引論:我們?yōu)槟砹?篇物理化學論文范文,供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感,讓您的文章更具深度。
物理化學論文:物理化學教學論文
1改善教學方法,提高學生學習興趣
傳統(tǒng)的教學方法多以教師講為主,偏重于灌輸,忽略和限制了學生學習的主動性和積極性,引起學生厭學和逆反心理,導致教學效果不理想。因此,必須對教學方法進行改進。教學過程中,以啟發(fā)式,討論式教學方法為主,激發(fā)學生的學習興趣,加深學生對所學內容的理解和掌握。比如,在講克克方程時提出“在高原上煮雞蛋能煮熟嗎?為什么?”,在講膠體分散系時,可以提出“江河入海口處的三角洲是如何形成的?”以及“明礬凈水的原理是什么?”。在講化學動力學時,提出“不同的藥品為什么每天吃的次數(shù)會不同呢?”等問題。學生會給出不同的答案,教師就可以結合課堂內容,與學生一起分析并找出答案。此外,教師要對教材充分了解,深入分析,區(qū)分重難點內容,加深教學內容與醫(yī)學專業(yè)之間的聯(lián)系,這樣不但教學重點突出,教學內容也更具有針對性。比如在講熱力學定律的時候,這部分內容與藥學專業(yè)的聯(lián)系不大,那么我們如何來提高學生的學習興趣呢?可以將熱力學內容和藥物反應聯(lián)系在一起,以藥物為例,設計幾道計算題,這樣就達到了學以致用的效果。在講授動力學內容時,可增加藥物儲存期,有效期的測定相關內容。同時,教師要引領學生學會歸納總結。由于物理化學課程知識點多,公式多,看似雜亂無章,其實各知識點之間存在著一定的邏輯關系。比如自發(fā)過程的判據(jù)包括三個,熵,吉布斯自由能,赫姆霍茲自由能,但是適用條件不同,在教學中,教師就可以鼓勵學生自己總結,這樣有利于調動學生學習的積極性。啟發(fā)式,討論式教學方法的運用,激發(fā)了學生的學習興趣,調動了學生學習的積極性,培養(yǎng)了學生分析問題,解決問題的能力,提高了教學效果。
2理論聯(lián)系實際
雖然物理化學這門課程理論性比較強,但也是從大量實踐基礎上總結出來的,因此,在教學中,盡可能地把物理化學中的抽象的概念,理論與實際生活中的現(xiàn)象聯(lián)系在一起,加深學生對這門課程內容的理解,提高教學效果。比如,在講滲透壓的時候,可以介紹臨床使用的0.9%生理鹽水,以及與血漿滲透壓的關系。在講電解質使膠體聚沉的機制時,可以介紹“鹵水點豆腐”,鹵水中主要含有MgCl2,豆?jié){中含有大量蛋白質,蛋白質具有膠體的性質,膠體遇到電解質會發(fā)生聚沉,所以豆?jié){遇到鹵水會變成豆腐。在講開爾文公式的時候,可以解釋土壤含水保濕的機制。在講表面張力的時候,可以和學生一起做肥皂膜的實驗,讓學生自己發(fā)現(xiàn)表面張力和力的方向。物理化學實驗作為理論教學的重要組成部分,不僅實現(xiàn)了理論知識的具體應用,還培養(yǎng)了學生的動手能力和獨立思考能力。比如在講到多組分相圖的時候,內容比較抽象,學生不能直觀的理解這章內容,但是通過實際操作雙液系相圖的實驗,加深了學生對這章內容的理解,使教學效果更加完善。比如在講到燃燒熱時,在強調只有1mol物質燃燒時放出的熱量才是燃燒熱,以及根據(jù)各物質的燃燒焓求算反應焓以外,還可以在課堂上播放《燃燒熱測定》實驗的視頻,使學生更直觀地理解課堂內容,加深知識點的理解。在物理化學教學中,將基礎理論和實際生活聯(lián)系在一起,能夠充分激發(fā)學生的學習興趣,達到學以致用的效果。
3教學與科研緊密結合
隨著現(xiàn)代科技逐漸發(fā)展,教師在教學過程中不能只局限于課本的內容,應將教學知識擴展,將課內與課外知識有效結合在一起,把學科發(fā)展前沿的新技術和新成果滲透進來,充分激發(fā)學生的學習熱情,讓學生對物理化學這門課程不再敬而遠之,而是自發(fā)地想要學好這門課。例如超臨界流體萃取這一高新技術結合了物理化學中的溶解度定律,分配定律以及焦耳-湯姆生效應等理論;現(xiàn)代文明離不開磁性材料,如家用電器,磁懸浮列車,發(fā)電機等,目前得到廣泛應用的銣鐵硼永磁材料是利用凝固點降低原理和二組分體系相圖等技術設計的。在介紹表面活性劑時,引入學生比較感興趣的石油開采過程,簡單介紹一次開采,二次開采等概念,使學生更加輕松地吸收新的知識點。學生還可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣參與到教師的科研中,比如,在講到催化反應動力學時,就可以介紹教師的關于催化劑制備的科研項目,學生也可以參與到其中,從查閱文獻開始,設計實驗方案,進行實驗。充分調動了學生學習的積極性。
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實踐證明,通過初步的改善教學方法,增加與學生的互動,將理論知識與生活實際相結合等方式,充分提高了學生的學習興趣,調動了學習的積極性,提高了教學效果。今后我們會繼續(xù)根據(jù)學生的反應,進一步對教學方法進行優(yōu)化,完善教學方法和內容。
作者:薛瑩雪 單位:吉林醫(yī)藥學院藥學院
物理化學論文:林業(yè)物理化學教學論文
1教學內容改革
1.1所學內容緊扣學生專業(yè)特點
物理化學課程涉及的公式約有150個,教學時,要求學生掌握基本公式的推導和證明,能用基本公式去解決一些實際性問題.提倡學生平時自學,上課前復習鞏固學過的知識,強調數(shù)學和物理基礎知識的重要性,培養(yǎng)學生對所學知識進行綜合應用的能力.利用高等數(shù)學知識,幫助學生掌握、理解物理化學公式.如從卡諾循環(huán)可以推導出可逆熱溫商之和為零;從理想氣體發(fā)生PVT變化,可以求焓變、熵變、吉布斯函數(shù)變和吉布斯函數(shù)判據(jù)等參數(shù);從肥皂可以了解潤濕和乳化等概念.將現(xiàn)實生活中的某事件引入學習中,與物理化學緊密聯(lián)系,加深學生對知識概念的理解,提高學生實際運用知識的能力.
1.2引入物理化學科學家的故事進行勵志教育
在學習物理化學課程時,會涉及到很多著名的物理學家和化學家,講到相關內容時,教師會講解他們的個人簡歷和趣聞逸事.一方面,可以提高學生學習的積極性,集中他們的注意力,緩解課堂的學習氣氛;另一方面,每一位科學家的成功都離不開其自身不斷努力奮斗的過程,通過了解他們的經(jīng)歷,不僅豐富了課堂教學內容,而且學生對科學的發(fā)展也產生了興趣,對科學家產生了崇拜,成為學生學習的榜樣.如首次提出物理化學這個概念的是1901年和1909年先后獲得諾貝爾化學獎的兩位化學家:荷蘭的范特霍夫和德國的奧斯特瓦爾德,正是他們的研究促成了物理化學學科的誕生.其中范特霍夫是首位諾貝爾化學獎的獲得者,他50多歲時還經(jīng)營著一家牧場,親自送牛奶,被譽為“牧場化學家”.在講到稀釋定律時,介紹奧斯特瓦爾德的生平事跡,他出身普通家庭,求學時對化學產生濃厚的興趣,1884年在博士論文中提出了電離假設,1888年提出了以他名字命名的奧斯特瓦爾德稀釋定律,1909年因在催化作用、化學平衡和氨制硝酸等方面的杰出貢獻而獲得諾貝爾化學獎.
2教學方法與考核方式改革
2.1多媒體教學與傳統(tǒng)教學相結合
傳統(tǒng)教學采用粉筆板書的方式,書寫需要一定時間,導致學生接受知識量較少.而利用PPT課件,結合Flash動畫,能使教學內容生動、信息量大,給學生更直觀的印象,提高課堂效率.物理化學課程公式多,邏輯性強,有些問題比較抽象,單純采用多媒體呈現(xiàn),導致學生思維跟不上文字顯示的速度,因此不能僅用多媒體一種教學方式.結合教學實際,采用多媒體教學與板書相結合的方式授課,學生能充分地消化吸收所學的知識,教學速度適中,從而提高教學質量和效率.
2.2考核方式的改革與創(chuàng)新
物理化學課程考核方法普遍采用平時成績加期末考試兩大塊的組合,存在期末考試成績在總評成績中比例偏重的問題.考核方式改革前,平時成績占20%,期末考試成績占80%.這種考核方式可能導致學生平時學習不認真,期末考試前突擊,因而不能起到督促學生平時學習的作用.考核方式改革后,采取平時成績占20%,階段考試或考核成績占30%,期末考試成績占50%的形式.在原有基礎上,降低了期末考試的比例,規(guī)定小于等于48學時的課程,期間加一次階段性考試或考核;大于48學時小于等于64學時的課程,期間加兩次階段性考試或考核.雖然教師的工作量比改革前增加了,但學生學習的主動性和積極性得到了提高.學生要想取得的成績,就不能忽視階段性成績.另外,也嘗試在總評成績中增加其它一些(如課堂討論、課程論文等)考核方式,從而促進學生積極學習.
3設計實驗教學環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
實驗教學是物理化學教學中不可缺少的組成部分,是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段.結合物理化學課程內容構建實驗課程體系,該體系包括四部分:(1)基本操作和基本技能的訓練.包括實驗教學目的、要求、有效數(shù)字、相關實驗技術、誤差分析和實驗數(shù)據(jù)的處理表達方法等.(2)驗證實驗訓練.如燃燒熱、液體飽和蒸氣壓測定,一級蔗糖水解反應速率常數(shù)測定等18個實驗.通過實驗訓練,使學生對物理化學理論知識有更深入的理解和掌握,著重提高學生的實驗技能,增強動手能力.如學生通過測定一定質量的蔗糖的燃燒熱,將測試數(shù)據(jù)輸入計算機,利用Origin或Excel軟件繪雷諾溫度校正圖,計算蔗糖的燃燒熱,研究系統(tǒng)與環(huán)境熱交換的關系,從而理解摩爾恒容燃燒熱和摩爾恒壓燃燒熱的差別.(3)綜合及設計實驗.結合化工企業(yè)生產的典型案例和教師的科研成果凝練實際項目,讓學生能夠發(fā)揮主觀能動性,把所學的理論知識加以綜合運用,增強獨立解決實際問題的能力.如指導專業(yè)基礎好、操作動手能力強的學生參加全國大學生化工設計大賽,通過參賽鍛煉學生的實驗思路和實驗技能,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力.(4)物理化學實驗中常用的數(shù)據(jù)表.物理化學的教學改革是一項長期而復雜的工作,需要不斷地學習和改進.作為林業(yè)院校,在物理化學教學中已經(jīng)做出一些嘗試性的改革與創(chuàng)新,并取得了一定成果,但仍有一些工作需要做.如結合專業(yè)課程設置和專業(yè)培養(yǎng)目標來提高專業(yè)學生就業(yè)能力.物理化學課程的教學是一個需要長期研究的課題,只有不斷地創(chuàng)新和改革,結合東北林業(yè)大學的發(fā)展,把不同專業(yè)的物理化學課程教學工作做好,才能培養(yǎng)出具有較強實踐能力的實用型專業(yè)人才.
