时间：2023-06-07 09:09:55
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物理化学实验，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】物理化学 实验 教学改革
物理化学实验作为普通高等师范院校化学专业学生的必修基础课之一，是与无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验一样独立的基础实验课程，具有理论性强、实践性强、应用性广的特点。通过物理化学实验课程的学习，可以加强学生对基本理论知识的理解，熟练掌握基本实验技能，提高学生的动手能力和创新能力。随着现代科技和化学学科的飞速发展，传统的物理化学实验教学模式已不能满足日新月异的科技发展对人才培养的要求，因此，物理化学实验教学改革、提高实验教学质量势在必行。
一、物理化学实验现况及存在的问题
目前选用的物理化学实验课本内容基本上都是固定的，实验内容多为验证性实验，缺乏综合性和设计性的实验。采用的教学方法往往是老师先系统地讲解实验原理、实验步骤及实验注意事项，以及仪器的操作方法，然后学生根据老师讲解的内容和实验课本的要求“按部就班”的进行实验。这种教学方式使学生对于实验内容没有可选择的余地，对于部分学生来说较浪费时间，并且限制了他们的创新意识和创新能力。此外，由于同学们所做的实验内容枯燥，导致学生对实验课的重视性认识不够，学习积极性差，课前预习不认真，实验操作不认真，实验数据记录不认真，抄袭数据和实验报告，对实验课应付了事。
物理化学实验采用的仪器种类繁多，且多数仪器设备较陈旧，仪器性能不稳定，导致实验前的调试工作繁琐耗时。如：原电池电动势的测定，我们采用的仪器是UJ25型电位差计，此仪器非常陈旧，数据波动较大，测定前仅调试仪器零点就需半个小时，极大地分散了学生做实验的注意力，大大降低了学生学习的兴趣和积极性。此外，由于陈旧的仪器性能稳定性较差，测定数据波动较大，测量结果不准确，数据误差大，从而使学生丧失了学习的兴趣，降低了学习的积极性。
二、物理化学实验教学改革初试
根据物理化学实验课程的要求，适时保留一些经典的验证性实验，取消一些相对陈旧的验证性实验，并增设一些相关内容的综合性和设计性的实验，可让学生在老师的指导下选择合适的题目，查阅相关的文献，设计实验，进行实验，并进行数据的处理，调动学生的主动性和创造性，提高学生的学习兴趣和积极性。传统的实验教学方法会使学生养成“照法抓药”的懒惰习惯，无法取得较好的实验效果。为此，我们加强了学生实验课程的监督和管理，并改革了传统的实验教学方法，取得了初步的成效。首先，我们对学生预习报告进行了严格的要求，要求学生预先对实验原理和实验步骤有较详细的了解，对实验仪器操作有较深的熟悉，并通过提问和讨论的方式进行检查，使学生实验时做到心中有数，激发学生参与实验的兴趣。其次，在实验过程中，我们严格监督和指导学生实验，及时纠正学生错误的实验操作，督促学生正确处理实验数据，按要求书写实验报告，并进行结果讨论。经过这些改革，学生在实验时得心应手，实验积极性大大提高，分析问题和解决问题的能力均有了明显提高。
物理化学实验对仪器的要求较高，落后的仪器会使学生对所学专业丧失信心。因此，仪器的更新显得尤为重要。我们利用世界银行贷款，购进了一批较新的仪器设备，并利用计算机等现代化教学手段来辅助实验。这样既可大大缩短实验时间，提高实验结果的准确性，极大提高学生的求知欲，激发学生的兴趣和积极性。学生们也可从中对实验过程有了更直观的认识，学会掌握“Origin”和“Excel”等数据处理软件，增长了见识，激发了实验兴趣并深刻体会到了物理化学知识的重要性。严格物理化学实验课程考核是端正学习态度、提高教学质量的重要途径。因此，我们将实验课成绩分为两部分：平时成绩和期终考试成绩，各占60%和40%。平时成绩是根据每次实验的预习报告、实验操作、数据处理和实验报告这四个部分进行综合评定。期终考试成绩则主要考察学生对实验原理的理解和实验基本操作两方面。这样的考核方式和内容较科学合理，有利于激发学生兴趣和提高学生实验认真程度。
三、物理化学实验课程改革
通过我们对物理化学实验教学的改革与实践，初步取得了良好的成效。学生的实验重视程度有了较大地提高，实验态度也端正了很多，参与实验的积极性和主动性也有了很大地提高，学生的创新能力有了明显的提高。今后我们还将继续在各方面加大物理化学实验教学改革的力度，提高实验教学质量。
参考文献：
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[关键词] 物理化学实验 虚拟实验室 学生
物理化学实验是一门理论和实践性很强的基础实验课程,与其它化学实验课程(无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验)相比,其实验内容更侧重于定量地解释化学过程的规律,实验手段基本是采用各种各样的实验仪器,涉及到热、电、光、声、磁等物理方面的内容较多,这要求学生掌握一些仪器的操作,同时更注重培养学生解决问题时的研究方法和思路。该课程的特点决定了其在培养学生实验基本技能、独立操作能力、综合实验能力以及创新能力方面的特殊意义。相对于其它化学实验来说,物理化学实验显得更为抽象和复杂。
近年来,各种先进的物理化学研究手段和仪器设备发展迅速,尤其是计算机技术的发展使物理化学实验技术的更新逐年增大,但目前物理化学实验内容大多仍在沿用经典教材。这直接导致目前物理化学实验教学中普遍存在如下的问题:
1.学生操作仪器时间较少
物化实验的特点是使用电子仪器多,而前几门化学实验课大多用玻璃仪器,所以学生对所使用仪器陌生;在预习实验中,学生仅在教材中看到仪器的草图,对仪器的整体构造,没有大致了解;而且相当大部分的仪器只在一个实验中使用,在反复压缩课时的情况下,实验时间又少,实验拖堂是无法避免的问题。尽管教师延长教学时间,但使学生在有限的实验时间内,熟练掌握所用的各种仪器仍是难题。因此物化实验普遍存在学生不能熟练掌握所用仪器。
2.实验仪器不足
物理化学实验大都需要使用比较精密的仪器,价格比较昂贵,因此仪器的数量就受到了一定的限制,一些大型仪器只能多人组开设,使部分学生动手机会少;有些实验因为仪器价格太高,在教学中只能选择放弃,这都影响了实验教学效果。
3.实验教学形式单一
物理化学实验教学模式通常是学生预习,教师现场讲解,学生再进行实验。学生在整个实验过程没有发挥主体作用,缺乏学习的主动性和积极性,对实验课不重视,教学效果差, 达不到实验教学的目的。
4.物理化学理论教学内容与实验内容不同步
物理化学实验教学中, 普遍存在教学内容落后于实验内容的情况。学生还没有学到相关方面的基础理论知识, 就要开始这方面的实验, 学生要在不知道实验理论基础、没见过实验仪器的情况下完成实验。这样做既不利于学生实验思维能力的提高, 也不能激发学生的积极性和创造性, 更不能将所学理论知识通过实验进一步消化理解。
正是由于这些问题的存在制约了物理化学实验的教学。基于此,构建现代物理化学实验教学新体系势在必行,我们提出了虚拟物理化学实验室的的课程教学计划。该课程计划的目的是通过网络多媒体工具与建立网络虚拟实验室,使学生能在实际操作之外更多地学习和巩固物理化学实验的相关理论和操作;克服传统物理化学实验教学时间少, 缓解实验设备不足的现状;提高学生的创造能力,使学生获得了更多的实验信息,从而有利于实验教学质量的提高,真正实现物理化学实验教学的全部目标。该课程教学计划包括:(1)修订完善编制的物化教材与网上教学资料;(2)根据本校实验仪器录制实验教学片;(3)制作部分仿真实验;(4)开设开放性实验。
1.全新的物理化学实验教材
