物理化学教学范例6篇

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物理化学教学

物理化学教学范文1

1.1所学内容紧扣学生专业特点

物理化学课程涉及的公式约有150个,教学时,要求学生掌握基本公式的推导和证明,能用基本公式去解决一些实际性问题.提倡学生平时自学,上课前复习巩固学过的知识,强调数学和物理基础知识的重要性,培养学生对所学知识进行综合应用的能力.利用高等数学知识,帮助学生掌握、理解物理化学公式.如从卡诺循环可以推导出可逆热温商之和为零;从理想气体发生PVT变化,可以求焓变、熵变、吉布斯函数变和吉布斯函数判据等参数;从肥皂可以了解润湿和乳化等概念.将现实生活中的某事件引入学习中,与物理化学紧密联系,加深学生对知识概念的理解,提高学生实际运用知识的能力.

1.2引入物理化学科学家的故事进行励志教育

在学习物理化学课程时,会涉及到很多著名的物理学家和化学家,讲到相关内容时,教师会讲解他们的个人简历和趣闻逸事.一方面,可以提高学生学习的积极性,集中他们的注意力,缓解课堂的学习气氛;另一方面,每一位科学家的成功都离不开其自身不断努力奋斗的过程,通过了解他们的经历,不仅丰富了课堂教学内容,而且学生对科学的发展也产生了兴趣,对科学家产生了崇拜,成为学生学习的榜样.如首次提出物理化学这个概念的是1901年和1909年先后获得诺贝尔化学奖的两位化学家:荷兰的范特霍夫和德国的奥斯特瓦尔德,正是他们的研究促成了物理化学学科的诞生.其中范特霍夫是首位诺贝尔化学奖的获得者,他50多岁时还经营着一家牧场,亲自送牛奶,被誉为“牧场化学家”.在讲到稀释定律时,介绍奥斯特瓦尔德的生平事迹,他出身普通家庭,求学时对化学产生浓厚的兴趣,1884年在博士论文中提出了电离假设,1888年提出了以他名字命名的奥斯特瓦尔德稀释定律,1909年因在催化作用、化学平衡和氨制硝酸等方面的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖.

2教学方法与考核方式改革

2.1多媒体教学与传统教学相结合

传统教学采用粉笔板书的方式,书写需要一定时间,导致学生接受知识量较少.而利用PPT课件,结合Flas,能使教学内容生动、信息量大,给学生更直观的印象,提高课堂效率.物理化学课程公式多,逻辑性强,有些问题比较抽象,单纯采用多媒体呈现,导致学生思维跟不上文字显示的速度,因此不能仅用多媒体一种教学方式.结合教学实际,采用多媒体教学与板书相结合的方式授课,学生能充分地消化吸收所学的知识,教学速度适中,从而提高教学质量和效率.

2.2考核方式的改革与创新

物理化学课程考核方法普遍采用平时成绩加期末考试两大块的组合,存在期末考试成绩在总评成绩中比例偏重的问题.考核方式改革前,平时成绩占20%,期末考试成绩占80%.这种考核方式可能导致学生平时学习不认真,期末考试前突击,因而不能起到督促学生平时学习的作用.考核方式改革后,采取平时成绩占20%,阶段考试或考核成绩占30%,期末考试成绩占50%的形式.在原有基础上,降低了期末考试的比例,规定小于等于48学时的课程,期间加一次阶段性考试或考核;大于48学时小于等于64学时的课程,期间加两次阶段性考试或考核.虽然教师的工作量比改革前增加了,但学生学习的主动性和积极性得到了提高.学生要想取得优秀的成绩,就不能忽视阶段性成绩.另外,也尝试在总评成绩中增加其它一些(如课堂讨论、课程论文等)考核方式,从而促进学生积极学习.

3设计实验教学环节,培养学生创新能力

物理化学教学范文2

学生在中学学了不少化学,但物理化学的内容几乎没有接触,概念都是全新的。此外,物理化学知识的正确运用首先建立在对基本概念的熟练掌握和深刻理解之上。因此,基本概念的学习非常重要,教师应花大量时间帮助学生加深对概念的理解和掌握。例如,对“力平衡”这个概念,教师不只要指明“系统各处压力相等”,还要引申到“边界不再移动”,即如有刚壁存在,虽双方压力不等,但也能保持力平衡。有些概念看似简简单单的一、两句话,但每个字、词都有它特定的含义,要理解到位并不容易。这一点在该课程中尤为凸显。同时,要注意与中学一些概念进行辨析。例如,热力学中的“可逆过程”这一概念,几乎贯穿教材的所有章节,极其重要,但初学者很容易将其与早先就接触过的“可逆反应”的概念混淆。基于基本概念的重要性,教师在进行教学设计时,要通过讲解例题、布置习题、效果测评等方式,帮助学生对概念进行辨析。仔细、深入地理解概念,熟练地掌握概念,是学好物理化学的基础。