作者:方濤 王玉峰 孫墨瓏 劉本才 張秀成 單位:東北林業(yè)大學理學院
物理化學論文:基礎創(chuàng)新物理化學實驗論文
1轉變實驗教學觀念
傳統(tǒng)的教學模式,整個實驗按教材或教師預先設計的步驟和方案進行,學生被動參與,這樣不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。物理化學實驗是一門理論性、實踐性和技術性都很強的課程,其實驗內容更側重于定量地解釋化學過程的規(guī)律,提高運用其技術與方法去分析和解決實際問題的能力,從而形成科學嚴謹?shù)乃季S方法,使綜合能力得到提高。物理化學實驗在培養(yǎng)未來化學工作者的教育中,占有特別重要的地位,對培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和實踐能力起著理論教學無法替代的作用。
2構建實驗課程體系及優(yōu)化教學內容
俗話說“萬丈高樓平地起”,扎牢基礎,利于提高學生的創(chuàng)新能力。我們構建了循序漸進型的物理化學實踐課程體系“基礎實驗→綜合性→設計性實驗和開放性實驗”,利于提高大學生的自主學習和創(chuàng)新能力。基礎實驗,按照已擬定的實驗方案測得實驗數(shù)據(jù),用數(shù)學原理和方法科學地處理實驗數(shù)據(jù),使學生對理論知識有一個較直觀和深刻的理解;綜合實驗主要培養(yǎng)學生自主學習和獨立思考的能力;設計性實驗、開放性實驗及研究創(chuàng)新實驗以培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。學生掌握不同層次的實驗要求及實驗技能,初步建立起研究科學問題的方法和態(tài)度。物理化學實驗是南昌航空大學的應用化學專業(yè)、應用化學專業(yè)春曉班及材料化學專業(yè)等的基礎課程。以春曉班為例,物理化學實驗課程學時為64學時,分兩個學期進行,是一門單獨設立的實驗課。實驗內容由熱力學、動力學、界面現(xiàn)象、設計性實驗(表面活性劑的臨界膠束濃度的測定及影響分析)、探索研究創(chuàng)新型實驗(B-Z振蕩反應的影響因素分析、不同體系鈍化曲線的繪制及其鈍化劑的影響、高聚物分子量的測定研究)等組成。其中基礎性、綜合性實驗為40學時,設計性、開放探索性實驗24學時。此外,為提高學生的興趣,南昌航空大學組織學生可以申請“三小項目”即“小發(fā)明、小創(chuàng)作、小制作”,這些小項目具有一定的難度,使學生有機會了解本學科發(fā)展的前沿,激發(fā)學生的求知欲望和探索精神,提高實踐創(chuàng)新能力。例如:結合物理化學光、電、磁及吸附等方面的知識,在2013年,2011級應用化學專業(yè)春曉班26名學生中有8名學生作為及時申請人申報第八屆南昌航空大學“三小項目”成功,占30.8。其題目有:“去除水體中汞的選擇性石墨烯—胸腺嘧啶復合物的合成與性能研究”“一種石墨烯復合納米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光電催化處理裝置”等。
3改革實驗教學模式及教學方法
向學生開放物理化學實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要舉措之一。開放物理化學實驗室的教學模式,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力,讓學生接觸到科研前沿的很多近期的成果,從而從根本上引起學生對實驗課的興趣和重視。傳統(tǒng)的灌輸式教學過程中,教師對實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理都進行了詳細講解,學生的積極性和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮。為此,我們將實驗的順序調整為:“基礎實驗→綜合性→設計性→開放性實驗”。在及時次實驗時給定設計性和開放性實驗題目,隨后學生先做基礎實驗,在課后根據(jù)自己選定的實驗項目積極地查找文獻,尋找合適的方法在實驗室進行,如果在課內沒有完成實驗項目,可以與老師預約時間來進行未完成的實驗。逐步推行開放式實驗教學模式,重在吸引學生主動參與科研實踐活動。還充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術在實驗教學中的作用。將一些儀器設備的操作、基礎實驗制成多媒體視頻;鼓勵學生用計算機來完成實驗數(shù)據(jù)的處理,利用Excel或Origin軟件進行數(shù)據(jù)處理不但速度快而且性高,規(guī)范物理化學實驗數(shù)據(jù)處理過程,為學生將來從事實驗或科學研究奠定基礎。
4完善實驗課程考核體系
為了較為客觀地評價學生實驗的真實水平,必須完善實驗課成績評定方式。考核內容包括預習、操作、紀律、實驗報告和實驗結果等;將考核的形式多樣化,主要從操作前的提問、操作是否規(guī)范、是否有原始記錄、對自己方案的可行性進行論證及可視化總結等方面進行綜合考核。客觀的考核評價體系有利于調動學生的學習積極性,培養(yǎng)其綜合能力,養(yǎng)成良好的實驗習慣和科學態(tài)度。
5學生培養(yǎng)成果
近年來我院本科生在部級科研創(chuàng)新大賽中屢創(chuàng)佳績,例如:在2012年第十二屆全國“挑戰(zhàn)杯”比賽中,聶珊珊等同學《磁性銅離子印跡聚合物的合成與性能研究》獲得三等獎;在2013年第十三屆全國“挑戰(zhàn)杯”比賽中,冷樂輝等同學《新型復合光催化劑的合成及光催化降解有機染料性能研究》獲得一等獎;李蕾等同學《廢棄鋰離子中鈷酸鋰的高效浸出技術研究》獲得三等獎。這些成果大部分都與物理化學的知識息息相關,基礎與創(chuàng)新并重的實驗教學模式對學生科研興趣的激發(fā)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。
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加強物理化學實驗教學的改革,更新教育理念,從物理化學實驗課程體系優(yōu)化、教學方法的改革及考核體系的完善等方面入手,以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心,實驗教學內容實行“基礎實驗→綜合性→設計性→開放性實驗”循序漸進教育模式,基礎與創(chuàng)新并重,重視實驗過程,建立科學的的考核評價體系,改善教學效果,利于把基礎扎牢,提高學生學習興趣和科研創(chuàng)新能力。
作者:陳萍華 蔣華麟 舒紅英 鄒建平 鐘勁茅 吳美鳳 王芊 單位:南昌航空大學環(huán)境與化學工程學院
物理化學論文:物理化學實驗設計論文
1提高學生對物理化學理論課程知識的理解和掌握
物理化學實驗過程中可以很好地將理論課程上所學習到的定律、公式應用到解決實際問題上.以蔗糖水解反應的速率常數(shù)為例,及時組同學按照傳統(tǒng)教學過程,首先學習一級反應動力學方程ln[A]0[A]=kt,討論一級反應動力學的特點以及半衰期等.學會利用動力學方程求算時間、物質濃度、速率常數(shù)、半衰期等數(shù)據(jù),然后按照給定的實驗步驟進行蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定實驗.第二組同學參照實驗設計教學過程,首先提出目標,需要測定蔗糖水解反應的反應速率常數(shù)k,然后學習一級反應動力學方程的推導過程,介紹一級反應動力學的特點.學生討論如何設計實驗測蔗糖水解反應的反應速率常數(shù)k:蔗糖在酸的催化下的水解反應可看作準一級反應,利用一級反應動力學的公式ln[A]0[A]=kt,從公式ln[A]=-kt+ln[A]0中可以看出以ln[A]對t作圖得到一條直線,斜率為-k,因此需要測量不同t時刻[A]的濃度,然后以ln[A]對t作圖得到一條直線,通過斜率即可求得反應速率常數(shù).此時教師可提出測量某一時刻物質的濃度一般有兩種方法:化學法與物理法,其中物理法更方便操作.
所謂物理方法就是利用某些物理性質與物質濃度的依賴關系,使用物理儀器快速測定出某一時刻的物理性質,再轉換成物質濃度與時間的關系.根據(jù)蔗糖水解反應中反應物和產物都是有旋光性的,可以選擇旋光度這個物理性質作為濃度和時間之間關系式的橋梁.利用旋光度與濃度的關系將反應動力學方程中濃度和時間的關系轉換成旋光度和時間的關系,因此只需要測定不同時刻體系的旋光度值就可以求算出反應速率常數(shù)k.學生選擇需要的實驗儀器和實驗材料,設計具體的實驗步驟,教師對整個流程進行評價和改進,在具體的實驗過程中驗證結果.實驗結束后討論問題:為什么要進行零點校正,可用什么物質進行零點校正,蔗糖的初始濃度對實驗測定有沒有影響等等.在學完二級反應動力學以后,教師還可提出延伸問題:如何利用電導率測定乙酸乙酯皂化反應(二級反應)的速率常數(shù)?第二組同學大致可以提出相應的實驗過程,而及時組同學則大都不知道該如何處理.兩組學生比較,第二組學生對公式的利用、實驗過程的處理等都較及時組學生要好.通過整個實驗設計流程,學生可牢牢記住相應的動力學方程公式,同時會對具體的實驗操作過程進行積極探索,對以后理論知識的學習也有很好的促進作用.
2激發(fā)學生自我學習和自我思考的興趣
很多時候,學生不知道物理化學中的理論和定律有什么具體用途,因此學習起來沒有興趣,只是被動地背誦公式定律.物理化學實驗設計過程的教學環(huán)節(jié)能夠激發(fā)學生的主觀能動性,提高學生自我學習和思考的能力.以燃燒熱的實驗測定為例,兩組學生首先學習理論課程中燃燒熱的定義,理解恒壓熱效應與恒容熱效應的區(qū)別.利用氧彈式量熱器分別測定待測樣品和基準物質在量熱器中燃燒引起的溫度升高值,再利用基準物質已知的燃燒熱來計算待測物質的燃燒熱.現(xiàn)在的實驗裝置大都采用自動化和計算機處理,及時組學生除了簡單掌握量熱器和壓片機的使用方法外,對物性燃燒熱方面的信息知之甚少,學生也沒有太大興趣去深入討論和研究.第二組學生采用實驗設計過程的教學方法,首先指導教師介紹燃燒熱在實際生活中的各種應用,例如燃燒焓的測定廣泛應用于各種熱化學計算中,測定有機物的燃燒焓,可計算相應的生成焓數(shù)據(jù),從而可以了解其穩(wěn)定性、反應性、生成機理、分子結構、能量規(guī)律等特點,對于掌握該化合物特定組成等有重要意義.氧彈量熱法也廣泛應用于污泥、廢物、煤發(fā)熱量的測定等等方面,對于泥煤的深度開發(fā)和綜合利用有廣泛意義.通過這些知識的講解,讓學生首先對即將學習的實驗有一個背景認識,知道將來在哪些方面可以有廣泛的用途,從而激發(fā)學生的主動學習興趣.然后再介紹氧彈技術的原理和燃燒熱測定實驗的基本過程,這時學生對實驗課程的理解和掌握就會有明顯提高.采用這種教學過程的第二組學生與及時組學生相比,首先在聽課過程中注意力就有明顯提高,思維也能隨著教學內容靈活轉換,在實驗過程中也能夠自己分析和處理一些常見問題,這些都是學習興趣被激發(fā)出來的結果.因此,實驗設計教學過程可以激發(fā)學生的學習興趣.
3提高學生的科研創(chuàng)新和分析解決具體問題的能力
創(chuàng)新是科研工作的靈魂,教學過程中應加強培養(yǎng)和提高學生的科研創(chuàng)新能力.對于物理化學的各個研究方向來說,物理化學的實驗設計過程在不同程度上會對學生的創(chuàng)新精神和分析解決實際問題的能力具有積極的作用.以凝固點降低法測物質相對分子質量實驗為例,兩組同學首先同時學習稀溶液的依數(shù)性:加入少量溶質引起溶劑性質的改變,例如蒸氣壓下降、凝固點降低、沸點升高以及滲透壓的改變.這些性質的改變值只與溶質的數(shù)量有關,而與溶劑的性質無關.利用一相為純物質時兩相平衡溫度與組成的關系可以推導出相應的定量關系式.其中,凝固點降低這個依數(shù)性質是一種常用的測量相對分子質量的實驗方法.及時組同學學習凝固點降低公式,知道凝固點降低的改變值與溶質的質量摩爾濃度成正比,能夠通過題意利用公式求解出相應的數(shù)值.第二組同學在學習完凝固點降低公式后,引導學生利用此公式進行溶質相對分子質量測定的實驗設計.
首先從公式推導中可以看出,公式中有我們需要求的MB,凝固點降低常數(shù)Kf可以查得.所需要的就是純溶劑的凝固點和加入少量溶質后溶液的凝固點Tf的值.所以整個實驗設計的關鍵就在于如何測定液體的凝固點.所謂凝固點是指一定壓力下,隨著溫度的降低,液體中逐漸出現(xiàn)凝固現(xiàn)象,固液兩相平衡時的溫度.引導學生自己選擇實驗器材設計實驗:要想測得凝固點,就需要將待測液體放到一定的冷卻介質中,例如冰水混合物,還需要精密溫度計隨時監(jiān)測液體中溫度的變化.此時教師給出提示:凝固點的測定并不容易,包括固液平衡的判斷以及凝固熱的放出對測量的影響等等,因此采用步冷曲線法測定相應的凝固點更為常用.學生討論具體的實驗步驟,教師進行指導修正,完成實驗設計過程.兩組同學同時開展凝固點降低法測定溶質相對分子質量的實驗,通過實驗過程中的比較可以看出,及時組同學大都只能按照書上的步驟進行機械操作,在操作過程中不知道何種因素會對實驗產生影響,更不明白怎樣對實驗進行改進.而經(jīng)過實驗設計過程的第二組同學大都對實驗細節(jié)比較注意,例如為什么需要冷凍管和空氣套管,冷凍管要豎直放置,不要靠在空氣套管上,還有冰浴槽的溫度、磁子的攪拌速度對實驗測定的影響等等.在實驗結束后,第二組同學在實驗數(shù)據(jù)的分析處理上也較及時組好,能夠利用步冷曲線法合適地得到相對的凝固點數(shù)值.及時組同學在思考題的解答上也與第二組同學有明顯差距,大都不明白一些針對實驗過程的問題如何進行分析解答:例如溶質的量是否加入的越多越好,冰浴槽的溫度過高或過低對實驗數(shù)據(jù)有什么影響,高溫高濕季節(jié)做此實驗是否會影響度等等.
4結語
物理化學實驗設計過程對物理化學的學習是能夠起到積極作用的,主要體現(xiàn)在以下一些方面:1)學生對理論知識更能深刻記憶,且能夠熟練應用相應公式;2)學生對物理化學的研究方法和實驗的具體操作過程更加理解和熟練;3)能夠分析設計實驗過程,對實驗過程中出現(xiàn)的問題能夠發(fā)現(xiàn)和合理解決.這些方面都會激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力,為以后的科研工作奠定良好的基礎.物理化學實驗的設計過程對學生的學習能力具有很好的培養(yǎng)促進作用,既可以促進理論課程知識的深刻掌握,又可以培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力,同時實現(xiàn)理論課與實驗課的完整對接.當然,如何能使更多的知識點聯(lián)系到具體的實驗設計過程中,如何能更好地引導學生創(chuàng)新思維,如何選擇合適的內容進行理論與實驗設計結合等等內容,都是值得進一步探討的問題.
