中級物理化學教學過程的實施論文

時間：2022-10-10 05:48:25 化學畢業論文我要投稿

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中級物理化學教學過程的實施論文

　　篇一：中級物理化學實驗研究性教學模式探討論文

　　物理化學類專業的學生，通過學習相應的知識和技能，研究開展物理化學中的相關內容，對學生動手能力和創新能力的培養具有非常重要的作用。基于此，本文對中級物理化學實驗研究性教學模式進行了探討。

中級物理化學教學過程的實施論文

　　物理化學作為一些專業，如化學類、材料類、生物、藥學以及冶金專業等的主干課程，在其專業學習中是必不可少的。同樣物理化學實驗也是這些專業的本科生比較重要的基礎性技能之一，可以培養學生的基本素質和能力，同時在教學環節中也占有比較重要的作用。目前來說，實驗室的建設和管理在學科建設中占有非常重要的位置，進一步更新現有的實驗設備，開放實驗環境，強化學生學習實驗的技能，激發學生做實驗的積極性，培養他們的創新精神和創新能力是我國建設經濟發展，培養復合型人才的重要內容。

　　一、物理化學實驗研究性教學的必要性。

　　學生在學習物理化學實驗時，可以采用研究型教學的方式。研究性型教學就是指學生通過教師的指導，從不同的角度例如自然、社會生產和生活以及科研項目中獲取和選擇自己想要的研究專題，并且通過這樣的研究過程得到自身能力的提升。但是，在研究性學習的開始階段，教師首先需要根據教學內容的展開，做好培養學生進行研究性思維的過程，這就需要從以下幾個方面進行考量：

　　1、在基礎教學下，指導學生掌握基本的實驗內容。

　　2、通過綜合性的實驗，加強學生對于理論知識的理解，促進學生靈活性的提升。

　　3、根據實驗的設計，指導學生掌握正確的研究方法。也就是說，研究性的教學就是通過教師的教學過程的開展，讓學生模擬練習在教學中需要的一系列的方法和過程，并從中積累一定的經驗。培養出良好的研究習慣，為以后在科學研究中獨立開展工作，奠定良好的基礎。

　　二、物理化學實驗研究性教學實施模式。

　　（一）實驗與科研相結合的模式。

　　將物理化學實驗內容與教師的科研課題相結合，是我們在教學中想到的一種新的激發學生學習積極性的方法。教師根據自己的研究方向，編寫講義的內容，對于基本的理論基礎和內容做大概的說明和概述，布置給學生一定的學習任務，學生通過查閱文獻、設計實驗、研究內容、處理數據等過程不斷的培養自己的科研能力，讓學生知道自己所學的學科當前的研究動態，從而提升學生學習的積極性。如，教師通過自己的科研內容“細胞色素C電化學行為”或者是“化學發光與電致化學發光的研究等”將這些具體的研究內容標記在學生學習的物理化學實驗當中，就能更好的促進學生學習實驗的內容。對于這類實驗，實行開放式教學。實驗完成后，要求學生盡可能地按學術語言文言化的復古傾向——一個值得關注的語言科學技術報告、學位論文和學術論文的編寫格式淺析“教學學術”視角下大學教師教學責任意識剖析傳播學術中的“歐洲中心主義”——亞洲中從Ontology的譯名之爭看哲學術語的翻譯原則試論新聞學學術規范研究的依據與路徑論析大學教師教學與科研的學術責任中學的.學術：一個亟待關注的話題試論學術嬗變中的教育創新環境法學的學術特色與貢獻

　　的標準撰寫實驗報告。對于難度較高的教學研究型實驗，學生若感興趣，還可直接將其選為自己的畢業論文題目，使實驗教學和科研工作更緊密地結合在一起。

　　（二）參與科技創新活動模式。

　　科研實踐活動可以更有效的幫助學生鍛煉自己的能力，對于培養學生學習新的知識有非常重要的作用。一個項目開始之前，從溶液的配置、各種樣品的稱量，到不同儀器的使用等，都需要進行反復的操作和教師的悉心指導，一直到學生可以獨立、自主的完成自己的實驗內容為止。