现有物理化学实验教材的编写通常是依据编者所在单位的仪器设备条件而定的,而我院实验室的实际仪器装备条件不可能与其完全一致。而且随着科技的进步,新型设备的不断引入,也会出现部分实验步骤不一致的情况。目前,我们已经编制适合现代物理化学实验仪器的实验教材。该教材的电子版可以在网站上浏览,更与利于学生的自学,同时可以根据实验设备的更新而同步更新。该教材更新的主要部分有:(1)计算机辅助开放性的物理化学实验,有燃烧热,熔解热,金属二元相图,凝固点降低法测物质的摩尔质量。在整个实验过程中,利用计算机进行实验记录和数据处理。修订了原有的实验操作步骤使之与新设备吻合。(2)增加了分子结构的构建与模拟实验。利用免费的分子模拟软件以及我院购买版权的量子化学软件,增加了小分子分子结构的设计以及分子轨道、振动频率、偶极距等计算。使学生一方面对分子的结构有直观的认识,进而对物质结构方面实验有一些理论上的了解;另一方面,可以让学生对物理化学科学前沿的发展有一个简单的了解。(3)针对不同专业方向的设计实验,例如燃烧热实验,化工专业可以选择化工产品,食品专业可以选择食物。解决了实验内容的更新慢而且与专业联系不足的缺点。
2.利用新设备制作操作实验录像
利用实验室近几年更新的计算机控制处理的实验设备,重新录制比较标准的实验教学录像片。该教学片系统地讲授物理化学实验技术以及每个实验的实验原理、具体的操作步骤、正确的实验现象。学生在实验前通过观看教学录像,了解所用实验仪器的原理和操作方法、实验中的现象,使学生在进入实验室后,能在有限的实验教学时间内,熟悉所用仪器,加深对物理化学研究方法的了解,拓宽学生知识面,增强学生学习兴趣,完善学生的知识结构,全面理解实验的各个步骤,进而熟练的进行实验操作。同时可以在某种程度上缓解实验设备不足的现状。
3.多媒体与虚拟仿真实验
把一些验证性的实验和设备价值较高无法开设的实验改成仿真摸拟实验, 帮助理解物化理论知识, 使学生对物化实验及仪器使用有一个感性认识。可以通过校园网络, 开设实验教学网站,制作仿真实验软件, 让学生能根据理论课进度, 进行模拟仿真实验, 这样, 提高了学生对理论课知识的理解和对实验的兴趣,还可为学生提供现有的各种仪器的工作原理和使用说明, 使他们通过网络熟悉仪器, 产生感性认识, 为必修实验打下基础。同时,生活生产中与物理化学实验相关的材料也可以以多媒体的形式挂在网站上,开阔学生的眼界。通过仿真模拟实验, 实现了物理化学实验的第一层次要求, 既使学生对物化实验产生了兴趣, 又使学生获得了更多的实验信息, 从而有利于实验教学质量的提高。
4.开设开放性实验
在学生有了一定的实验操作动手能力、调动起了学习积极性的基础上,可以进行开放性实验探讨。开设开放性大多为具有一定深度和前沿性的小课题或直接参与老师的科研项目,学生自己查阅相关资料、设计实验方案, 确定实验内容和实验时间,自己动手做一切与实验相关的工作。以学生为主体的开放性实验, 学生自主学习, 独立思考, 自由发挥, 从而激发学生的创造性思维和探索精神, 培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,实验室与实验设备也得到充分利用,学生通过对实验结果的检测, 使用到大型的精密仪器设备, 学以致用, 更进一步激发学生对实验的兴趣。
整个课程教学改革计划四部分内容是一个有机的整体,学生学习物理化学实验的步骤按照:实验教材中的实验对应的实验录像多媒体与虚拟仿真实验实验室操作,开放性实验则是最后的检验环节。该计划可以一方面解决目前物理化学实验教学中普遍存在的多种问题,全面实现物理化学实验教学目的;另一方面可以在有限的实验教学时间内,扩大学生的知识面,使学生了解物理化学实验与实际生产的联系,激发学生们的求知欲望和探索精神, 提高了学生的创造能力。
结论:
该课程计划首次把多媒体技术,电影,虚拟仿真技术联合应用到物理化学实验教学上,构建一个完整的虚拟物理化学实验室。其目的是使学生能掌握物理化学实验的基本方法和技能,从而能根据所学原理设计实验,选择和使用仪器,培养动手能力,锻炼学生的观察能力,正确记录数据、处理数据、分析实验结果的能力,培养学生的创新精神以及严肃认真、事实求是的科学态度和作风。其特色和创新之处在于:
1.多媒体技术+电影+仿真技术有机结合的虚拟实验室。可以更新的电子版实验书以及相关的多媒体资料,使学生了解原理的同时开阔眼界,标准的实验录像使学生对实验有一个直观的了解,易于掌握实验的标准化操作。仿真实验使学生利用电脑模拟真实环境,并根据真实环境中的理论和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行。在此基础上,学生进入实验室进行操作。优点:投资小,收效高;维护简单,更新方便;资源丰富,适用面广;提高设备利用效率,使用灵活;利于学生自主学习,提高学习效率。
2.真正的开放性实验。虚拟实验室的建立不仅节省了学生的学习时间,节约了设备的投入,关键是培养了学生自己学习设计实验,选择和使用仪器和进行开放性实验的能力。
参考文献:
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[4]过家好,陈俊明.物理化学实验教学的探索与改革.广州化工,2009,37(5):232-234.
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关键词:创新人才;物理化学实验;仿真实验
创新人才是指具有创新意识、创新思维、创新能力的人才［1］，其核心是不因循守旧，能在细微处发现问题、并解决问题。物理化学实验是一门综合性很强的实验课程，其背后思维逻辑严密、方法多样并紧随时代技术不断进步，所以给学生提供了更多的思维和想象空间，对培养化学专业学生的创新思维具有不可或缺的作用，但在实践过程中经常会出现以下问题:①实验仪器台件数偏少，不能保证每个学生能够掌握所有实验细节。②有些实验原理和设备与实验要求存在偏差使实验准确度和重复性较差。③绝大多数物理化学实验均涉及到仪器的使用和操作，给学生的预习和复习带来了较大的困难。④传统实验教学方法难于突出培养创新型人才的目的。鉴于以上情况，我们尝试在教学模式上进行改革，通过仿真实验弥补以上缺陷。通过实践证明，该方法有效的提高了学生的创新思维能力，并且使实验器材的损耗降到最低。
1物理化学实验仿真软件的编写方法
Labview是美国NI公司推出的基于图形化的编程语言，主要用于编制虚拟仪器软件。其编程方式是通过数据流实现的，编程的图标用来表示函数，数据流的流向则用连线表示。在仿真过程中，Lab-view强大的图型化编程语言和直观的图形化环境，使程序开发更为快捷［2］，实现了计算机和仿真的一体化，实质上计算机控制的是每个实验仪器，通过后面板的程序框图来实现对前面板可视化仪器的控制，从而达到我们所需的目的和要求，借助这一点可以实现物理化学实验仿真程序的高度真实性和可操作性。
2在物理化学实验仿真软件中体现创新人才培养的目的
在实验中培养创新人才很重要的一点就是要让学生在实验中学会发现问题，而不仅仅是简单的接受实验事实。通过在仿真软件中把不同时期和不同条件下的实验方法和结果体现出来，可以给学生更多的思考空间，对创新型人才的培养显然可以起到有益的作用。下面以“凝固点降低法测定物质摩尔质量”实验仿真软件为例作进一步说明。“凝固点降低法测定摩尔质量”是物理化学中的经典实验，该实验操作复杂，技术要求较高［3］，涉及溶液、相平衡(可逆与不可逆平衡、新相生成)、高精度温度测定等诸多问题，学生初次实验难度很大。为了解决这个问题我们编制了该实验的三个仿真程序，操作界面如图1、图2和图3所示。这三个仿真程序分别反映了上世纪90年代以前，2000年左右和目前最新的实验方法，学生通过这几个仿真实验明白了图1为什么要使用上下搅拌的方式，图2相比图1有哪些改进但是又产生了哪些问题，为什么图1和图2的装置测量结果总是偏低，图3的装置为什么通过阻止液体在样品管壁上优先结晶、同时当体系中出现结晶时对样品散热进行补偿就可以得到精确的实验结果，所有这些使学生更加勤于思考。
3结语
