導語：網(wǎng)絡系統(tǒng)評價學生物理化學實驗探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]應用MATLAB軟件和ASP.NET混合編程，構建評價學生物理化學實驗結果的平臺，具有重要的現(xiàn)實意義。本文以物理化學實驗“最大泡壓法測定溶液的表面張力”和“電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)”為例，探討了所構建網(wǎng)絡系統(tǒng)在評價實驗結果中的應用。該系統(tǒng)不僅能對實驗數(shù)據(jù)進行分析和計算，還能直觀地繪制出相應的圖形，從而方便學生在完成實驗后快捷、客觀、準確地評價所獲得的實驗數(shù)據(jù)，有效提升了物理化學實驗的質量。

[關鍵詞]物理化學實驗；MATLAB；混合編程；網(wǎng)絡信息系統(tǒng)；實驗數(shù)據(jù)評價

物理化學實驗是高等院校化學、化工、應用化學、材料、生物、環(huán)境、藥學等專業(yè)必不可少的基礎課程。由于物理化學實驗常涉及許多數(shù)據(jù)的測量、圖表繪制和繁雜的計算，學生在完成實驗后無法及時有效地判斷所得原始數(shù)據(jù)的合理性，甚至總有學生向教師詢問其測量數(shù)據(jù)是否準確可靠。同時，完成物理化學實驗報告的過程中，普遍采用作圖法或最小二乘法對大量離散數(shù)據(jù)進行線性擬合以求得指定的物理量。這些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法計算量大且引入明顯的繪圖誤差，導致實驗報告中易于出現(xiàn)差錯，往往精確度較差，教師批改實驗報告時不得不花費較多時間核查其價物理化學實驗結果，既方便學生在完成實驗后快捷、客觀、準確地評價所獲得的實驗數(shù)據(jù)，又減輕了教師批閱實驗報告的工作量，實現(xiàn)多學科交叉、線上線下相結合的教學模式，取得了令人滿意的效果。下面分別以“最大泡壓法測定溶液的表面張力”和“電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)”為例，說明所構建的網(wǎng)絡系統(tǒng)在評價物理化學實驗結果中的應用。

1實現(xiàn)過程

1.1評價系統(tǒng)的建立

[6]計算結果[1-5]。MATLAB是Mathworks公司推出的適用于科學和工程計算的數(shù)學軟件系統(tǒng)，提供了多種線性與非線性擬合手段，精確度高，編程語言簡單，可視性強，接口實現(xiàn)方便，可以很好地進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并通過ASP.NET編程以網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)在用戶面前[6]。應用MATLAB軟件和ASP.NET技術編寫網(wǎng)絡平臺，在線評評價系統(tǒng)按文獻創(chuàng)建。通過MATLABWeb服務器，在Internet環(huán)境下調用MATLAB，充分發(fā)揮了Internet和MATLAB各自的優(yōu)勢。用戶端應用IE瀏覽器，通過Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送到MATLABWeb服務器，并借助MATLAB強大的計算與繪圖功能、大量穩(wěn)定可靠的算法庫，獲得計算結果或相應圖形，又通過Internet將結果返回給用戶。

1.2操作方法

學生完成實驗后，要求對所獲得實驗數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場評估與討論。(1)用手機或電腦上網(wǎng)登錄系統(tǒng)；(2)找到相應的實驗(如：最大泡壓法測定溶液的表面張力)；(3)在頁面上輸入原始實驗數(shù)據(jù)，并點擊“計算”(用戶端數(shù)據(jù)輸入界面如圖1所示)。系統(tǒng)即自動給出計算結果并繪出相應圖形，學生與教師對系統(tǒng)計算的結果和繪圖進行討論，并要求將相關結果附在學生手工撰寫的實驗報告之后，方便教師在批改實驗報告時查閱。若討論結果指示該原始數(shù)據(jù)存在明顯問題，則要求學生認真分析實驗失敗原因并重新操作一次，從而有效提高了物理化學實驗教學的質量。