作者:趙偉 單位:南陽師范學院化學與制藥工程學院
物理化學論文:開放式物理化學實驗論文
1程序設計原理
該開發(fā)平臺對課件的設計沒有“合成”或“編譯”等過程,它是對課件資料進行組合,就像搭積木一樣,把每一個時間點應完成的任務寫在時間點上就可以了。為了方便組合,我們特設計了一個課件編輯器。從圖中可看出,該編輯器具有所見之所得的效果,如,在時間點②,顯示2號圖片,播放2.mp3,講解實驗目的,延長時間填多少呢?點擊時間點②后面延時計時器的“開始”,就會講解實驗目的,講完后,再點擊“結束”,延長時間18000毫秒就自動填入了;在時間點③,顯示3號圖片,顯示1號GIF動畫,延時15000毫秒,即15秒;在時間點④,顯示4號圖片,消去1號GIF動畫,延時2000毫秒。這個編輯器還有插入幀、刪除幀、設置幀數(shù)、設置開始幀以及保存和播放等功能,有了這些功能就可靈活地組合課件,輕松地設計出所需要的課件。
1.2課件進程控制器的設計課件播放器只能按時間順序號
OrdinalNumber從頭到尾地播放課件資料,完成圖像顯示和語音解說等功能,無法控制播放進程,使用起來有點不便。課件進程控制器,能有選擇地播放課件內容,便于學生對某些內容進行反復性地觀看。利用VB中橫向滾動條控件HscrollBar1,見圖4下部的滾動框,將HScroll1.Max設為課件的幀數(shù),HScroll1.Min設為1,拖動滾動滑塊可選擇開始播放的內容,點擊講解就調用主程序從選擇的內容開始講解。
2應用實例
2.1雙液系氣—液平衡相圖繪制課件的設計
該實驗用回流冷凝法測定12個不同濃度的環(huán)己烷-異丙醇溶液的沸點和氣液兩相平衡的組成后,再繪出T-x相圖。實驗牽涉到的儀器多、過程雜、時間長,實驗課講短了,很多問題說不清,講長了,又耽誤做實驗的時間。為了緩解這一矛盾,我們將課件拷給學生,讓他們自由觀看,一進實驗室就做,結果,效果良好,大部分學生都能按課件的要求完成實驗任務。該實驗課件的結構,1~2幀講解實驗目的與要求;3~5幀講解實驗原理,其中第5幀,用GIF動畫模擬溶液在沸點儀中平衡和分別取出平衡后氣、液兩相溶液的方法;6~8幀講環(huán)己烷-異丙醇溶液與折射率關系的標準曲線的繪制的方法,其中第7幀用錄像講解阿貝折射儀的使用方法;9~10幀講解實驗步驟;第11幀講解實驗數(shù)據(jù)處理方法和技巧;12~14幀講解實驗中要注意的問題。用多媒體課件講解實驗比較符合物理化學實驗教學的特點,圖文聲結合,能直觀形象地講清實驗目的和實驗原理,動靜圖像結合能模擬實驗過程和演示儀器使用的方法,反復觀看可讓學生弄懂實驗的各個環(huán)節(jié),從而達到明明白白做實驗的目的。另外用多媒體課件講解實驗,還可擴充實驗內容,將實驗原理、儀器原理以及問題討論講得更加細致,使學生對實驗內容有一個更加深入和地了解,從而達到提高學生探究問題能力的培養(yǎng)的目的。
2.2電極制備和電池電動勢測定課件的更新
該課件的結構如圖6所示,以前使用的是SDC-Ⅱ型的電位差計,現(xiàn)在用的是EM-3C型的,課件更新時,只需修改7~12幀的內容就可以了。更新方法是這樣的,先將新的課件資料分別放在Image、GIF、Sound和Video四個文件夾中,然后更改7~12號時間點中各點應顯示或播放的資料,再適當調整一下時間間隔就完成了更新任務。在這一更新過程中,不需對整個課件進行重新調整,只對部分幀進行重組,顯得簡捷容易,它體現(xiàn)了開放式課件的優(yōu)勢。
2.3GIF動畫在課件中的作用
GIF動畫能將多幅圖片逐一反復地顯示在屏幕上。在物理化學實驗課件開發(fā)平臺中嵌入GIF動畫,具有得天獨厚的優(yōu)勢,它能模擬如旋轉、沸騰、鼓泡以及反復運動等過程的動作或實驗現(xiàn)象,使課件表現(xiàn)更加真實、設計更加容易;它能強調教學重點,用動畫的形式提醒學生關注屏幕中某些重要的內容;它能增強課件的動感,引起學生的興趣,提高課件的感染力。例如,在溶液表面張力測定課件中,可用GIF動畫描述“滴液鼓氣氣泡增大壓力增高氣泡逸出壓力降低”這一反復性的動作,如果平臺中沒有嵌入GIF動畫,對這一反復出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象的描述就復雜多了;在液體飽和蒸氣壓測定課件中,不銹鋼穩(wěn)壓罐上有3個閥,可用GIF動畫強調在抽氣、開關真空泵、檢漏和測量等過程中應該開或關哪一個閥。用動畫強調的優(yōu)勢是更能引起學生的注意,從而使學生看得更明白。
2.4AVI錄像在課件中的作用
AVI是主流視頻文件,WINDOWS能直接播放它。在開發(fā)平臺中嵌入AVI播放器有利于實驗現(xiàn)象的描述、實驗過程的演示,增加學生的感性認識,提高教學的效果和效率。如燃燒熱測定實驗,實驗過程復雜,實驗步驟較多,總的來說包括四個大的部分,即:壓片、充氧、測量和數(shù)據(jù)處理,在實驗課教學中,教師要講很長時間,結果學生印象模糊,首次實驗往往是以失敗而告終。在我們的課件中將講解與錄像結合起來,實驗內容講完后,讓學生看實驗過程錄像,這樣將理性認識與感性認識結合起來后,學生實驗基本上是一次性成功,既節(jié)約了時間,又降低了教學成本。
3結果及討論
(1)設計了依時間順序顯示課件資料的課件開發(fā)平臺,該平臺使課件開發(fā)顯得非常簡單,不需對開發(fā)者進行專門的培訓,利用編輯器將課件資料組合起來就可形成課件。
(2)該課件平臺將圖片、聲音、動畫和視頻融為一體,使課件的組合方便靈活,實驗現(xiàn)象和過程的模擬形象生動,特別適合于物理化學實驗課件的制作。
(3)將課件資料按類型分別放在Image、GIF、Sound和Video四個文件夾中,修改課件資料,調整時間間隔就可組成新的課件,這一設計方案使課件具有開放性,便于教師對課件的修改及二次開發(fā)。
(4)可用高分辨率圖片展示儀器的精細結構、物體體內的構造以及實驗現(xiàn)象的模擬,可用三維圖片構成三維立體動畫,使開發(fā)的課件更具有真實性、實用性和感染力。總之,該課件設計平臺改變了傳統(tǒng)的設計理念,將課件設計變?yōu)榱苏n件資料的組合,實現(xiàn)了開放式,使用者可依自己的需要修改或更新課件。這一課件開發(fā)平臺的推出,將會為課件開發(fā)者和使用者帶來更多的方便。
作者:徐永群 徐坦 王小兵 葉芳 單位:韶關學院 韶關市及時人民醫(yī)院設備科
物理化學論文:自主學習物理化學實驗論文
1設計自主學習型物理化學實驗教學模式的途徑
1.1教師要注重傳授技能培養(yǎng)的科學方法
授人以魚不如授人以漁,在實驗教學當中,我們的目的不在于完成實驗本身,而在于通過實驗使學生獲得培養(yǎng)實驗技能的科學方法,從而培養(yǎng)學生自主學習,自主創(chuàng)新的能力。在物理化學實驗教學中,教師應該結合教學內容和自己的學習經(jīng)驗,注意創(chuàng)設情境,傳授給學生恰當實用的實踐能力培養(yǎng)的方法。在思維上給予學生較大的自由,并注意激發(fā)學生實驗的潛能。教師在教學過程中應當有意識的誘發(fā)學生對自己的實驗進行有意識、有效的調控、調節(jié),從而不斷提高自主實驗的水平和能力,獲得實驗技能的科學方法。
1.2教師要精心準備并設計教學過程
首先,老師要根據(jù)實驗教學大綱的要求,要求學生借助于各信息資源,自由選擇實驗內容,通過自主獨立學習實驗內容之后,向老師提交實驗方案。其次,為了盡可能掌握應該掌握的實驗知識和技能,教師應該通過學生提交的實驗方案及時了解學生的自學情況,確定實驗指導的要點,通過老師對學生實驗的積極參與,從而大大的提高學生對實驗課參與的積極性,師生的共同參與能大大提高實驗課程效果。其次,老師要注重學生的實驗操作過程,要注重細節(jié),在使用儀器設備之前要進行嚴格培訓,培訓過關才能使用設備,老師要對學生細節(jié)錯誤及時指出并引導學生改正,培養(yǎng)學生嚴格遵守實驗規(guī)范并養(yǎng)成良好的實驗習慣。,注重實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄,嚴格書寫實驗報告,培養(yǎng)學生客觀公正、實事求是的科學態(tài)度,總結實驗過程中的得失,整個實驗過程都是學生自主完成。
1.3合理實施設計考試
教師需要合理選擇考試項目,考試項目好能與實踐相聯(lián)系而又要讓學生有發(fā)揮自己創(chuàng)造力的余地,學生必須通過獨立思考,設計合理的實驗方案,不能機械照搬現(xiàn)成實驗方案來完成實驗項目。老師需要靈活設定實驗考試成績評定標準,應從實驗方案設計、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)處理與分析、實驗總結這幾個方面客觀評定學生的實驗成績,考試結束之后,以師生互動的形式,組織學生對實驗項目進行答辯,總的成績包括學生自我評價和教師評價兩部分。這樣通過實施設計考試可使學生自主創(chuàng)新能力獲得進一步的提高。
2結束語
物理化學實驗是四大基礎化學實驗之一的基本內容,物理化學實驗中實施自主學習型教學模式,是一個需要老師和同學共同營造的循序漸進的過程。這一模式使學生在學習中更加注意對實驗設計理念的理解,能很好的培養(yǎng)自己運用所學理論和方法去發(fā)現(xiàn)、分析、解決實際問題的能力,使學生真正的成為學習的主人,能明顯激發(fā)學生學習物理化學實驗的興趣,促使學生完成從“要我做實驗”到“我要做實驗”的轉變。
作者:謝丹 龍立平 王姣亮 單位:湖南城市學院
物理化學論文:實驗儀器物理化學實驗論文
1目前我院物理化學實驗儀器管理中存在的問題
1.1實驗技術人員對實驗室儀器管理重視程度不夠
目前我院實驗中心承擔了全校理工科學生的化學基礎實驗教學,包括材化、化藥、生工的全體學生。上物理化學實驗課的班級有50個,學生人數(shù)達到1500余人,而物理化學實驗室僅有4間,上物理化學實驗課的全體師生是走“流水線”的形式,再者,師生總體受“重教學,輕實驗”思想的影響,學院領導對實驗技術人員工作的認同度不高,導致實驗技術人員工作積極性下降,實驗技術人員都產生一種消極應付實驗儀器設備管理心理,敷衍實驗教學。
1.2實驗教學過程未嚴格遵循管理制度
我院物理化學實驗室制定了相關實驗室運行規(guī)章制度,要求每次實驗要安排值日生,儀器要嚴格按照使用步驟操作,儀器損壞要及時登記等。但是在具體的實驗過程中,很多教師為方便學生實驗,或者節(jié)約實驗時間,沒有按照儀器正常操作規(guī)程操作儀器,比如,使用旋光儀一定要預熱至少十分鐘,很多學生根本就沒有做到。同時,在物理化學實驗教學中,由于參與實驗的學生較多,指導教師不能一對一指導,大部分學生都在摸索中完成實驗過程,結果導致學生實驗做完后,儀器也損壞嚴重。
2定位化管理物理化學實驗儀器探討
目前,定位化管理在很多行業(yè)起著重要的作用,王曉礎等等報道了在大型綜合醫(yī)院手術室儀器管理中采用雙向定位的方法進行管理,周清武報道了對藥房藥品進行定位化管理,辛曉東報道了對煤礦井下人員進行定位系統(tǒng)管理,劉建東等報道了在小包裝中藥飲品庫房進行定位化管理,張玉琢報道了在高校圖書館自習區(qū)有限定位管理。現(xiàn)在我們把定位化管理運用到物理化學實驗室教學儀器的管理中。
2.1定位化管理實驗儀器理念
定位化管理就是將物理化學實驗室教學儀器統(tǒng)一定位,放置于實驗室,使用后立即放回原處,保障實驗的順利進行。首先,制作好物理化學實驗儀器分布表模型,在模型上標注好各種實驗儀器的擺放位置,通過該模型可以正確找到儀器;又在每個實驗儀器上粘貼標識來表明它原來的歸屬位置,通過儀器上的標識反向找到它的歸屬位置,可以有效提高實驗儀器的管理。
2.2定位化管理實驗儀器的初步構想
儀器分布表模型包括實驗室房間號,儀器名稱和維修情況,將各種儀器制成不同的小模型并寫上名稱粘貼在上面,不同儀器可以用不同顏色區(qū)分。將儀器分布表模型放在實驗室的最前方,即黑板下方,方面上物理化學實驗課全體師生查看。具體操作步驟如下:實驗技術人員在上課前首先對上實驗課教師說明要求定位化管理儀器,實驗結束后,指導教師按照儀器分布模型要求學生將實驗儀器擺放好,如果在實驗結束后,儀器如果損壞或缺失應及時上報給實驗員,實驗員檢查通過后,師生方可離開實驗室。3.3定位化管理實驗儀器的預期效果通過采用定位化管理物理化學實驗教學儀器,其預期效果有:首先,方面師生教學,教師能輕松演示實驗,學生進行實驗時也能快速找到所需儀器,改變了以前學生滿教室找實驗設備的現(xiàn)象;其次,學生實驗能夠更加有序地進行,在實驗進行中,能及時發(fā)現(xiàn)儀器問題并進行維護;,將實驗教學儀器按照儀器分布表模型還原,能夠減少實驗技術人員的工作量,方便實驗技術人員更加有效的管理實驗儀器。
3結語
物理化學實驗室的特點是擁有儀器設備較多,因此采用定位化管理物理化學實驗室儀器設備既有助于提高教學質量,又能降低實驗儀器的損耗率,延長實驗儀器的使用壽命。因此,實驗技術人員要針對實驗教學儀器設備管理現(xiàn)狀,及時總結管理經(jīng)驗,借鑒先進的教學儀器管理模式,提高管理效果,要推廣定位化管理儀器設備,提高儀器維護管理水平。
作者:竇琳 馬冬梅 王濤 單位:四川理工學院化學與制藥工程學院
物理化學論文:民辦高校物理化學論文
一、采取新穎的教學方法和教學形式