经过仿真程序在教学上的应用，学生对于即将做的实验，产生了浓厚的兴趣。加深了学生对实验的理解和思考能力，对培养创新型人才具有较大的帮助。
参考文献:
［1］孙世志．研究性物理实验与大学生创新素质培养［D］．大连:大连理工大学，2006．
［3］梁硕，赵冉．基于Labview编程语言的图像处理技术浅述［J］．信息技术，2012，10(11):78－79．
关键词:物理;化学实验;综合能力;创新能力;改革
在化学教育中，化学实验是将理论转化为实践、激发学生的学习兴趣、培养学生创造性思维最有效的教育方式。物理化学实验在物理化学课程的教学中占有十分重要的作用，物理化学实验是研究化学基本理论和问题的重要手段和方法［1－2］。其运用基本物理方法和技术，锻炼学生合理设计实验的能力，培养学生分析及解决问题的能力以及建立科学思维方法，培养学生用理论知识来解释实验现象，并通过实验得出合理的、精确的数据，训练学生对实验数据的正确处理，培养学生对实验误差进行分析的能力［3－4］。当今社会的快速发展对人才培养提出了更高的要求，传统教育培养出来的被动型人才已经不能适应社会的发展，现代教育的目的是要以培养综合能力为主的主动型人才［5－6］。因此该课程内容和教学方法的改革愈发显得迫切、重要。
1目前物理化学实验教学中存在的主要问题
物理化学是一门有着悠久历史的基础课程，物理实验教学在我国高等学校教育中已经走过60多年的历程，课程体系虽然经过几次改革［7］。但由于实际情况，在目前的教学中还存在一些问题，主要体现在以下几个方面:
1．1物理化学理论教学内容与实验内容不同步，不利于学生实验思维能力的提高
在高校物化实验教学中，普遍存在着实验内容陈旧，更新速度缓慢，实验内容落后于教学内容的情况。按照传统的实验教学安排，学生在开始做实验的时候，连基本的理论知识都没有学习，这样导致学生在做实验的过程中只是简单的照葫芦画瓢，盲目的完成实验，草率的处理实验数据。这样既不能达到理论指导实践的作用，不利于培养学生科学思维能力，也不利于激发学生学习的积极性和创造性，更不能将所学理论知识通过实验进一步消化理解。这样也导致了学生对实验的热情大大降低，对知识的片面了解。
1．2物理化学实验的目标定位较低
当前高等学校教育里面，物理化学实验内容陈旧、大多以验证性实验为主，缺乏和现代科学技术的结合，缺乏与现代物理化学发展的前沿知识相接轨［8］。实验课的教学方法单一，学生多半只按照讲义被动式进行实验操作，缺乏对实验原理和实验内容的理解。不利于培养本科生在以后的工作岗位中解决实际问题的能力，也不利于其在工作中有所创新和突破。
1．3物理化学实验与其他学科交叉较少，忽略了物理化学的基础作用
物理化学属于化学四大基础课程之一，足以体现物理化学在化学学科中的重要地位，同时物理化学中的相关原理和药学等也有着密切的关系［9］。物理化学实验是将物理化学的基本原理以实验的方式体现出来，一方面可以进一步巩固学生有机化学实验、分析化学实验、无机化学实验的基本实验技能，另一方面也能让学生熟悉研究物理化学的方法，也可以进一步让学生巩固学习物理化学的基本理论。但是，目前在高校的物理化学实验课程设置和其他实验课程相关联的内容极少，忽略化学实验的整体性。
1．4物理化学实验内容设置缺乏灵活性与开放性，不利于提高学生的学习兴趣
传统的物理化学实验大都按照教学计划进行，授课方式大部分以老师板书讲解实验原理、实验过程以及仪器操作，然后学生按照实验讲义来完成实验［10］。同时，实验课时设置严重偏少，大部分学校为了完成教学计划，大都安排一些简单的验证性实验，几乎没有安排综合性实验和设计性试验。结果造成:一方面不利于培养学生的创造性思维，导致学生缺乏自主学习的能力;另一方面也不利于展示学生个性，大大降低了学生对实验的兴趣。综上所述，随着素质教育的不断改革，新世纪对人才的要求也越来越高，只有具有创造性思维、自主学习能力的综合性人才才能适应科技的不断发展。传统的物理化学实验课程设置已经跟不上时展的脚步，因此必须对传统的物理化学教学实验进行改革。
2对物理化学实验教学改革与探索
2．1提高实验前预习要求
实验前预习质量的高低是顺利完成整个实验关键之一。如果预习不好，对实验原理和仪器使用不够了解，很容易损坏仪器或者造成实验失败。为了提高同学们的实验兴趣、顺利完成教学实验，应该加强实验前预习要求。首先，要求学生认真写好实验预习报告，画好记录实验现象和实验数据的表格，将实验原理以个人理解的方式描述出来并画出整个实验的流程图;其次，为了让学生更快理解实验原理及过程，可以将与实验相关的教学资源共享在班级群里，如实验原理及仪器操作相关的动态图等。
2．2提高学生的动手能力
现代教学理念越来越重视学生的主体性，因此在实验教学中应当让学生参与到实验中去，培养学生的动手能力。这样不仅能提高学生的实验兴趣，也能使得学生在以后的工作岗位上能较快的适应工作要求。通过让学生认真理解实验原理以及仪器操作注意事项，使得学生独自完成整个实验，在整个实验过程中教师应当以旁观者的身份来指导学生。例如，我院第一个物理化学实验就是燃烧热的测定，在学生独自完成燃烧丝的缠绕、压片、装氧弹、点火等步骤之后，通过实验数据和实验现象的分析让学生明白在实验过程中哪些步骤会对实验结果造成较大的影响，如压片太紧时，会造成燃烧物燃烧不够充分，测得实验数据偏小。在此过程中不仅培养了学生的动手能力同时也使得学生对实验数据及现象的分析能力得到了提高。
2．3增加设计性实验，提高学生的创新能力及意识
创新能力是当今社会参与竞争最重要的技能之一，也是当代大学生必须掌握的重要能力之一。因此，大学教师有必要也有义务重点培养学生的创新能力。在学生基本掌握原理以及动手能力得到一定提高的基础上，教师可根据实验室已有的条件，让学生通过查阅文献等方式自行设计实验或者对原有实验方案进行改革创新。学生通过查阅文献、设计实验方案、完成实验以及数据处理和分析等过程，能较好的培养学生的综合能力与创新能力，激发学生对科学研究的兴趣。增加设计性实验，提高学生的创新能力及意识是本次教学改革的重点。
2．4建立科学的考核方法
考试是教学过程中很重要的一步，通过考试可以了解学生对基本知识的掌握，也有利于检查并改正实验教学中存在的问题。本次教学改革对以往的考核模式进行了较大的改革，考核成绩分布为平时成绩占80%和期末笔试成绩占20%，其中平时成绩的考核包括实验预习情况、实验操作能力、数据处理及分析等部分，对于设计性实验有重大创新点的同学给与酌情加分。本次考核方式的改革重在强调实际操作能力、综合能力以及创新能力的培养。
3展望
物理化学实验教学是一项长期又艰巨的任务，以上是我们对目前实验教学中存在问题的认识以及一些初步的改革方案。在改革中，我们将认真总结经验，制备出一套比较完善的教改方案，提高物理化学实验教学质量，提高学生综合素质。
参考文献：
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[关键词]物理化学综合实验；Origin；数据处理；碳化钼；电化学水分解
1前言
物理化学实验作为高等院校化学相关专业必修的实验基础课程之一具有其自身特点，其教学目标不是简单地验证理论。实验中需借助仪器设备对某一物理化学性质和化学反应性能进行测定，测定结果多为间接的。因此需要对实验数据进行大量计算，数据处理繁琐，其中部分实验需要通过数据处理、图形绘制、数据分析得到相应数学表达式[1]。因此，信息的处理与图形表达在物理化学实验中有着非常重要的地位。改变传统的数据处理方式，采用计算机软件辅助处理数据可以克服传统手工计算绘图方法费时费力、计算精度不高和作图误差大等缺点，可以减少误差，实验结果精确可靠，且快速便捷，是新形势下教育改革的迫切需求。暨南大学化学与材料学院物理化学教研团队在学生完成物理化学实验的基础上，将科研成果转变成教学实践，对高年级开设了“多孔碳化钼纳米线电催化水分解制氢气”开放性综合实验[2]。但是开课以来发现虽然化学类专业的本学生都比较熟练word、excel等常用办公软件的操作，但是却很少有同学知道或者使用过较为专业的科学绘图、数据分析软件。因此结合我校开课情况，本文以多孔碳化钼电催化产氢的实验数据处理为例，尽可能详尽的介绍origin数据输入，数据处理和基本绘图等基本操作，把实验数据通过origin软件处理变成直观可视的图形、曲线，便于学生分析数据的规律、数据变化的趋势等[3]，从而进一步培养学生的数值分析与绘图的能力。
