化学专业物理化学实验课程的改革与实践

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾47No郾15Aug郾2019

化学专业物理化学实验课程的改革与实践

赵洪波,王德新,王可答,赵东江,樊铁波,尉摇靖

(绥化学院食品与制药工程学院,黑龙江摇绥化摇152061)

*

摘摇要:在地方高校人才培养体系中物理化学实验占有重要地位。近年来国内外许多高校针对该课程传统教学思想、体系

和方法的不足,开展了各种教育改革措施,取得了一定的成效。本文结合化学专业的学科特点,从物理化学实验教学内容、教学方法、实验的绿色化及考核方法等方面阐述了对实验进行改革的措施和方法。教学实践表明,教学改革有利于提高学生的综合素质,激发学生的创新欲望和创新意识,教学效果明显提高。

关键词:化学专业;物理化学实验;教学改革摇

中图分类号:G2

摇文献标志码:A

文章编号:1001-9677(2019)15-001-02

ReformandPracticeonPhysicalChemistryExperimentCourse

inChemistrySpecialty*

ZHAOHong-bo,WANGDe-xin,WANGKe-da,ZHAODong-jiang,FANTie-bo,YUJing

(DepartmentofFoodandPharmaceuticalEngineering,SuihuaUniversity,HeilongjiangSuihua152061,China)Abstract:PhysicalChemistryexperimentplaysanimportantroleinthetalenttrainingsystemoflocaluniversities郾Inrecentyears,manycollegesanduniversitiesathomeandabroadhavecarriedoutvariouseducationalreformmeasuresinviewoftheinadequacyofthetraditionalteachingideas,systemsandmethodsofthecourse,andhaveachievedcertainresults郾CombinedwiththecharacteristicsofChemistryspecialty,themeasuresandmethodsofreformingthePhysicalChemistryexperimentwereexpoundedfromtheaspectsofteachingcontent,teachingmethod,greenexperimentandassessmentmethod郾Teachingpracticeshowedthatteachingreformwasconducivetoimprovetheoverallqualityofstudents,stimulatestudents蒺desireandconsciousnessforinnovation,andtheteachingeffectwassignificantlyimproved郾

Keywords:Chemistryspecialty;PhysicalChemistryexperiment;teachingreform

物理化学实验是大学化学实验中必修的重要实验,它是通过物理学的仪器和设备并利用他们的原理和技术,来研究化学问题同时探求物质的物理变化和化学反应规律的一门科学[1]。物理化学实验与其他大学化学实验相比更侧重于对化学反应规律的解释,是理工类院校中面向化学、化工、材料和冶金等专业的一门重要实验课程[2],是理论性很强[3-4]的物理化学课程教学的重要组成部分,该课程在培养合格的化学、化工、材料等专业人才方面起着极其重要的作用。在地方高校人才培养体系中物理化学实验占有重要地位。

目前国内大部分理工类高校中物理化学实验教学模式单一,学时偏少,并且存在教学内容与专业设置不匹配[5]、数据处理手段落后等问题[6-7],为了提高学生学习的主观能动性,培养学生的创新能力与意识,我们对化学专业物理化学实验教学进行了一系列的改革。

材《物理化学实验》,实验部分包括热力学、动力学、电化学和表面化学与胶体等基础性实验和自主设计性实验。基础性实验要求学生进行实际操作训练,这些实验具有较强的典型性和代表性,包含了物理化学的重要实验方法和技术;在自主设计性实验部分由学生选题、自主设计实验,我们只给出了一些实验参考课题。所选的实验项目均具有可继续研究性、挑战性和趣味性等,实验的教学内容与研究物质的方法、手段和内容有一些相互交叉和渗透。进一步将教学内容转变到以创新型人才培养为中心任务和目的。

在教学方法上,改变传统的上课时教师详细讲解的灌输式教学方法如对实验原理、实验步骤、数据处理、注意事项等的具体讲解,采取“学生课前预习+学生实验+教师巡回指导冶的方式完成教学课程,充分发挥学生实验的主观能动性,突出学生的主体地位,培养学生分析问题和解决问题的能力。通过这项物理化学实验的教学改革,充分利用他们的主人翁精神,使学生的基础知识和基本技能得以培养。在实验中,多让学生相互讨论,多与学生进行实验内容的交流,在实验过程中对学生提出的疑难问题要及时解决,鼓励学生自行设计实验方案,对各种问题自行处理,大胆提出设想并去解决。同时