1.分段教學法和分層次教學法將45min課堂劃分為三個階段,及時段25min,運用板書形式講解基本概念和基本理論;第二段10min,教師和學生互相質疑、討論。第三段10min,運用多媒體手段講解基本概念和理論在實踐中的應用[3]。將教材內容分為“了解、理解、掌握、運用”四個層次,使不同層次的學生都能在了解、理解的基礎上向掌握、運用過渡。2.結合專業(yè)特點講授知識在教學內容的選擇上,應與授課的專業(yè)發(fā)展向適應,在保重基礎理論教學的基礎上,對相關的內容進行調整,側重與專業(yè)相關的內容,調整知識的難易程度,是學生能夠學有所獲[4]。如在教學中,我們可以針對石油專業(yè)的學生,可以增加有關相平衡的知識;在講熱力學計算的可以介紹石油的裂解、裂化;在講金屬防治與腐蝕中,可以介紹石油運輸管線的防護等。在土木專業(yè)中可以介紹如何在冬天建筑中過程中防凍等。3.降低知識難度,擴展知識面適當擴展科學前沿知識,在電化學中可以介紹太陽能電池的結構;在化學動力學中,可以介紹日本福島核電站;在介紹界面化學是,可以介紹納米材料等。4.增加與日常生活相聯(lián)系的具體實例將化學與日常生活聯(lián)系起來,引入一些典型生動的具體實例;增加一些圖片性、視頻性的現(xiàn)實、熱點、典型的內容。通過形象、生動、直觀的日常生活中的實例和圖片、短片等形式,調動學生的積極性和學習興趣,活躍課堂氣氛。如在化學動力學中,可以日本福島核電站出現(xiàn)事故以后,人們搶購食鹽等生活用品為例,介紹放射性元素及其半衰期;在酸堿平衡中,可以介紹利民的污水處理廠;在熱力學中,可以介紹如何估算一瓶燃氣能夠做飯的次數(shù)等。5.教學中逐步滲透綠色化學的先進理念綠色化學就是盡可能小地對環(huán)境造成副作用,是實現(xiàn)污染預防的基本和重要的科學手段。比如說在原電池的教學過程中,可以向學生介紹一節(jié)紐扣電池棄入大自然可以污染六十萬升水,相當于一個人一生的用水,而中國每年要消耗這樣的電池四十二億只;一節(jié)5號電池可以使一萬立方米的土壤遭到污染。讓學生知道綠色化學的重要性。6.民辦高校開設專題講座內容包括新型無機材料及復合材料、有機建筑材料化學、納米材料、能源與化學、環(huán)境與化學、生命與化學等。可選以下題材:光化學煙霧、降水化學、富營養(yǎng)化、土壤污染化學、污染物在生物體內的轉化。
二、更新教學手段和形式
1.建立基于網(wǎng)絡環(huán)境構建普通化學課程的開放式教學平臺課程簡介、教學大綱、教學日歷、教案、備課筆記、知識點與習題、參考書目等教學資料上傳在網(wǎng)絡教學平臺上,擴展了課堂信息量,彌補課堂教學時數(shù)的不足。2.采取小組合作學習的組織形式例如:如何獲得小組合作學習所需的啟動知識,以獲得知識為宗旨的小組合作學習,以競賽為宗旨的小組合作學習,以社會參與為目的的小組合作學習,以討論為主要形式的小組合作學習等。小組作業(yè)一般題量都很大,必須由小組成員分工完成。學生在合作學習中,互幫互學,共同提高。開設與學生專業(yè)相適應的化學專題講座。采取“導師制”、“課外學習小組”、“寢室為單位的化學學習討論小組”等。定期開展化學知識和化學技能大賽。與企業(yè)合作,定期到現(xiàn)場參觀學習。引進先進的教學軟件和教學器材。指導學生參加外校或者省市乃至國家的化學技能大賽。總之,通過對教學理念、方法、形式、手段、考核方式的研究,提出了一套適合民辦高校學生特點的物理化學課程教學方法,對民辦高校學生學習興趣和能力的培養(yǎng)具有重要意義。
作者:鄭秀君 王婧菲 楊昕 黃繼秋 王智慧 單位:哈爾濱石油學院化學工程系
物理化學論文:金屬材料物理化學論文
1鐵的相圖圖
與圖1不同,鐵有三種固態(tài),分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe,其中γ-Fe為密排面心立方結構,α-Fe和δ-Fe為體心立方結構。并且,圖2中有三個三相點,分別為氣-液-δ-Fe;氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下,F(xiàn)e是磁性的α-Fe,組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等;通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe,如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解,增強學生識別單組分相圖的能力。課堂上通過工業(yè)生產實例,加深了同學們對Fe的認識;并建立了物理化學相圖知識與學生專業(yè)—金屬材料之間的聯(lián)系。解決學生“材料專業(yè)為什么學物理化學?”的困惑。
2兩組分液態(tài)互溶系統(tǒng)的相圖
雖然二組分系統(tǒng)的氣—液平衡相圖依據(jù)組分在液態(tài)的互溶情況各有其特點,但液態(tài)互溶系統(tǒng)構成了這部分內容的學習基礎[4]。對于這種相圖,我們除了讓學生掌握相圖中各相區(qū)的組成、相態(tài)和杠桿規(guī)則外,還注重讓學生學習氣相線和液相線的繪制方法和細節(jié)信息。其繪制過程如圖3所示,先配制不同比例的二組分混合物,再升高溫度測試混合物的熔點,通過描點—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學生設計實驗繪制相圖讀取相圖細節(jié)信息的能力。通過學習繪制相圖,可使學生對相圖的全部信息有較深刻的認識、理解及較好的運用。為了便于學生掌握此類相圖及其應用,在教學中我們通過物相點隨溫度的變化的實例,講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點分析了及時個氣泡點產生的壓力、組成及一滴混合液消失的壓力、組成,以及其逆過程這一難點。并將相圖理論與工業(yè)精餾裝置聯(lián)系起來,激發(fā)學生對該部分內容的學習興趣。
3具有轉變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)互溶的液固平衡相圖
具有轉變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)互溶的液固平衡相圖,是學生學習中最難掌握的內容。我們通過講解物相點的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制,并借助動畫展示具體過程,使該部分內容更加形象和生動,便于理解和掌握。同時,提高了學生的學習興趣和動手能力。
4相圖在金屬材料中的應用
4.1在金屬材料設計中的應用在工業(yè)生產和科研實踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統(tǒng),所以其相圖更為復雜。為了得到材料的擬服役性能,需要對材料進行設計和加工。相圖在材料設計中起著至關重要的作用,例如,在設計奧氏體不銹鋼時,為了得到單一奧氏體組織,需擴大相圖中奧氏體區(qū),使其在冷卻過程中不發(fā)生γ-Feα-Fe的轉變。根據(jù)相圖,改變系統(tǒng)的組成,增加穩(wěn)定奧氏體元素,如Ni、C等是最常用的方法。當然,為了系統(tǒng)的平衡,其他元素也需做相應的改變。應用相圖時,為了提高設計組織的性,需要考慮平衡相圖與實際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應用在金屬材料的熱加工過程中,隨著加工溫度的不同,其物相也發(fā)生相應的變化。可通過控制軋制參數(shù)和冷卻過程,改變材料的相變溫度和組織類型,得到高性能的金屬材料。例如,在鋼鐵生產中,熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝,通過加大壓下量增加累積位錯,為相變過程提供更多的高能量相變形核點,以得到細小晶粒組織,提高鋼的強韌性。通過控制冷卻速率,可改變相變后的組織形態(tài),在650℃以上發(fā)生相變得到珠光體和鐵素體組織,在450~600℃區(qū)間主要得到貝氏體組織的鋼材,在更低溫度下發(fā)生相變得到馬氏體組織,不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應用相圖不僅在金屬材料的設計和加工中具有指導下作用,而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應用價值。例如,在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率,使相變溫度發(fā)生在較低溫度區(qū),得到低溫轉變組織。正火溫度需在γ-Fe相區(qū),需要根據(jù)相圖和化學成分判斷其奧氏體化溫度,從而確定正火的加熱溫度。嚴格的說,確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應的相圖。通過相圖在金屬材料領域的應用的介紹,學生對本專業(yè)和學習物理化學的重要性均有了清晰的認識,他們的學習積極性也顯著提高。
5結語
相圖在金屬材料領域中起著非常重要的作用,本文將日常生活、作者在鋼廠的工作經(jīng)歷、科研實踐及相關相圖知識鏈接至課堂,通過提出問題,實例講解和動畫演示等多種形式組織教學,建立金屬材料專業(yè)與物理化學相圖之間的內部聯(lián)系,便于金屬材料專業(yè)的學生掌握較廣闊、深入的物理化學知識,以期為學生正確理解和應用相圖提供指導。
作者:孫紅英 李占君 單位:安陽工學院 機械工程學院
物理化學論文:手動儀器物理化學論文
1實驗原理
旋光性是有機手性分子特有的物理性質,即一組對映異構體對一束偏振光的偏振方向不同,一種使偏振光左旋,則另一種使偏振光右旋。在一定溫度和光程下,偏振的角度由物質的比旋光度和濃度決定。在酸催化下,右旋(+)的蔗糖可以較快地水解為右旋(+)葡萄糖和左旋(-)果糖。可以看出,果糖的旋光能力最強。隨著水解反應的進行,蔗糖濃度逐漸減小,葡萄糖和果糖濃度等量地增加。實驗過程中,如以一束偏振光穿透過反應溶液體系,則偏振光的振動方向將會逐漸向左偏轉。在式(1)、(2)中,c為反應物濃度,c0為反應起始時蔗糖的濃度,ct為t時刻蔗糖的濃度,k為水解反應的速率常數(shù)。從積分式可以看出,通過測定反應物在不同時刻t的濃度ct,并以lnct對t作圖,可得一直線,由直線斜率可求出反應速率常數(shù)k。然而,由于各物質的濃度隨著反應的進行而不斷變化,要快速分析出某一時刻反應物的濃度比較困難。但是根據(jù)蔗糖及其水解產物都具有旋光性、而且旋光能力不同這一特點,可以利用體系在反應過程中旋光度隨時間的變化來量度反應的進程。已知在溫度、光程、光源等條件確定時,旋光度α與反應物濃度c之間呈線性關系,
2旋光儀光路介紹
旋光儀就是根據(jù)這種原理設計的,其光路如圖1所示。在30℃下,取25mL2.0mol/L的氯化氫溶液與25mL200g/L的蔗糖溶液混合,催化促進蔗糖發(fā)生水解反應,分別用手動和自動兩種旋光儀測量溶液旋光度隨時間的變化。進行數(shù)據(jù)處理后,ln(αt-α∞)對反應時間t之間的關系如圖2所示,用一元一次方程擬合所得結果標注于圖中。根據(jù)實驗原理可得對應實驗條件下蔗糖水解反應的速率常數(shù):自動儀器測量所得為0.03486min-1,手動儀器測量所得為0.03694min-1,兩者之間有一定的偏差。由圖2也可以看出,用手動儀器測量的數(shù)據(jù),其線性相關度較差,一個原因是手動儀器恒溫性較差,隨著實驗的進行,鈉光源發(fā)出的熱使反應溶液溫度逐漸升高,水解速率增大,即在整個實驗過程中,反應溫度沒有保持恒定,使得測量誤差較大。另外,手動儀器的旋光度需要手動調節(jié)讀取,在數(shù)據(jù)讀出時刻與計時時刻之間有一定的延遲,也給測試結果帶來影響。而自動測試儀器則不受以上兩個因素的影響。因為自動儀器帶有恒溫水浴裝置,可以確保實驗過程溫度維持恒定;另外,溶液的旋光度值通過數(shù)顯讀取,具有方便、快捷、的特點。因此,用自動儀器測量所得結果更為真實。但是,在實驗教學過程中我們也發(fā)現(xiàn),用自動旋光儀做實驗,學生不能直接觀察到光的偏轉現(xiàn)象,因此對偏振光這一重要的物理量就沒有直觀認識。通過這一實驗,學生只能在數(shù)據(jù)處理方面得到較多的訓練,而對實驗過程的理解則較為欠缺,這也是其它實驗項目中存在的問題。手動旋光儀是利用“三分視界”的方法,通過手動調節(jié)檢偏鏡的角度,使三分視界的暗度相同,然后讀得偏振光偏轉角度值。自動旋光儀則是通過電子元件,將光信號轉化為電信號,然后直接通過數(shù)字顯示的方式將偏振光的偏轉角度自動顯示出來。
3結論
隨著科技的進步,有更多先進的儀器進入到實驗教學中,能夠方便、快捷、地得到實驗結果。但是隨著儀器自動化水平的提高,使很多實驗現(xiàn)象不能直觀地表現(xiàn)出來,學生不能直觀的理解實驗原理,從而影響教學效果。在實際教學中,可以將兩種儀器結合起來,根據(jù)自動儀器使用方便、測量數(shù)據(jù)特點,用自動儀器采集實驗數(shù)據(jù),并以其進行數(shù)據(jù)分析。根據(jù)手動儀器直觀的特點,在實驗過程中,可以同時用手動儀器進行演示實驗,讓學生在過程進行相應的觀摩,便于學生更好的掌握實驗原理,提高實驗教學質量。