2Origin软件的简介
数据绘图软件Orgin是OriginLab公司开放的科学绘图、数据分析软件，具有很强的实验数据图形化处理能力[4]。Origin软件具有两大功能：数据分析和图形处理。数据分析功能支持多种格式的数据导入，如ASCII、Excel、NITDM等，可方便用户进行统计，信号处理，曲线拟合以及峰值分析等。作为图形处理软件，输出格式多样，支持JPEG，EPS，GIF，TIFF等格式图形输出[5]。用户可以使用软件内置的模板或根据自己需要设计的模板方便地绘制出各种各样的2D/3D图形。它将用户的所有工作都保存在Project(后缀为∙OPJ)文件中。
3用origin软件处理实验数据举例
本文以多孔碳化钼电催化产氢的实验数据处理为例，说明origin的基本绘图方法。
3.1实验原理
电催化分解水是一种高效制取氢气的方法。碳化钼因具有类贵金属的电子性质和催化行为，是一种非常有潜力的电解水催化剂[6]。电催化活性一般取电流密度(j)为-10mA/cm2所对应的过电位作为统一的评价标准，电位越接近热力学析氢电位，活性越高。本实验采用上海辰华仪器有限公司的CHI660E型电化学工作站，采用三电极体系(饱和甘汞电极为参比电极，石墨电极为对电极，玻碳电极为工作电极)在0.5mol/L的H2SO4电解液下测试性能，检测催化剂的催化活性。线性扫描伏安法(LSV)测试参数设置如下：扫描范围从-0.2~0.6V，采样间隔1mV，扫描速度为2mV/s。
3.2数据处理和作图
3.2.1数据的输入启动Origin2019b，新建一个Workbook，把数据文件.txt拖入origin的表格的第一行，从而成功导入多孔碳化钼纳米线电催化分解水的LSV数据，A列为电压(单位V)，B列为电流密度(单位A)，如图1。同样方法导入第二列商业铂碳(pt/c)的LSV数据(如图2)。新建一个Book3，拷贝book1的数据，然后单击菜单命令Column→AddNewColumn，在弹出的AddNewColumn对话框中填上列数，如下图3所示，然后点击OK按钮完成列数值设置，则新增C(Y)列和D(Y)列。选中C(Y)列，单击单击菜单命令Column→SetAs→X，得到C(X)列(图4)，然后将Book2的数据拷贝至C和D列得到如图4所示。3.2.2数据的处理选中A(X)列，在Column菜单下选择SetColumnValues，并在对话框中输入col(A)+0.241，点击OK得相对于标准氢电极，如图5所示。同理，选中B(Y)列，在SetColumnValues对话框中输入col(B)/0.07*1000，单位转换为JmA/cm2，如图6所示。同样将C(X)和D(Y)的值做相应的运算处理，并在comment一栏添加相应备注可得到如图7所示。3.2.3作图选中所有列，再点击下边的line，就会出现lsv曲线，得到图8。3.2.4数据和图标输出双击A和B，写出相应的横坐标和纵坐标的物理量和单位。如果坐标尺度不合理，可以双击如上坐标，调整坐标尺度，如图9。图9坐标调整后的多孔碳化钼纳米线和pt/c电催化分解水的LSV图Fig.9Polarizationcurves(aftercoordinateadjustment)forHERofcommercialPt/Candnanoporousmolybdenumcarbidenanowire
4结语
随着计算机的普及，人们在计算机平台上利用Origin软件处理实验数据成为可能。Origin软件处理实验数据不需要编程、既方便、又快捷，所绘制的图形不仅精致美观，而且能准确反映实验数据的变化规律，可以完成以往的实验数据处理方式较难完成甚至无法完成的处理任务，大大简化了数据的处理。由于Origin软件容易掌握，在物理化学实验课堂中开展Origin软件教学可极大提高学生对于实验课程的学习积极性，有利于培养学生独立分析问题和解决问题的能力，更重要的是还锻炼了学生认真、严谨、求实的实验态度，为后续的综合性、设计性实验甚至是科研研究的开展奠定良好的数据分析基础。将工具软件数据处理方法应用到物理化学的实验数据处理及教学活动中，适合高校化学实验的教学改革和计算机辅助教学。
参考文献
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高等教育发展的重要趋势，是为社会培养高素质创新人才[1]。实验教学在高校培养高质量创新人才以及对学生进行全面素质教育中具有独特的作用[2]。基础实验旨在培养学生掌握实验的基本方法和技能，巩固和加深对基本原理的理解，获得实验研究的基本素质[3]。
物理化学实验是理工科许多本科专业的基础课程之一，在学生的素质和能力培养方面具有重要作用。而以往的物理化学实验教学在实验内容、教学方式、评价体系等方面都存在形式单一等不足。
本文在物理化学实验教学中，从学生实际出发，突出“以学生为主体”的教学思想，在学生学习能力、动手能力、分析问题、解决问题等方面的培养方法进行了改革，取得良好的效果。
一、综合素质培养的措施
传统的实验教学模式是以老师的讲授为主体，学生模仿老师进行实验，学生常常处于“照方抓药”的被动地位，不能体会实验的真谛。这样的教学方式抑制了学生主观能动作用和创新能力的培养，导致学生实验能力被削弱，很难适应社会对高级人才素质的要求。
为提高教学质量，培养学生的综合能力，提高学生学习的主动性，我们在物理化学实验教学中对教学方法进行了改革，让学生作为主体，轻松愉快地进行实验。
1、强化课前预习
在传统的实验教学中，很多学生的课前预习只是一种形式，有些学生将实验内容抄写一遍，有些学生甚至不预习。学生不经过大脑思考，积极性和创造性得不到发挥，实验课没能调动学生的主观能动性，达不到对学生综合素质培养的要求。
物理化学的每个实验都涉及一个物理化学理论，应用不同的仪器，因此指导老师们在课前根据实验内容所涉及到的理论、原理、仪器、操作、数据处理方式等，设计若干思考题，提前一周下发给学生。让学生带着问题去教材中、图书馆查找相关内容，相关物理量的理论值，并设计实验方案，实验数据记录格式，需采用的数据处理方法等，同时了解他人的研究与应用。进行实验前，指导教师检查并提问学生对该实验的实验原理掌握的基本情况，对没有预习或者预习不充分的同学，先不允许进行实验，直至预习好才能进行实验。这样严格要求，一方面培养了学生做好课前预习的习惯，另一方面保证了学生理解实验原理、实验操作正确、实验结果准确。
2、“以生带生”的指导方式
物理化学实验涉及的仪器设备较多，在进行独立实验的过程中，往往会出现许多问题。教学中一名指导老师要同时指导20组学生的实验操作，如此多的学生，加之设备陈旧，教师无法及时顾及到每个学生，学生的疑难问题不能及时得到解决。因此实验课前老师就实验内容要点和仪器的使用方法培训几名学习能力较强的学生，作为“小老师”，辅助老师指导同学的实验操作。课堂上多位“小老师”与指导老师同时在实验室巡视，能够及时发现问题和解决问题，保证学生及时得到全方位照顾。老师在必要的时候就共性问题，进行讲解和指导。
3、利用软件进行数据处理
物理化学实验验证性实验较多，学生每次实验课基本上是通过仪器操作，获得系列数据，经过数据处理、绘图，求斜率等，进而求得某个物理量的值。以前学生主要是利用坐标纸来进行作图，由于坐标纸作图取点有很大的主观性，对实验结果有很大的影响，实验结果与理论的解释存在出入。有的实验数据还比较多，处理数据比较麻烦。教学中引导学生利用Excel、Origin软件处理实验数据，一方面可以使学生掌握数据软件的使用方法，为以后的学习、科研打下良好的基础；另一方面可以从很大程度上降低人为因素，所得到的数据相对比较客观，还大大节省了同学们数据处理的时间。