1.3應用實例

1.3.1《最大泡壓法測定溶液的表面張力》表1《最大泡壓法測定溶液的表面張力》實驗原始數(shù)據(jù)作c/Γ~c圖，得一直線，由此直線的斜率和截距可求常數(shù)Γ∞和K。計算結果如圖2所示。曲線擬合是依據(jù)最小二乘法原理擬合一條偏差平方和最小的曲線，R2值代表擬合曲線的確定系數(shù)，用來檢驗擬合方程是否符合變量間的規(guī)律及擬合曲線的精度如何。R2值越接近1，說明實測數(shù)據(jù)點越靠近擬合曲線，趨勢線越可靠[8]。由圖2A可以看出，R2=0.9938，γ~c關系曲線能很好地符合原始數(shù)據(jù)點的變化趨向，表明其能正確反映實驗溶液濃度和表面張力的關系。擬合曲線是單調的，符合表面張力隨溶液濃度增加而單調下降的事實。由圖2B的結果可看出，R2=0.9382，線性相關性不高，需要學生仔細分析實驗中可能存在的問題并作出改進。1.3.2《電導法測定乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)》(4)(4)式中：a，b分別表示兩反應物的初始濃度，x表示經(jīng)過時間t后消耗的反應物濃度，k表示反應速率常數(shù)。本實驗設計兩種反應物的起始濃度相同，即a=b，此時積分上式可以得到：(5)由(5)式可知，只要測得t時刻某一組分的濃度就可求得反應速率常數(shù)。通過測量皂化反應進程中體系電導隨時間的變化，可以跟蹤反應物濃度隨時間的變化。液體的表面張力與溫度、純度等因素密切相關。溫度愈高，表面張力愈小；純度發(fā)生變化時，表面張力也相應發(fā)生變化，其變化的大小決定于溶質的本性和加入量的多少[7]。在室溫26.2℃，大氣壓99.0kPa條件下，某學生測得30.0℃時純水和各濃度下正丁醇水溶液的最大泡壓數(shù)據(jù)如表1所示。

2結語

物理化學實驗數(shù)據(jù)網(wǎng)絡評價系統(tǒng)的運用，實現(xiàn)了高效的計算機網(wǎng)絡技術和實驗教學的結合，開啟了化學實驗信息化教學的新模式。利用計算機網(wǎng)絡技術來輔助物理化學實驗教學，既能更好地服務學生、提高學生的思維能力和科學意識，又減輕了教師批216-217．[3]靖宇，王旭珍．應用Matlab處理物理化學實驗數(shù)據(jù)[J]．大學化學，2011，26(4)：54-58．[4]范蔭恒，高愛麗，杜洋，等．《物理化學實驗》數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件的開發(fā)及應用[J]．計算機與應用化學，2005，22(11)：1066-1069．[5]許映杰．互聯(lián)網(wǎng)時代地方應用型本科院校物理化學實驗教學手段的探索閱實驗報告的工作量，從而有效提升物理化學實驗的質量。本系統(tǒng)使用方便，操作簡單，實用性強，特別是學生應用智能手機就可上網(wǎng)完成操作，大大提高了系統(tǒng)的易用性。該系統(tǒng)已在我校物理化學實驗教學中使用，取得了良好的效果，深受師生的歡迎。

參考文獻

[1]閻尤成．用計算器CASIOFX-702P評價學生的物理化學實驗結果[J]．化學通報，1986，9：52-53．

[2]黃斯珉，黃巧婷．OBE教學模式在《物理化學實驗》課程教學中的應用研究——以液體飽和蒸汽壓的測定為例[J]．廣東化工，2020，47(4)：與改革[J]．廣東化工，2019，46(20)：191-192．

作者：樊友軍 曾建強 陳衛(wèi) 單位：廣西師范大學 化學與藥學學院