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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇物理化學實驗，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】物理化學 實驗 教學改革
物理化學實驗作為普通高等師范院?；瘜W專業學生的必修基礎課之一，是與無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗一樣獨立的基礎實驗課程，具有理論性強、實踐性強、應用性廣的特點。通過物理化學實驗課程的學習，可以加強學生對基本理論知識的理解，熟練掌握基本實驗技能，提高學生的動手能力和創新能力。隨著現代科技和化學學科的飛速發展，傳統的物理化學實驗教學模式已不能滿足日新月異的科技發展對人才培養的要求，因此，物理化學實驗教學改革、提高實驗教學質量勢在必行。
一、物理化學實驗現況及存在的問題
目前選用的物理化學實驗課本內容基本上都是固定的，實驗內容多為驗證性實驗，缺乏綜合性和設計性的實驗。采用的教學方法往往是老師先系統地講解實驗原理、實驗步驟及實驗注意事項，以及儀器的操作方法，然后學生根據老師講解的內容和實驗課本的要求“按部就班”的進行實驗。這種教學方式使學生對于實驗內容沒有可選擇的余地，對于部分學生來說較浪費時間，并且限制了他們的創新意識和創新能力。此外，由于同學們所做的實驗內容枯燥，導致學生對實驗課的重視性認識不夠，學習積極性差，課前預習不認真，實驗操作不認真，實驗數據記錄不認真，抄襲數據和實驗報告，對實驗課應付了事。
物理化學實驗采用的儀器種類繁多，且多數儀器設備較陳舊，儀器性能不穩定，導致實驗前的調試工作繁瑣耗時。如：原電池電動勢的測定，我們采用的儀器是UJ25型電位差計，此儀器非常陳舊，數據波動較大，測定前僅調試儀器零點就需半個小時，極大地分散了學生做實驗的注意力，大大降低了學生學習的興趣和積極性。此外，由于陳舊的儀器性能穩定性較差，測定數據波動較大，測量結果不準確，數據誤差大，從而使學生喪失了學習的興趣，降低了學習的積極性。
二、物理化學實驗教學改革初試
根據物理化學實驗課程的要求，適時保留一些經典的驗證性實驗，取消一些相對陳舊的驗證性實驗，并增設一些相關內容的綜合性和設計性的實驗，可讓學生在老師的指導下選擇合適的題目，查閱相關的文獻，設計實驗，進行實驗，并進行數據的處理，調動學生的主動性和創造性，提高學生的學習興趣和積極性。傳統的實驗教學方法會使學生養成“照法抓藥”的懶惰習慣，無法取得較好的實驗效果。為此，我們加強了學生實驗課程的監督和管理，并改革了傳統的實驗教學方法，取得了初步的成效。首先，我們對學生預習報告進行了嚴格的要求，要求學生預先對實驗原理和實驗步驟有較詳細的了解，對實驗儀器操作有較深的熟悉，并通過提問和討論的方式進行檢查，使學生實驗時做到心中有數，激發學生參與實驗的興趣。其次，在實驗過程中，我們嚴格監督和指導學生實驗，及時糾正學生錯誤的實驗操作，督促學生正確處理實驗數據，按要求書寫實驗報告，并進行結果討論。經過這些改革，學生在實驗時得心應手，實驗積極性大大提高，分析問題和解決問題的能力均有了明顯提高。
物理化學實驗對儀器的要求較高，落后的儀器會使學生對所學專業喪失信心。因此，儀器的更新顯得尤為重要。我們利用世界銀行貸款，購進了一批較新的儀器設備，并利用計算機等現代化教學手段來輔助實驗。這樣既可大大縮短實驗時間，提高實驗結果的準確性，極大提高學生的求知欲，激發學生的興趣和積極性。學生們也可從中對實驗過程有了更直觀的認識，學會掌握“Origin”和“Excel”等數據處理軟件，增長了見識，激發了實驗興趣并深刻體會到了物理化學知識的重要性。嚴格物理化學實驗課程考核是端正學習態度、提高教學質量的重要途徑。因此，我們將實驗課成績分為兩部分：平時成績和期終考試成績，各占60%和40%。平時成績是根據每次實驗的預習報告、實驗操作、數據處理和實驗報告這四個部分進行綜合評定。期終考試成績則主要考察學生對實驗原理的理解和實驗基本操作兩方面。這樣的考核方式和內容較科學合理，有利于激發學生興趣和提高學生實驗認真程度。
三、物理化學實驗課程改革
通過我們對物理化學實驗教學的改革與實踐，初步取得了良好的成效。學生的實驗重視程度有了較大地提高，實驗態度也端正了很多，參與實驗的積極性和主動性也有了很大地提高，學生的創新能力有了明顯的提高。今后我們還將繼續在各方面加大物理化學實驗教學改革的力度，提高實驗教學質量。
參考文獻：
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[關鍵詞] 物理化學實驗 虛擬實驗室 學生
物理化學實驗是一門理論和實踐性很強的基礎實驗課程,與其它化學實驗課程(無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗)相比,其實驗內容更側重于定量地解釋化學過程的規律,實驗手段基本是采用各種各樣的實驗儀器,涉及到熱、電、光、聲、磁等物理方面的內容較多,這要求學生掌握一些儀器的操作,同時更注重培養學生解決問題時的研究方法和思路。該課程的特點決定了其在培養學生實驗基本技能、獨立操作能力、綜合實驗能力以及創新能力方面的特殊意義。相對于其它化學實驗來說,物理化學實驗顯得更為抽象和復雜。
近年來,各種先進的物理化學研究手段和儀器設備發展迅速,尤其是計算機技術的發展使物理化學實驗技術的更新逐年增大,但目前物理化學實驗內容大多仍在沿用經典教材。這直接導致目前物理化學實驗教學中普遍存在如下的問題:
1.學生操作儀器時間較少
物化實驗的特點是使用電子儀器多,而前幾門化學實驗課大多用玻璃儀器,所以學生對所使用儀器陌生;在預習實驗中,學生僅在教材中看到儀器的草圖,對儀器的整體構造,沒有大致了解;而且相當大部分的儀器只在一個實驗中使用,在反復壓縮課時的情況下,實驗時間又少,實驗拖堂是無法避免的問題。盡管教師延長教學時間,但使學生在有限的實驗時間內,熟練掌握所用的各種儀器仍是難題。因此物化實驗普遍存在學生不能熟練掌握所用儀器。
2.實驗儀器不足
物理化學實驗大都需要使用比較精密的儀器,價格比較昂貴,因此儀器的數量就受到了一定的限制,一些大型儀器只能多人組開設,使部分學生動手機會少;有些實驗因為儀器價格太高,在教學中只能選擇放棄,這都影響了實驗教學效果。
3.實驗教學形式單一
物理化學實驗教學模式通常是學生預習,教師現場講解,學生再進行實驗。學生在整個實驗過程沒有發揮主體作用,缺乏學習的主動性和積極性,對實驗課不重視,教學效果差, 達不到實驗教學的目的。
4.物理化學理論教學內容與實驗內容不同步
物理化學實驗教學中, 普遍存在教學內容落后于實驗內容的情況。學生還沒有學到相關方面的基礎理論知識, 就要開始這方面的實驗, 學生要在不知道實驗理論基礎、沒見過實驗儀器的情況下完成實驗。這樣做既不利于學生實驗思維能力的提高, 也不能激發學生的積極性和創造性, 更不能將所學理論知識通過實驗進一步消化理解。
正是由于這些問題的存在制約了物理化學實驗的教學?；诖?構建現代物理化學實驗教學新體系勢在必行,我們提出了虛擬物理化學實驗室的的課程教學計劃。該課程計劃的目的是通過網絡多媒體工具與建立網絡虛擬實驗室,使學生能在實際操作之外更多地學習和鞏固物理化學實驗的相關理論和操作;克服傳統物理化學實驗教學時間少, 緩解實驗設備不足的現狀;提高學生的創造能力,使學生獲得了更多的實驗信息,從而有利于實驗教學質量的提高,真正實現物理化學實驗教學的全部目標。該課程教學計劃包括:(1)修訂完善編制的物化教材與網上教學資料;(2)根據本校實驗儀器錄制實驗教學片;(3)制作部分仿真實驗;(4)開設開放性實驗。