4、改革实验报告的撰写
实验报告是实验操作过程的总结以及对获得实验结果分析讨论的书面表达形式。是衡量学生实验效果的依据，是体现学生实验动手和写作能力以及总结分析能力的凭证。在撰写实验报告过程中，可以巩固理论基础知识，分析操作中的失误及误差产生的原因，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
传统的实验报告基本是固定格式，在综合设计性实验中，采用小论文的形式来撰写实验报告，这不同于传统的实验报告，具有灵活性和多样性的特点，能充分激发学生对实验的兴趣，发挥主观能动性，有效提高实验课的教学效果和质量。
5、以竞赛和科研促进教学-开放实验室
在传统的化学实验教学中，大多数实验是按照指导书上所写的步骤按部就班地进行，不利于培养学生学习的兴趣，难以激活创新思维。因此我们通过实验竞赛对设计实验进行开放式教学。
例如“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验中，一改以前固定温度、蔗糖浓度、酸种类、酸浓度等，把学生分成几组，让他们自由选择一种影响因素，分别设计实验方案，每小组测定4-5组数据。实验结束后，小组成员对所取得的数据进行归纳分析和总结，得出该因素对蔗糖水解反应速率常数和反应半衰期影响的结论。
经过这样的实验，既加深了学生对理论知识的理解，又锻炼了他们的配合能力，分析问题、解决问题、归纳总结的能力。几年的实践证明，学生对开放式实验教学方式比较欢迎，普遍反映学习效果较好。
一,用氧弹热量计测定萘的燃烧热
二,明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别
三,了解热量计中主要部分的作用,掌握氧弹热量计的实验技术
四,学会雷诺图解法校正温度改变值
仪器与试剂
氧弹卡计贝克曼温度计普通温度计压片器分析天平台秤万用电表点火丝剪刀直尺镊子扳手苯甲酸柴油氧气钢瓶氧气减压阀
实验数据及其处理
贝克曼温度计读数
苯甲酸
柴油
苯甲酸
柴油
样品质量g
序号
初段
末段
初段
末段
W2
W2
1
2.157
3.458
1.528
3.440
2.2500
39.1769
2
2.162
3.461
1.533
3.480
W1
W1
3
2.169
3.464
1.538
3.520
1.5718
38.5392
4
2.175
3.467
1.541
3.550
样重
样重
5
t>2.180
3.469
1.542
3.558
0.6782
0.6377
6
2.185
3.470
1.544
3.561
点火丝
7
2.190
3.471
1.546
3.568
L2
L2
8
2.194
3.472
1.547
3.570
20
20
9
2.198
3.473
1.549
3.575
L1
L1
10
2.203
3.475
1.550
3.572
16
5.8
消耗
消耗
4
14.2
初段斜率
初段截距
初段斜率
初段截距
0.0051
2.153
0.0023
1.529
末段斜率
末段截距
末段斜率
末段截距
0.0018
3.458
0.0131
3.467
升温中点
12
升温中点
align=right>12.5
中点低温
中点高温
中点低温
中点高温
2.215
3.480
1.558
3.625
温升
1.265
温升
2.066
水值J/℃
14191
热值J/g
45920
4实验讨论
固体样品为什么要压成片状？
答：压成片状易于燃烧，和氧气充分接触，且易于称中。
2．在量热学测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？
答：实验中要用到温度差校正的都可以用。
关键词:物理化学实验;教学改革;团队合作;改进措施
《物理化学实验》是化学化工类专业本科生必修的一门综合性基础实验课，它以高等学校物理化学课程教学基本要求为依据，在实验内容的选题上除了以培养训练高校学生的基本实验技能，及加强基本理论的理解为目的的经典实验外，还引入了一些近代科学研究基本的物理化学测试方法。因此，本课程不仅在化学专业的课程体系中具有承前启后的地位和作用，而且更能具体地体现实验与理论的紧密联系，也是学生进行后续科研学习或生产实践的专业技能之基石。然而，在长期的教学实践中发现，《物理化学实验》课程传统教学手段明显模式化，没有跟上时代的发展，导致学生出现正向反馈低靡、学习目标不明、动手能力没有得到实质性的锻炼等现象，表明传统的《物理化学实验》教学模式与“新工科教育”的发展要求相悖，因此必须对本课程现有教学模式进行与时俱进的改革和创新。
1团队合作实验教学模式
随着工业生产的社会化进程加深，合作意识和团队精神在提高产品竞争力，掌握市场需求方面显得日益重要，任何项目的开发，以及公司单位的管理，都需要一个和谐而默契的团队，才能够有条不紊地进行下去。个体学习的教育模式对大学生融入社会造成了一定障碍，团队合作精神是现代教育及学生逐渐面对的一项迟来的意识内容。不少企业为了保证组织的高效运转，已明确将“合作精神”或“团队意识”作为用人选聘的一项基本要求，要求大学生将团队精神融入自身整体素质，这对现代高等教育提出了更高更全方位的要求。另一方面，高校在追求高质量学习的过程中，恰恰又忽略了团队合作模式发挥的重要意义。高质量学习的发生绝不是孤立的，传统课堂教学忽视了通过团队合作使学生的学习成果最大化有效教育途径，且成果受益学生个体终身甚至全社会的积极发展。现代高校实验课程教学环境恰好给教学过程提供了适应团队合作学习的良好土壤，遗憾的是大量教学工作者们没有将团队合作学习这颗优良的教学种子进行精心的培育，以至教学效果远不及教学目标制定的高度，这在《物理化学实验》教学中尤其明显。将团队合作精神融入《物理化学实验》教学中，给实验教学带来与时俱进的活力，使实验教学由单维度活动变成多维度活动，可以有效调动学生对化学化工学科的学习积极性，从而能在整体上优化课堂教学的结构和效果。
2《物理化学实验》教学现状
为了适应新时期国家经济建设和社会发展的需要，《物理化学实验》教学进行了多次重大改革。但长期以来，其教学目标仍然主要以三方面为主，其一是加深和巩固物理化学基本理论知识;其二是掌握物理化学实验的基本方法;其三是掌握一些基础仪器的结构原理和操作方法，培养和提高学生的动手能力［1－2］。但随着我国工业的迅猛发展，传统的《物理化学实验》很难跟上“新工科”人才培养的需求，《物理化学实验》教学还存在很多亟需改进的地方。
2.1教学维度单一，学生兴致低迷
现阶段的《物理化学实验》大多是验证性实验项目，采取的教学方式是先由教师讲解实验基本原理，熟悉实验仪器结构和操作规程，学生按照教师要求逐步进行实验，得出数据并处理得到实验结论［3］。此外，《物理化学实验》都是借助相应的仪器设备完成实验过程的，由于经费的限制，学生分组共用一台仪器，形式上表现出3～4人合作完成一个实验项目，但由于操作流程的程序简化，实际可能并非全部学生得到了仪器操作体验，一方面由于学生的惰性和依赖性使然，另一方面不能人手一台实验仪器，容易造成学生眼高手低的现象。在此过程中，学生多表现被动、缺乏创新，很难起到高效的学生能力培养作用，长此下去，势必陷入恶性循环，降低高校物理化学教学质量。
2.2实验教学项目陈旧，缺乏学科发展新趋势
