化学实验教学改革[J].广西大学学报(哲学社会科学版).2007(29).
1药学专业物理化学实验教学存在的问题
1.1轻视实验教学
实验教学是教学活动的重要环节,它与理论教学互相促进,互为补充。但传统观念上一直将实验教学视为理论教学的附属品,定位于辅助教学的地位。长期以来,物理化学实验教学发展缓慢,重理论,轻实践,教学内容陈旧,教学程序僵化。一些医药院校甚至只象征性地开设一些最基本的物理化学实验,学生按实验书上的步聚和方法机械地进行实验。这种教学模式,局限于实验技能的训练,束缚了学生的思维和创造性,学生学习兴趣不大,实验积极性不高。
1.2实验内容与专业联系少
物理化学实验在药学专业实验教学中占有重要的地位,它所涉及的基本研究技术和研究方法是后续药学专业课程尤其是药剂学的技术基础。但现行的药学专业物理化学实验内容,更多的是从化学的角度去设计,没有结合药学专业人才培养的需要对实验进一步选择、扩展和深化。目前很多医药院校开设的物理化学实验项目并不能真正体现物理化学原理和技术在药学中的应用,尤其是缺乏与药学相关的综合性、设计性实验项目。
1.3实验仪器设备更新缓慢
物理化学实验主要是测定物质的理化性质,因此需要相应的仪器设备。近年来,随着现代实验科学技术的进步,涌现出了大量的智能数显式仪器。这些新仪器的使用,不仅使测量过程更为便捷,而且提高了学生的学习兴趣,也有助于他们毕业后更好地适应工作环境。但有些院校由于对基础化学实验不够重视,实验经费投入不足,致使仪器设备老旧,长年无更新换代,从而影响了实验技术水平和教学质量的提高。
1.4实验数据处理方法落后
物理化学实验结果得到的是一系列实验数据,目前大多数学生仍采用传统的数据处理方法,即通过计算器计算、用坐标纸手工作图以获取斜率、截距,或在手工绘制的曲线上作切线等。由于物理化学实验数据量大,处理繁杂,这种方法不仅费时费力,而且处理结果易出现人为误差,影响实验结果的准确性。教师在批改实验报告时也不得不花费大量时间核查其计算结果。因此,有必要选择适当的计算机应用程序来辅助物理化学实验教学。
2物理化学实验教学改革探索
2.1构建理论教学与实验教学并重的教学模式
近年来,创新人才的培养越来越受到重视,而实验教学是培养高素质创新人才的重要环节,是提高学生动手能力和科研能力的重要手段,有着课堂教学不可替代的作用。因此,要改变传统观念,重视实验教学,建立理论教学与实验教学并重的教学模式。笔者所在学院在专业人才培养方案中,经过论证适当减少物理化学理论课的学时,增加实验课的学时,并将物理化学实验从理论课中脱离出来,作为一门独立课程列入专业教学计划,单独计算学分。同时,根据实验课单设的要求,对物理化学实验教学大纲进行了修订,对实验教学提出了更高的目标和要求,注重对学生综合动手能力的培养,保证实验教学质量。
2.2优化实验项目与内容,突出专业特色
药学专业物理化学实验在实验项目选择与内容设计上除了体现物理化学原理的应用外,还必须突出药学专业特色,以便更好地在有限的实验操作中锻炼、培养学生,提高学生的能力。
我们对原有的物理化学实验教学内容体系重新进行了设计和调整。首先,对实验进行整合,减少一些重复性的实验内容和操作,多出的学时用于开设新的实验项目。如电解质水溶液电导的测定和应用和电导法测定临界胶团浓度这两个实验使用的仪器都是电导率仪,而且电导测定所需时间较短,于是将两个实验整合在一起同时开展。实验中需要用到超级恒温槽,恒温槽的相关知识也在此实验中一并讲解。这样做虽然需要学生提前了解表面活性剂的相关知识,但避免了仪器重复使用,提高了实验效率,节省了学时。其次,对一些经典物理化学实验项目测定内容进行了调整,尽可能地改用实际的药物,使其更好地体现在药学中的应用。如将凝固点降低法测定萘的摩尔质量改为测定中药注射液的渗透压;将三组分相图绘制中的水-醋酸-氯仿体系改为吐温-薄荷油-水体系制备药物乳剂;将蔗糖水解速率常数的测定改为同样符合一级降解动力学的硫酸链霉素水解速率常数的测定等。再者,新增一些与药学密切相关的综合性、设计性实验。如药物有效期的测定,给学生提供的药品有盐酸四环素、维生素C、金霉素、硫酸链霉素等,要求学生查阅相关资料,独立设计实验方案,提交教师审核后,安排实验顺序和时间,对实验结果进行分析后再做出整体评价。
在新的物理化学实验教学体系下,不仅实验项目数增加了,学生有机会接触更多的实验内容和仪器,锻炼动手能力和创新能力,而且突出了知识点在药学领域中的应用,让学生明白物理化学和自己专业的相关性,提高物理化学及实验的学习兴趣。
2.3更新升级实验仪器设备