1.全新的物理化學實驗教材
現有物理化學實驗教材的編寫通常是依據編者所在單位的儀器設備條件而定的,而我院實驗室的實際儀器裝備條件不可能與其完全一致。而且隨著科技的進步,新型設備的不斷引入,也會出現部分實驗步驟不一致的情況。目前,我們已經編制適合現代物理化學實驗儀器的實驗教材。該教材的電子版可以在網站上瀏覽,更與利于學生的自學,同時可以根據實驗設備的更新而同步更新。該教材更新的主要部分有:(1)計算機輔助開放性的物理化學實驗,有燃燒熱,熔解熱,金屬二元相圖,凝固點降低法測物質的摩爾質量。在整個實驗過程中,利用計算機進行實驗記錄和數據處理。修訂了原有的實驗操作步驟使之與新設備吻合。(2)增加了分子結構的構建與模擬實驗。利用免費的分子模擬軟件以及我院購買版權的量子化學軟件,增加了小分子分子結構的設計以及分子軌道、振動頻率、偶極距等計算。使學生一方面對分子的結構有直觀的認識,進而對物質結構方面實驗有一些理論上的了解;另一方面,可以讓學生對物理化學科學前沿的發展有一個簡單的了解。(3)針對不同專業方向的設計實驗,例如燃燒熱實驗,化工專業可以選擇化工產品,食品專業可以選擇食物。解決了實驗內容的更新慢而且與專業聯系不足的缺點。
2.利用新設備制作操作實驗錄像
利用實驗室近幾年更新的計算機控制處理的實驗設備,重新錄制比較標準的實驗教學錄像片。該教學片系統地講授物理化學實驗技術以及每個實驗的實驗原理、具體的操作步驟、正確的實驗現象。學生在實驗前通過觀看教學錄像,了解所用實驗儀器的原理和操作方法、實驗中的現象,使學生在進入實驗室后,能在有限的實驗教學時間內,熟悉所用儀器,加深對物理化學研究方法的了解,拓寬學生知識面,增強學生學習興趣,完善學生的知識結構,全面理解實驗的各個步驟,進而熟練的進行實驗操作。同時可以在某種程度上緩解實驗設備不足的現狀。
3.多媒體與虛擬仿真實驗
把一些驗證性的實驗和設備價值較高無法開設的實驗改成仿真摸擬實驗, 幫助理解物化理論知識, 使學生對物化實驗及儀器使用有一個感性認識?？梢酝ㄟ^校園網絡, 開設實驗教學網站,制作仿真實驗軟件, 讓學生能根據理論課進度, 進行模擬仿真實驗, 這樣, 提高了學生對理論課知識的理解和對實驗的興趣,還可為學生提供現有的各種儀器的工作原理和使用說明, 使他們通過網絡熟悉儀器, 產生感性認識, 為必修實驗打下基礎。同時,生活生產中與物理化學實驗相關的材料也可以以多媒體的形式掛在網站上,開闊學生的眼界。通過仿真模擬實驗, 實現了物理化學實驗的第一層次要求, 既使學生對物化實驗產生了興趣, 又使學生獲得了更多的實驗信息, 從而有利于實驗教學質量的提高。
4.開設開放性實驗
在學生有了一定的實驗操作動手能力、調動起了學習積極性的基礎上,可以進行開放性實驗探討。開設開放性大多為具有一定深度和前沿性的小課題或直接參與老師的科研項目,學生自己查閱相關資料、設計實驗方案, 確定實驗內容和實驗時間,自己動手做一切與實驗相關的工作。以學生為主體的開放性實驗, 學生自主學習, 獨立思考, 自由發揮, 從而激發學生的創造性思維和探索精神, 培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,實驗室與實驗設備也得到充分利用,學生通過對實驗結果的檢測, 使用到大型的精密儀器設備, 學以致用, 更進一步激發學生對實驗的興趣。
整個課程教學改革計劃四部分內容是一個有機的整體,學生學習物理化學實驗的步驟按照:實驗教材中的實驗對應的實驗錄像多媒體與虛擬仿真實驗實驗室操作,開放性實驗則是最后的檢驗環節。該計劃可以一方面解決目前物理化學實驗教學中普遍存在的多種問題,全面實現物理化學實驗教學目的;另一方面可以在有限的實驗教學時間內,擴大學生的知識面,使學生了解物理化學實驗與實際生產的聯系,激發學生們的求知欲望和探索精神, 提高了學生的創造能力。
結論:
該課程計劃首次把多媒體技術,電影,虛擬仿真技術聯合應用到物理化學實驗教學上,構建一個完整的虛擬物理化學實驗室。其目的是使學生能掌握物理化學實驗的基本方法和技能,從而能根據所學原理設計實驗,選擇和使用儀器,培養動手能力,鍛煉學生的觀察能力,正確記錄數據、處理數據、分析實驗結果的能力,培養學生的創新精神以及嚴肅認真、事實求是的科學態度和作風。其特色和創新之處在于:
1.多媒體技術+電影+仿真技術有機結合的虛擬實驗室?？梢愿碌碾娮影鎸嶒灂约跋嚓P的多媒體資料,使學生了解原理的同時開闊眼界,標準的實驗錄像使學生對實驗有一個直觀的了解,易于掌握實驗的標準化操作。仿真實驗使學生利用電腦模擬真實環境,并根據真實環境中的理論和實際操作情況在虛擬的環境中進行操作、驗證、設計、運行。在此基礎上,學生進入實驗室進行操作。優點:投資小,收效高;維護簡單,更新方便;資源豐富,適用面廣;提高設備利用效率,使用靈活;利于學生自主學習,提高學習效率。
2.真正的開放性實驗。虛擬實驗室的建立不僅節省了學生的學習時間,節約了設備的投入,關鍵是培養了學生自己學習設計實驗,選擇和使用儀器和進行開放性實驗的能力。
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關鍵詞:創新人才;物理化學實驗;仿真實驗
創新人才是指具有創新意識、創新思維、創新能力的人才［1］，其核心是不因循守舊，能在細微處發現問題、并解決問題。物理化學實驗是一門綜合性很強的實驗課程，其背后思維邏輯嚴密、方法多樣并緊隨時代技術不斷進步，所以給學生提供了更多的思維和想象空間，對培養化學專業學生的創新思維具有不可或缺的作用，但在實踐過程中經常會出現以下問題:①實驗儀器臺件數偏少，不能保證每個學生能夠掌握所有實驗細節。②有些實驗原理和設備與實驗要求存在偏差使實驗準確度和重復性較差。③絕大多數物理化學實驗均涉及到儀器的使用和操作，給學生的預習和復習帶來了較大的困難。④傳統實驗教學方法難于突出培養創新型人才的目的。鑒于以上情況，我們嘗試在教學模式上進行改革，通過仿真實驗彌補以上缺陷。通過實踐證明，該方法有效的提高了學生的創新思維能力，并且使實驗器材的損耗降到最低。
1物理化學實驗仿真軟件的編寫方法
Labview是美國NI公司推出的基于圖形化的編程語言，主要用于編制虛擬儀器軟件。其編程方式是通過數據流實現的，編程的圖標用來表示函數，數據流的流向則用連線表示。在仿真過程中，Lab-view強大的圖型化編程語言和直觀的圖形化環境，使程序開發更為快捷［2］，實現了計算機和仿真的一體化，實質上計算機控制的是每個實驗儀器，通過后面板的程序框圖來實現對前面板可視化儀器的控制，從而達到我們所需的目的和要求，借助這一點可以實現物理化學實驗仿真程序的高度真實性和可操作性。
2在物理化學實驗仿真軟件中體現創新人才培養的目的
在實驗中培養創新人才很重要的一點就是要讓學生在實驗中學會發現問題，而不僅僅是簡單的接受實驗事實。通過在仿真軟件中把不同時期和不同條件下的實驗方法和結果體現出來，可以給學生更多的思考空間，對創新型人才的培養顯然可以起到有益的作用。下面以“凝固點降低法測定物質摩爾質量”實驗仿真軟件為例作進一步說明。“凝固點降低法測定摩爾質量”是物理化學中的經典實驗，該實驗操作復雜，技術要求較高［3］，涉及溶液、相平衡(可逆與不可逆平衡、新相生成)、高精度溫度測定等諸多問題，學生初次實驗難度很大。為了解決這個問題我們編制了該實驗的三個仿真程序，操作界面如圖1、圖2和圖3所示。這三個仿真程序分別反映了上世紀90年代以前，2000年左右和目前最新的實驗方法，學生通過這幾個仿真實驗明白了圖1為什么要使用上下攪拌的方式，圖2相比圖1有哪些改進但是又產生了哪些問題，為什么圖1和圖2的裝置測量結果總是偏低，圖3的裝置為什么通過阻止液體在樣品管壁上優先結晶、同時當體系中出現結晶時對樣品散熱進行補償就可以得到精確的實驗結果，所有這些使學生更加勤于思考。
3結語