1摇优化物理化学实验教材,改革实验教学方法和模式

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摇摇针对化学专业培养目标和学生实际我们重新编写了实验教

基金项目:绥化学院教育教学改革项目(JS20170061)。

第一作者:赵洪波(1977-),女,副教授,在读博士,主要从事催化剂的制备与性能研究及与物理化学相关的教学和实验工作。

第47卷第15期赵洪波,等:化学专业物理化学实验课程的改革与实践摇165

宽容学生不成功和失败的设计,并鼓励他们不断创新,从日常

生活和科技前沿的应用中寻找创新实验项目自主设计并实验,提高学生的积极性和创造性,从而激发学生的创新欲望和创新意识。

2摇改革实验体系,使物理化学实验绿色化

物理化学实验课程的绿色化包括实验体系、硬件设施绿色化;引进高效的数据处理软件等,包括改进实验装置、改进实验体系、废弃物绿色化处理等方面。

在选择实验项目和实验内容时,尽量排除或减少对环境污染大、对人体毒性大的实验项目[8]。在不影响实验效果的前提验报告30%,卫生5%,最后折合为总成绩的85%;实验课程结束后进行的期末考核占总成绩的15%,考核内容采取抽签方式,试题主要分为仪器基本操作和自主设计实验考核两项,各占期末考核成绩的50%,试题将所学的实验项目涵盖在内,在考察学生基本实验技能的同时还考察他们的综合操作能力。同时根据学生所在专业让其自行设计与该专业相关的实验题目及设计实验方案,如针对电泳实验让学生选择不同的实验方案,自己进行资料查询,自行选择与组装仪器设备、讲解实验原理及设计重点,实验有哪些注意事项等。这样的考核改革可以充分考察学生的思考,动手操作和创新应用能力。因为题目新颖,学生认为自己的设计是独一无二的,增强了他们的自信心,激发下,选用绿色环保的试剂替代有毒或不易后处理的试剂,来达到物理化学实验绿色化的目的[9]例如电极制备及电池电动势的测定实验是物理化学实验中。

电化学部分的经典实验“。该实验中在制备锌电极时,需要将轻轻擦拭电极处理好的电极浸入饱和亚汞溶液,使锌电极表面上有一层均匀的汞齐3~5s,取出后用滤纸冶,但亚汞有剧毒,对眼睛、粘膜、呼吸道和皮肤有刺激作用。吸入、口服或经皮肤吸后可引起中毒死亡。为了老师和学生的身体免受伤害,我们将“浸入饱和亚汞溶液冶的这个步骤去除但并不影响实验结果。实验中由于使用标准氢电极不方便,实验测定时采用第二级的标准电极,用甘汞电极,但甘汞电极的制备中需要使用汞和甘汞。其中氯化亚汞,俗称甘汞,本身基本无毒,但摄入体内会使人中毒;一则氧化成氯化汞,俗称升汞,剧毒,二则还原成汞,(汞是积累性中毒物质)三则歧化成升汞和汞,因此,甘汞的毒性主要源自产生的升汞,可以说二者均有毒(0郾||HCl(。饱和所以我们将实验时测定电池)|HgZn|ZnSO42Cl2,Hg的电动势换成测(0郾1mol·L-1)换后同样达到了实验目的1mol·L-1)||HCl(饱和定Zn|ZnSO4,)学生在学会了铜电极|AgCl|Ag电池的电动势、锌电极的制。这样替备和处理方法的同时掌握了电位差计的测量原理和测定电动势的方法并且身体未受伤害。又如对于双液系气—液平衡相图实验,之前大部分学校对于该实验使用的是异丙醇-环己烷体系。高浓度的异丙醇蒸气对呼吸道、眼的黏膜有刺激作用,能损伤视网膜及视神经,具有微毒性。为了避免其对师生环境和健康的影响,我们研究后使用了相对环保的环己烷-乙醇体系,并且环己烷与乙醇的折光率相差较大,按不同比例配制的溶液折光率变化明显,容易区分,这样绘制的折光率-组成图更为准确。

3摇灵活选择课程评定形式,构建新的考试模式[10-11]

摇们对现有的物理化学课程考核方式进行了改革和完善摇为了综合且客观评价学生对物理化学实验的学习情况。针对当,我代大学生普遍存在自主学习能力差、学习依赖性强等问题,采取比较人性化的综合评定形式85%。习、,卫生和出勤期末实验考核占、实验操作15%评价内容包括:平时成绩占、。实验态度及实验报告成绩进行评学生的平时实验成绩包括实验预定,所占比例分别为:出勤10%,预习10%,操作45%,实

了学生的学习兴趣,并能够综合客观地评定学生的学习效果和质量,也培养了他们思考能力和科研探索精神[12-13]4摇结摇语

。

为使物理化学实验的课程教学更加符合我院化学专业的培养目标,我们对其进行了一系列的教学改革。优化物理化学实验教材,改革教学方法,使实验项目绿色化,构建新的考试模式,将基础实验、基本技术、设计实验、综合实验按递进式融入其中,即培养学生自主学习能力又培养了他们的科研探究能力。教学实践表明,这种改革有利于培养学生的实践操作能力和分析问题和解决问题的能力,更符合我国本科院校化学专业物理化学实验课程的实际。

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郾工科物理化学开放性实验的探索和研究