物理化学实验需要较多的仪器设备,这些仪器设备的好坏直接影响着实验结果。随着技术的发展,仪器推陈出新。笔者所在的学院近年来就投入经费逐步对一些仪器设备进行了更新换代。如更新了电子天平、数字式压力计、数字温度温差仪、数字贝克曼温度计、自动指示旋光仪、数显式恒温槽、数字电导率仪等常规仪器,同时也添置紫外、红外、荧光光谱仪及气相、液相色谱仪和原子吸收分光光度计等大型仪器。这些仪器极大地提高了实验室装备水平,满足了各种实验需求。
现代实验仪器价格昂贵,为避免浪费,合理高效利用资源,物理化学实验在项目选择和内容设计上,也充分考虑到药学专业特色,所开设的实验内容尽可能与药学专业融合,充分利用现有药学实验仪器设备。在经费允许的条件下,结合药学专业课程实验教学的需要,共同添置现代实验仪器,供物理化学实验及后续专业课程实验使用。
2.4计算机处理实验数据
目前计算机应用逐步普及。计算机除了采集实验数据外,还可对大量的、繁琐的物理化学实验数据进行快速而准确的处理。现阶段大学生群体中计算机普及率较高,我们提倡学生使用计算机软件来处理实验数据和绘制图表。
Excel、Origin等是使用最多的数据分析软件,学生利用这些软件可以方便地进行数据批量处理、作图、线性拟合、非线性曲线拟合等步骤处理,快捷准确。笔者曾在所教授的班级进行试点,先向学生详细讲授软件的使用方法,然后要求他们用软件处理数据和作图,再打印出来。由于避免了繁琐的人工处理过程,这一要求受到学生的一致欢迎,学生的积极性很高,所得表格和图形整洁美观,有的学生甚至用word软件来写实验报告。经过几轮试点,逐步推进,现在计算机软件处理实验数据已成为物理化学实验的教学要求之一。随着数字化校园的发展,我们更期待有一天能实现无纸化实验报告,即学生网上提交报告,教师网上批改并反馈结果给学生。
此外,学生在物理化学实验过程中,获得了一系列的实验数据,通过实验数据一般不能马上得知学生的实验是否成功,往往是在实验结束后的数据处理作图过程中才发现问题,而此时,为时已晚,只能另找时间进实验室补做。为解决此问题,我们利用计算机将相应实验项目数据处理的有关公式和流程编写成一个系统程序,学生做完实验后,把数据输入程序中,可立即得出实验结果并绘出相应的图形,从而判断实验成功与否。若不符合要求,立即查找实验失败的原因并当场改正。
2.5开放实验室
实验室开放为学生创造了自主学习、自主探索的环境和条件,有利于培养学生综合实验能力和创新意识。除了正常的实验教学,我们物理化学实验室部分时间定期对学生开放。目前情况下,实验室开放的目的主要有两个:一是给实验课上数据不理想或实验失败的学生提供重新做实验的机会;二是对一部分学有余力且感兴趣的学生,根据所学过的内容及实验操作自行设计实验方案,在教师的协助下完成实验。比如学生学习过电导率的相关知识,知道电导测定的一个重要应用是水的纯度检验,也做过电导法测定弱酸的电离度及难溶盐的溶解度实验,懂得电导率仪如何使用,有的学生会想到收集学校及周边的自来水、井水、雨水、河水、海水、山泉水等用电导率仪进行水质检测,有的学生会更进一步想到设计电导滴定的实验来测定这些水样本中离子的浓度,如用氯化钡溶液滴定来测定水中硫酸根离子的浓度。学生的这些创新性、发散性思维非常值得鼓励,而实验室开放给他们提供了付诸实践的机会,极大地提升了学习兴趣,也锻炼了他们独立的学习能力和动手能力。
关键词:PBL教学法;药学院;物理化学;实验教学
PBL是基于问题的教学模式,它强调把学习置于复杂的、有意义的问题情景中,让学生成为该情景的主体,自己分析问题,学习解决该问题所需的知识,通过合作解决问题。PBL教学中,教师通过预设问题、提问等方式,激发学生去思考和探索,以培养学生自主学习能力。与传统教学模式相比,PBL教学更注重对学生自学能力,创新能力,发现问题、分析问题和解决问题能力的培养,在提高学生思维能力,培养团队合作精神等方面有着独特的作用[1,2]。物理化学实验教学内容多以验证性实验为主,教师在教学过程中主要承担“教”的任务。实验前教师通常讲解实验原理、步骤,实验仪器的使用方法、注意事项等,这种传统的教学模式导致整个实验过程中学生只是一名“操作工”,只要按实验步骤完成操作即可,始终处于被动学习状态,缺乏独立思考过程,不能激发主观能动性,对学生能力的培养极为不利[3]。因此,我们对药学院物理化学实验课程PBL教学模式的应用进行探索研究,针对药学院校专业特点和物理化学实验课程体系的设置,探讨具有药学教育特色的教学方式与方法,力求对物理化学实验教学模式有一突破。
1研究对象
以山东中医药大学制药工程专业本科2013级两个班共120名学生为研究对象,平均分为对照组和实验组,对照组采用传统教学法,实验组采用PBL教学法。