經過仿真程序在教學上的應用，學生對于即將做的實驗，產生了濃厚的興趣。加深了學生對實驗的理解和思考能力，對培養創新型人才具有較大的幫助。
參考文獻:
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關鍵詞:物理;化學實驗;綜合能力;創新能力;改革
在化學教育中，化學實驗是將理論轉化為實踐、激發學生的學習興趣、培養學生創造性思維最有效的教育方式。物理化學實驗在物理化學課程的教學中占有十分重要的作用，物理化學實驗是研究化學基本理論和問題的重要手段和方法［1－2］。其運用基本物理方法和技術，鍛煉學生合理設計實驗的能力，培養學生分析及解決問題的能力以及建立科學思維方法，培養學生用理論知識來解釋實驗現象，并通過實驗得出合理的、精確的數據，訓練學生對實驗數據的正確處理，培養學生對實驗誤差進行分析的能力［3－4］。當今社會的快速發展對人才培養提出了更高的要求，傳統教育培養出來的被動型人才已經不能適應社會的發展，現代教育的目的是要以培養綜合能力為主的主動型人才［5－6］。因此該課程內容和教學方法的改革愈發顯得迫切、重要。
1目前物理化學實驗教學中存在的主要問題
物理化學是一門有著悠久歷史的基礎課程，物理實驗教學在我國高等學校教育中已經走過60多年的歷程，課程體系雖然經過幾次改革［7］。但由于實際情況，在目前的教學中還存在一些問題，主要體現在以下幾個方面:
1．1物理化學理論教學內容與實驗內容不同步，不利于學生實驗思維能力的提高
在高校物化實驗教學中，普遍存在著實驗內容陳舊，更新速度緩慢，實驗內容落后于教學內容的情況。按照傳統的實驗教學安排，學生在開始做實驗的時候，連基本的理論知識都沒有學習，這樣導致學生在做實驗的過程中只是簡單的照葫蘆畫瓢，盲目的完成實驗，草率的處理實驗數據。這樣既不能達到理論指導實踐的作用，不利于培養學生科學思維能力，也不利于激發學生學習的積極性和創造性，更不能將所學理論知識通過實驗進一步消化理解。這樣也導致了學生對實驗的熱情大大降低，對知識的片面了解。
1．2物理化學實驗的目標定位較低
當前高等學校教育里面，物理化學實驗內容陳舊、大多以驗證性實驗為主，缺乏和現代科學技術的結合，缺乏與現代物理化學發展的前沿知識相接軌［8］。實驗課的教學方法單一，學生多半只按照講義被動式進行實驗操作，缺乏對實驗原理和實驗內容的理解。不利于培養本科生在以后的工作崗位中解決實際問題的能力，也不利于其在工作中有所創新和突破。
1．3物理化學實驗與其他學科交叉較少，忽略了物理化學的基礎作用
物理化學屬于化學四大基礎課程之一，足以體現物理化學在化學學科中的重要地位，同時物理化學中的相關原理和藥學等也有著密切的關系［9］。物理化學實驗是將物理化學的基本原理以實驗的方式體現出來，一方面可以進一步鞏固學生有機化學實驗、分析化學實驗、無機化學實驗的基本實驗技能，另一方面也能讓學生熟悉研究物理化學的方法，也可以進一步讓學生鞏固學習物理化學的基本理論。但是，目前在高校的物理化學實驗課程設置和其他實驗課程相關聯的內容極少，忽略化學實驗的整體性。
1．4物理化學實驗內容設置缺乏靈活性與開放性，不利于提高學生的學習興趣
傳統的物理化學實驗大都按照教學計劃進行，授課方式大部分以老師板書講解實驗原理、實驗過程以及儀器操作，然后學生按照實驗講義來完成實驗［10］。同時，實驗課時設置嚴重偏少，大部分學校為了完成教學計劃，大都安排一些簡單的驗證性實驗，幾乎沒有安排綜合性實驗和設計性試驗。結果造成:一方面不利于培養學生的創造性思維，導致學生缺乏自主學習的能力;另一方面也不利于展示學生個性，大大降低了學生對實驗的興趣。綜上所述，隨著素質教育的不斷改革，新世紀對人才的要求也越來越高，只有具有創造性思維、自主學習能力的綜合性人才才能適應科技的不斷發展。傳統的物理化學實驗課程設置已經跟不上時展的腳步，因此必須對傳統的物理化學教學實驗進行改革。
2對物理化學實驗教學改革與探索
2．1提高實驗前預習要求
實驗前預習質量的高低是順利完成整個實驗關鍵之一。如果預習不好，對實驗原理和儀器使用不夠了解，很容易損壞儀器或者造成實驗失敗。為了提高同學們的實驗興趣、順利完成教學實驗，應該加強實驗前預習要求。首先，要求學生認真寫好實驗預習報告，畫好記錄實驗現象和實驗數據的表格，將實驗原理以個人理解的方式描述出來并畫出整個實驗的流程圖;其次，為了讓學生更快理解實驗原理及過程，可以將與實驗相關的教學資源共享在班級群里，如實驗原理及儀器操作相關的動態圖等。
2．2提高學生的動手能力
現代教學理念越來越重視學生的主體性，因此在實驗教學中應當讓學生參與到實驗中去，培養學生的動手能力。這樣不僅能提高學生的實驗興趣，也能使得學生在以后的工作崗位上能較快的適應工作要求。通過讓學生認真理解實驗原理以及儀器操作注意事項，使得學生獨自完成整個實驗，在整個實驗過程中教師應當以旁觀者的身份來指導學生。例如，我院第一個物理化學實驗就是燃燒熱的測定，在學生獨自完成燃燒絲的纏繞、壓片、裝氧彈、點火等步驟之后，通過實驗數據和實驗現象的分析讓學生明白在實驗過程中哪些步驟會對實驗結果造成較大的影響，如壓片太緊時，會造成燃燒物燃燒不夠充分，測得實驗數據偏小。在此過程中不僅培養了學生的動手能力同時也使得學生對實驗數據及現象的分析能力得到了提高。
2．3增加設計性實驗，提高學生的創新能力及意識
創新能力是當今社會參與競爭最重要的技能之一，也是當代大學生必須掌握的重要能力之一。因此，大學教師有必要也有義務重點培養學生的創新能力。在學生基本掌握原理以及動手能力得到一定提高的基礎上，教師可根據實驗室已有的條件，讓學生通過查閱文獻等方式自行設計實驗或者對原有實驗方案進行改革創新。學生通過查閱文獻、設計實驗方案、完成實驗以及數據處理和分析等過程，能較好的培養學生的綜合能力與創新能力，激發學生對科學研究的興趣。增加設計性實驗，提高學生的創新能力及意識是本次教學改革的重點。
2．4建立科學的考核方法
考試是教學過程中很重要的一步，通過考試可以了解學生對基本知識的掌握，也有利于檢查并改正實驗教學中存在的問題。本次教學改革對以往的考核模式進行了較大的改革，考核成績分布為平時成績占80%和期末筆試成績占20%，其中平時成績的考核包括實驗預習情況、實驗操作能力、數據處理及分析等部分，對于設計性實驗有重大創新點的同學給與酌情加分。本次考核方式的改革重在強調實際操作能力、綜合能力以及創新能力的培養。
3展望
物理化學實驗教學是一項長期又艱巨的任務，以上是我們對目前實驗教學中存在問題的認識以及一些初步的改革方案。在改革中，我們將認真總結經驗，制備出一套比較完善的教改方案，提高物理化學實驗教學質量，提高學生綜合素質。
參考文獻：
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[關鍵詞]物理化學綜合實驗；Origin；數據處理；碳化鉬；電化學水分解
1前言
物理化學實驗作為高等院校化學相關專業必修的實驗基礎課程之一具有其自身特點，其教學目標不是簡單地驗證理論。實驗中需借助儀器設備對某一物理化學性質和化學反應性能進行測定，測定結果多為間接的。因此需要對實驗數據進行大量計算，數據處理繁瑣，其中部分實驗需要通過數據處理、圖形繪制、數據分析得到相應數學表達式[1]。因此，信息的處理與圖形表達在物理化學實驗中有著非常重要的地位。改變傳統的數據處理方式，采用計算機軟件輔助處理數據可以克服傳統手工計算繪圖方法費時費力、計算精度不高和作圖誤差大等缺點，可以減少誤差，實驗結果精確可靠，且快速便捷，是新形勢下教育改革的迫切需求。暨南大學化學與材料學院物理化學教研團隊在學生完成物理化學實驗的基礎上，將科研成果轉變成教學實踐，對高年級開設了“多孔碳化鉬納米線電催化水分解制氫氣”開放性綜合實驗[2]。但是開課以來發現雖然化學類專業的本學生都比較熟練word、excel等常用辦公軟件的操作，但是卻很少有同學知道或者使用過較為專業的科學繪圖、數據分析軟件。因此結合我校開課情況，本文以多孔碳化鉬電催化產氫的實驗數據處理為例，盡可能詳盡的介紹origin數據輸入，數據處理和基本繪圖等基本操作，把實驗數據通過origin軟件處理變成直觀可視的圖形、曲線，便于學生分析數據的規律、數據變化的趨勢等[3]，從而進一步培養學生的數值分析與繪圖的能力。