物理化学学科正以日新月异的步伐向前发展，其趋势和特点可以概括为:“宏观研究与微观研究相结合，但更多地向微观层次深入;体相研究与表面相研究相结合，但更多地向表面延伸;在微观研究的领域中，表现出静态观测与动态观测相结合，更多地向动态研究转移;理论与实践结合更为紧密，并进入更高的层次［4］。”与物理化学学科密切相关的生命、材料、能源、环境及电子科学等的迅猛发展，都给物理化学实验教学提出了更广阔的理论与实际课题，迫切需要现代教学工作者们能够密切关注学科的发展特征［5］，能适当顺应时代潮流，开设一些具有学科发展代表性的综合性实验项目，提升学生探究事物现象背后科学规律的好奇心。而目前《物理化学实验》教学部分内容较为陈旧［6］，在实验安排上通常以验证性实验为主，对提升培养学生的学习兴趣和探究事物现象背后科学规律的信心都不够。即综合性实验开设较少，尤其设计性、探究性实验更是少有提及。
3团队合作模式在物理化学实验教学中的实施方案
3.1提供开放式实验平台
基于“因材施教、讲求实效”的原则，根据学生不同学习理解层次和要求，确定开放实验的内容。内容应包括:设计性、综合性和研究性实验以及科技发明、制作、科研论文等课外科技活动实验。提倡学生通过文献阅读及调查研究自拟实验课题，并提出可行性计划，鼓励学生参与教师课题，学习解决生产实践和科学研究问题。在无实验课时，实验室可以部分向学生开放，为学生提供积极发挥创造力的平台和良好的氛围。爱好深度钻研的学生可以组建科研分队，申请利用开放时间选做实验项目。教师应鼓励引导这类学生团队参与文献查阅、设计具体实验方案、分析实验结果、讨论改进计划。这不但有利于学生对物理化学知识的综合理解，更重要的是，契合“新工科教育”对培养学生的创新思维的全面要求。
3.2增设具有学科发展代表性的综合性实验项目
开设物理化学研究型和开放性实验，让学生在掌握热力学、动力学、及电化学等理论知识和操作技能的同时，增强理论指导实际的应用意识，提高创新能力。教师由传统的知识传授型转为指导型，学生则由被动接受型转为主动参与探索型，进一步提高分析问题、解决问题的主动性及能力。这就要求学生能够主动组建团队，充分发挥每个人的优势，合力分析解决问题。例如，电絮凝技术广泛地应用在废水处理的各种行业，其发展已进入一个强产业化的过程，学生对此技术的了解具有很强的实践意义。而有关电絮凝过程的实验一般会给环境工程专业必修的《水污染控制技术》课程内作为专业实验项目开设，但非环境工程专业的学生就没有机会了解这一基础实验技术。电絮凝过程涉及《物理化学》课程中的电化学及胶体化学两章内容，很强地联系到了基础理论知识点;同时，电絮凝过程作为物理化学实验内容开设时，所需设备及药品耗材也不繁琐，过程简易可行，可以作为研究性实验项目，让学生深切体会物理化学理论是如何密切联系实际应用的。这类型的实验若由学生独立完成，有一定难度，但若由学生团队共同努力，一起探讨实验设备的搭建及实验方案的制定，对学生将起到很强的锻炼作用。
3.3团队合作实验考核形式
评价考核是合作性学习中的重要环节，是检查教学效果、评价学生成绩的手段，合理的实验考核评价体系对学生的学习过程具有反馈作用和激励作用［7］。传统的《物理化学实验》教学都是通过实验报告来评价学生的实验成绩，而实验报告无法体现学生实际动手操作的状态，以至多数学生以提交实验结果为目的，忽视了实验能力的培养和训练，未能达到《物理化学实验》教学课程的开设目的。因此，需要建立适用于学生团队合作实验的考核评价办法。考核可分为实验可行性设计考核，实验过程考核和实验报告考核，分数分配比例分别为20%，50%，30%，这种分数设置能够客观地反映团队合作物理化学实验中的实际情况。这就要求指导教师对整个实验过程定期跟踪，及时获取学生实验进展情况，最终要求团队将整个实验过程以PPT汇报形式表现，综合考虑学生团队在实验过程中的表现并予以评定;实验报告考核要求学生以实验团队为单位撰写并提交，指导教师结合基本理论与实验结果分析能力等对学生的报告成绩进行综合评分，对整个实验过程中的不足和出色之处要给出明确的批改意见。新的考核办法把传统的结果质量控制转变为过程质量控制，加大平时实验过程中团队合作交流和操作部分所占的比重。
4结语
经过团队合作模式进行的《物理化学实验》教学，必然能对学生的探索创新能力、动手能力、表达能力起到不同程度的推进和锻炼作用。将团队合作精神引入《物理化学实验》教学中，给予课程新的形象和内容，使实验教学由单维度活动变成多维度活动，可以有效调动学生的学习积极性，从而能在整体上优化课堂教学的结构和效果，有效地辅助物理化学理论课教学，同时提高物理化学实验技能和科学研究能力，为其今后从事相关专业研究打下坚实的理论和实践基础。
参考文献
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关键词：CDIO 工程教育模式 物理化学实验 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（a）-0000-00
物理化学实验是一门理论性、实践性和技术性很强的课程，其实验技能在应用化学、化学工程、材料科学等诸多专业中具有广泛应用，在相关专业实验课程中占有重要地位。传统的物理化学实验课程教学内容较单一、实验仪器不足、学时分配不平衡、数据处理手段落后等诸多问题，陈旧的教学模式影响了学生积极参与实验的兴趣，不利于培养学生的创新能力，与培养高素质工程人才理念存在很大的差距[1-2]。从2000年开始，麻省理工大学、瑞典皇家工学院、查尔摩斯工业大学和林雪平大学等四所大学，经四年的研究，共同创立CDIO现代工程教育理念。CDIO代表了产品研发运行过程中的构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），这种培养方式强调了学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力的培养，是一种同时强调教和学和学中做的全新教学模式，具有很强的可操作性，为工程教学改革提供了模板。2005年，汕头大学在5个本科专业开始实习CDIO工程教育模式，清华大学也在“数据结构”和“数据库原理”两门课程中采用CDIO教学方式，进行了卓有成效的实践探索。除此之外，我国高校的教育工作者对CDIO工程教育理念在教学中的应用进行了卓有成效的探索[3-6]。
笔者在对递进式物理化学实验教学研究的基础上，尝试将CDIO教育理念引入到物理化学实验教学课程的教学改革和实践中，通过改进教学方法和手段，加强基本技能培养，改革可能评价方法，使之能更好地服务专业，适应社会要求，具有重要的理论和实践意义。
1物理化学实验课程现状分析
目前我校物理化学实验课程包括“碳酸钙分解压的测定”、“ 乙醇物性常数的测定”、“ 二元凝聚物系相图”、“ 电动势及电极电势的测定”、“ 过氧化氢的催化分解”、“ 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”和“溶液表面吸附及表面张力的测定”，共七个实验，主要以基础验证型实验为主，主要侧重于对教科书中的基本概念和基本理论的验证，对于创新实验以及涉及实际生产的内容较少。并且多年来大部分实验内容固定，教学方法陈旧，影响了学生对理论内容的深入理解以及在实践中的应用。
自2006年，在学校、学院和院基础化学实验中心支持下，物理化学实验课程积极开展了教学改革，通过增开了一些综合设计型实验引入现代测试技术和方法，提高传统实验的精度和现代化水平，并采取多种形式提高实验教学内容的综合性，为该课程注入新鲜血液。在近几年的实验教学中，我们从教学模式、实验选题、成绩评定和资料整理等各方面进行教学实践，已取得一些成果。但是随着教学改革的深入和社会对人才需求及要求的变化，以及地方高校应用型人才的培养目标的调整，某些方面已不符合时代的发展和需求。为促进教学思想的更新，培养符合社会发展的优秀工科创新人才，对原有的物理化学实验教学进行进一步改革已变得尤为迫切和重要。
2 CDIO理念在递进式物理化学实验教学中的探索
为了提高工科类学生的创新意识以及工程意识，我们对物理化学实验内容和教学模式进行了积极的探索和实践，在递进式物理化学实验改革与的基础上，进一步将CDIO工程教育理念引入到物理化学实验教学改革中。
（1）教育理念的转变
