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物理实验论文 13

  物理化学实验是基础化学实验的重要组成部分,在培养学生的综合实验能力、独立工作能力以及实事求是、严肃认真的科学精神等方面有重要作用,是实施创新教育和培养创新人才的重要环节20xx年教育部颁布了《化学类专业指导性专业规范》,实验教学部分对基本实验教学方式、实验仪器、实验室条件及实验环境等都提出了具体的要求,指出实验教学改革包括实验教学体系、内容和方法的改革,实验条件的建设,实验室管理体制的改革,以及实验室的开放和实验教学中心的建设等。因此,实验室建设与管理是实验教学水平和改革的重要指标。为适应教育部对实验教学的要求和创新人才培养的需要,重庆大学在物理化学实验室的建设方面进行了研究、探索与实践,提出了模块化、绿色化和同步化的理念,并在实践中取得了良好效果。本文就物理化学实验室建设模式的改进情况,浅谈几点经验。

  1.实验仪器的模块化

  物理化学实验与其他基础化学实验显著不同的是所使用的仪器设备较多。仪器设备是物理化学实验室的重要组成部分,是反映实验室水平和实验室实力的重要标志,是实验教学的物质基础和学科发展的必备条件。因此建设高效运行和方便组装的仪器设备,是确保物理化学实验教学顺利进行的有力保障。结合国内重点髙校的先进管理和我院物理化学实验教学积累的丰富经验,首先提出了物理化学实验室的仪器设备模块化建设方案,并进行了相应的实践。在仪器采购中,减少套装仪器的购买,而是通过购买一些必要的测试模块如电动势测试模块、微压差测试模块和数字温度测试模块等,然后自行设计、搭建和组装不同的实验装置,不同仪器模块可灵活组装成适用于不同实验项目的装置。在实验项目和仪器布局上,针对模块化进行调整。例如其中一间实验室中设置了电动势测试模块、压差模块以及超级恒温模块,通过简单调整组合,可开设“电动势法测溶液的pH”“甲酸氧化动力学研究”“饱和蒸气压测定”和“最大气泡法测定表面张力”等实验。主要模块以及对应实验如表1所示。

  仪器模块化的突出特色主要体现在以下方面:首先,在教学过程中,模块化可以强化学生对仪器的原理以及功能的掌握,提升教学中学生的参与程度。学生对仪器的理解也不仅仅是完成实验所需要的工具,还需要更多关注实验及仪器运行的原理,从而提高实验教学效果。相对普通的实验教学,仪器模块化对仪器原理理解更深人,对仪器的掌握更系统,在培养学生的动手能力的同时,对学生的基本实验技能和实验素质提高更为明显。另外,强化原理的教学对培养学生的基本科研素质和创新意识都有显著作用,让学生在面对新问题、新体系时能够迅速抓住核心问题设计方案进行研究。例如,电动势测定pH实验的原理是把需要测量的化合物浓度设计成电极反应,通过电动势测定来计算物质浓度。电势测定需要用到电动势测定模块,而对于温度的控制与否,学生可以选择采用恒温模块方案或者是采用温度系数校正电极电位的方法来处理。通过2种方法的误差分析和比较,对实验的原理有更深人的理解。在熟练掌握电动势模块的应用以及电势法测定浓度基础上,学生对同类型的其他实验可以很容掌握,比如在甲酸氧化动力学、BZ震荡中,学生能更清晰地剖析拆分原理,把实验分成3个部分:化学反应、电极和电势测定,直接利用电势测定模块的连续测定功能去做相应的浓度测量而不用再学一遍电动势的测试方法。其次,在部分模块损坏或者更新时可以只需要修理和升级所需模块,节约采购及维护资金。再次,仪器的模块化对实验室管理提出了更高的要求,有利于提高实验室教师的维护和教学水平,在仪器出现故障的时候,可以用很短的时间和很低的成本将仪器修理好投人到实验

  教学中,为实验室新仪器的开发提供了良好的技术储备。最后,实验装置由物理学的光电磁控制模块、化学反应器模块和数据处理模块等灵活组合,一机多用,有利于开发新实验项目,提高仪器利用率。

  2.实验室的绿色化

  实验室污染是物理化学实验的重要问题。在现有的物理化学实验教学中,较大一部分实验需要接触到汞、苯、铅等有毒试剂,开展物理化学实验的绿色化探索与实践不仅对实验教学具有重要的现实意义,而且对物理化学学科发展具有重要的.战略意义[卜9]。因此,对物理化学实验的绿色化建设势在必行。在物理化学实验室建设过程中,通过技术手段以及管理模式2个层面的创新对测试技术、研究体系和“三废”处置方法进行改进,减少有毒有害源,实现物理化学实验室的绿色化。

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