2.特别强调各种公式的适用条件

物理化学课程的另一难点,在于计算公式多,而且每个公式的适用条件非常严格。初学者往往只注意到了具体公式,而忽略了对适用条件的把握。只有当理想气体、等温、可逆过程三个条件都满足时才能使用,可初学者常常只要看到是理想气体膨胀或压缩过程(比如理想气体反抗恒外压膨胀压缩过程),不管是不是等温过程和可逆过程,拿来就用,造成错误。还有,理想气体绝热可逆过程方程“PVr=常数”也必须在同时满足“理想气体、绝热、可逆”三个条件下才能使用。再例如,热力学第二定律主要用来判断变化的方向和限度,其三个判据式必须在不同的条件下使用:判据“S孤立=S体系+S环境≥0平衡自发”只能用于孤立系统;判据“F≤0平衡自发”只适用于封闭系统的等温等容过程;判据“G≤0平衡自发”只适用于封闭系统的等温等压过程。这样的例子非常多。因此,教学过程中,教师应通过字词讲解、举例比较等方法,帮助学生反复进行辨析,以达到正确使用公式,解决实际问题的目的。

3.注意与生活实际相结合

增强内容的实用性和趣味性,提高学生的学习兴趣。教学不只是传授知识或演示技能,关注学生的学习动机才是教学的起点。物理化学又称理论化学,学生学习过程中难免感到枯燥。教师如何有目的地引导学生投入积极的学习状态,引起学生的学习意向呢?教师应尽可能从学生生活中的现象、身边的事入手,加深学生对知识的记忆和理解,激发学生的学习兴趣。例如,在讲解弯曲液面下的附加压力这一内容时,可从学生孩童时期所玩的吹泡泡游戏切入;在讲解克拉贝隆-克劳修斯方程时,可从生活中常用的高压锅说起;在讲解表面活性剂时,可从我们日常生活中少不了的洗涤用品入手……兴趣是激发求知欲的催化剂,如何使知识变得有趣,值得每一个教育工作者深思。

4.及时进行教学评价

物理化学教学范文3

关键词:物理化学;教学改革;实验教学

物理化学是化工、制药、轻工、材料、纺织等专业学生的基础课,是一门应用广泛,极具创新性和发展前途的学科[1]。然而,物理化学作为一门交叉学科,涉及化学、物理学、高等数学等多门学科的内容[2],理论性强,历来被学生们认为公式多、概念多,是一门较难掌握的基础课[3-5]。针对河南科技大学(以下简称“我校”)相关专业的特色及物理化学课程自身的特点,笔者在物理化学课程的教学过程中不断探索和积累经验,在对工科学生的授课过程中取得了良好的教学效果。本文将从如何提高教学质量、培养学生的实践创新能力以及课程考核改革等方面谈一下近几年来对物理化学教学的心得和体会,希望能够对该课程的教学改革工作有所推进。

1教学方法的改革

1.1以点带面,提高课堂教学效率

随着高校教学改革,一些非化学化工专业工科对基础课程的课时数进行压缩,如在我校给环境工程专业《物理化学》课由原来68学时缩减到48学时。那么如何在有限的课时内教好这门基础课呢?笔者认为在实际教学工作中要着眼于提高课堂教学效率。首先,教师要“吃透”教材,认真研究教学内容,掌握教材编排体系各部分的内在联系。其次,要明确教学目的,在教学过程中分清主次,区别轻重,突出重点,解决难点,做到以点带面。比如学习化学平衡一章中理想气体反应的标准平衡常数,首先讲述标准平衡常数的定义,这就是“点”,进而将本章节的其它内容紧紧围绕这个“点”展开,探讨标准平衡常数与反应标准摩尔吉布斯自由能变的关系,以及复相化学反应的平衡常数。同时紧扣课后思考题和习题,采用课堂提问或小测验的方式,加深学生对本章基本概念的理解,增进学生对计算题的解题能力。