在应试教育的大环境影响下，我国的教育仍是以课堂灌输式教学方式为主，学生习惯于在教师的讲授下被动的接受知识，对学习内容死记硬背，形成固定的思维模式，最终导致很多大学毕业生缺乏探索未知的创造性和主动性。因此转变教育理念是进行物理化学实验教学改革的根本。我们在传授学生基本实验技能的同时，引导学生有所创新，比如在实验降解以及实验进行过程中，适当介绍一些学科前言领域的知识，以及其在工程上的应用，做到基础与应用的结合，这样既可以提高学生兴趣，还可以提高创新意识。
（2）教学内容的更新
在物理化学实验中，有部分内容在之前的无机化学实验等前导课程中已进行讲授，重复性工作会造成学时的浪费，因此我们在保证授课质量的前提下对部分教学内容进行适当的压缩。此外，为了满足CDIO理念中“做中学”的要求，我们对物理化学实验内容进行了更新，以递进式教学的模式将实验内容分为四个模块，即基础性模块、综合性模块、创新性模块和拓展性模块，尤其在创新性和拓展性模块中增加了与教师科研和与工程技术相关的内容，在三个模块中落实培养具有创新能力和实践能力的高素质工程技术人才的目标。
（3）具体方案的实施
与物理化学实验关联的理论内容应用范围很广，涉及到工程生产很多方面。因而在理论教学和实验教学的基础上，引导学生积极参与到教师的科研工作中，进一步培养他们的创新意识和工程理念，为以后的实际工作打下基础。我们将学生实验与教师科研结合起来，利用实验室现有的装置与教师科研设备搭建出具有科研功能和实践功能的平台。比如，笔者在进行充分调研的基础上，以“二氧化钛复合光催化剂的合成及光催化性能研究”与物理化学实验中的动力学催化实验内容贯穿起来，将理论课以及实验课中学到的速率方程和反应机理理论应用到实际反应中。具体方案为：利用液相沉积法制备二氧化钛复合光催化剂，通过改变催化剂投入量、光照强度、光照时间和有机污染物浓度及加入量，探讨其与反应速率的关系；通过加入维生素C、碳酸氢钠和异丙醇等淬灭剂除去反应中产生的不同活性组分，研究其对反应速率的影响，从而探讨光催化降解过程中的反应机理。这个方案将物理化学实验中的动力学部分与科学研究以及污水处理生产实践贯穿起来，对传统的实验进行了有效的扩充，是基于项目的教育和学习，真正体现了CDIO工程教育理念中的“做中学”。
同时，我院与旭阳化工厂、宣钢焦化厂、唐钢焦化厂、开滦中润煤化工、唐山佳华焦化厂等多家企业开展了广泛合作，开展了新型铜材阻垢缓蚀剂、焦化废水处理等多类横向课题，并与旭阳化工厂建立了河北省煤化工工程技术研究中心，进行深度合作。我院已有大量教师和学生有组织的参与其中，在生产一线的锻炼过程中，对行业新技术、新工业及时了解，提高教师自身的工程教育能力和学生的实践能力。
3结语
在理工类物理化学实验课程的教学改革中，我们将CDIO体系中先进的工程人才培养模式与实验课程相结合，对传统的教学方式进行改革和创新，不仅提高了课程的教学质量和效果，还能循序渐进地提高学生的综合能力和工程实践能力，为学生全面发展提供了良好的平台。
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1重视实验室安全知识教育
学生在做物理化学实验前已经接受了无机与分析化学实验和有机化学实验的专业技能训练，具备了一定的实验室安全知识和紧急情况处理办法。物理化学实验与前者略有不同，涉及仪器操作较多，而玻璃仪器使用相对较少，因此安全用电、气瓶正确使用方法、如何防止事故发生以及事故发生时应急处理措施作为安全教育的重点，是完成物理实验课程的学生都应具备的素养。在安全知识培训时，要求学生熟悉实验室结构，便于突发事件发生时安全有序地撤离实验室。不少非单独设课或课时较少的物理化学实验，往往忽略了安全知识教育，这不利于学生养成规范操作和树立“安全第一”的理念，若在今后的工作岗位因缺乏安全意识而发生事故，则背离了“产出导向”的人才培养模式理念。但受学时限制，难以细致地普及物理化学实验室安全知识。幸运的是不少大学已细致全面地建立了与安全知识教育有关的课程，教师可提供这些课程资源，让学生在进入实验室前完成要求的安全知识教育环节。为确保学生认真观看学习视频，可以选取课堂提问或小测验等不同形式的考核方式，并将成绩计入总评成绩，提高学生对安全知识教育的重视程度。
2合理构建课程体系
让新工科理念融入实验课程中，需对原有实验教材做细致系统的修订[3]。我校针对环境类专业特点，将实验教材修订为三个层次，第一层次是大纲要求必须完成的实验，为验证性和综合设计实验，验证性实验用于加深学生对相应理论知识的理解，加强实验基础操作技能训练，提高学生的动手能力，综合设计实验覆盖多个知识点，旨在培养学生设计能力、动手能力、知识运用能力和解决实际问题的能力；第二层次是开放创新实验，若完成实验设定目标，学生需掌握多门课程，具备查阅文献并从中找到或受启发设计实验方案的能力，并在指导教师启发和帮助下，寻找合理的实验方案，指导教师应鼓励和启发学生自己寻找实验方案，并指出实验方案中不合理之处，在学生完成实验过程中，指导教师需引导学生学会思考、学会综合运用理论和实践知识、实现在科技或工程领域创新；第三层次实验与导师的课题相关，体现了我校能源特色。该层次实验要求学生进入导师课题组，参与导师课题的研究工作，运用层次一中的基础知识，加强层次二已初步掌握的科学研究方法，完成研究课题，另外学生还可以申请大学生训练计划等项目，自行立项并完成项目任务。该层次意在培养学生创新创业能力、团队协作能力、系统的科学研究或工程观。第一层和第二层次的实验在公共实验室完成，第三层次的实验在导师研究室完成。第三层次的要求需要学生在大学生科研训练计划或毕业论文中完成，这个过程符合基础-综合-创新的基本规律，实现师生良性互动。
3改变成绩评定标准
我校环境类专业物理化学实验为非单独设课实验，在评定成绩时应结合课程大纲要求，制定详细合理的评分标准。单独设课物理化学实验课成绩评定包含实验理论考核，可以帮助学生强化实验室安全知识、使用仪器以及加深所涉及理论知识的记忆，而环境类专业物理化学实验没有该项考核内容。如果要求学生达到高水准的实验技能训练，则需采用更灵活多变的考核方式用以督促学生认真完成实验，提高学生解决实际问题的能力。因此实验成绩的评分应包括实验预习、实验操作和完成实验报告三个部分，考核也应从这三部分着手。预习报告撰写、实验前学生回答教师问题计入实验预习部分的考核；学生在实验过程中操作是否规范、实验是否顺利完成计入实验操作考核；实验报告撰写、数据处理是否正确、结果是否准确、结果讨论计入实验报告考核。这三部分考核中，应增大实验操作和结果讨论的考核比例，增大实验操作所占考核比例有助于提高学生对实验过程的重视程度；学生对实验内容是否理解透彻，能够培养培养灵活运用知识、完成“理论-实践-理论”过程深刻领会知识的学生。在实验开始前，应向学生说明考核方法和评分标准，使学生把握实验的每一阶段，提高学习效率。目前，我国正践行“新工科”建设，为培养高素质、国际化标准的学生不断探索实践[4]。而物理化学实验课程作为学科基础课，应改变固有的教育模式，强调以学生为中心的培养理念，不断探索更新教学方法，培养学生学会学习、有效学习，并能扎实掌握实验内容，为后续课程的学习打下良好知识基础和实验能力，为高校研究所以及企业单位输送优质的人才。
关键词：问题三步曲；物理化学实验；燃烧
【中图分类号】O64-4
物理化学实验要求对仪器操作熟练，有较高的数据处理能力，需要学生运用化学的或物理的知识进行操作、观察、处理实验数据。应该说物理化学实验最能培养学生发现、分析和解决问题的能力，也可以激发学生的创新思维，引导学生将知识向实际应用转化。
1.目前物理化学实验教学中存在的问题
1.1 物理化学实验教学内容较固定，缺少设计性或综合性实验。有些高校虽然开设了综合性或设计性实验，但由于实验空间、设备、师资等原因，综合实验也是几个实验的叠加，还是让学生按照原有的实验步骤从头做到尾。在实验中很难让学生发挥创新思维，这样不利于学生学习新知识和综合素质的提高。