2Origin軟件的簡介
數據繪圖軟件Orgin是OriginLab公司開放的科學繪圖、數據分析軟件，具有很強的實驗數據圖形化處理能力[4]。Origin軟件具有兩大功能：數據分析和圖形處理。數據分析功能支持多種格式的數據導入，如ASCII、Excel、NITDM等，可方便用戶進行統計，信號處理，曲線擬合以及峰值分析等。作為圖形處理軟件，輸出格式多樣，支持JPEG，EPS，GIF，TIFF等格式圖形輸出[5]。用戶可以使用軟件內置的模板或根據自己需要設計的模板方便地繪制出各種各樣的2D/3D圖形。它將用戶的所有工作都保存在Project(后綴為?OPJ)文件中。
3用origin軟件處理實驗數據舉例
本文以多孔碳化鉬電催化產氫的實驗數據處理為例，說明origin的基本繪圖方法。
3.1實驗原理
電催化分解水是一種高效制取氫氣的方法。碳化鉬因具有類貴金屬的電子性質和催化行為，是一種非常有潛力的電解水催化劑[6]。電催化活性一般取電流密度(j)為-10mA/cm2所對應的過電位作為統一的評價標準，電位越接近熱力學析氫電位，活性越高。本實驗采用上海辰華儀器有限公司的CHI660E型電化學工作站，采用三電極體系(飽和甘汞電極為參比電極，石墨電極為對電極，玻碳電極為工作電極)在0.5mol/L的H2SO4電解液下測試性能，檢測催化劑的催化活性。線性掃描伏安法(LSV)測試參數設置如下：掃描范圍從-0.2~0.6V，采樣間隔1mV，掃描速度為2mV/s。
3.2數據處理和作圖
3.2.1數據的輸入啟動Origin2019b，新建一個Workbook，把數據文件.txt拖入origin的表格的第一行，從而成功導入多孔碳化鉬納米線電催化分解水的LSV數據，A列為電壓(單位V)，B列為電流密度(單位A)，如圖1。同樣方法導入第二列商業鉑碳(pt/c)的LSV數據(如圖2)。新建一個Book3，拷貝book1的數據，然后單擊菜單命令Column→AddNewColumn，在彈出的AddNewColumn對話框中填上列數，如下圖3所示，然后點擊OK按鈕完成列數值設置，則新增C(Y)列和D(Y)列。選中C(Y)列，單擊單擊菜單命令Column→SetAs→X，得到C(X)列(圖4)，然后將Book2的數據拷貝至C和D列得到如圖4所示。3.2.2數據的處理選中A(X)列，在Column菜單下選擇SetColumnValues，并在對話框中輸入col(A)+0.241，點擊OK得相對于標準氫電極，如圖5所示。同理，選中B(Y)列，在SetColumnValues對話框中輸入col(B)/0.07*1000，單位轉換為JmA/cm2，如圖6所示。同樣將C(X)和D(Y)的值做相應的運算處理，并在comment一欄添加相應備注可得到如圖7所示。3.2.3作圖選中所有列，再點擊下邊的line，就會出現lsv曲線，得到圖8。3.2.4數據和圖標輸出雙擊A和B，寫出相應的橫坐標和縱坐標的物理量和單位。如果坐標尺度不合理，可以雙擊如上坐標，調整坐標尺度，如圖9。圖9坐標調整后的多孔碳化鉬納米線和pt/c電催化分解水的LSV圖Fig.9Polarizationcurves(aftercoordinateadjustment)forHERofcommercialPt/Candnanoporousmolybdenumcarbidenanowire
4結語
隨著計算機的普及，人們在計算機平臺上利用Origin軟件處理實驗數據成為可能。Origin軟件處理實驗數據不需要編程、既方便、又快捷，所繪制的圖形不僅精致美觀，而且能準確反映實驗數據的變化規律，可以完成以往的實驗數據處理方式較難完成甚至無法完成的處理任務，大大簡化了數據的處理。由于Origin軟件容易掌握，在物理化學實驗課堂中開展Origin軟件教學可極大提高學生對于實驗課程的學習積極性，有利于培養學生獨立分析問題和解決問題的能力，更重要的是還鍛煉了學生認真、嚴謹、求實的實驗態度，為后續的綜合性、設計性實驗甚至是科研研究的開展奠定良好的數據分析基礎。將工具軟件數據處理方法應用到物理化學的實驗數據處理及教學活動中，適合高校化學實驗的教學改革和計算機輔助教學。
參考文獻
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高等教育發展的重要趨勢，是為社會培養高素質創新人才[1]。實驗教學在高校培養高質量創新人才以及對學生進行全面素質教育中具有獨特的作用[2]?；A實驗旨在培養學生掌握實驗的基本方法和技能，鞏固和加深對基本原理的理解，獲得實驗研究的基本素質[3]。
物理化學實驗是理工科許多本科專業的基礎課程之一，在學生的素質和能力培養方面具有重要作用。而以往的物理化學實驗教學在實驗內容、教學方式、評價體系等方面都存在形式單一等不足。
本文在物理化學實驗教學中，從學生實際出發，突出“以學生為主體”的教學思想，在學生學習能力、動手能力、分析問題、解決問題等方面的培養方法進行了改革，取得良好的效果。
一、綜合素質培養的措施
傳統的實驗教學模式是以老師的講授為主體，學生模仿老師進行實驗，學生常常處于“照方抓藥”的被動地位，不能體會實驗的真諦。這樣的教學方式抑制了學生主觀能動作用和創新能力的培養，導致學生實驗能力被削弱，很難適應社會對高級人才素質的要求。
為提高教學質量，培養學生的綜合能力，提高學生學習的主動性，我們在物理化學實驗教學中對教學方法進行了改革，讓學生作為主體，輕松愉快地進行實驗。
1、強化課前預習
在傳統的實驗教學中，很多學生的課前預習只是一種形式，有些學生將實驗內容抄寫一遍，有些學生甚至不預習。學生不經過大腦思考，積極性和創造性得不到發揮，實驗課沒能調動學生的主觀能動性，達不到對學生綜合素質培養的要求。
物理化學的每個實驗都涉及一個物理化學理論，應用不同的儀器，因此指導老師們在課前根據實驗內容所涉及到的理論、原理、儀器、操作、數據處理方式等，設計若干思考題，提前一周下發給學生。讓學生帶著問題去教材中、圖書館查找相關內容，相關物理量的理論值，并設計實驗方案，實驗數據記錄格式，需采用的數據處理方法等，同時了解他人的研究與應用。進行實驗前，指導教師檢查并提問學生對該實驗的實驗原理掌握的基本情況，對沒有預習或者預習不充分的同學，先不允許進行實驗，直至預習好才能進行實驗。這樣嚴格要求，一方面培養了學生做好課前預習的習慣，另一方面保證了學生理解實驗原理、實驗操作正確、實驗結果準確。
2、“以生帶生”的指導方式
物理化學實驗涉及的儀器設備較多，在進行獨立實驗的過程中，往往會出現許多問題。教學中一名指導老師要同時指導20組學生的實驗操作，如此多的學生，加之設備陳舊，教師無法及時顧及到每個學生，學生的疑難問題不能及時得到解決。因此實驗課前老師就實驗內容要點和儀器的使用方法培訓幾名學習能力較強的學生，作為“小老師”，輔助老師指導同學的實驗操作。課堂上多位“小老師”與指導老師同時在實驗室巡視，能夠及時發現問題和解決問題，保證學生及時得到全方位照顧。老師在必要的時候就共性問題，進行講解和指導。
3、利用軟件進行數據處理