1.2理论联系实际,采用启发式教学

在教学中,注重理论与实际相结合,从学生感兴趣的生活化内容入手,培养学生感知与理解,分析及解决问题的能力。例如,在讲授表面物理化学一章时,举出实际生活中的界面现象作为实例,与课本上的理论知识紧密相连,提出“为什么玻璃毛细管内水面上升,汞面下降”、“硅胶吸水,塑料防水”、“水过冷而不结冰,液体过热而不沸腾”等问题。引导学生积极思考并做出回答,这样既培养了学生的发散性思维能力,又使学生体会到学以致用的乐趣和成就感。再如,在讲授化学动力学部分势能面与过渡态理论时,在课堂上展示势能面的三维立体模型,使学生能形象、清晰地理解“过渡态”、“活化能”、“活化络合物”等概念。运用启发式教学,着重培养学生的学习兴趣,使学生在教学过程由被动接受转为主动参与、思考,把传统教学中的以教师为中心的单向传播模式,转变为以“以教师为主导,以学生为主体”的双向感应模式。

1.3新旧结合,融会贯通

由于扩招及高考考试改革方案的改革,使得我校工科学生的化学基础参差不齐,部分学生在高中阶段没有主修化学,化学底子薄弱,进入大学后遇到公式多、逻辑性强的物理化学,普遍感觉学习比较困难。此时要从学生实际出发,摸清学生的底子,不要急于求成,而是保证学生学一点,掌握一点。根据物理化学的课程特点,循序渐进,查漏补缺,不断巩固。教师可利用每节课开头的数分钟时间回顾上一次课的重点内容,这样既注重新旧知识的衔接,又在巩固旧知识基础上增进新知识。如在讲述化学动力学一章反应速率常数与反应温度关系的阿伦尼乌斯方程时,可向学生提及已经学过的化学平衡一章的范特荷夫等压方程及相平衡一章的克劳修斯-克拉佩龙方程,由于这三个方程数学形式上的相近,既加深了学生对所学公式及其应用的理解,又能起到新旧结合、举一反三的教学效果。

1.4利用多媒体教学,制作富有个性化的课件

目前多媒体教学在全国高校已被普遍使用,通过幻灯片播放的教学形式,能在一定程度上提高课时利用率,改变了传统教学中“黑板+粉笔”的单一模式。根据物理化学课程内容特点,笔者在近几年的教学过程中也制作了物理化学多媒体课件。教学方式“画面动起来,老师站起来”,这些措施不仅活跃了课堂气氛,促进了教师和学生的双边互动,也有利于提高学生的学习积极性[6]。例如课堂讲授中通过图文、视频展现一些著名化学家,如焦耳、迈耶尔的生平事迹和简介,创设教学情境,激发学生的学习兴趣,达到寓教于乐的教学效果。再如将化学动力学气体反应的碰撞理论一节采用动画的形式进行教学,使学生能更直观、清晰地理解“活化碰撞”、“碰撞截面”、“概率因子”等理论和概念。我们在发挥多媒体优势同时,不提倡大家采用同一个课件,而是鼓励各位教师根据学生所学专业的不同,有针对性地制作具有个性化的课件。课下各位教师还要跟学生积极交流,根据授课情况和学生的反映不断修改、完善和补充课件。只有不断提高课件的质量,才能充分发挥多媒体教学的优势,才有助于物理化学课程教学质量的提高。

2实验教学的改革

根据课程教学大纲的要求,结合物理化学课程特点和各专业特色,笔者所在的教研室将物理化学的实验教学分为课内实验和创新设计性实验两部分,旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。如冶金专业物理化学实验共40学时,其中,综合性实验24学时,占60%,设计性实验16学时,占40%。课内实验的开设目的是既能反映物理化学课程的主要教学内容,又体现其在本专业的应用,以培养学生的基本操作能力。如冶金工程专业的课内综合性实验“有简单共晶系统相图的绘制”、“原电池电动势的测定”、“最大气泡法测表面张力”及“丙酮碘化动力学方程的确定”,这些实验涵盖了相平衡、电化学、界面化学及化学动力学的内容,并且和冶金传输原理、钢铁冶金学、金属学及热处理、冶金工艺学等专业课程的相关知识有机结合起来。通过课内实验,使学生掌握物理化学的基本实验技能,正确使用各种测量仪器,掌握物理化学的测定方法和原理,并能对实验数据进行科学、合理、有效的分析和评价。而创新设计性实验是让学生为解决实际问题,自行查找资料并制定实验方案和具体步骤,有助于培养学生综合运用物理化学理论知识的能力和动手能力。如课程组教师指导学生利用“电导滴定法”进行食用醋的鉴别。通过电化学一章的学习,学生了解到电导测定可以应用于电导滴定,利用电导滴定法测醋中的总酸度,以区别酿造醋和勾兑醋。鼓励学生根据自己掌握的理论知识,制定具体的实验步骤,并列出自己所需的仪器和试剂。实验过程中学生独立完成实验,实验结束后学生对实验数据进行处理,绘制电导滴定曲线,计算醋中乙酸的含量。通过开展创新设计性实验,学生的独立分析、实际操作和解决问题的能力都得到了锻炼,为以后的继续学习深造和工作实践打下坚实的基础。