　　當一個項目結題之后，學生要充分掌握實驗室內各種儀器的使用方法、試劑的配置、溶劑的選擇等實驗過程中用到的不同的操作過程，最終達到相對熟練的過程。最終在學習結束的時候，各個抽象的化學知識已經變成了一個個熟悉的實驗內容，不僅可以完成實驗的方式、同時更能在數據的處理中學會自己原來不會的軟件和數據處理方法。經過一定的實踐表明，學生在校期間內參加的科研活動對于本科生科研能力的提升、綜合動手能力的開創和獨立思維能力的進步均有相當重要的作用。

　　（三）結合基礎實驗研究題材模式。

　　研究性學習中還有一點是必不可少的，那就是基礎驗證性實驗。教師通過引導學生關注實驗中的具體內容，記錄數據并且及時的處理，將數據處理和應用研究有機的進行結合，從而學到一種合理有效的實驗方法。使得實驗中使用的東西更加綠色環保，實驗的內容也更加科學合理。

　　如，以前做實驗的過程中，測定純物體的蒸汽壓時需要用到U型水銀壓差計，這時儀表中的汞就會直接影響環境、污染空氣。根據綠色環保的理念，我們就可以讓學生探索如何將U型水銀壓差計轉換成為電子的傳感式的測壓計，從而到達綠色環保的目的。在引導學生改進實驗基礎設施的過程中，學生對于實驗的原理和具體規律的認識也更上一個臺階，這就提升了學生思維的能力和品質，保證了思維的活躍性。

　　（四）注重逐步引導實驗模式。

　　研究性實驗根據實驗的實際問題，注重處理實驗的整個過程和規律，學生通過對問題的了解，逐漸了解到內容的新奇，最終以積極的心態面對實驗，觀察實驗中出現的新現象和新問題。教師通過專題性的研究，可以不斷的加深學生學習物理化學實驗的基本知識體系，幫助學生最大限度的調動他們學習的積極性，這時學生的獨立思考的能力也就得到提升。激發了學生研究問題和探索問題的積極性，使得他們在創新的基礎上提高自己對于知識的應用能力。在實施實踐性研究過程中，始終把培養科學思維能力、創新動手能力放在第一位，把開放實驗室作為創新活動基地，實驗項目作為創新活動內容，為培養具有創新能力大學生提出了一種新模式。

　　三、結束語。

　　綜上所述，學生通過開放性教學思維的教授模式，會從以前被動的接收，變成主動的學習，會更加認真的完成自己的實驗，更有主人翁的意識，逐漸成為教學的主體。經調查和學生的體驗表明，通過開放性實驗教學的開展，學生自己動手做實驗的能力正在不斷增強，同時他們的思維能力也更加開闊，更讓人驚喜的是，在實驗中學生會提出不同的思考方式和實驗方案，并且根據自己的認識提出一系列的意見，這都體現了他們的創新能力和才干。

　　篇二：《中級物理化學實驗》課程開發模式論文

　　《中級物理化學實驗》作為《物理化學實驗》課程的延伸和拓展，是對物理化學理論知識的綜合運用和提升。該課程是化學專業本科生在基本修完《物理化學》理論課程和基礎《物理化學實驗》課程，同時己完成其他化學基礎課和實驗課程后而開設的一門選修課。此時，學生己具備了化學專業的基本理論知識和操作技巧。因此，《中級物理化學實驗》課程的教學內容和教學模式均可靈活掌握，在選擇內容上既可以追蹤學科前沿，又可以利用現有資源條件，因地制宜地進行教學活動。筆者根據華南師范大學近年來開設該課程的教學實踐，對《中級物理化學實驗》課程的教學模式做一簡介。

　　一、課程設計。

　　《中級物理化學實驗》作為一門選修課程，面向本校化學教育專業，在大學三年級下學期或四年級上學期開設。該課程計劃學時為48學時，每周6學時。由四位教師分別指導四個不同的實驗，每個實驗需12學時，分兩次完成。課程目的是培養學生將四大化學尤其是物理化學理論知識綜合應用的能力，鍛煉學生實驗設計和實驗探究能力。同時為學生提供了解本學科發展前沿、熟悉現代化大型儀器使用的機會，為以后的科研工作打下基礎。

