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物理化學實驗教學中，很多實驗儀器設備多，操作過程繁瑣，對學生實驗技能要求較高;在實驗數據處理過程中經常涉及到大量的計算與繪圖工作，使得學生把大量的精力花費在重復計算與繪圖中，從而影響學生的實驗積極性，并最終影響物化實驗的教學效果。為此，我們錄制了一些實驗演示視頻錄像，讓學生在實驗預習時觀看每個實驗的具體操作流程，利用Flash軟件制作了一些實驗的動畫仿真軟件［1］，讓學生在實驗預習時進行模擬操作，從而幫助學生熟悉實驗儀器和實驗流程，提高課前預習效果;利用Origin軟件強大的繪圖和分析功能，教會學生利用Origin軟件處理實驗數據;并利用VB軟件設計了一些數據處理計算軟件，便于保存原始實驗數據和處理實驗數據。通過這些教學手段的改進，提高了學生利用計算機技術處理和分析專業問題的能力，激發了學生的實驗興趣，收到了良好的教學效果。

1動畫仿真軟件和實驗演示視頻在物化實驗教學中的應用

自2007年以來，按照我校物理化學精品課程建設的規劃我們利用Flash軟件，以趙艷娜教授主編的《化學實驗技術》［2］為藍本，先后設計了“液體飽和蒸汽壓的測定”、“蔗糖水解速率常數的測定”、“電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數”、“液體表面張力的測定”等六個操作比較復雜的實驗。在軟件制作前，我們利用多年的教學經驗，認真分析每個實驗中容易出現的操作誤區以及難以觀察到的實驗現象，設計軟件框架，分析各部分內容的表現形式，通過畫面特寫如放大并靜止兩秒鐘等形式以使學生可看到在實際實驗中難以觀察到的實驗現象和儀器內部構造，通過文字提示與按鈕交互形式讓學生體驗整個實驗過程的操作，通過紅色箭頭指示提醒學生在實驗操作中需要注意的問題。在軟件的使用過程中，鼓勵學生提出使用反饋意見，對一些較好的意見予以采納以不斷完善仿真軟件。在物化實驗教學工作中，學生可通過動畫仿真軟件進行課前預習演練，可以較好地熟悉實驗中一些主要儀器的內部構造及使用方法，熟悉實驗操作流程以及實驗中應注意的問題等，加深對實驗的理解，從而減少了實驗過程中儀器的損壞率，增大了實驗成功的幾率;學生也可在實驗后再次演練，對已作實驗操作過程中的薄弱環節進行強化訓練。圖1即為教研組指導制作的“蔗糖水解速率常數的測定”的仿真軟件的畫面截圖。為了更好地輔導學生物化實驗的課前預習，我們錄制了每個實驗的演示教學視頻。視頻中詳細講解了每個實驗的基本原理，儀器的正確使用方法，操作步驟及可能出現的實驗現象。這樣，學生在課前預習時可先通過閱讀實驗教材、觀看實驗錄像，然后進行仿真模擬訓練，從而達到了較好的預習效果。鑒于教學計劃和我校實驗設備現狀，對一些在我校無法開展的實驗，我們也從網絡上搜集了一些精品課程的實驗視頻錄像素材如陜西師范大學等校的素材，提供給學生自主選擇學習，這樣滿足了一些學有余力的學生的求知欲望，擴大了他們的知識面，增強了學生學習的主動性。

2Origin軟件在物化實驗數據處理中的應用

物理化學實驗中，大部分實驗不僅數據繁多，計算量大，而且一些實驗要求作圖、擬合、求斜率或截距等。采用手工繪圖不僅費時費力，而且在曲線擬合和求斜率時造成較大的主觀誤差［3－5］。

為此我們專門利用一個上午，結合實例，講解了Origin軟件的使用方法、作圖技巧，并深入講解了Origin軟件的數據計算和分析、曲線擬合和圖形處理功能。如在原始實驗的批量計算、“液體飽和蒸汽壓的測定”實驗中飽和蒸汽壓的對數與溫度的倒數的線性擬合［6］，“液體表面張力的測定”實驗中乙醇溶液表面張力與乙醇濃度關于希什科夫斯基模型的非線性擬合［7］;Origin軟件具有計算快速準確、繪圖美觀規范等優點，學生通過學習并應用Origin軟件，減小了實驗數據處理的誤差，縮短了數據處理的時間，使得有更多的精力投入到對物化實驗本身的思考與探索中。下面通過一個實例即“乙醇－正丙醇雙液系氣液平衡相圖的繪制”來介紹Origin軟件在物化實驗數據處理中的應用。