3考核方法的改革

为全面衡量学生对所学知识掌握的程度和学习情况,我们结合物理化学课程教学目标和特点,对课程的考核形式、评价方式、考核权重等方面进行改革,制定课程总成绩评分体系,避免一张试卷定成绩的传统考核方式。课程总成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试三方面构成。平时成绩占总成绩的15%,包括作业评分、出勤情况、课堂表现和随机测试等。作业即老师布置的课后作业,每次作业上交后按百分制给出成绩,平均成绩即为作业测评成绩。课堂表现主要采取提问的形式,保证课程进行过程中每个学生都被提问至少一次。随机测试为及时检查学生的阶段学习情况,也使得学生了解自身的学习情况,每学期采用3~4次平时测验,通常采取闭卷、笔试的方式。实验成绩占总成绩的15%,包括预习报告、实验准备、操作环节和实验报告处理等。最后的期末考试占总成绩的70%,在试卷命题过程中注重试卷考察知识点的涵盖面、广度、深度和命题的多样性,力求能对学生的记忆、理解和应用水平进行全面考察。这种过程化考核和期末性考试的结合,改变了单纯知识化考核的评价模式,降低了成绩的随机性因素,更注重学生的学习过程,能更好地反映学生对知识的掌握程度。

4结语

为了提高高校教学水平,积极推动素质教育的可持续性发展,改革物理化学课的教学方式和教学内容,已经成为目前工科教育工作中的当务之急。物理化学教学改革属于系统工程,需要各个环节齐头并进。除了对教学内容进行全方位的规划,教学方法、教学手段和评价体系的改革也应与时俱进。路漫漫其修远兮,随着社会的发展和时代对人才的需要,物理化学的教学改革将一如既往。

参考文献

[1]任素贞,王旭珍,施维.物理化学.4版[M].上海科学技术出版社,2013:1-2.

[2]傅献彩,沈文霞,姚天扬,等.物理化学.5版[M].北京:高教出版社,2005:1-12.

[3]石月丹,刘春光,关晓辉.浅谈“物理化学”教学改革与实践[J].中国电力教育,2011(9):202-203.

[4]刘庆波.物理化学教学改革的几点认识[J].化工时刊,2011,25(10):52-54.

[5]朱雯,尚通明.物理化学教学改革初探[J].江苏理工学院学报,2007,13(6):81-84.

物理化学教学范文4

关键词:物理化学实验,科研性实验,本科生

科研训练物理化学实验是一门综合性的基础化学实验[1-2],在本科生的教学工作中备受关注,其将分析化学的手段和数学分析方法综合运用的一门化学学科。传统的实验课程模式通常是老师讲解、学生照做,并且每个实验只做一次,对大部分学生来讲难以留下深刻印象[3-5]。这种模式不利于学生创新模式的培养,物理化学实验教学体系的改革也因此成为被关注的重要教研问题之一,其主要目标在于使学生更好地了解物理化学的研究方法和技能,加深对物理化学基本概念和理论的理解,进一步培养和提高学生的科学能力和创新能力[6-7]。我们进行了大胆的尝试——将科研活动与教学内容相结合,结合教学计划中的本科学位论文工作以及推行的本科生科研训练计划,开展多种形式、多层次的开放实验教学:将实践证实适合本科生教学的科研实验内容,先通过本科论文的形式对内容进行优化,然后补充到现有的物理化学教学体系中;物化实验中的基本实验拓宽到应用领域,赋予明确的、鲜明的专业特色的教学目标,并借助于学校的科研训练项目,设计研究性实验供学生进行科研训练。