作者:熊中平 司玉軍 李敏嬌 單位:四川理工學院
物理化學論文:創(chuàng)新教學模式物理化學論文
1具體科學方法
物理化學作為化學的靈魂,最能夠充分體現(xiàn)“化學學科思想”,包括:整體性思想、聯(lián)系思想(結構與性質、微觀與宏觀、量變質變思想、定性與定量、相互轉化、抽象與具體、統(tǒng)攝思想、發(fā)散思想、有序思維)、守恒思想、一般與特殊的思想、極限思想、動態(tài)平衡思想、構建模型思想、驗證探究思想、綠色化學思想等。《自然科學戰(zhàn)略報告》指出:在學生思維能力、實踐能力、創(chuàng)造能力的形成的過程中,物理化學具有其他課程無法替代的重要作用。
2物理化學教學現(xiàn)狀
通過對學校物理化學課程教育教學反饋意見的總結,與在學學生、往屆學生(包括已經(jīng)就業(yè)和正在讀研讀博)的交流與訪談,我校任課教師以及其他眾多高校同行的交流中,認為在物理化學的授課過程中存在一些問題,主要集中表現(xiàn)在如下幾個方面:(1)教材的編寫不能適應現(xiàn)代教學的要求,具體來說:物理化學課程與大一的無機化學有交叉重疊;不能很好地體現(xiàn)學科發(fā)展的新成就;不能充分體現(xiàn)特色;(2)課堂教學不能適應現(xiàn)代教學的要求,脫離實際的“滿堂灌”的傳統(tǒng)教學使之成為學生們聞之色變的“老虎課”;(3)物理化學課程本身公式繁多、理論性、邏輯性強,推導過程多;學時的壓縮與高校大規(guī)模擴招帶來的矛盾突現(xiàn);(4)物理化學教材、物理化學實驗、習題充滿驗證性,缺乏探索性,讓學生覺得索然無味;(5)物理化學教學內容由普遍性原理和科學方法組成,但存在一手硬一手軟,即教師重視知識和技能的傳授,教學中存在著缺乏精髓、沒有靈魂的現(xiàn)象,學科思想和學科方法的教育嚴重缺失,忽視了科學方法的教育在塑造人才中的作用;(6)實際工作中,“當你走得越遠,才發(fā)現(xiàn)她離你越近—物理化學就是這樣一門讓你愛恨交加的課程”。被調查的糧油工程類、化學化工類、環(huán)境工程類畢業(yè)生對物理化學課程教學的反饋意見:教學中要增強對學生創(chuàng)新精神和自學能力的培養(yǎng)。主要提高學生信息資料的查尋和圖表的應用及疑難問題的處理能力,因為在工作中更多的是靠自己去解決問題。
3物理化學課程創(chuàng)新教學模式研究
作為化學科學的理論基礎,物理化學正是培養(yǎng)復合型創(chuàng)新型的高科技頂尖人才、培養(yǎng)科技健將帥才的軸心科學。在振興經(jīng)濟、增強國力、科技騰飛及人才培養(yǎng)等諸方面,物理化學課程教學始終占有極為重要的戰(zhàn)略地位。由于科技進步、社會發(fā)展等等原因,當前國際高等教育改革發(fā)展的新趨勢強調構建以學生學習為中心的人才培養(yǎng)模式;重視課程的基礎課與綜合化;重視學生研究性學習。因此及時提出物理化學課程創(chuàng)新教學模式和方法是十分必要和迫切。物理化學課程及其實驗教學需要按新形勢下人才培養(yǎng)的目標來確定,不僅要刪除陳舊的課程內容,增添新穎的、現(xiàn)代的、特色的知識,而且要更新教學理念,研究教學方法,不斷更新,與時俱進。而以“計劃”為導向的物理化學課程創(chuàng)新教學模式是以學生學習為中心,對物理化學教學內容包括理論課與實驗按照與工程實踐和創(chuàng)新能力相結合進行吐故納新,優(yōu)化精選,不堅守傳通或原來的教學方式,教師以新穎或變化的教學方式進行教學。重視課程的基礎課與綜合化;堅持物理化學與化學工程的物料衡算、能量衡算、分離提純實踐等相結合,科學與人文相結合融入創(chuàng)新方法學、堅持基礎理論與專業(yè)成長相結合、理論聯(lián)系實際的原則,使學生擁有工程師所具有的堅實的理論基礎,同時具有科學創(chuàng)新素質,實現(xiàn)化的教與學。創(chuàng)新教學設計包括四個方面的內涵:(1)以“新而精”的原則對課程資源進行精選、優(yōu)化及拓展。“新”指將新的學術思想、內容、方法及應用等及時納入教學,以適應科學技術發(fā)展的需要;“精”是在融會貫通教學內容的基礎上,挑選最基本的內容、方法及典型應用進行教學。依“新而精”的原則對教材進行改造,加工及拓展。(2)確定教學資源的利用時機。物理化學是一門相對古老卻依然生機勃勃的理論學科,在合適的時機不同的章節(jié)展現(xiàn)基礎理論在高技術中的閃光點,提高在教學中培養(yǎng)學生科學研究興趣及創(chuàng)新思維的自覺性。應在基礎層次上尋找前沿的根,充分發(fā)掘“閃光點,讓原理在科學研究和實際應用中展現(xiàn)活力和魅力。(3)確定教學資源的利用方式,選擇有效的教學方式和方法。教學組織形式從以教師為中心向以學生為中心、以教師為主導轉變;教學方式從教師課堂講授知識傳授向綜合課堂講授、啟發(fā)式、向探索研究方式轉變。(4)加強實驗探究,強化實驗功效———實驗方法和創(chuàng)新思維的形成。①對現(xiàn)有的驗證性和演示型學生實驗,如燃燒熱的測定,進行設計,采用探究性教學使其上升為理解、應用、綜合、研究的層次,使教學效果發(fā)生根本性的變化;通過實驗探究性教學,能引導學生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題,通過實驗、操作、調查、收集和處理信息、表達與交流等活動,促使學生進行探究性學習,逐漸形成探究能力,培養(yǎng)科學創(chuàng)新意識和科學創(chuàng)新精神;②通過創(chuàng)新工程教學模式:構思、設計、實現(xiàn)、運作教學實驗廢棄物的循環(huán)利用和綜合利用(多學科交叉研究)。將學生在教師指導下的基本實踐訓練與探索研究相結合,創(chuàng)新大學實踐教育的模式;選擇實驗室廢棄物作為開放實驗研究對象,不僅可以培養(yǎng)學生的綠色化學思想,而且減少環(huán)境污染,變廢為寶,實現(xiàn)實驗試劑的有效循環(huán)利用。具體操作的實驗有:以蔗糖代替萘進行“燃燒熱的測定”,通過減少試劑用量進行“電導的測定及其應用”,用乙醇代替正丁醇進行“溶液的表面張力的測定”,無毒且操作方便;“雙液系氣-液平衡相圖”實驗后對環(huán)己烷和乙醇廢棄物進行回收、分離、循環(huán)使用,使得物理化學實驗不僅綠色環(huán)保,并且大大節(jié)省了實驗經(jīng)費。
作者:楊喜平 楊新麗 曹曉雨 單位:河南工業(yè)大學化學化工學院
物理化學論文:多媒體教學物理化學論文
1培養(yǎng)學生的學習興趣,調動其積極性
一直以來,在傳統(tǒng)的化學課堂上教師只注重知識的傳授,教師講,學生聽,學生長期被動地接受,很快就沒有積極性了。教師卻忽視了物理化學思想方法的教學,思想方法比形式化的知識更具有普遍性。學生畢業(yè)后,可能很少用到物理化學的理論知識,但思想方法卻一直起著作用。大學生正處于青春年華的時期,對近期的科研成果,化學前沿的東西比較感興趣,教師在授課時,可以要讓學生明白學習的意義,讓他們明白唯有現(xiàn)在打下扎實的基礎,方能輕松涉入未來的與科學有關的事業(yè)中。同時,經(jīng)過幾年的教學發(fā)現(xiàn),安排并監(jiān)督學生在課前帶著教師規(guī)定的基礎性問題預習,將會達到較好的效果,這是學習該部分至關重要的一步,學生在預習的過程中,解決教師安排的問題,從而獲得一種成就感,致使他們對這部分的內容開始有信心,降低對即將學習的知識產生抵觸情緒。此外,教師在教學過程中摸清學生的心理,了解大學生在這一階段的心理需要及大腦的接受能力,將使教學工作得心應手、事半功倍。因此,在教學過程中,教師要學會適時、恰當?shù)谋頁P或贊賞學生,善于發(fā)掘學生的突出之處,經(jīng)常用鼓勵和相信的態(tài)度和學生交流,當學生對某些問題產生新想法時,無論對錯,教師都不應該打擊學生的創(chuàng)新的念頭,反而要積極地引導,校正學生在學習中出現(xiàn)的偏差。使教師對學生的贊賞、評價與指導相結合,形成一個比較和諧、活躍的教學氛圍。學生獲得贊賞就會產生愉悅的心情,進而產生學習興趣,也就會形成越學越有興趣,越有興趣越愛學的良性循環(huán)。隨著時間的推移,學生就養(yǎng)成了一種積極投入學習的好習慣,這樣的好習慣將使學生受用終身,也達到了教學工作的目標。
2教師要提高自身教學水平
要想達到理想的教學效果,教師應該對學生的知識基礎掌握,這樣才能把握好教學總體思路,突出教學重點,設計合理的教學梯度,使難點簡單化,使學生在課堂上主動動腦思考,師生互動以達到教與學的共鳴,而要做到這一點,教師的授課水平也是十分關鍵的。有的教師自身水平有限,教學經(jīng)驗不足,教學方法傳統(tǒng)、單一;有些教師只教學,幾乎不從事科學研究,所以出現(xiàn)教研不結合的情況,從而在教學過程中無法將教學與科研有效結合起來,正如前面所提到的,學生會產生懷疑,這門課程幾乎就是公式的推導,畢業(yè)后走上工作崗位能用得上嗎?筆者多年來從事半導體納米晶的科學研究,比如在熱力學第二定律學習的時候,我會告訴學生,化學勢在晶體成核中起著至關重要的作用,化學勢必須達到某一個具體值,成核過程才會發(fā)生,成核之后的生長過程,化學勢又不能過高,否則容易產生其他過程的自成核,降低化學勢的有效手段就是降低單體濃度和反應溫度。對一個抽象的理論,可以從多方面入手引導學生進行理解。如怎樣由熱功轉換的不可逆性的開爾文說法到理解一切實際過程都是不可逆的;怎樣由熱傳導的不可逆性的克勞修斯說法到理解一切實際過程都是不可逆的。比如,通過講述各類永動機的不可能實現(xiàn)性,進一步闡釋任何事物的進行都具有一定的方向和限度的實質。這樣才能體現(xiàn)出教師在教學中尊重接受知識的主體,緊抓教學要點原則。
3改進教學方法和手段,提高學生學習興趣
教師只有具備良好的教學技能,才能在教學課堂中游刃有余,把學生的注意力集中起來從而順利地將知識傳授給學生。這些需要教師在教學過程中,錘煉自己的教學語言,反復完善自己上課的技巧,將物理化學的知識爛熟于心,分清主次,緊抓重點把基本問題講透徹,將抽象的問題具體化,復雜的問題簡單化。傳統(tǒng)的物理化學教學,往往枯燥無味,學生甚至上課昏昏欲睡,教學效果不好。因此,教師在上課過程中可以采用啟發(fā)式教學,可以在課堂上提出一些問題,帶動學生的思維,比如在滲透壓的學習過程中,我會提問:你們知道海水制鹽的淡化原理嗎?給植物澆肥,肥料濃度過大往往導致植物死亡是什么原因?甚至,當課堂上遇到一些問題時,我會給學生留一些作業(yè),讓學生課后去查閱一些資料,閱讀并總結出答案。這樣,不僅僅提高了學生的趣味性和積極性,還提高了學生獨立思考問題的能力。現(xiàn)代教學,多媒體教學以及成為一種普遍采用的教學手段。相對于傳統(tǒng)的板書教學,多媒體教學能將文字、聲音、圖畫、視頻結合起來,更加生動有趣,教學內容也大大增加,內容更加豐富多彩,一些枯燥的知識點可以較為生動的展現(xiàn)出來,教學效果大大提高。我們要摒除傳統(tǒng)的、單一的教學方式,勇于嘗試新的、有利于傳授知識的方法。在熱力學第二定律吉布斯自由能的教學中,采用板書學生很難理解,可以采用三維動畫,可以使學生提高學習興趣,很直觀的讓學生掌握這一抽象概念。當然,多媒體教學中,教師往往很難控制教學的進度,一堂課下來,二十多頁課件往往不知不覺就講完了,學生思維跟不上,難以對其邏輯性進行理解。因此,在多媒體教學中,可以結合一些傳統(tǒng)的板書教學,教師在備課過程中要做好相應的編排,這樣上課過程中才能按部就班地進行講解。總之,應當充分發(fā)揮兩種教學手段的優(yōu)點,揚長避短,充分提高教學效果。
4改進考核方法
在目前“重基礎、寬口徑”的教學模式要求下,我校實踐教學學分比重不斷增加,物理化學等基礎學科的學時不斷下降,這就要求教師要在課時減少的情況下能把物理化學這門課程講好,學生要降低學習負擔,所以改革考核方法勢在必行。針對物理化學這門課程難度大、學時緊的情況,我們在傳統(tǒng)的期末考試(80%)加平時成績(20%)的考核方法,采取每講完一章進行一次小測試,且將小測試成績按比例計入最終考核成績,加大平時成績的比例(50%)。這樣,學生在學完一個章節(jié)就進行鞏固學習,有效提高了學習效果,不以一次考試定勝負。另外,除課堂作業(yè)和章節(jié)小測驗之外,教師還可以結合課堂教學內容,提出問題,組織學生進行討論和交流。對化學教育專業(yè)的學生,可以讓學生親自體驗課堂教學,學生和教師總結教學效果,這些都是平時成績的重要組成部分,而且真正鍛煉了學生的教學能力,為以后走向教學崗位奠定了基礎。總之,在物理化學的教學中,應當充分發(fā)揮學生的自主能力,教師的授課方法和水平也是關鍵,即學生是主體,教師是主導。不能以枯燥的公式和理論推導充斥課堂,而應當讓物理化學的基本原理在實際應用中展現(xiàn)活力,讓學生在理論的深化中體會到科學的神圣。教師應當提高自身理論水平和教學技巧,提倡課堂討論,充分發(fā)揮現(xiàn)代多媒體教學和傳統(tǒng)板書教學的有點,提高教學效果。