物理化學實驗驗證性實驗較多，學生每次實驗課基本上是通過儀器操作，獲得系列數據，經過數據處理、繪圖，求斜率等，進而求得某個物理量的值。以前學生主要是利用坐標紙來進行作圖，由于坐標紙作圖取點有很大的主觀性，對實驗結果有很大的影響，實驗結果與理論的解釋存在出入。有的實驗數據還比較多，處理數據比較麻煩。教學中引導學生利用Excel、Origin軟件處理實驗數據，一方面可以使學生掌握數據軟件的使用方法，為以后的學習、科研打下良好的基礎；另一方面可以從很大程度上降低人為因素，所得到的數據相對比較客觀，還大大節省了同學們數據處理的時間。
4、改革實驗報告的撰寫
實驗報告是實驗操作過程的總結以及對獲得實驗結果分析討論的書面表達形式。是衡量學生實驗效果的依據，是體現學生實驗動手和寫作能力以及總結分析能力的憑證。在撰寫實驗報告過程中，可以鞏固理論基礎知識，分析操作中的失誤及誤差產生的原因，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。
傳統的實驗報告基本是固定格式，在綜合設計性實驗中，采用小論文的形式來撰寫實驗報告，這不同于傳統的實驗報告，具有靈活性和多樣性的特點，能充分激發學生對實驗的興趣，發揮主觀能動性，有效提高實驗課的教學效果和質量。
5、以競賽和科研促進教學-開放實驗室
在傳統的化學實驗教學中，大多數實驗是按照指導書上所寫的步驟按部就班地進行，不利于培養學生學習的興趣，難以激活創新思維。因此我們通過實驗競賽對設計實驗進行開放式教學。
例如“蔗糖水解反應速率常數的測定”實驗中，一改以前固定溫度、蔗糖濃度、酸種類、酸濃度等，把學生分成幾組，讓他們自由選擇一種影響因素，分別設計實驗方案，每小組測定4-5組數據。實驗結束后，小組成員對所取得的數據進行歸納分析和總結，得出該因素對蔗糖水解反應速率常數和反應半衰期影響的結論。
經過這樣的實驗，既加深了學生對理論知識的理解，又鍛煉了他們的配合能力，分析問題、解決問題、歸納總結的能力。幾年的實踐證明，學生對開放式實驗教學方式比較歡迎，普遍反映學習效果較好。
一,用氧彈熱量計測定萘的燃燒熱
二,明確燃燒熱的定義,了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別
三,了解熱量計中主要部分的作用,掌握氧彈熱量計的實驗技術
四,學會雷諾圖解法校正溫度改變值
儀器與試劑
氧彈卡計貝克曼溫度計普通溫度計壓片器分析天平臺秤萬用電表點火絲剪刀直尺鑷子扳手苯甲酸柴油氧氣鋼瓶氧氣減壓閥
實驗數據及其處理
貝克曼溫度計讀數
苯甲酸
柴油
苯甲酸
柴油
樣品質量g
序號
初段
末段
初段
末段
W2
W2
1
2.157
3.458
1.528
3.440
2.2500
39.1769
2
2.162
3.461
1.533
3.480
W1
W1
3
2.169
3.464
1.538
3.520
1.5718
38.5392
4
2.175
3.467
1.541
3.550
樣重
樣重
5
t>2.180
3.469
1.542
3.558
0.6782
0.6377
6
2.185
3.470
1.544
3.561
點火絲
7
2.190
3.471
1.546
3.568
L2
L2
8
2.194
3.472
1.547
3.570
20
20
9
2.198
3.473
1.549
3.575
L1
L1
10
2.203
3.475
1.550
3.572
16
5.8
消耗
消耗
4
14.2
初段斜率
初段截距
初段斜率
初段截距
0.0051
2.153
0.0023
1.529
末段斜率
末段截距
末段斜率
末段截距
0.0018
3.458
0.0131
3.467
升溫中點
12
升溫中點
align=right>12.5
中點低溫
中點高溫
中點低溫
中點高溫
2.215
3.480
1.558
3.625
溫升
1.265
溫升
2.066
水值J/℃
14191
熱值J/g
45920
4實驗討論
固體樣品為什么要壓成片狀？
答：壓成片狀易于燃燒，和氧氣充分接觸，且易于稱中。
2．在量熱學測定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？
答：實驗中要用到溫度差校正的都可以用。
關鍵詞:物理化學實驗;教學改革;團隊合作;改進措施
《物理化學實驗》是化學化工類專業本科生必修的一門綜合性基礎實驗課，它以高等學校物理化學課程教學基本要求為依據，在實驗內容的選題上除了以培養訓練高校學生的基本實驗技能，及加強基本理論的理解為目的的經典實驗外，還引入了一些近代科學研究基本的物理化學測試方法。因此，本課程不僅在化學專業的課程體系中具有承前啟后的地位和作用，而且更能具體地體現實驗與理論的緊密聯系，也是學生進行后續科研學習或生產實踐的專業技能之基石。然而，在長期的教學實踐中發現，《物理化學實驗》課程傳統教學手段明顯模式化，沒有跟上時代的發展，導致學生出現正向反饋低靡、學習目標不明、動手能力沒有得到實質性的鍛煉等現象，表明傳統的《物理化學實驗》教學模式與“新工科教育”的發展要求相悖，因此必須對本課程現有教學模式進行與時俱進的改革和創新。
1團隊合作實驗教學模式
隨著工業生產的社會化進程加深，合作意識和團隊精神在提高產品競爭力，掌握市場需求方面顯得日益重要，任何項目的開發，以及公司單位的管理，都需要一個和諧而默契的團隊，才能夠有條不紊地進行下去。個體學習的教育模式對大學生融入社會造成了一定障礙，團隊合作精神是現代教育及學生逐漸面對的一項遲來的意識內容。不少企業為了保證組織的高效運轉，已明確將“合作精神”或“團隊意識”作為用人選聘的一項基本要求，要求大學生將團隊精神融入自身整體素質，這對現代高等教育提出了更高更全方位的要求。另一方面，高校在追求高質量學習的過程中，恰恰又忽略了團隊合作模式發揮的重要意義。高質量學習的發生絕不是孤立的，傳統課堂教學忽視了通過團隊合作使學生的學習成果最大化有效教育途徑，且成果受益學生個體終身甚至全社會的積極發展?，F代高校實驗課程教學環境恰好給教學過程提供了適應團隊合作學習的良好土壤，遺憾的是大量教學工作者們沒有將團隊合作學習這顆優良的教學種子進行精心的培育，以至教學效果遠不及教學目標制定的高度，這在《物理化學實驗》教學中尤其明顯。將團隊合作精神融入《物理化學實驗》教學中，給實驗教學帶來與時俱進的活力，使實驗教學由單維度活動變成多維度活動，可以有效調動學生對化學化工學科的學習積極性，從而能在整體上優化課堂教學的結構和效果。
2《物理化學實驗》教學現狀
為了適應新時期國家經濟建設和社會發展的需要，《物理化學實驗》教學進行了多次重大改革。但長期以來，其教學目標仍然主要以三方面為主，其一是加深和鞏固物理化學基本理論知識;其二是掌握物理化學實驗的基本方法;其三是掌握一些基礎儀器的結構原理和操作方法，培養和提高學生的動手能力［1－2］。但隨著我國工業的迅猛發展，傳統的《物理化學實驗》很難跟上“新工科”人才培養的需求，《物理化學實驗》教學還存在很多亟需改進的地方。
2.1教學維度單一，學生興致低迷
現階段的《物理化學實驗》大多是驗證性實驗項目，采取的教學方式是先由教師講解實驗基本原理，熟悉實驗儀器結構和操作規程，學生按照教師要求逐步進行實驗，得出數據并處理得到實驗結論［3］。此外，《物理化學實驗》都是借助相應的儀器設備完成實驗過程的，由于經費的限制，學生分組共用一臺儀器，形式上表現出3～4人合作完成一個實驗項目，但由于操作流程的程序簡化，實際可能并非全部學生得到了儀器操作體驗，一方面由于學生的惰性和依賴性使然，另一方面不能人手一臺實驗儀器，容易造成學生眼高手低的現象。在此過程中，學生多表現被動、缺乏創新，很難起到高效的學生能力培養作用，長此下去，勢必陷入惡性循環，降低高校物理化學教學質量。
2.2實驗教學項目陳舊，缺乏學科發展新趨勢