2PBL教学法的实施
用预设问题引导学生,提高学习主动性,修改、完善实验项目、实施方案。本研究选择设计性实验进行PBL教学尝试,实施步骤:实验前教师先提出问题,学生根据问题查找资料,设计实验方案;实验中学生发现问题并进行分组讨论,教师适当引导;实验后教师评价、反馈、总结,学生撰写实验报告。
2.1实验项目选择
在完成“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验教学后,学生对化学动力学实验有了一定认识,因此选择“金霉素水溶液或维生素C注射液的稳定性及有效期的测定”进行PBL教学,共6学时。
2.1.1提出问题针对该实验,给学生提出以下问题:药物的稳定性和哪些因素有关?金霉素水溶液和维生素C注射液有何性质、特点?有没有文献报道过这两种药物有效期的测定方法?可采用哪些分析测定浓度的方法?哪种方法具有良好的可行性和可靠性?什么是加速法确定药物的有效期?如何通过快速实验得到的数据,计算正常条件下药物的有效期?设计实验方案时,应注意什么?要求学生带着问题去查阅有关文献资料,加深学生对加速法确定药物有效期过程的理解;比较不同浓度的测定方法,应用教材中的理论知识进行思考、分析,掌握加速法测定药物有效期的原理和方法,设计出合理详细的实验方案。
2.1.2分组讨论以小组为单位进行分组讨论,学生针对实验方案中的细节各抒己见,提出科学的解决问题的方法,确定可行的实验方案。教师在讨论中给予学生适当引导或提示,促使问题得到解决。
2.1.3实验实施通过讨论确定实验方案,各组按方案进行实验,记录实验结果。教师进行点评、讲解和总结。学生完成实验报告。教师根据学生讨论中的表现、实验设计、实验操作和最终实验报告对学生进行评价、考核。
2.2结果
实验项目结束后,对两组分别进行问卷调查,让学生对教学效果进行评价。问卷调查内容和结果汇总分析如下:(1)实验组76.0%的学生认为本实验项目激发了学习物理化学的兴趣,而对照组仅为45.0%。(2)实验组82.0%的学生认为本实验项目调动了主观能动性,对照组为58.3%。(3)实验组80.0%的学生认为本实验项目能提高分析解决问题能力,对照组为63.3%。(4)实验组88.0%的学生认为本实验项目能锻炼文献查阅能力,而对照组仅为26.7%。(5)实验组76.0%的学生认为本实验项目有助于创新能力的提高,对照组为35.0%。(6)实验组82.0%的学生认为本实验项目能增强自学能力,对照组为45.0%。(7)实验组75.0%的学生认为本实验项目能加强同学、师生间交流,对照组为53.3%。从分析结果可见,与对照组相比,实验组学生的主观能动性、分析解决问题和查阅文献能力显著提高,说明PBL教学法对学生创新能力的提高和促进师生及同学之间的交流具有重要作用。
3讨论
PBL教学法更注重对学生自学能力、创新能力和思维方式的培养。“药物稳定性和有效期的测定”实验体现了物理化学课程作为药剂学基础课程的特点,让学生学习如何将理论知识应用到实践,应用课本理论知识解决实际问题,培养学生的自学能力和思维能力。该实验综合了多学科知识,巩固和强化了以下知识点:(1)药物的稳定性研究可分为影响因素试验、加速试验、长期试验等;(2)需要根据药物的性质和特点,确定适合的动力学方程式,推算药物有效期;(3)反应中产物的瞬时浓度的测定可转化为一些容易测定的物理常数的测定,如旋光度、吸光度等;(4)可升高温度测定适当的高温下的物理量,利用加速反应测定药物的有效期;(5)有效期测定中要避免副反应的发生。毋庸置疑,PBL教学法对教师的专业素养要求更高,需要教师更深入地了解实验项目领域的相关专业知识,具有较强的责任心,以保证教学效果。此外,PBL教学需要学生利用大量课余时间检索文献资料,进行实验设计、讨论和总结,而大多数学生由于习惯于灌输式教学模式,对于探索式的PBL教学法尚有些不适应。因此,综合实验课时和学生实际情况考虑,PBL教学法在物理化学实验教学中尚不适合全面推广,建议可在2~3个综合性实验中尝试开展。总之,在“药物稳定性和有效期测定”实验中初步运用PBL教学法,提高了学生学习物理化学的兴趣,取得了满意的教学效果,为今后在其他物理化学实验项目中开展PBL教学提供了参考。
参考文献:
[1]尹飞,赵骏,琚辉.PBL教学法在有机化学实验教学中的应用[J].实验室科学,2011,14(5):49-51.
[2]张志国,王慧生,阚湘苓,等.谈PBL实施中几个关键环节的把握[J].天津中医药大学学报,2012,31(2):105-106.