作者:曾若生 龍靜濤 單位:貴州師范大學化學與材料科學學院
物理化學論文:少學時冶金物理化學論文
1優(yōu)化教學內容
《冶金物理化學》課程緊密聯(lián)系化工基礎課程的內容,對《無機化學》課程的內容進行了更深一步的理解與擴展,因此,學習內容多且抽象、知識點多、公式多且適用條件苛刻,理解起來相對困難,學生學習相對吃力。針對《冶金物理化學》專業(yè)知識特點,講解時對于難點、抽象點教師可適當減慢講解速度,同時結合傳統(tǒng)板書教學,使學生有足夠時間對知識點進行消化理解,然而在少學時的情況下,教師對課本內容的教學不可能面面俱到,對某些難以理解的知識點也沒有太多時間進行細化,因此,在這種情況下,就要求任課教師轉變傳統(tǒng)的教學理念,強調基礎、突出重點,對《冶金物理化學》的教學內容講解的深度進行能做到深入淺出,而不是簡單的進行內容裁減,以便在較少的學時里仍能把《冶金物理化學》中的精華講透,使得學生能夠很好地掌握本門課程的內容。對此,在本課程中,我們只要把《冶金物理化學》的內容優(yōu)化為三大部分[4],及時部分是冶金熱力學基本原理,主要涉及熱力學及時、第二、第三定律的基本內容以及多組分體系,化學平衡及相平衡基本理論,安排40個學時;第二部分內容是電化學,主要包括電解質溶液、可逆電池、極化三部分,如強電解質活度及活度系數(shù),可逆電池電動勢,電極電勢等,安排25個學時;對于這兩部分的內容比較重要,且較抽象,比較難懂,學生較難接受,所以安排的課時相對比較多;第三部分是冶金動力學原理,主要分為動力學反應速率方程、反應級數(shù)及復合反應等內容,對不同動力學反應級數(shù)進行介紹,其中涉及各種反應因素對反應速率的影響,如濃度、溫度等,安排15個學時;對《冶金物理化學》課程的整體內容進行優(yōu)化,并不只是簡單的增減,而是要將傳統(tǒng)內容與現(xiàn)代內容有機地結合起來,合理地刪減,精選冶金化學基礎的內容,概要講解統(tǒng)計熱力學,重點講解熱力學基本原理及動力學基本方程。
2探索有效的教學方法
2.1注重知識點的內在聯(lián)系,強化類比及比較法教學
冶金物理化學課程的理論性較強而且內容繁雜,少學時冶金物理化學教學過程中應該探索該課程的內在聯(lián)系和本質規(guī)律,采用更加有效的課程教學方法,熱力學中的反應焓變H與溫度T的關系基爾霍夫定律,多組分系統(tǒng)中摩爾分數(shù)XA與溫度T的關系,化學平衡中的標準平衡常數(shù)K與溫度T的范特霍夫等壓方程,蒸汽壓p與溫度T的克勞修斯-克拉伯龍方程,以及動力學中反應速率常數(shù)k與溫度T的阿雷尼烏斯公式,這幾個公式在整個物理化學章節(jié)是非常重要的公式,在各個章節(jié)中也起著化龍點晴的作用,不過,這幾個公式的微分式極為相似,通過類比、總結、歸納,發(fā)現(xiàn)幾個公式在數(shù)學上的特征,對公式的記憶和使用都有很大的幫助。
2.2加強新知識點的回溯和實例引伸
冶金物理化學授課中有很多數(shù)、理、化基本概念和基礎知識對于正確分析和牢固掌握一些基本理論概念、原理非常重要。學生在少學時學習中若不注意基本知識的回溯及引伸將會對所講知識容易產生脫節(jié),在學習過程中對學習情緒、學習激情產生打擊,教學效果則難以保障。因此對于無機化學中的理想氣體狀態(tài)方程、溶液的組成表示、熱力學中的焓、飽和蒸汽壓等概念;物理學中熱量計算和歐姆定律等理論成就;數(shù)學中的微分、積分、各種平均值等概念和規(guī)律進行簡單的回顧,并引伸到熱力學的具體問題的分析和解決過程中來,打消學生對新知識心理上抵觸,減少學生心理上的負擔,起到承前啟后的教學效果。對各章新知識點介紹時通過生活中的實例進行啟發(fā)式引導,最終將學生的思維引伸到講授新知識點上,提起學生對新知識的學習興趣,如表面現(xiàn)象中的吸附,通過提問式向學生發(fā)問生活中常用的如活性炭、天然黏土等作用,進而引出吸附劑等概念;如講解稀溶液的依數(shù)性時,提及2008年凝凍,交通癱瘓,為此在路面上大量撒鹽,歸根結底就是溶液的依數(shù)性中凝固點下降原理,即鹽溶于水后使得水的凝固點降低,這樣就可以加速冰的融化[5]。激發(fā)學生的學習積極性,提高學生的學習興趣,也使枯燥的理論教學變得生動有趣。實踐證明,在冶金物理化學教學過程中,重視理論和實際結合,根據(jù)所授內容,適時引出一些日常事例,常會使學生茅塞頓開,從而引發(fā)學生學習冶金物理化學的濃厚興趣。采取實例教學法,讓學生積極主動跟隨教師設計推出的問題,啟發(fā)、引導學生思考、討論,使學生在良好的互動氛圍中深刻理解、領會所涉及的理論知識,并逐漸養(yǎng)成其理論聯(lián)系實際的思維方式,能夠有效提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,增進課堂教學互動,提高教學效果;同時也提高了學生的學習熱情,增加了課堂的趣味性,使教學效果事半功倍。
3結束語
為了提高高校教學水平,更好發(fā)展素質教育,改革《冶金物理化學》課程,因此,改變傳統(tǒng)教育觀念,進行必要的教學改革,是培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才的基礎,探索新形勢下冶金物理化學教學模式并加以切實運用,是提高學生學習興趣,消除他們對冶金物理化學內容過于重理論的感覺,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的創(chuàng)新能力。結合我院具體情況,對冶金工程專業(yè)的《冶金物理化學》課程授課中,作者仍然不斷探索和完善這種細化的教學方法,以更好地激發(fā)學生的學習興趣,鼓勵他們將來能在冶金專業(yè)上創(chuàng)造性地應用冶金物理化學知識,并對冶金物理化學教學的進一步發(fā)展做出貢獻。
作者:權變利 金會心 單位:貴州大學材料與冶金學院 貴州省冶金過程與節(jié)能環(huán)保重點實驗室
物理化學論文:有序開放管理模式物理化學論文
1取得的成效
該模式為學生提供了很大的自由度,充分調動學生做實驗的積極性和興趣。學生可以較大限度的按照自己的意愿來管理實驗課程,在整個實驗過程中有了更高的參與度,學習積極性相對過去傳統(tǒng)的排課式有了很大的改善,對實驗內容的理解和掌握比之前有明顯的提高。在線預約平臺的開發(fā)和應用也在很大程度上解決了開放式實驗給管理帶來的難題,學生、管理員和教師三方面通過網(wǎng)絡平臺有機的結合起來,實驗相關信息的傳達效率相較于傳統(tǒng)的發(fā)通知傳達有了質的提升。
2存在的問題
在教學實踐中我們發(fā)現(xiàn)“開放”模式存在一定的問題,物理化學實驗課程安排中,部分實驗之間存在相同的知識點和操作,譬如“溶液粘度測定”和“酯皂化反應動力學的研究”使用相同的控溫裝置,又如“不同外壓下液體沸點的測定”和“環(huán)已烷-乙醇二元氣液平衡相圖”則使用相同的恒壓裝置,在“開放”模式下每個同學完成實驗的進度和順序皆不一致,帶課教師無法掌握所有學生的實驗完成情況,遇到這類情況只能每次重復講解。另外實驗課程在設置時是遵循一定的層次和框架來進行的,學生的自主選課隨機性很強,容易忽視各實驗之間的關聯(lián)所在,不利于培養(yǎng)學生對課程整體的把握能力。
3“有序開放”管理模式
3.1“有序開放”管理模式的引入
鑒于以上這些情況,我校物理化學實驗中心近年來嘗試使用一種“有序開放”管理模式。該模式下各種動作方式于“開放”模式基本一致,主要的改變在于以“實驗組合”取代單個實驗作為選課單元,供學生選擇。實驗教師可以按照實驗類型、操作和難易程度對每學期的實驗進行分類和組合,每組一般2~4個實驗。實驗組中的實驗順序固定,有相同的知識點和操作點的實驗盡量分開,而不同組實驗間則相互對應。比如某學期開放四個實驗A、B、C和D,A和C、B和D均存在相同的知識點,將A和B做為組合1,C和D做為組合2,學生就可以選擇先完成組合1,再進行組合2的實驗時,教師就能了解到該班學生對知識點的掌握程度,進而可以簡要或者更加深入對該知識點進行講解。其它管理方面仍然依照之前的模式。
3.2“有序開放”管理模式的實踐成果和需改進之處
這種模式在本質上仍然屬于開放管理模式,因為學生同樣可以自主選擇實驗內容和教師,而實驗課程經(jīng)過優(yōu)化組合后,一方面增加了教師和學生見面的次數(shù),有利于教師對學生實驗進度的把握,教學資源和時間可以得到更加充分的利用,另一方面則有利于學生在宏觀上對實驗層次和框架有一定的理解,對理論課程的學習也會起到積極的作用。我校物理化學實驗推行該模式迄今已滿三個學年了,新模式首先繼承了之前模式的優(yōu)點,包括選課系統(tǒng)的使用和課后測試等特色,對實驗進行一定的排列組合則更能體現(xiàn)實驗之間承上啟下、由簡及深的關系,有利于學生對實驗課程結構的把握和實驗技能的深層次培養(yǎng),有利于教師對學生學習進度的了解,同一實驗可以跟據(jù)不同的情況采用不同的方式來講解。在一定程度上解決了之前模式隨機性過強帶來的一些弊端。取其中兩個學期學生實驗成績繪制成分布圖,如圖4所示。由于“有序開放”管理模式實踐時間尚短,并未成熟,會給實驗管理和教學方面提出一些新的要求,比如需要更高的師資水平,每個教師需要掌握熟悉更多的實驗課程,并要具備更加靈活的授課方式;學生在時間上的自由度和“開放”模式相比受到了一定的限制,管理方需要投入更多的精力進行協(xié)調;另外需要在教學中不斷對實驗的排列組合進行優(yōu)化,以進一步突出實驗教學的整體性和相關性。這些問題在今后的教學實踐中需進一步完善。
4小結
開放式的管理模式在我校物化實驗教學中已取得了明顯的成果,經(jīng)過數(shù)十年的實踐,現(xiàn)已形成一套較為完整和成熟的實驗教學體系,“有序開放”實驗模式是我部門在總結過去實踐過程中的得與失而做的一次試探性的教學改革,在下一步的教學中將會繼續(xù)以學生為中心,結合教師和實驗室管理員的訴求,對開放管理模式不斷進行改善。
作者:白金瑞 宋江闖 趙會玲 熊焰 單位:華東理工大學
物理化學論文:基礎與創(chuàng)新物理化學論文
1構建實驗課程體系及優(yōu)化教學內容
學生掌握不同層次的實驗要求及實驗技能,初步建立起研究科學問題的方法和態(tài)度[8]。物理化學實驗是南昌航空大學的應用化學專業(yè)、應用化學專業(yè)春曉班及材料化學專業(yè)等的基礎課程。以春曉班為例,物理化學實驗課程學時為64學時,分兩個學期進行,是一門單獨設立的實驗課。實驗內容由熱力學、動力學、界面現(xiàn)象、設計性實驗(表面活性劑的臨界膠束濃度的測定及影響分析)、探索研究創(chuàng)新型實驗(B-Z振蕩反應的影響因素分析、不同體系鈍化曲線的繪制及其鈍化劑的影響、高聚物分子量的測定研究)等組成。其中基礎性、綜合性實驗為40學時,設計性、開放探索性實驗24學時。此外,為提高學生的興趣,南昌航空大學組織學生可以申請“三小項目”即“小發(fā)明、小創(chuàng)作、小制作”,這些小項目具有一定的難度,使學生有機會了解本學科發(fā)展的前沿,激發(fā)學生的求知欲望和探索精神,提高實踐創(chuàng)新能力。例如:結合物理化學光、電、磁及吸附等方面的知識,在2013年,2011級應用化學專業(yè)春曉班26名學生中有8名學生作為及時申請人申報第八屆南昌航空大學“三小項目”成功,占30.8。其題目有:“去除水體中汞的選擇性石墨烯—胸腺嘧啶復合物的合成與性能研究”“一種石墨烯復合納米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光電催化處理裝置”等。
2改革實驗教學模式及教學方法
向學生開放物理化學實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要舉措之一[9]。開放物理化學實驗室的教學模式,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力,讓學生接觸到科研前沿的很多近期的成果,從而從根本上引起學生對實驗課的興趣和重視[10]。傳統(tǒng)的灌輸式教學過程中,教師對實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理都進行了詳細講解,學生的積極性和創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮[11]。為此,我們將實驗的順序調整為:“基礎與創(chuàng)新實驗綜合性設計性開放性實驗”。在及時次實驗時給定設計性和開放性實驗題目,隨后學生先做基礎實驗,在課后根據(jù)自己選定的實驗項目積極地查找文獻,尋找合適的方法在實驗室進行,如果在課內沒有完成實驗項目,可以與老師預約時間來進行未完成的實驗。逐步推行開放式實驗教學模式,重在吸引學生主動參與科研實踐活動。還充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術在實驗教學中的作用。將一些儀器設備的操作、基礎實驗制成多媒體視頻;鼓勵學生用計算機來完成實驗數(shù)據(jù)的處理,利用Excel或Origin軟件進行數(shù)據(jù)處理不但速度快而且性高,規(guī)范物理化學實驗數(shù)據(jù)處理過程,為學生將來從事實驗或科學研究奠定基礎[12-13]。