1.从本科生毕业论文到的物理化学实验中的综合实验

在日常的教学和科研工作中,有意识地将科研工作中涉及到的所属专业的共性和基础的内容与本科教学中相关知识相结合。首先合理选择实验内容,并将这些内容融合到本科毕业论文中。之后对实验结果进行总结和升华,转化为物理化学实验中的综合实验。目前,我们选择的物理化学实验中的综合实验之一——“化学电源基本性能的测定”便是我们总结了科研工作中的一些基础内容并与物理化学课程中的电化学部分内容相联系进行设计的。“化学电源基本性能的测定”实验的目的在于使学生了解化学电源基本性能的评价指标以及设计相应的测试方法,同时加深理解极化作用对化学电源性能产生的影响。其所用设备均为物化实验室中的常用设备,如:电流表、电压表、稳压电源等;具体测试的性能指标主要有:电动势、开路电压、工作电压、容量、能量、功率等;所测试的电池也是我们日常生活中常用的锌锰电池、镍氢电池、铅酸电池等。实验对象为化学和化工专业大学三年级学生,实验是以开放实验的形式展开的。实验通常由4-5人组成的小组完成,实验由学生自己设计,独立操作,教师在其中只起到引导作用。通过开展这样的综合实验,学生兴趣浓厚、乐于动手,勤于思考,通过观察实验现象,记录和分析实验数据,获得丰富的关于电池性能的感性认识,达到对理论概念深刻理解和熟练掌握的目的。另外通过这个实验,学生们了解了不同类型的电池在性能上的差别,拓宽了物理化学的知识面,增加了对电化学知识的学习兴趣。在整个实验实施过程中,我们组织学生学习了有关设计性实验的要求,查阅电池相关的文献,并安排学生根据本实验所提供的仪器,完成一下工作两方面的工作:1)设计实验测定给定电池的基本性能。2)设计实验考察电池极化行为对电池性能的影响。物理化学实验课程作为化学专业教学计划中一门重要的课程,它对于学生理解化学学科的基本理论,掌握和运用化学中基本的物理方法和技能,以及培养学生科学思维和综合分析解决问题的能力等方面都起着重要的作用。将科研中一些基础的、经典的测试方法引入物理化学实验课程,对该课程的内容进行了一个良好的补充。

2、物理化学实验中的基本实验与本科生的科技训练结合

为进一步培养本科生创新意识和创新精神、提高本科生的创新实践能力,学校自2005年开始设立本科生研究训练计划,为本科生开展科学研究和技术开发活动提供专门化的训练和指导,其英文表述为“StudentResearchDevelopingProgram”,缩写为“SRDP”,实施原则是“自主申请、公平立项、择优资助、规范管理”,由项目申报学生在教师指导下主持完成,其主要是针对已经具备一定的专业基础知识的化学和化工专业大学二年级和三年级的学生开展。项目按期进行,结束时要进行答辩,答辩专家根据学生汇报情况进行考核,根据考核的结果相应的给予2-3个学分。近年来我们已经进行了两届物理化学实验到SRDP课题的尝试,分别是关于“海洋沉积物中表面活性剂的提取和分析”研究和“铜离子在海洋沉积物上的吸附等温线”研究,先后组织9名本科生进行科研训练。上述两个课题内容覆盖了大学无机、有机、分析和物化课程的内容,突出了物理化学基础实验内容的应用。界面现象是物理化学课程中较为重要的内容之一,其内容较为抽象,加大了学生对该部分内容的理解难度。“醋酸在活性炭上的吸附”是物理化学实验课程在该知识面设计的基础实验。通过该实验,学生能够对液固吸附现象以及吸附等温线的测定等有了较好的感性认识,并更好的掌握了有关的概念和理论知识。以此为契机,我们引导学生进一步加以训练,对本科生而言是一个对所学知识进行融会贯通以期进一步提高的好机会,可使学生充分理解和掌握有关液固界面性质、吸附脱附过程等的基础理论和相关的实验原理及技术、方法。SRDP课题实施中学生从查阅文献开始,然后设计实验,自己动手开展实验,认识海洋中的界面现象,并了解污染物的去除和分析技术,将课本中学到的抽象技术和理论与具体的海洋环境问题联系在一起,在具体科研工作中加深对有关知识的理解,同时增强对海洋环境问题的认识。SRDP工作开展不仅锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,而且增强其工作中的观察能力、操作能力和结果分析能力,从而使得学生具备一定的科研素质。学校组织的SRDP计划,给在读的本科生提供一个科研锻炼的平台,让他们较早地近距离地参与到科研项目中,接受科学研究的熏陶。几年的努力结果表明,我们的措施对学生进行研究性学习、孕育创新意识、培养创新能力等都起到了积极作用。不少学生因对从事SRDP科研工作的喜爱,继续从事该方向的本科毕业论文设计,甚至有的学生因此选择继续从事该方向的科研工作。