关键词:非化学类专业;物理化学;实验教学
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)35-0238-02
随着物理化学与各学科之间的交叉与日俱增,除了本学院的化学、化工、应化这些专业之外,我校许多非化学类专业如环境、食品、材料、医药等非化学类专业也纷纷开设了物理化学实验课程。与本院学生课程相比,非化学类专业物理化学实验课程教学课时较少,学生重视不够,无法进行系统的实验的锻炼,很难将实验现象所学习的物理化学理论知识有机结合起来;此外学生专业背景不同,实验基础相对较弱,因此对于授课教师来仍然是一种挑战。在实验教学存在的问题较多,教学现状不能满足培养高素质人才的需求。因此,对物理化学实验教学改革十分必要。要提高非化学类专业物理化学实验课的教学效果,需要结合教学实际因材施教,对实验课教学进行大胆地思考与探索,力图使物理化学实验课程能够真正成为全面提高学生素质和能力的一个重要的实践性教学环节。笔者结合近些年非化学类专业物理化学实验教学实践,总结出在指导学生实验过程中的几点体会。
一、合理安排实验教学内容
依据不同专业的专业特点和以往的教学实践,精心选择教学实验内容。非化学专业物理化学实验内容的选择一方面要与物理化学理论课紧密相关,达到理论和实践相结合,使学生在有限的实验课程中既能练部分基本操作又能加深学生对物理化学原理的掌握,真正实现对学生能力的培养,另一方面又要符合不同专业学生的专业特点,体现物理化学实验与专业课的密切联系。因此在教学实践中,我们对不同专业实验课程进行了精心的选择和取舍。例如金属材料工程专业有金属相图的绘制,而药学专业有蔗糖的转化的实验。实验教学内容的精选一方面可以增进物理化学实验课程与学生专业课程的联系,使学生综合运用所学知识,另一方面体现出物理化学实验的重要性,提高学生的学习积极性,从而培养学生探索未知世界的兴趣。此外,我们根据不同专业学生特点因材施教,在实验教学过程中,对于同一个实验,根据不同专业学生可选用不同的实验原料进行实验,如燃烧热测定实验中,食品专业学生我们采用葡萄糖为原料,而环境专业学生则以煤油为原料,激发了学生动手实验的积极性和创造性,达到了学以致用的目的,明显提高了物理化学实验教学的课堂效果。与实际应用紧密联系的实验内容也十分有助于培养学生解决问题的能力。
二、注重实验安全和基本操作训练
安全问题是化学实验课程最应该受到关注的首要问题。虽然某些专业的学生在本学院开展了一些实验课程,但由于化学学科的特殊性,学生在化学实验课堂上经常会用到一些易燃易爆物质,操作上的失误不仅可能会导致实验的失败,稍有不慎更有可能带来不可预知的生命危险。换句话而言,学生规范的实验操作是保证实验能够顺利、有效进行的关键因素,并可有效地避免一些实验过程中危险情况的发生。因此,教师需对学生严格要求,规范操作。非化学专业学生的安全观念比较薄弱,常常操作不够规范。本专业学生非常熟悉的基本的操作规范,非专业学生往往重视不够,操作比较随意,比如有学生用滴管转移溶液时把滴管横置;加溶剂和加热容器的先后问题,看似非常简单,但有个别学生在先加热烧瓶的情况下加入易燃有机溶剂进而可能造成发生火灾的危险。因此在非化学专业学生的实验课堂上,教师需讲解得更为细致,并在示范实验时,着重强调实验细节,在学生实验过程中教师需注意监督巡视每个学生,及时提示更正学生的错误操作,一方面培养学生规范的实验操作习惯,另一方面可有效地避免一些不必要的危险发生。在实验过程中让学生多进行一些基本的实验训练,注重实验细节,可以保证实验能够顺利、有效地进行。
三、充分发挥学生学习主动性
传统实验课教学往往都是教师在讲台上一一讲解实验目的、原理、所用药品及仪器、实验步骤和注意事项,之后教师演示实验,学生只是依葫芦画瓢地重复一遍。虽然大部分时候实验现象和结果比较满意,但是很多学生只是知其然而不知其所以然。因为学生只是按部就班,并没有经过自己大脑的加工思考。一旦实验中遇到问题便束手无策,只得向教师求助。长此以往便会养成学生的惰性,学生也会渐渐失去学习兴趣。在我们实践教学中发现了这一问题并采取一系列措施使学生能够充分地发挥其学习主动性,激发学习兴趣。在课前给学生布置预习下节课实验,并做出预习报告;让学生总结出自己认为实验中应注意的事项;并布置思考题,学生通过查资料解答问题的过程,帮助学生加深对物理化学课程中基本理论的理解,培养学生运用基本理论的能力;改变教师一讲到底的模式,部分实验可以随机让学生先讲解实验过程,以督促学生课前预习;实验过程中把个别学生遇到的问题提给大家,使所有学生共同思考,参与寻找解决问题的方法中来,也可在学生实验过程中提出问题,使学生可以边做边想,促进独立思考。调动学生主动性充分发挥一方面可活跃课堂气氛,使学生真正成为教学的主体,另一方面增强学生自信心和成就感,培养学生创新能力,促进学生能力的全面提高。
四、改革考核制度
考核是实验教学一个必不可缺的组成部分,在加强教学管理和深化实验改革以及不断提高实验课教学质量过程中起着至关重要的作用。传统的实验教学效果的评价方法往往主要是以学生的实验报告记分为主,缺乏量化标准,无法真正反映出学生在实验过程中的表现。因此我们对每个实验过程进行细化评分,例如对出勤、预习情况、实验操作、卫生状况、实验报告一一进行量化评分;并在学期末,安排实验技能考试,学生对随机抽取的实验题目进行现场操作,并解答题签上的问题,教师对操作过程和回答问题情况给出技能测试分数。最终按不同比例给出平均成绩,从而避免了偶然因素的影响。我们通过改革教学效果的评价方法,各方面全方位地对学生的学习效果进行评估,反映出学生的真实表现和水平,真正达到公平公正,在调动学生学习的积极性上起到了较好的作用,并对确保良好的教学秩序也具有积极的作用。通过教学实践摸索,非化学类专业物理化学实验课程教学效果和学生满意度都有了一定程度提高。当下物理化学实验教学在各学科专业的重要性逐步被体现出来,通过有效教学改革进一步提高非化学专业的物理化学实验教学效果,增强学生的全面素质,使他们成为适应社会发展的高素质人才是我们从事物理化学实验教学的教师一直不断致力于追求的目标。
参考文献:
[1]闫向阳,杨新丽,张玉军.非化学专业物理化学特色教学内容的实践与完善[J].科技创新导报,2012,(25).
