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应用化学专业物理化学实验课程设置改革论文 物理化学是东北大学应用化学专业的学生在完成了无机化学、分析化学的学习之后继续修学的又一门化学基础课程m物理化学实验作为理论课教学的辅助手段,综合了化学领域中各分支所需要的基础研究工具和方法是化学实验科学的重要组成部分学生能通过实验验证所学的理论巩固和加深对物理化学原理的理解提高对物理化学知识的灵活运用能力,这有利于培养学生严谨的科学态度和创新精神为后续课程的学习打下坚实的基础因此,科学合理地设置物理化学实验课程内容对构建完整的化学基础课程体系、提高学生的培养质量至关重要 一、应用化学专业物理化学实验课程存在的问题 应用化学专业的特点决定了其对物理化学实验内容深度、广度和综合度的要求不同于材料、冶金、成型、环境、生物工程等其他专业东北大学化学实验中心为辽宁省级实验教学示范中心为使学生能系统学习并掌握各种物理化学基础实验研究方法便于教师在教学过程中实时掌控实验进度和学习效果实验中心为应用化学专业单独开设了两个学期的物理化学实验课程而且取得了丰硕的教学成果 然而随着科学技术的发展以及社会对应用化学专门化人才素质要求的提高过去曾经被师生们乐道的一些优秀的实验项目已经无法适应当前的需求表1中分别列出了过去和现在为东北大学应用化学专业开设的物理化学实验项目通过调査研究我们发现过去制定的培养计划主要存在以下两个方面的问题其一由表1可以看出大部分的物理化学实验为验证性实验研究性、综合性实验较少这显然不利于培养学生的创新能力和解决实际问题的能力其二过去物理化学课程体系中理论课与实验课的课时比例为2:1即理论课课时是实验课的2倍教学研究表明虽然通过理论课的学习学生可以掌握较多的理论知识,但由于实验课时较少,学生的动手能力较差对实验室的各种基础仪器设备的使用方法不能完全掌握因此学生很难将所学到的各种实验知识融会贯通这对其以后的学习和工作是十分不利的而且由于实验项目较少、内容不新颖等问题学生对物化实验课的重要性认识不足,普遍存在重视理论课学习而轻视实验操作训练的现象缺乏主动学习实验技能、掌握实验技术的积极性因此亟须对物理化学实验课程的设置进行改革 二、应用化学专业物理化学实验课程设置改革 (一）增加封的实验项目 为培养学生的动手能力和提升学生的综合素质,在东北大学教务处的大力支持下根据培养科研拔尖创新人才的需要我们重新修订了应用化学专业的培养计划和物理化学实验教学大纲大幅提高了实验课时在物理化学课程体系中的比例,将理论课和实验课的课时比由原来的2:1调整为1:1;实验项目也由原来的12个增加到了现在的22个并允许学生选做其中的20个实验原教学大纲中设置的实验项目中属于热力学模块的实验较多,而属于电化学和化学反应动力学知识模块的实验较少在教学过程中我们发现由于学生对后两个模块中的实验项目接触较少缺少理论联系实际的机会所以对相关知识掌握得不好因此,在修订物理化学实验教学大纲时除保留原有实验外还增加了10个实验其中包括热力学模块实验项目1个电化学模块实验项目3个,化学反应动力学模块实验项目5个界面与胶体化学模块实验项目1个增加了新的实验项目后物理化学实验教学内容在各个知识模块间的分布变得更加合理通过物理化学实验课程的学习学生不仅能加深对理论知识的理解还能开拓视野提升综合运用理论与实验知i只的能力 (二）政革與膝方蚩 除了增加新的实验项目以外,我们还对原来的一些实验项目进行了重新设计以使实验方案更加合理例如“表面张力和接触角的测定”实验原来的实验方案是通过测定毛细管的半径和水压计的压差值再利用气泡最大压力法中表面张力的基本公式计算出水的表面张力这种实验内容比较单一学生做实验的兴趣不高通过反复的测试和调整我们将实验方案修改为测定一系列浓度不超过O.lmoPL1的正丁醇水溶液的界面张力再根据吉布斯吸附公式计算溶液表面的吸附量以及正丁醇的横截面积实验内容调整后学生普遍反映对界面张力的性质、表面自由能的意义以及界面张力和吸附的关系了解得更透彻了再例如“冰点下降测分子量”实验原来的实验方案是分别测定水和浓度为0.3%的尿素水溶液的凝固点再计算出尿素的分子量由于尿素溶液浓度比较小虽然选择的溶液满足稀溶液的条件但测出的水与尿素溶液的凝固点之差不明显为了加深学生对溶液凝固点降低这一概念的理解提高学生对这个物理化学现象对人们生产生活所产生影响的认识,经过多次对比实验我们最终确定将实验中所用的尿素溶液浓度提高到1%从而使测得的凝固点降低值达到0.3尤左右实验现象明显获得比较好的实验效果达到了预期实验目的 (三）重组实验内象 针对物理化学学科的特点和应用化学专业学生培养的需要我们对一些物理化学实验内容进行了调整保留并整合了一些基础性实验以培养学生的基本操作能力同时也拓展了一些经典实验内容将不同的知识点联系在一起使学生在实验过程中能灵活运用所学的物理化学知识例如在新增加的实验项目“临界胶束浓度的测定”中除了用电导法测定不同浓度的十二烷基磺酸钠的电导率以确定其临界胶束浓度外还增加了临界胶束浓度的另一种测定方法界面张力法的内容在实验过程中学生们采用两种不同的实验方法确定相同表面活性剂体系的临界胶束浓度加深了对表面活性剂溶液性质的理解,同时还对两种不同的实验方法进行了实际操作和比较再例如在“原电池电动势的测定”实验中我们采用电位差综合测试仪取代了原来使用的电位差计和检流计,显著缩短了实验过程中仪器调试占用的时间并增加了新的内容以充分利用这些节余下来的宝贵时间经过对实验内容的重新设计和组合学生在测定了以铜/硫酸铜为半电池构造成的原电池电动势后还可以继续测定不同温度和不同浓度的硫酸铜水溶液对溶液电导率的影响,进而分析对原电池电动势产生的影响因此重组后的“原电池电动势的测定”实验已经成为一个综合性较强的实验而不再是一个简单的验证性实验通过对这个实验的训练学生可以对理论课中学到的电化学热力学基础知识有比较全面且深入的理解 (四）开设物理化学大型綍合性卖硷 为培养应用化学专业学生的综合素质和科研能力从年开始我们又将物理化学基础实验与教师科研成果相结合面向应用化学专业本科学生开设了一套大型综合性实验聚苯胺的制备、表征及性能测试这个大型综合性实验总共包括6个子实验项目：聚苯胺的化学法制备、聚苯胺掺杂反掺杂性能研究、聚苯胺的电化学法制备及电化学性能测试、聚苯胺电化学催化性能研究、聚苯胺气敏性研究、聚苯胺在不同PH值的酸溶液中的电化学响应学生完成这个大型综合性实验需要24学时在实验前我们要求学生独立査阅相关文献资料并设计出完整的实验方案经与指导教师讨论确认后才能通过网上预约确定实验时间并进入实验室做实验学生在独立完成全部子实验项目后应按照通用的学术研究报告标准写出综述报告,并对实验过程中发现的现象及出现的问题开展分组讨论数年的实践结果表明,这项综合实验的设置不仅使学生熟悉了多种电化学实验仪器和设备(例如四探针电导率测试仪、电化学工作站以及CHI软件)的使用方法,还对导电有机高分子材料有了一定的了解有利于培养学生综合运用知识、独立解决实际问题的