物理化學學科正以日新月異的步伐向前發展，其趨勢和特點可以概括為:“宏觀研究與微觀研究相結合，但更多地向微觀層次深入;體相研究與表面相研究相結合，但更多地向表面延伸;在微觀研究的領域中，表現出靜態觀測與動態觀測相結合，更多地向動態研究轉移;理論與實踐結合更為緊密，并進入更高的層次［4］?！迸c物理化學學科密切相關的生命、材料、能源、環境及電子科學等的迅猛發展，都給物理化學實驗教學提出了更廣闊的理論與實際課題，迫切需要現代教學工作者們能夠密切關注學科的發展特征［5］，能適當順應時代潮流，開設一些具有學科發展代表性的綜合性實驗項目，提升學生探究事物現象背后科學規律的好奇心。而目前《物理化學實驗》教學部分內容較為陳舊［6］，在實驗安排上通常以驗證性實驗為主，對提升培養學生的學習興趣和探究事物現象背后科學規律的信心都不夠。即綜合性實驗開設較少，尤其設計性、探究性實驗更是少有提及。
3團隊合作模式在物理化學實驗教學中的實施方案
3.1提供開放式實驗平臺
基于“因材施教、講求實效”的原則，根據學生不同學習理解層次和要求，確定開放實驗的內容。內容應包括:設計性、綜合性和研究性實驗以及科技發明、制作、科研論文等課外科技活動實驗。提倡學生通過文獻閱讀及調查研究自擬實驗課題，并提出可行性計劃，鼓勵學生參與教師課題，學習解決生產實踐和科學研究問題。在無實驗課時，實驗室可以部分向學生開放，為學生提供積極發揮創造力的平臺和良好的氛圍。愛好深度鉆研的學生可以組建科研分隊，申請利用開放時間選做實驗項目。教師應鼓勵引導這類學生團隊參與文獻查閱、設計具體實驗方案、分析實驗結果、討論改進計劃。這不但有利于學生對物理化學知識的綜合理解，更重要的是，契合“新工科教育”對培養學生的創新思維的全面要求。
3.2增設具有學科發展代表性的綜合性實驗項目
開設物理化學研究型和開放性實驗，讓學生在掌握熱力學、動力學、及電化學等理論知識和操作技能的同時，增強理論指導實際的應用意識，提高創新能力。教師由傳統的知識傳授型轉為指導型，學生則由被動接受型轉為主動參與探索型，進一步提高分析問題、解決問題的主動性及能力。這就要求學生能夠主動組建團隊，充分發揮每個人的優勢，合力分析解決問題。例如，電絮凝技術廣泛地應用在廢水處理的各種行業，其發展已進入一個強產業化的過程，學生對此技術的了解具有很強的實踐意義。而有關電絮凝過程的實驗一般會給環境工程專業必修的《水污染控制技術》課程內作為專業實驗項目開設，但非環境工程專業的學生就沒有機會了解這一基礎實驗技術。電絮凝過程涉及《物理化學》課程中的電化學及膠體化學兩章內容，很強地聯系到了基礎理論知識點;同時，電絮凝過程作為物理化學實驗內容開設時，所需設備及藥品耗材也不繁瑣，過程簡易可行，可以作為研究性實驗項目，讓學生深切體會物理化學理論是如何密切聯系實際應用的。這類型的實驗若由學生獨立完成，有一定難度，但若由學生團隊共同努力，一起探討實驗設備的搭建及實驗方案的制定，對學生將起到很強的鍛煉作用。
3.3團隊合作實驗考核形式
評價考核是合作性學習中的重要環節，是檢查教學效果、評價學生成績的手段，合理的實驗考核評價體系對學生的學習過程具有反饋作用和激勵作用［7］。傳統的《物理化學實驗》教學都是通過實驗報告來評價學生的實驗成績，而實驗報告無法體現學生實際動手操作的狀態，以至多數學生以提交實驗結果為目的，忽視了實驗能力的培養和訓練，未能達到《物理化學實驗》教學課程的開設目的。因此，需要建立適用于學生團隊合作實驗的考核評價辦法?？己丝煞譃閷嶒灴尚行栽O計考核，實驗過程考核和實驗報告考核，分數分配比例分別為20%，50%，30%，這種分數設置能夠客觀地反映團隊合作物理化學實驗中的實際情況。這就要求指導教師對整個實驗過程定期跟蹤，及時獲取學生實驗進展情況，最終要求團隊將整個實驗過程以PPT匯報形式表現，綜合考慮學生團隊在實驗過程中的表現并予以評定;實驗報告考核要求學生以實驗團隊為單位撰寫并提交，指導教師結合基本理論與實驗結果分析能力等對學生的報告成績進行綜合評分，對整個實驗過程中的不足和出色之處要給出明確的批改意見。新的考核辦法把傳統的結果質量控制轉變為過程質量控制，加大平時實驗過程中團隊合作交流和操作部分所占的比重。
4結語
經過團隊合作模式進行的《物理化學實驗》教學，必然能對學生的探索創新能力、動手能力、表達能力起到不同程度的推進和鍛煉作用。將團隊合作精神引入《物理化學實驗》教學中，給予課程新的形象和內容，使實驗教學由單維度活動變成多維度活動，可以有效調動學生的學習積極性，從而能在整體上優化課堂教學的結構和效果，有效地輔助物理化學理論課教學，同時提高物理化學實驗技能和科學研究能力，為其今后從事相關專業研究打下堅實的理論和實踐基礎。
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關鍵詞：CDIO 工程教育模式 物理化學實驗 教學改革
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00
物理化學實驗是一門理論性、實踐性和技術性很強的課程，其實驗技能在應用化學、化學工程、材料科學等諸多專業中具有廣泛應用，在相關專業實驗課程中占有重要地位。傳統的物理化學實驗課程教學內容較單一、實驗儀器不足、學時分配不平衡、數據處理手段落后等諸多問題，陳舊的教學模式影響了學生積極參與實驗的興趣，不利于培養學生的創新能力，與培養高素質工程人才理念存在很大的差距[1-2]。從2000年開始，麻省理工大學、瑞典皇家工學院、查爾摩斯工業大學和林雪平大學等四所大學，經四年的研究，共同創立CDIO現代工程教育理念。CDIO代表了產品研發運行過程中的構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），這種培養方式強調了學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力的培養，是一種同時強調教和學和學中做的全新教學模式，具有很強的可操作性，為工程教學改革提供了模板。2005年，汕頭大學在5個本科專業開始實習CDIO工程教育模式，清華大學也在“數據結構”和“數據庫原理”兩門課程中采用CDIO教學方式，進行了卓有成效的實踐探索。除此之外，我國高校的教育工作者對CDIO工程教育理念在教學中的應用進行了卓有成效的探索[3-6]。
筆者在對遞進式物理化學實驗教學研究的基礎上，嘗試將CDIO教育理念引入到物理化學實驗教學課程的教學改革和實踐中，通過改進教學方法和手段，加強基本技能培養，改革可能評價方法，使之能更好地服務專業，適應社會要求，具有重要的理論和實踐意義。
1物理化學實驗課程現狀分析
目前我校物理化學實驗課程包括“碳酸鈣分解壓的測定”、“ 乙醇物性常數的測定”、“ 二元凝聚物系相圖”、“ 電動勢及電極電勢的測定”、“ 過氧化氫的催化分解”、“ 乙酸乙酯皂化反應速率常數的測定”和“溶液表面吸附及表面張力的測定”，共七個實驗，主要以基礎驗證型實驗為主，主要側重于對教科書中的基本概念和基本理論的驗證，對于創新實驗以及涉及實際生產的內容較少。并且多年來大部分實驗內容固定，教學方法陳舊，影響了學生對理論內容的深入理解以及在實踐中的應用。
自2006年，在學校、學院和院基礎化學實驗中心支持下，物理化學實驗課程積極開展了教學改革，通過增開了一些綜合設計型實驗引入現代測試技術和方法，提高傳統實驗的精度和現代化水平，并采取多種形式提高實驗教學內容的綜合性，為該課程注入新鮮血液。在近幾年的實驗教學中，我們從教學模式、實驗選題、成績評定和資料整理等各方面進行教學實踐，已取得一些成果。但是隨著教學改革的深入和社會對人才需求及要求的變化，以及地方高校應用型人才的培養目標的調整，某些方面已不符合時代的發展和需求。為促進教學思想的更新，培養符合社會發展的優秀工科創新人才，對原有的物理化學實驗教學進行進一步改革已變得尤為迫切和重要。
2 CDIO理念在遞進式物理化學實驗教學中的探索
