大学物理化学设计性实验论文

大学物理化学实验, 是在前人科学研究的基础上, 经过归纳、总结、简化而逐渐成型的。物理化学实验与科学研究工作之间没有不可逾越的鸿沟, 在设计思路、测量原理和方法上基本类同, 只是在测量仪器、测量系统、测量步骤等具体内容上作了某些改变, 以适应教学实验的条件和满足教学的需求。因此, 学会物理化学实验的设计思路和方法, 无疑对于学生以后做毕业论文或将来从事科学研究工作是十分必要的。为了培养这方面的初步能力, 使学生有机会在实践中学到实验设计的一些初步常识和方法, 我们对物理化学实验中设计性实验进行了探索。

设计型实验不是基础实验的重复, 而是作为基础实验的提高和深化。它是在教师的指导下, 学生选择实验课题, 应用已经学过的物理化学实验原理、方法和技术, 查阅文献资料, 独立设计实验方案, 选择合理的仪器设备, 组装实验装置, 进行独立的实验操作, 并以科学论文的形式写出实验报告。由于物理化学实验与科学研究之间在设计思路、测量原理和方法上有许多相似性, 因而对学生进行设计型实验的训练, 可以较全面地提高他们的实验技能和综合素质, 对于初步培养科学研究的能力是非常重要的。

1 设计物理化学实验的方法和步骤为

(1) 设计实验的程序。认真研究题目的内容和要求, 包括题目的所属范畴, 数据结果要求的精密度和准确度, 哪些是直接测量的量哪些是间接测量的量, 难点是什么, 影响因素有哪些等。进行调研工作。查阅有关的文献资料, 包括前人采用过的实验原理、实验方法、仪器装置、反应容器等, 进行分析、对比、综合、归纳。对实验的整体方案和某些难点的局部方案进行初步的设想和规划, 并写出预习报告 (除常规的要求外, 必须有整体测量示意图及所需的仪器、药品清单) 。实验前一周将预习报告交任课教师, 以便审查方案和准备仪器、药品, 否则不予做实验。

(2) 设计实验的方法。首先根据题目内容和要求, 选择合适的实验研究原理和测量方法, 可以从前人已做过的工作中选择, 也可以在前人研究的基础上提出新的实验研究原理和测量方法, 也可以将前人的实验研究方案作些改进。当然如能取各家之长, 重新设计更完善的实验模型更好。选配合适的测量仪器。在测量原理和测量方法确立之后, 应着眼于选配合适的测量仪器。所选的仪器的灵敏度、最小分度值和准确度应满足测量的误差要求, 但勿盲目追求高、精、尖。测量装置要尽可能简便, 容易操作与筹建。特别应注意实验仪器的精度配置, 否则会造成不必要的浪费。例如, 若实验结果用记录仪记录, 通常只有3位有效数字, 所以如果实验中需要测量电压数值, 则不必选用有5位有效数字电压表。设计的原则应体现科学观念、实践观念与经济观念。反复实践, 不断总结。实践是检验真理的标准。实验设计方案是否可行, 最后要通过实践来验证。由于人们的认识与客观事物的规律不一定完全符合, 因此在实践中出现这样那样的问题是必然的。要善于发现问题, 总结失败的经验教训, 不怕困难。在反复实践中不断改进, 不断完善, 直至取得满意的结果。

(3) 设计实验的要求。所查文献要至少包括1篇外文文献, 同时有关设计型实验的预习报告和实验报告要求用英文书写, 以培养学生的专业英语的阅读和写作能力。学生必须自己设计实验、组合仪器并完成实验, 以培养综合运用化学实验技能和所学的基础知识解决实际问题的能力。

2 实验试剂条件的选择

物理化学实验以性质测定为主, 只要能较好地体现所测定体系的物理化学性质, 试剂以选用低毒乃至无毒品为佳.允许有条件地少量使用贵重且用量不大的试剂, 禁止使用高毒试剂, 国家管制试剂的使用要严格执行审批和监管程序。试剂种类以常见及武汉市面上容易购买的试剂为基础.所需试剂请在实验7天前到实验室咨询, 以确定安排购买、改用其它试剂或另作其它安排.

3 设计性实验需要注意的问题

为了达到设计性实验的目的, 又能避免实验设计涉及仪器范围过宽、使用试剂品种过多, 使实验能切实可行的进行, 需要注意和重视以下问题:

(1) 设计性实验是指采用两个及两个以上的原来属于独立的实验, 经实验测定获得原实验未曾获得的新的物理化学数据的实验;或采用两种及两种以上原理综合设计或改进的可以获得更多、更新实验数据的实验;或跨专业、跨学科的实验组合。

(2) 设计性实验是指基础物化实验课中没有做过、常见实验讲义中没有, 需要查阅资料, 根据已学知识, 自主确定实验原理, 自主设计实验操作过程的实验。

(3) 使用精密、贵重仪器的数量, 设计实验一般不超过2台套, 小型设备不限。

(4) 试剂一般不超过5种 (同一物质不同浓度算一种) , 实验时间限定在6~8小时内。

(5) 同一大组内宜设计相同的实验, 在实验设计准备过程中应有明确分工, 相互配合, 团结协作。

(6) 实验前应完成实验设计的完整设计报告, 包括实验目的、原理, 所需仪器试剂, 具体操作步骤, 需记录的数据, 数据的处理方法等各项内容, 并交一份有小组全部成员签名的打印稿给实验室存档。

(7) 实验设计报告应在该实验开始前1周交实验指导教师检查, 无重大原理、原则性错误, 并经实验室权衡仪器试剂的使用分配后, 即可组织实施。

(8) 实验中所有需要配制溶液的, 均自行完成;需要配制标准溶液的, 应报经实验室认可后, 在实验前1~2天到实验室自行完成;多个实验均需要的公共溶液由实验室配制完成。

(9) 允许实验失败 (即得不到预想的实验结论) , 但应给出尽可能详细、令人信服的分析说明, 否则以未完成实验论处;也允许在实验中不断地更正设计错误, 但一般以不突破时间限制为宜。

(10) 有特殊要求的实验, 应在实验设计报告中特别说明, 经指导教师同意后方可实施。

(11) 设计性实验结果在公开刊物上发表的, 应送一份单行本或复印件给实验室存档, 否则取消实验指导教师今后指导设计性实验的资格, 直至补存为止。

摘要：提出了大学物理化学进行设计性实验的必要性, 阐述了实验设计的方法和步骤, 提出进行实验设计中实验试剂的选择和需要引起注意和重视的问题。

关键词：物理化学实验,设计性

参考文献

[1] 王丽梅.物理化学实验教学改革与实践[J].科技情报开发与经济, 2008, 18 (3) :115.

[2] 曾明荣, 黄婷婷, 翁建新.物理化学实验教学改革创新与实践探索[J].高等理科教育, 2008, 16 (4) :26.

[3] 张飞跃, 黄燕梅, 李斌.我校物理化学开放实验改革刍议[J].广西大学学报 (自然科学版) 2007 (S1) :47.