2．1乙醇－正丙醇混合液標準曲線的繪制

在實驗室溫度21．8℃，超級恒溫槽溫度25℃，大氣壓為100．13kPa下，測得乙醇和正丙醇的混合液在不同的乙醇濃度的折射率，實驗數據如表1所示。

2．2氣液平衡相圖的繪制

通過實驗，測定不同組分的正丙醇－乙醇混合液的沸點及沸點下氣液平衡時兩相樣品的折射率，根據氣相冷凝液的折射率ng和液相冷凝液的折射率n1，在Origin環境下點擊工具欄上的ScreenReader圖標，按下Space鍵使紅色的“+”標志變大，由折射率數值先大概確定“+”標志與工作曲線的交點，然后可通過點擊工具欄中的按鈕，選定圖中交點附近的區域并放大，由此可以精確地讀出折射率所對應的氣相冷凝液中乙醇的含量wg和液相冷凝液中乙醇的含量w1，表2為實驗數據以及由折射率數據在工作曲線上所讀出的乙醇含量數據。點擊，新建一個工作表，執行命令，在彈出的對話窗口中輸入2，在工作表中添加C列和D列，分別在A列和C列輸入氣相冷凝液中乙醇的含量和液相冷凝液中乙醇的含量，在B列和D列輸入沸點數據，設置C列為X軸，則Origin軟件默認A列和C列為X1軸和X2軸，B列和D列為Y1軸和Y2軸。選擇A列和B列，右擊并執行命令，對數據進行升序排列;采用同樣的方法對C列和D列實驗數據進行操作，然后點擊按鈕即可繪出氣液平衡相圖的點線圖;雙擊圖中曲線，在PlotDetails窗口中選擇Line，選擇Connect類型為B－Spline以使所繪的曲線光滑美觀，并分別選擇坐標軸標題和圖例，在ObjectProperties窗口中進行相應的修改，繪得的圖形如圖3所示。

3VB軟件在物化實驗數據處理中的應用

物化實驗的數據處理過程繁瑣，采用Origin軟件處理實驗數據需要較高的Origin應用水平，且Origin軟件不具備數據存儲功能，對物化實驗數據處理的針對性不強，為了更好地方便實驗教學，我們利用業余時間以VB語言為開發工具，編寫了一些小型的計算軟件，每個軟件的大致框架如圖4。實驗數據的錄入可通過直接在軟件界面上的文本框或柵格控件的單元中輸入，也可在程序生成的文本文件中按照文本文件的錄入格式錄入，然后點擊數據載入…按鈕輸入;點擊數據處理按鈕即可對實驗數據進行計算和繪圖，所繪圖形在圖片框中，計算結果主要在“計算結果”框架框中顯示。軟件的開發過程中主要涉及到了一元線性回歸、B樣條函數插值、光滑不等距插值等算法［8－10］，在繪圖過程環節的設計中充分考慮了坐標軸取值范圍、刻度區間、坐標軸標題的布置等問題，以使所繪圖形美觀協調，繪圖函數主要采用line函數。圖5為我們開發的“電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數”的軟件截圖。由VB制作的小型物化數據處理計算軟件針對性強，學生操作簡便，簡單易學，學生在實驗后只需把實驗數據輸入進去，即可得到實驗數據處理結果，然后點擊打印按鈕，即可對數據處理結果進行打印。下一步我們的工作是把各小型計算軟件整合成一個命名為“物理化學實驗數據系統的研制”的軟件，并添加數據庫功能，使該軟件不僅具備實驗數據處理功能、還具有實驗記錄和實驗成績管理功能。

4結語

將計算機技術引進物化實驗教學開展三年多來，不僅提高了物化實驗課的教學效率，也使得學生的學習主動性得以增強，教學質量得到了明顯的提高。學生課前觀看實驗演示視頻和操作仿真軟件，在此過程中，生動直觀的實驗演示和逼真有趣的互動操作激發了學生的學習興趣，調動了學生的學習積極性，從而顯著提高了課前實驗預習效果，為物化實驗的順利進行奠定了良好的基礎;通過對Origin軟件在物化實驗數據處理中的學習和應用，學生不僅提高了實驗分析結果的準確度，而且增強了利用計算機軟件處理專業問題的能力，為以后的畢業設計以及科研活動打下了良好的基礎;VB制作的物化實驗數據處理軟件的引入，更進一步簡化了物化實驗數據處理的難度，也大大提高了教師管理原始實驗記錄和實驗成績的工作效率。