　　二、實驗內容設置。

　　《中級物理化學實驗》內容的選取，以《物理化學》的四大板塊內容為基礎，結合學科發展前沿或熱點領域來設置若干實驗項目供學生選擇。物理化學理論課程按照熱力學、動力學、電化學、膠體與界面化學分成四大板塊〔1]，每一板塊設置若干中級物理化學化實驗題目某些題目涵蓋多個板塊知識點。

　　1、熱力學部分。

　　熱力學部分設置了“柴油微乳液擬三元相圖的研究及燃燒性能測定”和“二茂鐵對燃油燃燒助燃消煙作用與尾氣成分測定”〔2]。基礎物化實驗開設了“萘的燃燒熱測定”這一經典實驗〔2_3]，學生從感性上了解了化學反應熱效應的知識，掌握了利用氧彈量熱計測定某種物質的恒容燃燒熱進而利用基爾霍夫方程轉化成該物質的恒壓燃燒熱。在此基礎上，開設“柴油微乳液擬三元相圖的研究及燃燒性能測定”可將這一知識應用到日常生活中柴油燃燒熱的測定，以及經過微乳化后，燃燒效率得到提高從而節約能源這一事實〔4]，讓學生更加體會到化學熱力學的實用性。同時，學生通過這一實驗可學習如何選擇微乳燃油配方合適的表面活性劑和助表面活性劑，如何利用繪制三元相圖或測定電導等方式研究微乳液的結構。該實驗只需氧彈量熱計和若干表面活性劑，操作簡單。通過這一實驗，學生了解目前摻水燃油的應用現狀，倡導學生在節能環保、低碳經濟中發揮自己的力量。

　　同樣，“二茂鐵對燃油燃燒助燃消煙作用與尾氣成分測定”，是選擇二茂鐵作為柴油燃燒的添加劑，利用氧彈量熱裝置測定柴油在添加劑存在下燃燒的熱值，了解二茂鐵對柴油燃燒的效率與速率的影響以及添加劑的節能助燃效應；學習和掌握甲醛緩沖溶液吸收一鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測定S02氣體濃度以及鹽酸萘乙二胺分光光度法測定NO2氣體濃度的分析方法。本實驗綜合了物理化學和分析化學兩個化學二級學科的知識，旨在通過量熱技術與氣體無機污染物的多種分析方法（包括分光光度法和氣相色譜法）的學習與應用，使學生了解燃油添加劑在燃油助燃、消煙節能以及減少燃油燃燒尾氣排放，減少大氣污染中所起的作用，激發學生關注社會、關注環境的熱情。

　　2、動力學部分。

　　化學動力學是物理化學的主要內容之一，包括均相、非均相反應、催化反應動力學以及快速反應動力學等領域。如“丙酮碘化反應”“乙酸乙酯皂化反應速率常數測定”等均為較為經典的實驗[2—3]，學生掌握了測定反應的速率常數、反應級數和活化能的方法。但對于非均相體系中所發生的化學反應、光催化反應等沒有涉及到。因此，中級物化實驗開設了“藥物有效期的測定”“流動注射一分光光度法測定固一液吸附體系表觀吸附速率常數摻氮Ti〇2光催化劑的制備、表征與光催化性能研究綠色催化酯化反應的動力學研究等。

　　“藥物有效期的測定”旨在把動力學的研究方法引入到與人類生活密切相關的藥物有效期和半衰期的測定，讓學生進一步感受物理化學知識在實際中的應用。該實驗目的是了解藥物水解反應的特征，學習硫酸鏈霉素水解反應速度常數測定方法并求出其有效期。實驗通過比色分析方法測定其有效期。