1.2 传统的教学方法以教师为主体，老师将实验原理、步骤及注意点讲一遍，同时还进行示范操作。老师讲的很投入，但学生根本不听或者听不进去，老师讲完后大部分学生仍是对着教材看一步做一步，对其中的步骤不思考为什么要这么做，预期的实验数据呈现的趋势心中没数，实验过程中对老师的依赖性较强，碰到一些简单的问题，自己不想办法解决而是急着找老师。如设定恒温槽温度25度时，有同学将数显的仪表调成300度后发现温度超过30度了还在升温，自己不找原因直接找老师问。学生做完物理化学实验后收获太小，谈不上理解和应用。虽然课前让学生先对实验内容预习，但学生认为反正老师上课要讲，预习不预习都一样，即使进行预习，也只是将教材上的内容抄在预习本上，一点效果也没有。这样学生自学能力、独立思考能力得不到充分发挥。
1.3 实验内容与理论教学出现严重脱节。有的专业部分实验内容往往超前理论教学的情况，比如说在做“蔗糖的转化”的实验时学生还没有学到动力学的知识，这让实验老师无从讲解，使得学生在实验过程中只得按讲义一步一步进行，严重打击了学生的积极性。
1.4 仪器的数量不够，实验课时数少
该实验需用的实验设备数量较多，大部分高校由于经费的限制，每个实验一般五套仪器左右，一般是3人一组进行实验，导致学生自己动手的机会较少，甚至有的学生根本不动手，使教学质量降低。同时，由于物理化学实验的课时数较少，没有时间对学生进行物理化学实验方面的培训，导致仪器容易损坏。
2.问题三步曲教学法的实施
问题三步曲教学法是以问题为中心，以学生为主体的教学方法，是培养学生创新思维能力，获取知识能力，独立学习能力的一种教学方法。我们以“燃烧热的测定”实验为例子，对学生进行问题三步曲教学法，即在预习中提出问题，在实验中解决问题，在结束时思考问题，探索问题三步曲教学法在物理化学实验教学中的作用。
第一步，在预习“燃烧热的测定”实验时，我们提出以下问题：①这个实验属于物理化学理论课的那一章节？②燃烧热、恒容反应热、恒压反应热、水当量的概念及求算方法有哪些？③量热计的类型有哪些？本实验用哪一个类型？雷诺曲线是什么？氧弹式量热计的结构怎样？④样品压片时称量的质量为什么是粗略的量呢？⑤氧弹中加入10毫升的蒸馏水的作用是什么？⑥为什么内外筒的水温需要差1℃呢？⑦为什么需要先测量苯甲酸的燃烧热？什么样的状态算作点火成功？什么样的燃烧算作燃烧完全？有了这些问题，学生在预习过程中对于实验要做什么，怎么做，预期会得到多少数据、怎样处理，实验需要注意的地方等通过问题在预习中会做到心中有数。
第二步，在实验进行时引导学生深入的讨论和思考，甚至继续创新。例如上面的第4个问题，样品压片时为什么质量不是很准确，有的学生开始还没有意识到，后来相互讨论得出，是因为即使称量的很准确在压片过程中也会损失，需要压好片后用分析天平准确称量；再如第5个问题，加入10毫升蒸馏水的作用教材书上没有说明原因，但是在数据处理中的公式里有个“5.983×VNaOH”，很多同学不理解，所以需要给他们讲一下，因为氧弹中残留的氮气燃烧，形成氮氧化合物产生的热量要在总量中扣除，水与氮氧化合物形成酸性液体，然后用碱液对其进行滴定测出消耗的VNaOH，所以在公式中会出现VNaOH。这样实验讲解的时间不需要占用太长，实验过程中出现问题时，学生会积极思考，或者老师与学生一起找出原因，这样会激发学生实验的探索性。
第三步，实验结束时也要给学生设置问题，比如本实验的数据如何处理？可否使用计算机绘图？实验中可否用其他的物质代替苯甲酸？如果测定的是液体样品，可不可以用该套装置测量燃烧热呢？等等。这些问题可以让学生对整个实验继续思考，并不是做完实验就算完，得到数据就了事，需要他们进行细致的分析，做成一份严谨的实验报告，同时通过学生的文献查阅和思考可以将燃烧热的测定的装置进行改进优化，达到了理论联系实际。
3.结语
在物理化学实验教学中实施问题三部曲教学法有利于提高学生学习物理化学实验的兴趣，避免了传统的“填鸭式”、“保姆式”的教育，在实践中证明，该法能够充分调动学生的积极性，提高学生发现，分析，解决问题的能力，同时能够有效激发学生创新能力。
参考文献
[1]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].实验技术与管理，2008，25（1）：132-134
[2]何晓玲.问题教学法在化学实验教学中的应用[J].淮北煤炭师范学院学报：自然科学版.2009，30（4）：91-92
[3]徐悦华.物理化学实验教学中的“诱思探究”[J].广东化工，2006，33（5）：102-103
[4]刘文萍.问题教学法在物理化学实验教学中的应用，广州化工，2011，39（16）：182-183
一、根据科技发展，更新教学内容
物理化学作为基础理论课，其内容相对比较稳定，但科技日新月异的发展，给物理化学注入了新的生命力，初步从宏观到微观，从平衡态到非平衡态的越来越成为热点。因此，我们在教学中除把物理化学中的经典理论、经典技术讲授给学生之外，还需让他们了解学科动向，吸收现代科学发展的新成果。如在介绍熵函数时，除把物理化学中的经典熵概念介绍给学生外，还可以把信息熵，管理熵等现代熵理论及其应用介绍给学生，既提高学生兴趣，又提升学生学以致用、理论联系实际的应用能力，避免概念的抽象乏味。
二、理清思路，抓住重点
物理化学虽概念多，公式多，但内部间却存在着密切联系，如果教师能帮学生理清学习思路，使学生能够抓住其中的主线，学生学习起来就有层次多了。物理化学的理论逻辑性强，教师教学时可在讲解每一章前，先告知学生研究的思路和内容间的联系。在讲到一定阶段时，注重各章直接的联系。比如说物理化学在介绍完热力学第一定律和第二定律之后，分别侧重热的计算和熵变的计算，而所研究的过程和思路却是一致的，都首先介绍单纯变化过程，之后是相变化，最后是化学变化。再理清热和熵变之间的关系，那么掌握和理解这两个章节的公式和计算就不再困难。
三、注重实验环节的改革
物理化学实验在我院是附属于物理化学课程教学的。物理化学实验与前面所学的无机化学实验和有机化学实验存在重要的不同。它实验设备比较大，操作时间长，数据后处理与作图繁锁，所以物理化学实验对培养学生的动手能力与分析处理数据能力起着非常重要的作用。因此我们要注重物理化学实验的改革。
1.加强学生课前预习。因物理化学实验时间久，测试数据多，内容复杂，所以加强实验前的预习，是顺利做好实验的关键之一。针对此种情况，我们给学生分组，开出任务清单，要学生知道所用仪器，了解实验原理，弄清操作步骤，实验前对学生进行提问，回答合格者方可进行实验。避免了学生课前不预习而导致实验失败的情况。从效果上看，既减少了教师讲学生不认真听的坏习惯，又提高了实验的成功率，让学生改正了做试验报告不明层次、不进行数据处理的毛病。
2.改善考核机制。物理化学每个实验都作为期末考试成绩的一部分，从课前预习，到操作，数据，态度，实验报告和实验后答辩，这也就是说，期末考试成绩并非单纯的一纸考卷的终结性成绩，而是学生在学习过程中自己不断形成的。
3.建立实验基础平台，实施因专业施教的模式。随着学科专业数量与规模的不断发展，物理化学实验面向全院8个不同专业的学生开出，现有的物理化学实验项目数已完全不能满__足各学科专业的具体要求。在建立物理化学实验平台的基础上，对实验教学的内容需要重新补充、及时更新，根据不同学科专业的特点与需求，各专业的物理化学实验教学内容应该有自己的侧重点，在实验项目选择上，实行“基础平台+专业特点”的施教模式，为各专业学生以后学习专业知识和从事专业实验打下坚实的基础。同时，积极探讨采用“必做实验（80%）+自选实验（20%）”相结合的形式，增加实验安排的透明度，实行因材施教，从而提高学生参与的主动性，培养学生学习的兴趣，并从整个学院角度考虑，结合其它实验课的条件，为实现实验室全面开放提供实验基础。因此，有针对性地增加实验项目，是因专业施教的需要，也是学生主动学习的需要，是实验室实现全面开放的需要，是提高实验教学相对性和教学质量的重要因素之一。