[2]曹宏梅,赖红伟,浦周芳.医药学专业物理化学实验教学的改革探索[J].广东化工,2012,(39).
关键词:药学;物理化学;实践型教学模式
中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1672-979X(2012)01-0070-02
现代药学研究正从传统的化学模式转向化学与生命科学相结合的新模式,课程结构和教学内容的综合化趋势即专业基础课与专业课之间的有效衔接已成为当前高等教育改革的世界性趋势之一。
1.目前物理化学教学中存在的问题
目前药学专业的物理化学专业基础课程仍采用传统的“讲授-接受”的教学模式,偏重于向学生传授基本原理及方法,课堂教学多囿于知识的系统性而割裂文本与实际及药学专业知识的联系,忽略了对学生实际运用课本知识的能力训练。学校开设的物理化学实验也以验证性实验居多,虽然有助于学生分析问题能力的提高,但由于联系药学的具有综合性、设计性的研究型实验较少,没能真正体现出基础理论和技术在药学中的应用,也难以使学生真正做到学以致用。另外,药学专业课多开设在大三、大四,与物理化学等专业基础课授课时间相隔一到两个学期,并且教学内容过度重复交叉,即造成了资源浪费又无法将专业基础理论与药学专业知识有效衔接。
2.创建具有药学特色的实践型教学模式
为培养适合社会需求的高素质药学毕业生,物理化学专业基础课与专业课严重脱节的现象亟待转变。因此,我们秉承“以学生为本”、“以发展为中心”的全新的育人理念,以培养“厚基础、高素质、宽视野、强能力”复合型人才为目标,通过对“物理化学”这门专业基础课与药剂学实验课实践型教学模式的探索,研究具有特色的山东大学药学专业的专业基础课实践型教学模式。为此,开展以下三方面的探索。
2.1课堂教学模式探索
坚持“双主性”原则,即教师主导性、学生主体性原则,探索以教师课堂讲授、学生课程小组课堂展示两种方式相结合的教学模式。以物理化学主教材为基础,结合药学类科研文献资料,构建“发现问题――探究问题――解决问题――得出结论――再发现问题……”的开放式课堂教学过程。对于物理化学课程中基础理论部分依然采用教师讲授为主的模式,但在教授过程要求教师改变过去现成的结论直接告诉学生的简单做法,把课堂教学的重心由教学生记忆现成结论为主转到引导学生探索未知上来,重视知识发生过程的教学,同时展开对学生的思维训练,培养学生的创新思维能力。除一、二章节外,分别在各章节开设学生讨论课,要求学生自由组成课题组,通过查找相关文献,对各章节基本原理在药学中的应用进行归纳总结。例如,在讲授第八章胶体化学中,要求学生对纳米制剂中的表面活性剂的作用进行总结讨论。
2.2实验课教学模式探索
坚持创新性原则,让创新能力的培养贯穿整个物理化学实验课堂。将原有的物理化学实验与部分药剂学实验进行整合,开设物理药学实验。物理药学实验具体分为基础物理化学实验、综合物理药学实验及开放性实验三部分。精减原有物理化学实验项目,保留其中重复性好、科学意义较大的项目,作为基础物理化学实验部分;将与药剂学紧密相关的化学动力学、表面活性剂及胶体实验进行重新设计开设综合物理药学实验;药剂所教师从各自科研项目中分出部分子课题作为开放实验课题,供学生选做,编写配套物理药学实验课程教材。见表1。
2.3课程考试模式探索
探索多元化考试模式。改革考试方法,建立多元成绩评定方法(如采用设计评价、开题报告、小组讨论及展示、实验现象及结果分析等多种形式进行考核),并建立教师与学生互动的教学效果评价体系。课程成绩基础理论部分由课程期末试卷考试60%、学生课程小组课堂展示占20%及学生的平日成绩占20%三部分组成。实验课成绩由基础物理化学实验报告占40%、实验操作和技能现场考核占40%及开放性实验开题报告占20%三部分组成。
3.实践型教学模式的优势
【关键词】Origin软件 数据处理 物理化学实验
1 前言
《物理化学实验》是高等院校化学及相关专业学生的一门独立基础实验课程。与其它化学实验课不同,它得到的是一系列实验数据。学生需对数据进行大量计算,在直角坐标纸上作图。大部分是画直线,求出截距和斜率,进而求得实验结果的数学表达式;少部分是画曲线,有的需要在曲线上作切线,有的需要对曲线求积分,进而求得实验结果的数学表达式。学生只根据散点图做直线或曲线,就不可避免地引起主观误差,同一组实验数据不同学生处理,结果相差很大。个别学生还修改某些偏离较大的实验数据以期得到好的实验结果。由于实验数据计算过程复杂、作图费事,导致实验报告中经常出现各种错误。教师批改实验报告时不得不花费大量时间核查其计算结果。
物理化学实验中常见的数据处理的方法有: 运用基本公式计算;用实验数据作图;线性拟合,求截距或斜率;非线性曲线拟合。目前学生多用坐标纸手工作图;手工拟合直线,求斜率或截距。这种手工作图的方法不仅费时费力,而且误差较大。