3完善實驗課程考核體系
為了較為客觀地評價學生實驗的真實水平,必須完善實驗課成績評定方式。考核內容包括預習、操作、紀律、實驗報告和實驗結果等;將考核的形式多樣化,主要從操作前的提問、操作是否規(guī)范、是否有原始記錄、對自己方案的可行性進行論證及可視化總結等方面進行綜合考核。客觀的考核評價體系有利于調動學生的學習積極性,培養(yǎng)其綜合能力,養(yǎng)成良好的實驗習慣和科學態(tài)度。
4學生培養(yǎng)成果
近年來我院本科生在部級科研創(chuàng)新大賽中屢創(chuàng)佳績,例如:在2012年第十二屆全國“挑戰(zhàn)杯”比賽中,聶珊珊等同學《磁性銅離子印跡聚合物的合成與性能研究》獲得三等獎;在2013年第十三屆全國“挑戰(zhàn)杯”比賽中,冷樂輝等同學《新型復合光催化劑的合成及光催化降解有機染料性能研究》獲得一等獎;李蕾等同學《廢棄鋰離子中鈷酸鋰的高效浸出技術研究》獲得三等獎。這些成果大部分都與物理化學的知識息息相關,基礎與創(chuàng)新并重的實驗教學模式對學生科研興趣的激發(fā)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。
5結束語
加強物理化學實驗教學的改革,更新教育理念,從物理化學實驗課程體系優(yōu)化、教學方法的改革及考核體系的完善等方面入手,以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心,實驗教學內容實行“基礎實驗綜合性設計性開放性實驗”循序漸進教育模式,基礎與創(chuàng)新并重,重視實驗過程,建立科學的的考核評價體系,改善教學效果,利于把基礎扎牢,提高學生學習興趣和科研創(chuàng)新能力。
作者:陳萍華 蔣華麟 舒紅英 鄒建平 鐘勁茅 吳美鳳 王芊 單位:南昌航空大學
物理化學論文:物理化學教學改革論文
摘要:物理化學課程是化工技術類專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎課。因其內容抽象,故老師難教,學生難學,筆者結合教學實踐,提出了一些改革措施,激發(fā)了學生學習興趣,提高了學生學以致用的能力。
關鍵詞:物理化學;改革;結合
物理化學是物理學與化學交叉的邊緣學科,是化學學科的一個重要分支,是化學學科的理論基礎。該課程是化工技術類專業(yè)一門必修的重要的基礎課,它在化學與化工人才培養(yǎng)中有負有極其重要的作用,對學生科學世界觀和綜合素質的培養(yǎng)、動手能力和創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)起著至關重要的作用。因此必須加強物理化學課程建設,不斷深化教學改革,提高教學質量,創(chuàng)建精品課程,才能完成時代賦予我們的使命。
物理化學教學改革包括教學內容(即教材)改革、教學過程改革、教學方法手段改革、教學管理(包括教學時間、教學安排、考試內容、考試方法、評分標準等等)改革。
1教學內容改革。即教材改革
我們先后使用了天津大學王正烈主編的《物理化學》及時版、第二版,教學過程中,不斷選用新教材,對老師來說要加重負擔,要不斷寫新的備課筆記。但我們體會到,寫備課筆記可以加深對內容理解,提高教學效果。近些年來由于量子力學、微電子技術、波譜技術的發(fā)展,新材料、新催化劑、納米材料的出現(xiàn),促進了物理化學的發(fā)展。因此在教學內容上就不能局限于教材,要把物理化學的新知識、新成果介紹給學生。
2教學過程改革中。采用“六個相結合”
①宏觀與微觀相結合。對于難理解的概念,先從微觀上解釋,說明其物理化學意義,再從宏觀上形象化。比如介紹熵的物理意義時,我們可以將紅墨水滴入水中,紅墨水不斷擴散。系統(tǒng)混亂度逐漸增大,來描述熵是系統(tǒng)混亂度的量度。
②理論與實際相結合。例如講孤立體系熵增加,而開放體系因為可以有負熵流,可使開放體系熵減少。教學中聯(lián)系生物體成長、壯大、死亡過程與熵的變化情況;還聯(lián)系我國的改革開放政策,孤立體系——“一個封閉的山村”,熵值會越來越大,發(fā)展的動力就越來越小,經(jīng)濟落后,人民受窮,而要改變面貌。必須改革開放,把山村變成開放體系,“要想富先修路,少生孩子多種樹”,引進外資、引進先進科學技術,就是引進負熵流,使體系熵值減少,才能快速發(fā)展。這樣既加深了對熵定律理論的理解,又能從自然科學角度說明黨的改革開放政策是正確性。
③內容與方法論相結合。對物理化學中一些原理、定律的建立,除了要講清原理的內容外,還要說明該原理是采用何種研究方法得來的。例如講理想氣體、理想溶液、理想吸附時,向學生說明這是采用理想模型法得來的;講可逆過程時,說明這是采用科學抽象法得來的;講標準燃燒熱、標準生成熱、標準電極電位等時,說明這是采用相對數(shù)值法得來的。還結合教學內容向學生說明逆向思維、發(fā)散思維、類比思維方法的運用,教學中注意培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維能力。
④基礎知識與前沿知識相結合。在教材的每一章末尾。或習題課上,介紹與本章內容相關物理化學前沿新知識、新理論、新成果、新技術。
⑤課堂教學與教學研究相結合。在課堂教學中,要把教學研究成果結合進去。例如在講熵判據(jù)時,結合教研論文“對化學熱力學熵判據(jù)的討論”,來討論“熵總是過程方向的判據(jù)嗎?”,在講化學平衡移動時,結合教研論文“反應組分濃度對化學平衡的影響”,來討論“增加反應的濃度平衡一定向產物方向移動嗎?”等等。
⑥理論教學與化工生產相結合。我們是職業(yè)院校,培養(yǎng)的大多數(shù)學生將來要到化工生產及時線,因此更要注重實驗環(huán)節(jié),增強學生學習興趣,培養(yǎng)高技能,高水平的應用性人才。例如在講化學反應速率時,結合工業(yè)合成氨的具體狀況。探討如何提高反應速率,增加氨的產量。3習題課是提高教學質量的重要環(huán)節(jié)
物理化學課程是一門十分強調概念、定律和邏輯推理的理論課程。要學好它很不容易的,物理化學被認為是化工技術類專業(yè)中最難學的課程。難學的原因在于它有許多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,習題難解。我們在教學實踐中體會到,要化難為易。提高學生學習積極性,除了上好理論課外,習題課是一個重要的、必有可少的環(huán)節(jié)。學過物理化學的人都知道,必需多做習題。在解題過程中,加深對理論的熟悉與理解,培養(yǎng)分析問題、解決問題能力,解題過程是理論聯(lián)系實際的過程。上習題課要象上理論課一樣,認真?zhèn)湔n、寫好教案。我們習題課的內容一般包括下列幾個部分:
①擴大知識面的新理論、新知識介紹。
②歸納總結一章中所學的知識。學生每節(jié)課所學的知識往往是“零碎”的感覺、片段的知識,只有把它們聯(lián)系在一起,形成相互關聯(lián)的知識系統(tǒng),才能更深刻理解,更好掌握。為此,每一章學習后,我們幫助學生把一章中所學的知識點以“聯(lián)絡圖”形式進行歸納總結。
③總結學生作業(yè)中問題。對學生作業(yè)中的錯誤,特別是典型的有代表性的錯誤要及時指出,對有特色的解題技巧要介紹推廣。
④組織討論思考題。一般教材的每章后面,都有一些思考題。我們先布置給學生先思考、解答,習題課時進行討論講解。
⑤做一定數(shù)量的練習題。每章學習后,我們都印發(fā)給學生一些數(shù)量的練習題,其中選擇題20個左右,計算題5至8個。這些練習題都是歷年教學中精心挑選出來的,有代表性,有一定的難度。我們一般提前發(fā)給學生,要學生先做一遍,上習題課時,老師選擇其中典型試題講解。
4把現(xiàn)代化教學手段應用到物理化學教學中
20世紀90年代以來,計算機技術與網(wǎng)絡技術飛快發(fā)展,多媒體計算機集文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影視等為一體,突破了時空限制,虛擬現(xiàn)實。多媒體計算機與網(wǎng)絡成為重要的教學手段、教學工具,把多媒體計算機應用到教學上,實現(xiàn)教學現(xiàn)代化。多媒體計算機在教學上應用,使教學的思想、教學的理論發(fā)生了變化,教學手段、教學方法、教學觀點與形式發(fā)生了變化,課堂教學的結構與內容、課外輔導的內容與形式、考試內容與方式、學生成績評定的標準與手段等發(fā)生了變化。國內外的大量實踐表明,進行計算機輔助教學,提高了教學質量,提高了學生的素質。把多媒體計算機和網(wǎng)絡技術應用到教學中,是教學改革的一個重要方向。計算機輔助教學有以下建議和思考
①編制課堂教學的電子教案與教學課件。
②對教材的思考題、練習題、習題進行詳細解答。并且輸入到計算機中,形成word文檔。
③編制計算機輔助教學課件(CAI)。
④建立《物理化學教學輔導網(wǎng)站》,開展網(wǎng)上自學、網(wǎng)上練習、網(wǎng)上討論等。
⑤編制、交流物理化學實驗課件。實驗課件中,有實驗模擬課件、實驗演示課件、實驗教學課件、實驗數(shù)據(jù)處理課件等。編制《物理化學實驗試題庫》用于實驗考試、考核。
物理化學論文:藥學專業(yè)物理化學教學論文
【關鍵詞】教育,藥學;物理化學;教學
物理化學是研究化學體系行為最一般規(guī)律的學科,在培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面有其他課程無法替代的作用。由70多位專家參與撰寫的自然科學學科發(fā)展戰(zhàn)略調研報告《物理化學》卷中指出[1],實踐表明,凡是具有較好物理化學素養(yǎng)的大學本科畢業(yè)生,適應能力強,“后勁”足。由于有較好的理論基礎,他們容易觸類旁通、自學深造,能較快適應工作的變動,開辟新的研究陣地,從而有可能站在國際科技發(fā)展的前沿。隨著大學基礎課程的改革,藥學專業(yè)物理化學所安排的內容多,課時少,如何提高教學質量就成了很大的難題。筆者現(xiàn)介紹藥學專業(yè)物理化學教學的一些體會。
1理論聯(lián)系實際,激發(fā)學生的學習興趣
很多學生認為物理化學是非常難學的一門課程,都是抽象的、枯燥的理論,從而產生厭學心理。“興趣是好的老師”,作為教師要從興趣入手,引導他們喜歡并且學好這門課程,教師應更多地介紹物理化學與藥學的聯(lián)系,激發(fā)學生學習的積極性。例如講授“相平衡”時,介紹超臨界二氧化碳提取藥物的知識,它是利用了物質在臨界點附近的奇異性,利用無毒、不殘留的二氧化碳代替水或有機溶劑作為萃取介質,將高壓下萃取的物質經(jīng)降低壓力分離出來的一種把萃取與分離兩個過程合為一體的新型提取分離方法。對于那些熱不穩(wěn)定或易被破壞活性成分的藥物,采用這種方法提取優(yōu)于傳統(tǒng)的方法,然而這一高新技術是物理化學中臨界狀態(tài)、兩相平衡的知識。在介紹相圖時,結合藥劑型改良的知識。比如,難溶于水的藥物溶解后不易被吸收,藥效慢,如果與尿素或其它溶于水并且無毒的化合物共熔,用快速冷凍的方法制成低共熔混合物,則尿素在胃液中能很快溶解,剩下高度分散的藥物,從而利于吸收。例如,在講授“稀溶液依數(shù)性”內容時,可以列舉“北方冬天吃凍梨前,先將凍梨放入涼水中浸泡一段時間。發(fā)現(xiàn)凍梨表面結一層薄冰,而里邊卻解凍了。這是什么道理呢?”實際上,如果能清楚梨中的水不是純水,而是溶有糖和一些物質的溶液,利用稀溶液中凝固點降低的規(guī)律就很容易解釋這一問題了。在“膠體”這一章中,醫(yī)藥上用于胃腸造影的硫酸鋇合劑,其中就含有足夠量的一種高分子化合物——阿拉伯膠對硫酸鋇溶膠起保護作用,當患者服用后,硫酸鋇膠漿能均勻地粘附在胃腸道壁上形成薄膜,從而利于造影檢查。
把理論知識與實際聯(lián)系起來,讓學生感覺到物理化學知識跟我們的生活息息相關,不再是一門枯燥乏味的課程,而是讓學生感興趣的課程。
2有效地組織課堂教學
課堂教學要遵循教師為主導,學生為主體的原則。課堂上教師除了傳授知識之外,更重要的是培養(yǎng)學生的思維能力。因此,教師在組織教學活動時,要注意培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。教師在授課的時候,應采用啟發(fā)式教學,不能只以老師為中心,平鋪直敘,照本宣科。多提出問題,讓學生進行思考,采取教師講授理論和學生參與討論有機結合起來,讓課堂變得生動活潑,教師和學生形成良好互動。這樣既能夠讓學生掌握了知識,又能培養(yǎng)學生的思維能力。
例如,講授到“熱力學第二定律”時,讓學生先發(fā)表自己對熱力學第二定律的兩種說法的理解,然后教師再做出總結和歸納。第二定律指出在自然界中任何的過程都不可能自動地復原,要使系統(tǒng)從終態(tài)回到初態(tài)必需借助外界的作用,由此可見,熱力學系統(tǒng)所進行的不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)之間有著重大的差異,這種差異決定了過程的方向,人們就用狀態(tài)函數(shù)熵來描述這個差異。通過學生討論和教師總結,加深了學生對知識的理解,同時也為后面講的內容“熵增加原理”作鋪墊。
