物理化學實驗教學改革分析

時間:2022-07-31 03:52:37

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物理化學實驗教學改革分析

1輕化工程專業物理化學實驗教學中存在的問題

1.1實驗內容陳舊、與專業知識結合少。物理化學實驗課程中的相關原理和方法是輕化工程專業理論和實踐的基礎。但現有的物理化學實驗任在沿用幾十年前制定的舊體系,內容陳舊,驗證性實驗多、研究性綜合實驗少,實驗內容重復且簡單,導致學生學習興趣不大,學習積極性不高。同時,由于傳統的物理化學實驗沒有從輕化工程專業的角度去設計,缺乏與輕化工程專業知識的關聯,不能反映輕化工程的發展現狀,使學生難以將物理化學實驗的原理和方法與輕化工程的專業知識技能融會貫通。1.2實驗儀器設備落后,缺乏信息技術的應用和現代化教學手段。隨著現代科學技術的進步,高靈敏度、高選擇性、自動化、智能化和微型化的實驗儀器層出不窮。如果能在物理化學實驗中引入相關儀器,不但能加深學生對現代儀器設備的認識,提高學生的知識技能水平,也能調動學生的學習興趣。但由于實驗經費不足,物理化學實驗的儀器設備常年無法更新換代,從而影響實驗技術水平和教學質量的提高。此外,物理化學實驗后需要處理的數據量較大,但數據處理仍多采用計算器計算、坐標紙繪圖等傳統方法,容易產生人為誤差并影響實驗結果的準確性[7]。

2物理化學實驗教學改革探索

2.1更新實驗內容,突出專業特色。物理化學實驗課程的目的是讓學生掌握所學實驗的原理、儀器和方法。因此,可以從實驗內容設計上著手,引入化學和材料領域的新儀器、新方法;同時與輕化工程的專業知識和實驗方法相結合,突出了輕化工程的專業特色,有利于學生對物理化學實驗以及輕化工程專業知識的學習。絲綢是輕化工程專業生產中常見的高檔染整面料,絲綢原料—蠶繭(絲素蛋白、絲膠蛋白)的化學結構、性能、加工和染整方法都是輕化工程專業本科生需要掌握的知識和技能[8]。為了加深學生對蠶絲的認識,我們在現有的物理化學實驗教材基礎上重新進行了設計和調整,將蠶繭的脫膠、絲膠蛋白和絲素蛋白的結構和性能、蠶絲的染色等專業知識和實驗貫穿于整個物理化學實驗中,并共同構成一個研究性的綜合實驗。在該實驗中,學生首先需使用中性鹽脫膠、高溫蒸煮、酶脫膠等不同方法處理蠶繭,獲得絲膠蛋白和絲素蛋白,并考察其結構和性能差異,使學生對蠶繭的構成產生初步認識,如在“液體粘度和密度的測定”[9]實驗中使用烏氏粘度計測量不同脫膠方法制備的絲膠蛋白以及絲素蛋白特性粘度的差異;在“溶膠和乳狀液的制備及其性質的實驗”[9]中通過電泳的方法比較不同脫膠方法制備的絲膠蛋白、絲素蛋白分子量的差異;在“差熱分析和熱重分析”[9]實驗中,通過差示掃描量熱儀和熱重分析儀比較不同脫膠方法制備的絲膠蛋白和絲素蛋白熱穩定性的差異,并從其結構特點上給予解釋。再通過后續實驗比較不同種類染料對蠶絲的上染效果,加深學生對蠶絲染整過程和染整方法的認識,如在“動力學實驗”[9]中比較陰離子型、陽離子型等不同類型染料對蠶絲的上染速率,并從蠶絲表面化學結構特點入手,對實驗結果進行解釋;在“表面張力的測定”[9]實驗中比較染色前后蠶絲親水性的差異,并從染料的性能和蠶絲的結構上對實驗結果進行解釋。2.2更新實驗儀器設備,引入信息技術和現代化教學手段。隨著科學技術的發展,物理化學實驗儀器也在不斷更新。近年來,筆者所在學院也投入了大量經費更新實驗儀器。如購置了萬分天平、數字電導率儀、數顯恒溫槽等常規儀器,以及紫外分光光度計、紅外光譜儀、熒光光譜儀、差示掃描量熱儀、熱重分析儀、表面張力儀等大型分析測試儀器,滿足了物理化學實驗的儀器需求。同時,隨著信息技術的發展,筆者還在物理化學實驗中推廣Origin、Excel等數據分析軟件。通過這些數據處理軟件,學生可以方便地進行數據批量處理、作圖和擬合,減少實驗數據處理中的工作量,還能避免傳統數據處理方法帶來的人為誤差。此外,在物理化學實驗教學中也引入了多媒體,充分發揮了多媒體教學形象直觀和信息量大的優勢,調動了學生學習的積極性和主動性。

3結論

通過對輕化工程專業物理化學實驗教學中所存在問題的初步分析,對其進行了改革:更新了儀器設備,結合專業背景調整了實驗內容,突出了專業特色,引入了信息技術和現代化教學手段。這些改革措施不但可以調動學生在物理化學實驗課程學習中的積極性和主動性,也使學生在物理化學實驗學習中掌握了輕化工程的相關專業知識,有利于學生將物理化學原理和方法與輕化工程專業知識技能融會貫通。

參考文獻

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[9]羅澄源.物理化學實驗(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2002.

作者:段煉 趙天福 單位:1.西南大學紡織服裝學院 2.重慶市生物質纖維材料與現代紡織工程研究中心