有着合理目标和计划的科研训练对提高学生的综合素质有着积极促进作用。通过补充有利于学生思维能力培养和科学素质提高为的实验训练项目,使化学专业的学生更好地掌握思考、探索和研究的方法,并在理论和实践上都得到全面的提高,为以后学习及工作打下扎实的基础。几年来进行多层次物理化学实验教学模式的有益尝试,我们和学生们的共同努力已经取得了令人较为满意的效果。

作者:王丽莎 曹晓燕 姬泓巍 包木太李先国 单位:中国海洋大学化学化工学院

参考文献:

[1].訾学红,陈永宝,张红光等,自主式教学模式在物理化学创新性实验教学中的探索[J],实验室研究与探索,2013,32:321-323

[2].郑传明,吕桂琴,王良玉,在物理化学实验教学中注重培养学生的能力[J],实验室技术与管理,2008,25:132-134

[3].刘海峰,陈明洁,陈敏,《物理化学实验》教学方法改革的探索与实践[J],实验室科学与技术:2013,11:66-68

[4].张虎成,李苞,物理化学探究性教学模式的探索与实践[J],实验室科学,2013,16:50-52

[5].石海信,物理化学实验开放性研究性教学模式的研究与探索[J],广东化工,2008,35:119-122

物理化学教学范文5

【关键词】物化实验;教学方法;改革

物化实验是化学专业学生必修的一门独立的基础实验课程,它对于掌握物理化学的研究方法,加深对物理化学基本理论和概念的理解,增强解决实际问题的能力,无疑是十分重要的。因此,不断充实和更新物理化学实验课的教学方法研究,提高实验课的教学质量,对培养合格的化学专业学生有重要的意义。本文简要介绍我们在物理化学实验课中进行教学改革的情况,并提出自己的一点见解。

一、基本设想

物理化学实验教学的基本过程,一般都是在确定实验内容后,通过学生对实验的预习和准备,教师的讲解,实验操作和写实验报告等步骤进行。这样的过程对学生学会物理化学实验的基本技术,掌握实验数据的处理方法上起着良好作用。但也存在以下不足:

学生实验的内容完全限制在实验讲义所指定的范围内,教师安排几个实验,学生就按照讲义做几个实验,教学方法基本上是验证式的,对于启发学生特别是大学高年级学生独立思考问题,培养分析问题、解决问题的能力是不够的。教师往往管得过多,学生被动应付,学生的学习积极性不能得到充分发挥。教学形式比较单调刻板,学生在学习了一些必要的基础实验方法后,没有进一步进行实践的机会。

教学活动应该是生动、活跃、富有创造性的过程,因此必须同时发挥师生双方的主动性和积极性。特别是在科学技术飞跃发展的今天,学校的教学过程不仅要传授知识,更重要的是重视学生智力的开发,即重视学生创造能力的培养。

二、具体做法

将物化实验教学分为两个阶段:

第一阶段:进行14个基本实验。内容包括物理化学的各个基本方面以及主要的物理化学实验基本操作。通过这部分的教学,使学生学习物理化学实验的常用方法,掌握必要的基本技能技巧,同时有意识地引导学生注意物理化学实验的设计思想,要求做一个实验,学习一个方法就能举一反三、解决一种类型的实验问题。

第二阶段:选出10个题目作为学生的独立实验。这些实验主要有三种类型:

(1)应用已经学到的实验知识,解决进一步的问题。

(2)在原有实验的基础上,进一步应用一些新的仪器设备,解决有关问题。如:应用2042型自动平衡记录仪记录步冷曲线,测绘Bi―Cd相图;应用CDR―1型差动热分析仪测定KNO-3和BaCl2・ 2H2O的差热谱等。

(3)补充前一阶段实验中实验技术训练方面的不足。如:考虑到在前一阶段实验中电标定法测定量热计的热容以及量气法都未让学生应用到,所以这时就分别安排熔解热的测定和H2O2分解反应速度常数的测定实验来予以补上。

第二阶段独立实验进行时,仍将全年级学生按每二人一组编排,每组选做所列题目中的一个实验,确定题目后在一周内查阅资料,预习准备,教师对这些实验只作答疑讨论,不再详细讲解。然后用10-12学时进行实验,要求学生独立完成,但允许学生实验失败重做。实验完毕后,分别按规定作出实验报告,并要求将测得的数据与文献值进行对照比较,做出误差分析和实验讨论。最后每个小组进行一次交流,采用实验展览的形式,每个实验选派一名代表,边演示边讲解,报告实验结果和实验过程中的体会,并进行讨论和质疑。这样,使每个学生除了自己做的实验外,对整个独立实验的内容都有一个比较全面的了解。