　　“流動注射一分光光度法測定固一液吸附體系表觀吸附速率常數”是對非均相反應動力學的研究。該實驗將分光光度法與流動注射分析技術聯用，通過吸附過程中吸光度變化，在線觀察和研究吸附劑與吸附質的相互作用和吸附行為，測定可再生甲殼質對水中污染環境的偶氮染料吸附的表觀吸附速率常數。從實驗系統的設計可見，該實驗融合了表面吸附、動力學、分析化學等多個知識點，利于拓展學生的知識面，提高學生的實踐和創新能力。

　　“摻氮Ti〇2光催化劑的制備、結構表征與光催化性能研究”實驗是基于目前對太陽能的利用和對環境污染治理的重大課題的研究，同時讓學生把動力學部分的光化學知識加以利用。當前，利用光催化降解有機污染物己經成為處理環境問題最有希望的技術之一。在光催化領域，由于Ti〇2具有高效廉價。耐化學腐蝕以及強光催化活性，因此納米Ti〇2光催化技術成為研究的熱點W本實驗研究非金屬N摻雜納米Ti〇2的'合成、表征和可見光光催化活性。實驗涉及內容較廣，學生可以學習到相關領域的知識、科學研究的思維和熟悉操作各種大型科學儀器的使用，并學會分析問題和解決問題。由于篇幅限制，其它實驗不再介紹。

　　2、電化學部分。

　　電化學部分是《物理化學》課程的重要組成部分，基礎物化實驗開設了“電池電動勢的測定與應用”，學生掌握了對消法測可逆電池電動勢值及利用能斯特方程進行相關應用。開設了“鋁的陽極氧化與表面著色”，學生學習了電解池電極反應的特點〔2〕。但是對于電化學中很多知識點尚未在實踐中得到運用。中級物化實驗在此部分開設了“循環伏安法研究不同晶型Mn〇2在IKOH水溶液中的電化學行為”和“扣式鎳氫電池的制備與性能表征

　　在“循環伏安法研究不同晶型Mn〇2在IKOH水溶液中的電化學行為”實驗中，學生可以了解堿性鋅錳電池的結構和特點，并且學習循環伏安法測定不同晶型的二氧化錳作為電池正極材料時對電池性能的影響。循環伏安法是一種常用的電化學研究方法，可用于電極反應的性質、機理和電極過程動力學參數的研究。

　　而在常用電池（如鋅錳、鎳氫和鋰離子電池等）的制備和應用中，電化學所涉及到的主要概念都會得到體現。同時，圍繞電池的制備還涉及到其它知識的應用，再加上制備熟悉的電池可提升學生實驗興趣，這使得開設實用電池的制備研究實驗具有較好的教學效果。

　　4、膠體與界面化學部分。

　　膠體與界面化學作為物理化學的一個重要分支，越來越受到人們關注，尤其是材料科學和環境科學的研究更離不開膠體與界面化學的知識？基礎物理化學實驗開設了表面張力、表面活性劑的麵交束濃度、溶膠的電動電位等基本性質的測定實驗，以及黏度法測定水溶性高聚物相對分子質量以及洗滌劑的配制等實驗，使學生更直觀地了解膠體和表面性質。但是對更深入的知識和應用尚未涉及。因此，在中級實驗中開設了“溶膠一凝膠法制備稀土發光材料和“牙膏流變曲線的繪制與流變性質的研究

　　“溶膠一凝膠法制備稀土發光材料”實驗目的要求學生掌握溶膠一凝膠法合成納米材料的原理與方法；了解納米材料的特殊性質；掌握測定熒光材料發射光譜的方法；了解表征納米材料基本儀器的使用。如利用透射電子顯微鏡（TEM）可以觀察到納米粒子的大小及形貌；利用BET比表面測定儀可以測得粒子的比表面積；利用XRD可以對材料進行物相分析；利用差熱一熱重分析可以測得凝膠前驅體的熱分解過程。本實驗采用檸檬酸溶膠一凝膠法來制備納米Sr2Ce〇4。通過該實驗不僅學會溶膠一凝膠的制備方法，還掌握了表征納米材料的各種手段，為學生以后的發展奠定基礎。