3合理運用各種教學手段
在物理化學傳授過程中,針對不同的教學內容應采用適當?shù)慕虒W手段。多媒體的應用使原本枯燥乏味的理論知識,通過具體、生動、形象、直觀的形式表現(xiàn)出來,調動了學生學習的積極性,為教師節(jié)省了大量板書繪圖的時間,加快了知識點的講授速度,課堂教學的信息量大大增強[2]。例如,物理化學課程有很多現(xiàn)象和性質,可通過直觀的圖片加以形象說明;對于需要大量圖形圖像信息展示的相圖部分,利用多媒體教學優(yōu)勢更為突出。
在物理化學課程教學當中,有一些內容采用多媒體教學就不能顯示出優(yōu)勢。比如,一些重要公式的推導和中間步驟及計算過程,適宜通過引導學生參與并以板書的形式講解,讓學生對公式的來龍去脈有必要的了解。這并不是說要求藥學專業(yè)的學生掌握公式的推導過程,而是讓他們加深印象,明白公式的應用條件和范圍,從而能更好地運用這些公式。因此,要挖掘多媒體教學和傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢,發(fā)揮各自的長處,提高授課水平。
4突出重點和突破難點
對于藥學專業(yè)的學生來說,在較少的課時內講解完物理化學這門課,學生很難理解全部內容。因而要做到有的放矢,吃透教材,分清主次,突出重點,突破難點,學生才能掌握好必修的內容,在有限的時間內學到相應的知識。比如“相平衡”中讓學生了解單組分和二組分體系的相圖和應用即可,而對于比較復雜的三組分體系的相圖可以不介紹。
例如,在等溫等壓條件下,我們用Gibbs自由能的改變量ΔG來判斷化學過程的方向和限度,但為什么可以用ΔG≤0來判斷等溫等壓下過程自發(fā)進行的方向和限度呢?學生不能理解,而物理化學正是解決這個所以然的。用ΔG≤-W′判別式指出某個過程是不可逆的,并不意味著此過程就必定是自發(fā)的。從兩方面分析用ΔG≤0能對等溫等壓下過程自發(fā)進行的方向和限度[3]。①W′≠0時,如果ΔG>0,由ΔG≤-W′,必然有W′<0,這說明環(huán)境對體系作了非體積功。所以,此不可逆過程是一個非自發(fā)過程。如果體系內發(fā)生自發(fā)過程,即體系對環(huán)境作非體積功,W′>0。由ΔG≤-W′,必然是ΔG<0。這就是說在等溫等壓并且作非體積功的情況下,體系發(fā)生自發(fā)過程,必然引起自由能的減少,一直到自由能最小時,ΔG=0,達到平衡狀態(tài)。②W′=0時,體系與環(huán)境之間不作非體積功,則ΔG≤-W′式變?yōu)棣≤0。這樣,ΔG>0的過程就不存在。體系若有自發(fā)過程發(fā)生,必定是不可逆的,即ΔG<0。這就是說在等溫等壓和不作非體積功的情況下,體系發(fā)生過程,必然引起自由能的減少,一直到自由能最小時,ΔG=0,達到平衡狀態(tài)。從以上兩方面來看,不管體系是否作體積功,在等溫等壓下,自發(fā)過程總是朝著自由能減少的方向進行,直到最小值時,ΔG=0,達到平衡狀態(tài)。因此,可以利用ΔG≤0來判斷等溫等壓下過程自發(fā)進行的方向和限度。通過詳細講解,讓學生能更好地理解難點。
5借助類比法講清物理化學規(guī)律
在物理化學教學中,往往要介紹一些較難理解的規(guī)律。人們接受新知識的能力,在很大程度上依賴已掌握的知識,教學中可借某些新舊知識間存在著形式上或性質上的類似,通過類比誘導,使學生建立新概念和認識規(guī)律,從而避免單純枯燥地解釋意義。
有些物理化學規(guī)律,初看并無類似之處,但只要認真思考,注意捕捉它們在形式上和物質上的相似之處仍然可以類比,達到深刻理解的目的。例如,溫度對化學反應速度的影響規(guī)律即阿累尼烏斯方程式lgK2K1=Ea2.303R(T2-T1T1T2)和溫度對化學平衡常數(shù)的影響規(guī)律lgK2K1=ΔHθ2.303R(T2-T1T1T2)也有形式上的類似。但二者的含義不同,前者當反應的活化能為已知時,則可以從T1溫度的速度常數(shù)K1計算在另一溫度T2的速度常數(shù)K2。后者是當?shù)葔簾嵝獮橐阎獣r,則可從T1溫度的平衡常數(shù)K1計算該反應在另一溫度T2時的平衡常數(shù)K2。這樣用類比法講授物理化學規(guī)律,避免了學生容易出現(xiàn)的離開化學實質,把定律作為數(shù)學公式來記的弊病。
因此,在物理化學教學中,恰當運用類比,可以少費口舌,化抽象為具體,學生接受新知識的過程變得自然、親切,又覺得新鮮而不重復,學生獲得的知識確切、清晰,又印象深刻。需要注意的是,運用類比法講授新課時,應使學生明白“類”只是類似,“比”只是比較、推理,“類比”并不是“等于”。這是因為事物都各有自己的特殊內在本質和規(guī)律,類比只是認識事物本質和規(guī)律的一種思維方法。
6小結
以上是筆者對藥學專業(yè)物理化學課程教學方法的體會。通過問卷調查,讓學生從9個方面評價教師的教學效果,結果見表1。從表1可以知道每一項的滿意率都超過了70%,說明這樣的教學方法得到大部分同學的認可。物理化學這門課理論性強,抽象難懂,是最難學的基礎課程之一。另外,藥學專科生的基礎差,底子薄,因此學習這門課程就更困難。盡管教學方法得到大部分同學的認可,但是也存在很多不足之處,例如,有些知識點講得不夠具體,對于公式的應用,所舉例子太少。
表12005級藥學專業(yè)專科班40名學生對教師教學效果評價結果(略)
總之,我們要善于在物理化學課程教學實踐中不斷地總結經(jīng)驗,提高教學質量。
物理化學論文:物理化學自主學習論文
1獨立學院物理化學實驗教學存在的問題
1.1學生對物理化學實驗重視不夠有不少同學把物理化學看作“四大基礎化學”中最難的,因此對物理化學實驗也有抵觸情緒,認為只是理論課的衍生物,沒有認識到它對培養(yǎng)分析問題、解決問題能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神的重要作用。學生來做實驗只是“走過場”,帶有應付的心理,這也給物理化學實驗教學帶來很大困難。
1.2獨立師資力量不足目前大多數(shù)獨立學院都面臨兩難的尷尬境地,就是不獨立難以規(guī)范,太獨立又影響辦學質量。還有大部分獨立學院的師資力量不足,需要向母校聘請一些教師和聘用剛畢業(yè)的研究生作為師資來完成教學任務,前者雖然具有較高的教學水平,教學經(jīng)驗豐富,但是思想保守,教學模式化。甚至有的教師沒有合理地根據(jù)獨立學院學生的基礎來精減教學內容、改變原來給大一、大二學生上課的教學方式,讓學生聽課像“霧里看花”,后者雖然活力充沛,思想新潮,但是教學經(jīng)驗不足,他們對部分儀器的工作原理都一知半解,這些都影響了學生學習物理化學實驗的積極性。
1.3獨立學院學生群體特點獨立學院是現(xiàn)代高等教育的產物,學生的基礎薄弱,每個學生的學習能力和水平也相差很多。擴招的學生有高考失利的,有高考發(fā)揮好而實際學習水平不理想的;有知識面較廣,但學習能力欠缺;也有一些偏科嚴重,這些就形成了獨立學院學生群體的多樣性。基于這一特點,獨立學院以后的教學可以采取多層次性,針對不同層次的學生實施不同的教學模式有利于實現(xiàn)培養(yǎng)“復合型的應用人才”的辦學目標[7]。
2自主學習型物理化學實驗教學模式的建立
2.1教學內容和教學條件的建立在物理化學實驗教學的實踐中,雖然也有不少的院校開設了綜合性和探索性實驗,但由于教學內容和教學條件等方面的原因,一般都是基礎實驗的疊加,而且是按照實驗教師的思路做實驗。另外,物理化學理論課和實驗課程不同步,有些實驗課程早于理論課程,使學生在實驗過程中過于依賴實驗教材,比較被動,打擊了學生做實驗的積極性和主動性[8],教學效果不理想。可以從以下幾個方面改進:及時要對實驗內容進行調整,實驗內容緊跟實驗設備的更新。例如碳鋼在碳酸氫銨溶液中極化曲線的測定實驗,實驗教材內容過于陳舊,而實驗設備是新增的,學生在實驗前的預習和所寫報告都是按照實驗教材進行的,以至于到課堂上再重新熟習實驗內容,學生的自主性降低了。第二實驗課程應與理論課程進度同步或者稍微滯后,使實驗課程真正成為學生學習理論知識和培養(yǎng)能力的課堂。從2013年,懷德學院就改進了部分專業(yè)的培養(yǎng)方案,將物理化學實驗課程與理論課程同步,通過實驗課程的教學,使之成為理論課程引導和深化的手段。第三對簡單的驗證性實驗進行刪減,增加綜合性和設計性實驗,使學生通過簡單的驗證性實驗鍛煉其基本操作技能,在此基礎上,逐步過渡到綜合性和設計性實驗,培養(yǎng)其初步的科學研究能力。這一點也是懷德學院和其他獨立學院在以后培養(yǎng)綜合應用型人才應該重視和努力的方向。獨立學院自主學習型教學模式要求教師應該樹立“以學生為中心”的教學觀[9],相信學生的自主實驗和學習能力,在物理化學實驗教學中更加注意創(chuàng)設情境式教學,激發(fā)學生實驗的潛能和內驅力。同時,要求學生應具有自主實驗的意識和能力,即將“要我做實驗”的被動性轉變?yōu)椤拔乙鰧嶒灐钡淖灾餍裕粩嗵岣咦灾鲗嶒灥乃胶湍芰Γ瑢崿F(xiàn)自己的學習目標。
2.2教學思路和教學目標的建立近年來,大學教育圍繞著培養(yǎng)高素質的創(chuàng)新型人才為中心,因此在自主學習型教學模式下,物理化學實驗的教學思路也應該圍繞這一主題,建立新的教學思路和教學目標。這就要求物理化學實驗課程對學生的培養(yǎng)不僅僅是使學生深化物理化學的理論知識和掌握物理化學領域的基本操作技能,更要注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的基本素養(yǎng)和科研能力。在自主學習型教學模式下,物理化學實驗教學目標應該強調學生自主實驗的主動性,將學生自主實驗的學習能力也作為教學目標的一項指標。學生按照教學大綱的要求,在任課教師的指導下能夠自行制定實驗的計劃和進度,進行自我管理和評價。這樣克服了傳統(tǒng)教學模式教師占主導地位的弊端,發(fā)揮了學生的主體作用。也許物理化學實驗課的前期教師講得很生動形象,學生也產生了學習興趣和熱情,但如果后期不注重理論聯(lián)系實際,學生的這種學習熱情也會慢慢地減弱。就算教師講了很多有關物理化學對社會發(fā)展的貢獻,但是如果學生看不到物理化學實驗在其專業(yè)中的作用,就會產生物理化學實驗與其專業(yè)沒有多大聯(lián)系的想法,進而會慢慢產生抵觸情緒甚至應付心理。因此,教師在物理化學實驗教學過程中,要不斷拓展知識面,與時俱進,經(jīng)常閱讀相關的科技文獻,根據(jù)各專業(yè)的特點,找出該專業(yè)與物理化學實驗的契合點,通過形象生動的實例和實驗過程中的各種現(xiàn)象,對其加以闡述,進一步培養(yǎng)學生學習的興趣。
2.3合理科學的實驗成績評定方法的建立為了培養(yǎng)出具有自主學習能力和創(chuàng)造力的學生,達到物理化學實驗課程的設定目標,激發(fā)學生學習物理化學實驗課程的學習興趣,那么在新的自主學習實驗的模式下,新型物理化學實驗成績的評定方法也應該隨之而建立。新型的物理化學實驗成績評定方法的建立應該靈活多樣,我們對學生物理化學實驗成績評定由原來的單一實驗報告百分制轉化為采用多層次的五個級制。考核內容可以包括以下五個部分:(1)考勤(10%)。要求學生至少提前5~10min進入實驗室,不無故曠課和早退;實驗過程中不大聲喧嘩,不玩手機,沒有特殊情況不離開實驗操作臺。(2)預習報告(15%)。實驗前,學生應該查閱相關資料和實驗操作手冊,了解實驗原理、儀器的工作原理及使用、實驗步驟、注意事項以及實驗的思考題,并將這些寫在實驗報告上,教師實驗前仔細檢查并登記預習成績。(3)實驗操作(20%),實驗過程操作應規(guī)范、正確,實驗數(shù)據(jù)不弄虛作假,實驗過程中認真觀察實驗現(xiàn)象,并將實驗數(shù)據(jù)認真詳細地記錄在實驗報告上,實驗結束由教師簽字確認,實驗數(shù)據(jù)不正確應重新實驗。(4)值日(5%)。實驗后整理自己實驗臺面的儀器,藥品放回原處,擦洗臺面,當天值日生要打掃實驗室地面,由教師檢查批準后方可離開。(5)實驗報告(50%)。學生能夠獨立根據(jù)原始數(shù)據(jù)實事求是地處理,可以用一些常用軟件,例如excel、origin等進行數(shù)據(jù)分析處理、繪圖,并對思考題以及實驗過程中出現(xiàn)的問題進行討論。
3結語
針對當前獨立學院物理化學實驗教學實際存在的問題,提出了一些相應的措施和建議。實驗教學作為高等教育的重要部分,獨立學院自主學習型物理化學實驗教學還需要不斷探索、不斷改進。我們在物理化學實驗教學中進行了探索性工作,接下來的任務還很重。例如,開設開放性的實驗室和開發(fā)一些新的設計性實驗;加強理論教學和實驗教學的聯(lián)系;將實驗課程內容滲透到獨立學院的一些專業(yè),打通它們之間的壁壘,從而開設一些綜合性實驗;建立更科學合理的評定方案等。通過探索性實踐,獨立學院的自主學習型物理化學實驗教學模式改革也取得了初步成效。只要不斷進取,獨立學院自主學習型物理化學實驗教學模式將會取得更顯著的成效。這也更加堅定了獨立學院的物理化學實驗教學始終要立足于培養(yǎng)應用型人才,為學習其它后續(xù)專業(yè)課程打下堅實的基礎。
作者:楊慧芳朱方單位:常州大學懷德學院基礎化學實驗室