三、几点体会

(1)物理化学实验教学分成基本实验和独立实验二部分来进行,受到学生的普遍欢迎。由于在教学的第一阶段比较强调实验的基本技能和设想思想,学生学习目的性比较明确,针对性强,基础知识掌握得比较牢固。第二阶段强调学生独立解决问题,学生的积极性得到较好发挥,同时也能使学生获得进行科学研究的初步训练。通过这种教学安排,学生的实验技能技巧,数据处理能力等多方面都提高得比较快。

(2)从学生独立实验的结果看,大部分学生的实验结果在误差范围内,个别学生虽然有较大的误差,但也能从实验操作过程中,仪器设备的使用方面着手分析误差产生的原因。另外,不少学生在实验过程中能自觉查找资料,摸索合适的实验条件,总结实验的关键。

(3)高年级学生的实验课,应放手让学生自己研究和解决问题。从这次教学改革尝试看,独立实验可以多安排几个,难度也可以再适当增大。在实验时间的安排上,可以灵活一些,最好逐步做到实验室开放,让学生有更多的时间在实验室里进行实验。

物理化学教学范文6

关键词:实验教学;物理化学;留白策略

化学是一门实验性学科,实验教学是培养学生动手能力、科学素养的重要环节[1]。物理化学实验除了巩固理论知识外,着重培养学生创新思维、数据处理、分析问题和解决问题的能力[2,3]。在实验教学中采用留白教学法,可以促使学生以探索的心对待实验,从实验中发现、分析、归纳和总结,实现在“做中学”。

1物理化学实验当前遇到的问题

1.1照方抓药

物理化学实验教学中,常常存在理论和实验脱节的现象。或者是由于物理化学实验装置台套购置原因,采用学生分组循环实验;或者是由于实验项目在课程中分布不均衡,造成与理论教学不同步。学生对原理不了解,实验中就会按照讲义照方抓药,潦草完成。

1.2猜测结果

当前物理化学实验内容多为验证性实验,实验有确定的结果。教学中学生按照操作流程完成,并采用各种方法猜测“正确”答案,使自己的测定数据“看起来正确”。这样的实验教学仅仅训练了学生的实验操作技能,背离了实验的初衷,学生的观察能力和发现问题的能力都得不到训练。

1.3工具落后

物理化学实验中涉及数据的处理和数学模型的建立,传统的计算器不能满足现代数据统计和处理的需要,现代的计算机软件丰富多样,这些软件在数据处理方面各有利弊。新编实验教材建议使用计算机软件进行数据处理,由于教材的更新速度落后于软件的更新速度,计算工具落后的情况会持续存在。

2物理化学实验中的留白策略

2.1实验原理留白

实验原理是实验要验证的基本规律,只有自己发现的,才会印象更深刻。在设计实验时,结合学生特点,把学生能力所及的规律,借由实验的设计,让学生自己去发现。以双液系气液平衡相图绘制的实验为例,其中用到沸点仪(如图1所示),实验中液相受热蒸发,冷凝后汇聚在冷凝管下端,其组分为气相组成。但实验中收集的气相组分是开始加热到沸腾过程的气相组分,不是沸点时的气相组分,这样就影响了实验结果的准确性。为此,教师们采用各种方法来改进实验,或者改进实验装置,或者修改实验操作。本着让学生自己发现的目的,微调实验内容,让学生收集两次气相和液相组成。学生发现两次收集的气相和液相组成不相同,进而开始思考为什么不相同?哪一次的实验数据更贴近实际情况?如何改实验装置可以使实验更便捷?双液系沸腾过程特点就可以经由学生实验自己发现。

2.2实验操作留白

实验操作是实验成功的保证,选择的试剂和取用的量都经过反复优化,这反而剥夺了学生思考的过程。因此,我们在一定范围内,鼓励学生尝试,允许学生试错。以萘的环己烷溶液凝固点降低实验为例,萘的加入量有一个建议范围,当学生对超出加入量范围感兴趣时,鼓励其尝试,提醒注意观察实验现象,比对实验结果。同一个实验中,不同学生关注的焦点不同,试错的方法也不同,在后续的实验讨论课,每组将分享自己进行的尝试和发现的规律,全班在此基础上进行改进和总结。