　　“牙膏流變曲線的繪制與流變性質的研究”是基于學生對膠體界面一章中大分子性質的進一步學習和認識。物質的流變性質非常實用，許多產品和過程的成敗往往與其是否具有適宜的流變性質有密切關系。牙膏是由多種物質組成的一種膠體分散體系。牙膏的流變性關系到使用時的粘性，彈性，擠出壓力、分散性、光澤等一系列物理特性以及對牙膏在生產時的輸送、混合、灌裝等一系列工藝上的要求。本實驗就牙膏的流變性質做簡單研究，通過旋轉黏度計測定牙膏粘度，繪制其流變曲線以了解其流變性能。學生通過本實驗可以了解牛頓流體與非牛頓流體的力學特性及粘度的測定方法、熟悉旋轉粘度計的結構特點及使用方法。

　　綜上，目前共開出10個實驗，每個實驗都涵蓋了多個物理化學及其它交叉學科的知識點。另外，根據教學實際及儀器現狀還會繼續做出調整。

　　三、教學過程實施。

　　每屆根據上述實驗內容選取4個板塊中的4個實驗，由四位教師同時指導，其中任命一位教師為課程主持，負責該課程的總體安排。因實驗內容涵蓋知識點較多，涉及的操作相對復雜，要求學生實驗前要做好充分的預習和文獻查閱工作，并借助本課程的現代物理化學教學網站進行遠程學習W，預先了解實驗背景知識和要求等，并提出自己的實驗設計內容。實驗操作之前，采用課堂集中講授，指導教師提前對實驗內容和思路進行簡單指導，對實驗成敗的關鍵事項進行提示，以免學生浪費過多時間，在規定時間內不能完成任務。

　　根據實驗要求和所選課程人數，以2—4個學生組成實驗小組，在實驗前的準備階段，要求每個學生獨立完成查閱資料和設計實驗步驟，并從原理和方法上確認實驗的可行性，通過指導教師的確認方可進入實驗階段。進入實驗室后，學生根據實驗安排分兩個階段完成實驗，通常第一階段為樣品合成制備或部分實驗內容，第二階段通常為樣品相關性能的表征。實驗結束后，提交實驗報告和相關產品（如果有實物產品）。

　　四、教學效果和存在的問題。

　　經過幾個學期的教學實踐表明，大多數選課學生認為《中級物理化學實驗》對自己獨立研究工作能力有較大幫助，尤其對畢業論文及以后的研究工作更有意義。因為在中級物化實驗操作過程中，學生學習和應用了幾乎全部常用的大型儀器，同時實驗的設計思路對其開展研究工作具有啟發性。也有部分同學認為完成該實驗花費了大量時間和精力，感到力不從心。

　　在基礎物化實驗教學中（除綜合設計性實驗外）通常采用教師課前講解學生參考實驗講義，按照既定步驟“照方抓藥”的模式下完成操作，除非錯誤操作，通常實驗結果都沒有異義。而作為中級物化實驗，盡管學生也可參考提供的實驗講義和網絡資源，但因為不提供現成的實驗過程和材料，只要求在總目標確定的情況下，學生自主設計過程，大大増加了實驗準備階段的工作量和難度。教學實踐表明，這是對學生最具挑戰性的環節之一。一方面，學生要接觸并掌握許多新概念，閱讀大量的文獻資料了解某課題的研究進展。另一方面，要從眾多的信息中總結歸納并提煉設計一個12學時的實驗也有很大的挑戰性。

　　教學實踐表明，如果教學組織得當，則可很好地實現教學目標，并可使學生在包括文獻閱讀和實驗設但是，作為一門選修課程，由于學生自主設計實驗，難免出現個別組實驗不順利，或者預習準備工作不夠充分，實驗現場手忙腳亂，在預定時間內不能完成實驗任務的情況。

　　五、結束語。

　　綜合上述，《中級物理化學實驗》課程的開發具有以下特點：實驗內容設計的原創性，實驗內容知識點的綜合性、實驗教學模式的靈活性和教學手段的多樣性。通過該課程的學習，可以培養學生查閱文獻吸收文獻的能力、培養學生分析問題、解決問題的能力和創新能力，從而提高學生的綜合素質。

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