為了提高工科類學生的創新意識以及工程意識，我們對物理化學實驗內容和教學模式進行了積極的探索和實踐，在遞進式物理化學實驗改革與的基礎上，進一步將CDIO工程教育理念引入到物理化學實驗教學改革中。
（1）教育理念的轉變
在應試教育的大環境影響下，我國的教育仍是以課堂灌輸式教學方式為主，學生習慣于在教師的講授下被動的接受知識，對學習內容死記硬背，形成固定的思維模式，最終導致很多大學畢業生缺乏探索未知的創造性和主動性。因此轉變教育理念是進行物理化學實驗教學改革的根本。我們在傳授學生基本實驗技能的同時，引導學生有所創新，比如在實驗降解以及實驗進行過程中，適當介紹一些學科前言領域的知識，以及其在工程上的應用，做到基礎與應用的結合，這樣既可以提高學生興趣，還可以提高創新意識。
（2）教學內容的更新
在物理化學實驗中，有部分內容在之前的無機化學實驗等前導課程中已進行講授，重復性工作會造成學時的浪費，因此我們在保證授課質量的前提下對部分教學內容進行適當的壓縮。此外，為了滿足CDIO理念中“做中學”的要求，我們對物理化學實驗內容進行了更新，以遞進式教學的模式將實驗內容分為四個模塊，即基礎性模塊、綜合性模塊、創新性模塊和拓展性模塊，尤其在創新性和拓展性模塊中增加了與教師科研和與工程技術相關的內容，在三個模塊中落實培養具有創新能力和實踐能力的高素質工程技術人才的目標。
（3）具體方案的實施
與物理化學實驗關聯的理論內容應用范圍很廣，涉及到工程生產很多方面。因而在理論教學和實驗教學的基礎上，引導學生積極參與到教師的科研工作中，進一步培養他們的創新意識和工程理念，為以后的實際工作打下基礎。我們將學生實驗與教師科研結合起來，利用實驗室現有的裝置與教師科研設備搭建出具有科研功能和實踐功能的平臺。比如，筆者在進行充分調研的基礎上，以“二氧化鈦復合光催化劑的合成及光催化性能研究”與物理化學實驗中的動力學催化實驗內容貫穿起來，將理論課以及實驗課中學到的速率方程和反應機理理論應用到實際反應中。具體方案為：利用液相沉積法制備二氧化鈦復合光催化劑，通過改變催化劑投入量、光照強度、光照時間和有機污染物濃度及加入量，探討其與反應速率的關系；通過加入維生素C、碳酸氫鈉和異丙醇等淬滅劑除去反應中產生的不同活性組分，研究其對反應速率的影響，從而探討光催化降解過程中的反應機理。這個方案將物理化學實驗中的動力學部分與科學研究以及污水處理生產實踐貫穿起來，對傳統的實驗進行了有效的擴充，是基于項目的教育和學習，真正體現了CDIO工程教育理念中的“做中學”。
同時，我院與旭陽化工廠、宣鋼焦化廠、唐鋼焦化廠、開灤中潤煤化工、唐山佳華焦化廠等多家企業開展了廣泛合作，開展了新型銅材阻垢緩蝕劑、焦化廢水處理等多類橫向課題，并與旭陽化工廠建立了河北省煤化工工程技術研究中心，進行深度合作。我院已有大量教師和學生有組織的參與其中，在生產一線的鍛煉過程中，對行業新技術、新工業及時了解，提高教師自身的工程教育能力和學生的實踐能力。
3結語
在理工類物理化學實驗課程的教學改革中，我們將CDIO體系中先進的工程人才培養模式與實驗課程相結合，對傳統的教學方式進行改革和創新，不僅提高了課程的教學質量和效果，還能循序漸進地提高學生的綜合能力和工程實踐能力，為學生全面發展提供了良好的平臺。
參考文獻
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1重視實驗室安全知識教育
學生在做物理化學實驗前已經接受了無機與分析化學實驗和有機化學實驗的專業技能訓練，具備了一定的實驗室安全知識和緊急情況處理辦法。物理化學實驗與前者略有不同，涉及儀器操作較多，而玻璃儀器使用相對較少，因此安全用電、氣瓶正確使用方法、如何防止事故發生以及事故發生時應急處理措施作為安全教育的重點，是完成物理實驗課程的學生都應具備的素養。在安全知識培訓時，要求學生熟悉實驗室結構，便于突發事件發生時安全有序地撤離實驗室。不少非單獨設課或課時較少的物理化學實驗，往往忽略了安全知識教育，這不利于學生養成規范操作和樹立“安全第一”的理念，若在今后的工作崗位因缺乏安全意識而發生事故，則背離了“產出導向”的人才培養模式理念。但受學時限制，難以細致地普及物理化學實驗室安全知識。幸運的是不少大學已細致全面地建立了與安全知識教育有關的課程，教師可提供這些課程資源，讓學生在進入實驗室前完成要求的安全知識教育環節。為確保學生認真觀看學習視頻，可以選取課堂提問或小測驗等不同形式的考核方式，并將成績計入總評成績，提高學生對安全知識教育的重視程度。
2合理構建課程體系
讓新工科理念融入實驗課程中，需對原有實驗教材做細致系統的修訂[3]。我校針對環境類專業特點，將實驗教材修訂為三個層次，第一層次是大綱要求必須完成的實驗，為驗證性和綜合設計實驗，驗證性實驗用于加深學生對相應理論知識的理解，加強實驗基礎操作技能訓練，提高學生的動手能力，綜合設計實驗覆蓋多個知識點，旨在培養學生設計能力、動手能力、知識運用能力和解決實際問題的能力；第二層次是開放創新實驗，若完成實驗設定目標，學生需掌握多門課程，具備查閱文獻并從中找到或受啟發設計實驗方案的能力，并在指導教師啟發和幫助下，尋找合理的實驗方案，指導教師應鼓勵和啟發學生自己尋找實驗方案，并指出實驗方案中不合理之處，在學生完成實驗過程中，指導教師需引導學生學會思考、學會綜合運用理論和實踐知識、實現在科技或工程領域創新；第三層次實驗與導師的課題相關，體現了我校能源特色。該層次實驗要求學生進入導師課題組，參與導師課題的研究工作，運用層次一中的基礎知識，加強層次二已初步掌握的科學研究方法，完成研究課題，另外學生還可以申請大學生訓練計劃等項目，自行立項并完成項目任務。該層次意在培養學生創新創業能力、團隊協作能力、系統的科學研究或工程觀。第一層和第二層次的實驗在公共實驗室完成，第三層次的實驗在導師研究室完成。第三層次的要求需要學生在大學生科研訓練計劃或畢業論文中完成，這個過程符合基礎-綜合-創新的基本規律，實現師生良性互動。
3改變成績評定標準
我校環境類專業物理化學實驗為非單獨設課實驗，在評定成績時應結合課程大綱要求，制定詳細合理的評分標準。單獨設課物理化學實驗課成績評定包含實驗理論考核，可以幫助學生強化實驗室安全知識、使用儀器以及加深所涉及理論知識的記憶，而環境類專業物理化學實驗沒有該項考核內容。如果要求學生達到高水準的實驗技能訓練，則需采用更靈活多變的考核方式用以督促學生認真完成實驗，提高學生解決實際問題的能力。因此實驗成績的評分應包括實驗預習、實驗操作和完成實驗報告三個部分，考核也應從這三部分著手。預習報告撰寫、實驗前學生回答教師問題計入實驗預習部分的考核；學生在實驗過程中操作是否規范、實驗是否順利完成計入實驗操作考核；實驗報告撰寫、數據處理是否正確、結果是否準確、結果討論計入實驗報告考核。這三部分考核中，應增大實驗操作和結果討論的考核比例，增大實驗操作所占考核比例有助于提高學生對實驗過程的重視程度；學生對實驗內容是否理解透徹，能夠培養培養靈活運用知識、完成“理論-實踐-理論”過程深刻領會知識的學生。在實驗開始前，應向學生說明考核方法和評分標準，使學生把握實驗的每一階段，提高學習效率。目前，我國正踐行“新工科”建設，為培養高素質、國際化標準的學生不斷探索實踐[4]。而物理化學實驗課程作為學科基礎課，應改變固有的教育模式，強調以學生為中心的培養理念，不斷探索更新教學方法，培養學生學會學習、有效學習，并能扎實掌握實驗內容，為后續課程的學習打下良好知識基礎和實驗能力，為高校研究所以及企業單位輸送優質的人才。
關鍵詞：問題三步曲；物理化學實驗；燃燒
【中圖分類號】O64-4
物理化學實驗要求對儀器操作熟練，有較高的數據處理能力，需要學生運用化學的或物理的知識進行操作、觀察、處理實驗數據。應該說物理化學實驗最能培養學生發現、分析和解決問題的能力，也可以激發學生的創新思維，引導學生將知識向實際應用轉化。
1.目前物理化學實驗教學中存在的問題