2.3实验结果留白

传统实验多为验证性实验,通常在实验原理讲解的过程中,学生就能猜到实验结果,学生会养成一种去印证而不是去发现的习惯。唯有不设答案才会有多种答案,不论教师知道实验的结果是什么,一定要把发现的权力留给学生。以恒温槽的使用实验为例,传统的实验目的是了解恒温槽和贝克曼温度计的使用方法,测定恒温槽的灵敏度曲线。物理化学实验有培养学生数据处理能力的任务,恒温槽实验考验了学生对数据的敏感程度和忠实于原数据的科学精神。对实验内容进行如下处理:测定两个温度下恒温槽的灵敏度,其中一个温度略高于室温,另一个在此基础上高20°C。学生需要对实验数据周期性,最大最小值进行判断,并对两组数据进行比较。低温组的数据由于温度变化较小,规律性的判断会带来很大干扰,这样的情况在科学实验中经常会遇到,如何面对困难并在困难中寻找方法,是对学生实验心理素养的培养,也是对学生忠实于原数据的科学精神训练。

2.4实验课后讨论留白

实验目标达成,仅仅通过实验过程是不够的,实验课后的讨论可以把学生对实验的理解深化,然后抽象为可供借鉴的方法。恒温槽实验,引导学生体会数据收集、整理、分析、对比的方法,以及如何进行数据挖掘,数据与实验的结合观察;双液系相图实验,可以引导学生关注实验中的现象观察、正误判断、仪器改进、方法修正;旋光法测定蔗糖转化反应速率常数实验,可以引导学生解构实验的设计方法和后续的数学处理方法。讨论课的顺利开展,离不开上述过程留白策略产生的疑问、思考、再实验和总结,由实验中产生的疑问开始,进行针对性的补充实验进行验证,最后总结讨论。讨论课的开展也要留白,针对大家讨论的方法,指出这只是解决这类问题的其中一个方法,可以给学生课后思考留下空间,勾起学生课下拓展学习的兴趣。

2.5数据处理工具留白

物理化学实验要培养学生数据处理的能力。现在计算机普及,软件丰富适用,软件的更新速度之快,让人应接不暇。原则是传授数据处理的方法,不统一数据处理的工具。在教学要求上,明确可接受的作图方法有:坐标纸作图、excel作图、origin作图;在教学方法上,以引导为主,在实验报告提交后,对每一种数据处理方法进行点评,使学生认识到origin软件的优势;在教学安排上,数据处理的难度先易后难,当学生用传统方法处理数据感到繁琐时,就开始根据网络教程自主学习origin作图方法。虽然每一个同学开始使用origin软件的时间点不同,期末大部分同学都能掌握or⁃igin作图方法。这样的留白设计,一方面尊重学生差异,遵循学生自身发展规律,符合启发式教学的原则;另一方面培养了学生的自学能力和自学信心,实现“为不教而教”[4]的教学目的。

2.6教师评价留白

教师评价在实验教学中有导向作用,传统实验的评价多以实验认真程度和实验结果与理论结果的吻合程度作为标准。我们则鼓励学生自主的思考和创新的想法,在教学中对学生的活跃的思维进行呼应,共同分析讨论其想法的可行性。在物理化学实验教学调查问卷中,多位学生表示,对物理化学实验的兴趣始于教师对其突发想法的肯定和鼓励。不以统一结果评价学生,因材施教是实验教学的方向。

3结语

实验教学中运用留白策略,在教学目的实现上,更有利于学生发现规律而不是验证规律;在教学设计方面,更有利于呈现问题而不是消弭问题;在实验操作上,允许学生合理试错并从错误中发现规律;在实验讨论上,提倡分享发现而不是统一答案;在实验期望上,以解决问题替代呈现结果。实验的留白策略回归实验的初衷,让学生在实验中体验发现的乐趣和探索的喜悦,同时提高解决问题的能力,形成严谨的科学精神。不是所有项目都留白,把任务交给学生自己完成,而是根据具体实验特点,有选择地,通过更高阶的设计,把要传递的信息通过实验结果呈现出来。通过留白促进学生思考,再辅以教师有技巧的引导,让学生对模糊的认识明晰化。因此,实验的设计很关键,需要教师谨慎把握,教师需要了解各种情况的实验结果,熟悉可以与实验关联的理论信息点,在实验教学中才能心中有数,引导学生指向目标而又不谈结论。

参考文献:

[1]张树永,张剑荣,陈六平.化学类专业实验教学改革的进展、趋势与重点[J].大学化学,2016,31(9):1-6.

[2]许新华,王晓刚,王国平.中美物理化学实验教材内容的比较研究[J].中国大学教学,2016(6):81-86.

[3]李馨,王海星,张胜红.科学思维导向的物理化学实验模式[J].化学教育(中英文),2020,41(14):37-41.