物理化学实验数据处理过程一般为:对实验数据作图或对数据经过计算后作图作数据点的拟合线求拟合直线的斜率或曲线上某点的切线根据斜率求物理量。这一过程可以用计算机处理完成,并能克服手工绘图费时费力、偶然性较大、误差大的缺点。
Origin软件是Microcal Software公司推出的一个集图形绘制、数据的处理、统计与分析为一体的综合应用系统。Origin软件从它诞生以来,由于强大的数据处理和图形化功能,已被化学工作者广泛应用。它的主要功能和用途包括:对实验数据进行常规处理和一般的统计分析,如计数、排序、求平均值和标准偏差、t检验、快速傅立叶变换、比较两列均值的差异、进行回归分析等。此外还可用数据作图,用图形显示不同数据之间的关系,用多种函数拟合曲线等等[1]。
在物理化学实验中经常会遇到各种类型不同的实验数据,要从这些数据中找到有用的化学信息,得到可靠的结论,就必须对实验数据进行认真的整理和必要的分析和检验。经验告诉我们,数据信息的处理与图形表示在物理化学实验中有着非常重要的地位。下面我们以Origin软件为例,简单介绍该软件在物理化学实验数据处理中的应用。
2 图表处理
数据图表处理是用计算机把一系列数据变成直观可视的图形,更好地便于用户分析数据的规律、数据变化的趋势。当我们把实验数据输入到Microcal Origin软件的工作表中后,可以应用计算机程序的图表功能绘制实验图形。与手工绘制的图表相比,计算机绘制图表不但省时、省力,而且可视效果更好、精确度更高。例如,在大学物理化学实验中,具有一对共轭溶液的三组分液-液相图的绘制是非常重要的相图实验内容之一,在液-液萃取操作中确定各区的萃取条件极为重要。通过该实验可以使学生熟悉三角坐标的绘制和使用,并对三元液系相图的实际应用有较深的认识。传统的相图绘制是利用三角坐标纸手工绘制,等边三角形的每条边均被等分为100份,再从所得的点做各边的平行线,组成了规则的网格。在这样的坐标纸上即可按照罗塞布姆(H. W. B. Roozeboom) 等边三角形法(平行线法) 做图。这种传统手工制图不仅耗时费力,而且误差较大、图形粗糙。利用Origin软件可以在计算机上方便快捷地完成一对共轭溶液的三组分液—液相图的绘制,绘图时需一个X列值、一个Y列值和一个Z列值,且数据都是归一化的。然后在【plot】菜单中点击【Ternary】,在三角坐标中绘制出溶解度点。在图上点右键出现【Plot Details】菜单, 选择【Plot Type】框中“Line + Symbol”即得到溶解度曲线。我们在实验教学过程中,利用0rigin软件强大的数据处理和多种图形绘制功能完成了一对共轭溶液的三组分液—液相图的绘制,其用户界面友好,使用方便,具有高效、准确、美观等优点,而且减少人为因素引起的绘图偏差,减轻实验者的工作量[2]。
3 曲线拟合
提及Origin软件,许多人都知道它在实验数据作图上的应用。用Origin软件线性拟合和非线性曲线拟合功能处理数据方面却很少有报道[3]。实际上,Origin软件在线性拟合和非线性曲线拟合时,可屏蔽某些偏差较大的数据点,以降低曲线的偏差,得到更为准确的结果,且方便快捷。Origin软件有如下基本功能:①输入数据并作图。②将数据计算后作图。③数据排序。④选择需要的数据范围作图。⑤数据点屏蔽。⑥Origin软件的线性拟合和非线性曲线拟合功能。
虽然原始数据包含了所有有价值的信息,但是,信息质量往往不高。仅仅能够通过肉眼来判断不同数据之间的内在逻辑联系,大量的相关信息还需要借助不同的数学方法得以实现。Origin软件可以进一步对数据图形进行处理,提取有价值的信息,特别是对物理化学实验中经常用到的谱图和曲线的处理具有独到之处。随着计算机应用的深入发展,利用Origin软件可方便地进行作图、线性拟合、非线性曲线拟合等数据处理,能够满足物理化学实验数据处理的要求。
3.1 线性拟合
当绘出散点图或点线图后,选择Analysis菜单中的Fit Linear或Tools菜单中的Linear Fit,即可对图形进行线性拟合。结果记录中显示拟合直线的公式、斜率和截距的值及其误差,相关系数和标准偏差等数据。物理化学实验中涉及到的图形类型可分为直线型和曲线型两种,多数情况下两个物理量之间的函数关系是线性关系,或经变换后为线性关系,可用最小二乘法进行直线拟合。例如,利用Origin软件对“一级反应——蔗糖水解反应”实验数据进行处理,以ln(αt-α∝)对t作图,由斜率可求得速率常数k(T1)及k(T2),并根据阿累尼乌斯方程可求该反应的活化能E。采用这种线性处理方法必须测定终了旋光度α∞值,在实验的实际操作中,先要将反应体系置一定温度内温热40min 使反应完成后,再冷至实验温度下测定,这一过程很费时且易带进误差,使α∞数值不可靠。再者,这种线性处理须把直接变量代换为间接变量,有研究表明[4],这种代换的结果易使误差增大。
3.2 非线性拟合