1.1 物理化學實驗教學內容較固定，缺少設計性或綜合性實驗。有些高校雖然開設了綜合性或設計性實驗，但由于實驗空間、設備、師資等原因，綜合實驗也是幾個實驗的疊加，還是讓學生按照原有的實驗步驟從頭做到尾。在實驗中很難讓學生發揮創新思維，這樣不利于學生學習新知識和綜合素質的提高。
1.2 傳統的教學方法以教師為主體，老師將實驗原理、步驟及注意點講一遍，同時還進行示范操作。老師講的很投入，但學生根本不聽或者聽不進去，老師講完后大部分學生仍是對著教材看一步做一步，對其中的步驟不思考為什么要這么做，預期的實驗數據呈現的趨勢心中沒數，實驗過程中對老師的依賴性較強，碰到一些簡單的問題，自己不想辦法解決而是急著找老師。如設定恒溫槽溫度25度時，有同學將數顯的儀表調成300度后發現溫度超過30度了還在升溫，自己不找原因直接找老師問。學生做完物理化學實驗后收獲太小，談不上理解和應用。雖然課前讓學生先對實驗內容預習，但學生認為反正老師上課要講，預習不預習都一樣，即使進行預習，也只是將教材上的內容抄在預習本上，一點效果也沒有。這樣學生自學能力、獨立思考能力得不到充分發揮。
1.3 實驗內容與理論教學出現嚴重脫節。有的專業部分實驗內容往往超前理論教學的情況，比如說在做“蔗糖的轉化”的實驗時學生還沒有學到動力學的知識，這讓實驗老師無從講解，使得學生在實驗過程中只得按講義一步一步進行，嚴重打擊了學生的積極性。
1.4 儀器的數量不夠，實驗課時數少
該實驗需用的實驗設備數量較多，大部分高校由于經費的限制，每個實驗一般五套儀器左右，一般是3人一組進行實驗，導致學生自己動手的機會較少，甚至有的學生根本不動手，使教學質量降低。同時，由于物理化學實驗的課時數較少，沒有時間對學生進行物理化學實驗方面的培訓，導致儀器容易損壞。
2.問題三步曲教學法的實施
問題三步曲教學法是以問題為中心，以學生為主體的教學方法，是培養學生創新思維能力，獲取知識能力，獨立學習能力的一種教學方法。我們以“燃燒熱的測定”實驗為例子，對學生進行問題三步曲教學法，即在預習中提出問題，在實驗中解決問題，在結束時思考問題，探索問題三步曲教學法在物理化學實驗教學中的作用。
第一步，在預習“燃燒熱的測定”實驗時，我們提出以下問題：①這個實驗屬于物理化學理論課的那一章節？②燃燒熱、恒容反應熱、恒壓反應熱、水當量的概念及求算方法有哪些？③量熱計的類型有哪些？本實驗用哪一個類型？雷諾曲線是什么？氧彈式量熱計的結構怎樣？④樣品壓片時稱量的質量為什么是粗略的量呢？⑤氧彈中加入10毫升的蒸餾水的作用是什么？⑥為什么內外筒的水溫需要差1℃呢？⑦為什么需要先測量苯甲酸的燃燒熱？什么樣的狀態算作點火成功？什么樣的燃燒算作燃燒完全？有了這些問題，學生在預習過程中對于實驗要做什么，怎么做，預期會得到多少數據、怎樣處理，實驗需要注意的地方等通過問題在預習中會做到心中有數。
第二步，在實驗進行時引導學生深入的討論和思考，甚至繼續創新。例如上面的第4個問題，樣品壓片時為什么質量不是很準確，有的學生開始還沒有意識到，后來相互討論得出，是因為即使稱量的很準確在壓片過程中也會損失，需要壓好片后用分析天平準確稱量；再如第5個問題，加入10毫升蒸餾水的作用教材書上沒有說明原因，但是在數據處理中的公式里有個“5.983×VNaOH”，很多同學不理解，所以需要給他們講一下，因為氧彈中殘留的氮氣燃燒，形成氮氧化合物產生的熱量要在總量中扣除，水與氮氧化合物形成酸性液體，然后用堿液對其進行滴定測出消耗的VNaOH，所以在公式中會出現VNaOH。這樣實驗講解的時間不需要占用太長，實驗過程中出現問題時，學生會積極思考，或者老師與學生一起找出原因，這樣會激發學生實驗的探索性。
第三步，實驗結束時也要給學生設置問題，比如本實驗的數據如何處理？可否使用計算機繪圖？實驗中可否用其他的物質代替苯甲酸？如果測定的是液體樣品，可不可以用該套裝置測量燃燒熱呢？等等。這些問題可以讓學生對整個實驗繼續思考，并不是做完實驗就算完，得到數據就了事，需要他們進行細致的分析，做成一份嚴謹的實驗報告，同時通過學生的文獻查閱和思考可以將燃燒熱的測定的裝置進行改進優化，達到了理論聯系實際。
3.結語
在物理化學實驗教學中實施問題三部曲教學法有利于提高學生學習物理化學實驗的興趣，避免了傳統的“填鴨式”、“保姆式”的教育，在實踐中證明，該法能夠充分調動學生的積極性，提高學生發現，分析，解決問題的能力，同時能夠有效激發學生創新能力。
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一、根據科技發展，更新教學內容
物理化學作為基礎理論課，其內容相對比較穩定，但科技日新月異的發展，給物理化學注入了新的生命力，初步從宏觀到微觀，從平衡態到非平衡態的越來越成為熱點。因此，我們在教學中除把物理化學中的經典理論、經典技術講授給學生之外，還需讓他們了解學科動向，吸收現代科學發展的新成果。如在介紹熵函數時，除把物理化學中的經典熵概念介紹給學生外，還可以把信息熵，管理熵等現代熵理論及其應用介紹給學生，既提高學生興趣，又提升學生學以致用、理論聯系實際的應用能力，避免概念的抽象乏味。
二、理清思路，抓住重點
物理化學雖概念多，公式多，但內部間卻存在著密切聯系，如果教師能幫學生理清學習思路，使學生能夠抓住其中的主線，學生學習起來就有層次多了。物理化學的理論邏輯性強，教師教學時可在講解每一章前，先告知學生研究的思路和內容間的聯系。在講到一定階段時，注重各章直接的聯系。比如說物理化學在介紹完熱力學第一定律和第二定律之后，分別側重熱的計算和熵變的計算，而所研究的過程和思路卻是一致的，都首先介紹單純變化過程，之后是相變化，最后是化學變化。再理清熱和熵變之間的關系，那么掌握和理解這兩個章節的公式和計算就不再困難。
三、注重實驗環節的改革
物理化學實驗在我院是附屬于物理化學課程教學的。物理化學實驗與前面所學的無機化學實驗和有機化學實驗存在重要的不同。它實驗設備比較大，操作時間長，數據后處理與作圖繁鎖，所以物理化學實驗對培養學生的動手能力與分析處理數據能力起著非常重要的作用。因此我們要注重物理化學實驗的改革。
1.加強學生課前預習。因物理化學實驗時間久，測試數據多，內容復雜，所以加強實驗前的預習，是順利做好實驗的關鍵之一。針對此種情況，我們給學生分組，開出任務清單，要學生知道所用儀器，了解實驗原理，弄清操作步驟，實驗前對學生進行提問，回答合格者方可進行實驗。避免了學生課前不預習而導致實驗失敗的情況。從效果上看，既減少了教師講學生不認真聽的壞習慣，又提高了實驗的成功率，讓學生改正了做試驗報告不明層次、不進行數據處理的毛病。
2.改善考核機制。物理化學每個實驗都作為期末考試成績的一部分，從課前預習，到操作，數據，態度，實驗報告和實驗后答辯，這也就是說，期末考試成績并非單純的一紙考卷的終結性成績，而是學生在學習過程中自己不斷形成的。
3.建立實驗基礎平臺，實施因專業施教的模式。隨著學科專業數量與規模的不斷發展，物理化學實驗面向全院8個不同專業的學生開出，現有的物理化學實驗項目數已完全不能滿__足各學科專業的具體要求。在建立物理化學實驗平臺的基礎上，對實驗教學的內容需要重新補充、及時更新，根據不同學科專業的特點與需求，各專業的物理化學實驗教學內容應該有自己的側重點，在實驗項目選擇上，實行“基礎平臺+專業特點”的施教模式，為各專業學生以后學習專業知識和從事專業實驗打下堅實的基礎。同時，積極探討采用“必做實驗（80%）+自選實驗（20%）”相結合的形式，增加實驗安排的透明度，實行因材施教，從而提高學生參與的主動性，培養學生學習的興趣，并從整個學院角度考慮，結合其它實驗課的條件，為實現實驗室全面開放提供實驗基礎。因此，有針對性地增加實驗項目，是因專業施教的需要，也是學生主動學習的需要，是實驗室實現全面開放的需要，是提高實驗教學相對性和教學質量的重要因素之一。
