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【我的教育观、教学观和学生观】(9)物理化学实验教学的“严”与“实”

作者:赵海双         来源:物理化学教研室         发布日期:2022-11-28     浏览次数:

     

物理化学实验是综合运用物理化学的实验原理、技术和手段,来研究物质的物理化学性质和化学反应规律的一门实验科学。我校的物理化学实验面向大二学生开设,授课对象包括应化、化生等化学类专业(64学时,16个实验)以及食品、资环、葡酒、制药等非化学类专业(32学时,8个实验)。其教学目的包括:①巩固并加深对物理化学课程中一些重要理论和概念的理解,提高学生运用物理化学实验方法解决实际问题的能力;②掌握物理化学实验的基本方法和技能,学会操作常见的物理化学分析测量仪器,掌握实验条件的选择、实验数据的测量与记录、实验结果的分析与总结等一套严谨的实验方法;③培养学生严谨认真、实事求是的科学态度和作风。为了达到上述教学目的,保证和提高实验课程的教学质量和效果,结合物理化学实验课的特点,谈一谈我们在教学中的一些做法。

“严”——让每个学生得到规范的训练

我校的物理化学实验目前开设16个实验项目,涉及化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学及胶体化学等内容,使用的仪器设备较多(包括蒸气压测定仪、数字气压计、电导率仪、酸度计、凝固点测定仪、表面张力测定仪、电位差计、沸点测定仪、氧弹量热计、B-Z振荡反应仪、U型电泳仪、奥氏黏度计,乌氏粘度计、阿贝折光仪、自动旋光仪、超级恒温水浴等)。其中非化学类专业学生做的8个基础实验安排在4个实验室里面,每个实验室安排两个实验,每个实验配备8套仪器;应化和化生专业另外做的8个实验安排在1个实验室里面,每个实验配备2套仪器,学生采取循环方式完成规定的实验项目。

在实验课开始前,教师会通过网络教学平台或QQ群公布实验循环总课表,对实验课的预习、现场操作、报告写作等提出明确要求,并对课程的考核方式做出说明。

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由于仪器设备台套数的限制,物理化学实验项目都是两人一组协作完成的。为了让每个学生都能掌握仪器的操作方法以及后期独立处理实验数据,我们在实验指导过程中,会要求同组的两名学生各自测得独立的数据。这样就从根本上避免了有些学生过分依赖于同组人、实验操作时不动手、后期数据处理时抄袭同组计算结果的不良习惯。

以“蔗糖水解反应速率常数的测定”为例,并非同组的一名学生先把实验做一遍,然后另外一名学生再做一遍,而是在两人共同完成移取盐酸和蔗糖溶液、混合反应液、润洗并装满旋光管的操作步骤后,在“测定一小时内反应溶液旋光度的变化”环节中,要求同组的两名学生错开2~3分钟各自独立测定不同反应时间对应的溶液旋光度值,就可以在一次实验过程中两人各自得到一组独立的数据。结合各个实验操作的不同特点,利用调整测定时间间隔,体积间隔、温度间隔、重复读数次数等方式,尽量让同组的两个学生各自独立操作,得到独立的实验数据。

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“实”——让每个数据得到客观的记录和评价

物理化学实验通常是先在实验室测定得到一系列数据,然后利用相关的原理、公式对数据进行计算并作图,最后得出相应的结论并进行分析与讨论。经统计,目前16个实验项目测得的原始数据达到490个以上,后续计算处理的数据达到230个以上,作图达到23幅以上。为了让学生养成良好的实验习惯,我们要求学生将每个数据及时、如实地记录在实验报告册的“原始数据记录页”上,也鼓励学生在其他实验课上用规范的实验记录本记录数据。

学生在实验室测定完毕后,按要求当场将数据通过手机上传到指定的腾讯文档;教师在实验结束后将文档权限修改为“只可查看不可编辑”的状态,从根本上避免了学生在后期实验处理过程中发现某个数据异常(或不符合规律、线性不理想)而想随意修改的不良习惯,也在一定程度上起到了督促学生通过在实验现场认真规范操作进而获得理想实验结果的作用。

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不同于给定数值的计算题会有一个确定的答案,实验测定不可避免地会有一定的误差,同样的一个实验每个学生得到数据不尽相同。教师在批改学生的实验报告时,需要把每个学生的数据都亲自处理一遍,才能客观的评价其计算结果正确与否,进而给出一个合理有据的实验成绩。为此我们利用Excel文件对每个实验都设计了“实验报告批改模板”,并通过与实验现场提交的腾讯文档相链接,把每个学生的所有数据都同步采集到批改模板中并输出相应的计算结果和图形。批改报告时如果发现学生自己处理计算的结果和模板给出的计算结果不同,就需要查找出存在问题的地方和原因,给出合理客观的评价。

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希望通过“严”和“实”,提高实验课的“含金量”,培养学生扎实的基本功和良好的实验素养,以期在后续的专业课学习、科创训练及毕业论文实验中行稳致远。

编辑:赵保魁     终审:周文明

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