但也常会遇到许多不易化为线性模型,或者化为线性模型之后求解引起较大误差的情况,此时就必须用逐次逼近的拟合方法处理。这样可完全消除学生作图过程中产生的误差,相同实验数据得到不因人而异的唯一正确的科学的实验结果。Origin提供了多种非线性曲线拟合方式:①在Analysis菜单中提供了如下拟合函数:多项式拟合、指数衰减拟合、指数增长拟合、S形拟合、Gaussian拟合、Lorentzian 合和多峰拟合;在Tools菜单中提供了多项式拟合和S形拟合。②在Analysis菜单中的Non-linear Curve Fit选项提供了许多拟合函数的公式和图形。③Analysis菜单中的Non-linear Curve Fit选项可让用户自定义函数,可根据用户自己建立的化学模型进行拟合。所有的拟合结果包含在自动弹出的结果记录窗口中,包括拟合曲线的公式、各参数的值以及误差(Error)、相关系数(R)、标准偏差(SD)和数据点个数(N)等数据。例如,借助Origin 软件研究用指数衰减拟合的非线性方法处理蔗糖转化反应实验数据,可在不测定反应体系终了旋光度的简化实验条件下,方便、快捷、准确地获得反应速率系数及反应级数,建立动力学方程或反应速率系数与酸度关系式等,优化了实验教学内容,为开设研究性、设计性实验提供了简便的切实可行的途径[5]。又如,借助电脑和Origin软件用非线性拟合方法处理乙酸乙酯皂化反应实验数据, 可以在不测定反应起始和终了电导值的简化实验条件下,方便、快速、准确地获得反应速率系数及反应级数,建立动力学方程[6-8]。在现行物理化学实验教材中,由于实验测定的起始和终了电导值的测定液与反应液不属同一体系, 不仅费时且不可避免地引入误差, 而起始电导值对结果处理高度敏感, 它的测定误差会显著影响最终结果的准确性。因此,这种对间接变量的线性处理具有一定的局限性和弊病。实际过程中变量之间的关系大多是非线性的,若采用对直接变量非线性处理则不必测定起始和终了量值,提高了测定结果的精密度和准确度。改进后的实验简化了实验操作,明显缩短了实验时间,让学生得到了计算机应用技能及非线性处理数据技能的训练。又如,通过Gibbs公式与Langmuir等温式的结合,对溶液表面吸附实验进行数据处理,得到两组分稀溶液表面张力σ与溶液浓度c关系式。用计算机进行非线性函数拟合代替传统的作图、作切线、再直线拟合的方法。该方法具有简单快捷、拟合参数能直接反映实验数据质量的特点[9-11]。克服了用镜面法绘制曲线切线的随意性,避免了计算中较大误差的引入。
Origin软件具有强大的线性回归和曲线拟合功能,其中最具有代表性的是线性回归和非线性最小平方拟合。有研究表明[12-15], 对直接变量非线性拟合线的偏差平方和明显小于对间接变量线性拟合线的偏差平方和,即非线性拟合线更加贴近实际测定的数值,而且非线性拟合方法具有抗干扰能力强的优点。因此随着电脑的普及和优秀计算绘图软件在基础实验室的应用,恢复变量的非线性直接表达形式,用非线性方法取代线性方法已是数据处理的必然趋势。
4 结语
在物理化学实验中,有关曲线的拟合是数据处理的关键之一。手工作图虽然直接,但随意性较大,且误差大小也因人而异,处理起来很烦琐。一些程序语言如BASIC、MATLAB等[16,17]也可以经过编程计算出曲线模型方程,但是只有对语言有相关了解,才能正确应用到数据处理中。Origin软件是多文档界面应用程序,可以简单、方便地完成对曲线的非线性拟合,而替代复杂的应用程序,达到非线性曲线拟合的目的。教学实践表明,用Origin软件处理物理化学实验数据特别适宜,该软件无需编程,操作简便,直观易用,学生容易掌握。该软件具有强大的数据化可视功能及运算功能,特别是其曲线拟合工具中提供有多种非线性拟合函数及用户自定义函数拟合, 并有对曲线微分、数值积分等功能,为物理化学实验的数据处理提供了方便。结果表明,使用该软件能降低数据处理的随意性,减少处理误差,并且快捷方便,使实验结果更合理。
参考文献
[1] 叶卫平,方安平,于本方编著.Origin7.0科技绘图及数据分析[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2] 胡玮,曹红燕,李建平.用Origin绘制氯仿—醋酸—水三元液系相图[J].实验技术与管理,2007,24(3):46-48.
[3] 陈旭红.用Origin软件的线性拟合和非线性曲线拟合功能处理实验数据[J].江苏技术师范学院学报,2006,12(6):85-89.
[4] 陈纪岳.实验数据的非线性处理[J].大学化学,2000,15(1):26-28.
[5] 陈渊,谢祖芳,晏全.Origin对蔗糖转化反应实验数据的非线性拟合处理[J].科技资讯,2008(19):6-7.
[6] 余逸男.乙酸乙酯皂化反应实验数据的非线性拟合[J].东华大学学报(自然科学版).2002,28(3):93-95.
[7] 谢祖芳,黎中良,黄中强,晏全.乙酸乙酯皂化反应实验数据的非线性处理[J].实验科学与技术,2006(6):1-3.
[8] 凌勋利,张艳萍,李云平,李森兰.乙酸乙酯皂化反应实验数据的线性拟合与非线性拟合处理[J].洛阳师范学院学报,2009,28(2):145-147.
[9] 黄波,杨宇.溶液表面吸附实验数据的计算机非线性拟合法处理[J].大学化学,2002,13(3):51-53.
[10]谢祖芳.用Origin处理溶液表面张力实验数据[J].中国现代教育装备,2007(3):50-51.
[11]吴世彪.Origin软件在溶液表面张力实验数据处理中的应用[J].安徽化工,2008,34(6):37-39.
[12]夏春兰.Origin软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].大学化学,2003,18(2):44- 46.
[13]刘建平,马雪萍,杨喜平,闫向阳.Origin6.0在物理化学实验中的应用[J].齐齐哈尔大学学报,2006,22(4): 16-18.
[14]梁燕萍,贾剑平,周利君.Origin软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].高校实验室工作研究,2008,(4):14-16.
[15]胡玮,曹红燕.Origin用于物理化学实验数据的非线性拟合[J].大学化学,2006,21(3):43-45.
俗话说“万丈高楼平地起”,扎牢基础,利于提高学生的创新能力。我们构建了循序渐进型的物理化学实践课程体系“基础实验综合性设计性实验和开放性实验”,利于提高大学生的自主学习和创新能力。基础实验,按照已拟定的实验方案测得实验数据,用数学原理和方法科学地处理实验数据,使学生对理论知识有一个较直观和深刻的理解[7];综合实验主要培养学生自主学习和独立思考的能力;设计性实验、开放性实验及研究创新实验以培养学生分析问题、解决问题的能力。学生掌握不同层次的实验要求及实验技能,初步建立起研究科学问题的方法和态度[8]。物理化学实验是南昌航空大学的应用化学专业、应用化学专业春晓班及材料化学专业等的基础课程。以春晓班为例,物理化学实验课程学时为64学时,分两个学期进行,是一门单独设立的实验课。实验内容由热力学、动力学、界面现象、设计性实验(表面活性剂的临界胶束浓度的测定及影响分析)、探索研究创新型实验(B-Z振荡反应的影响因素分析、不同体系钝化曲线的绘制及其钝化剂的影响、高聚物分子量的测定研究)等组成。其中基础性、综合性实验为40学时,设计性、开放探索性实验24学时。此外,为提高学生的兴趣,南昌航空大学组织学生可以申请“三小项目”即“小发明、小创作、小制作”,这些小项目具有一定的难度,使学生有机会了解本学科发展的前沿,激发学生的求知欲望和探索精神,提高实践创新能力。例如:结合物理化学光、电、磁及吸附等方面的知识,在2013年,2011级应用化学专业春晓班26名学生中有8名学生作为第一申请人申报第八届南昌航空大学“三小项目”成功,占30.8。其题目有:“去除水体中汞的选择性石墨烯—胸腺嘧啶复合物的合成与性能研究”“一种石墨烯复合纳米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光电催化处理装置”等。
2改革实验教学模式及教学方法
向学生开放物理化学实验室是培养创新性人才的重要举措之一[9]。开放物理化学实验室的教学模式,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,让学生接触到科研前沿的很多最新的成果,从而从根本上引起学生对实验课的兴趣和重视[10]。传统的灌输式教学过程中,教师对实验原理、实验步骤、数据处理都进行了详细讲解,学生的积极性和创造性得不到充分发挥[11]。为此,我们将实验的顺序调整为:“基础实验综合性设计性开放性实验”。在第一次实验时给定设计性和开放性实验题目,随后学生先做基础实验,在课后根据自己选定的实验项目积极地查找文献,寻找合适的方法在实验室进行,如果在课内没有完成实验项目,可以与老师预约时间来进行未完成的实验。逐步推行开放式实验教学模式,重在吸引学生主动参与科研实践活动。还充分发挥现代教育技术在实验教学中的作用。将一些仪器设备的操作、基础实验制成多媒体视频;鼓励学生用计算机来完成实验数据的处理,利用Excel或Origin软件进行数据处理不但速度快而且准确性高,规范物理化学实验数据处理过程,为学生将来从事实验或科学研究奠定基础[12-13]。
3完善实验课程考核体系
为了较为客观全面地评价学生实验的真实水平,必须完善实验课成绩评定方式。考核内容包括预习、操作、纪律、实验报告和实验结果等;将考核的形式多样化,主要从操作前的提问、操作是否规范、是否有原始记录、对自己方案的可行性进行论证及可视化总结等方面进行综合考核。客观全面的考核评价体系有利于调动学生的学习积极性,培养其综合能力,养成良好的实验习惯和科学态度。
4学生培养成果
近年来我院本科生在国家级科研创新大赛中屡创佳绩,例如:在2012年第十二届全国“挑战杯”比赛中,聂珊珊等同学《磁性铜离子印迹聚合物的合成与性能研究》获得三等奖;在2013年第十三届全国“挑战杯”比赛中,冷乐辉等同学《新型复合光催化剂的合成及光催化降解有机染料性能研究》获得一等奖;李蕾等同学《废弃锂离子中钴酸锂的高效浸出技术研究》获得三等奖。这些成果大部分都与物理化学的知识息息相关,基础与创新并重的实验教学模式对学生科研兴趣的激发与创新能力的培养起到了积极的作用。
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