论文部分内容阅读
【摘要】根据物理化学实验的培养目标和教学特点，以胶体的制备与性质测试实验为例，阐述物理化学综合实验教学改革与实践，培养学生实践动手能力，把胶体的基本知识贯穿在实验中，使学生进一步领会有关胶体的制备和胶体的性质。实践表明，该综合实验充分调动了学生学习积极性和探索精神，提高了学生的综合素质和创新能力，可为物理化学综合实验改革提供参考。
【关键词】综合实验；胶体；物理化学
物理化学实验是化学学科重要的基础实验课之一，是学生学习和理解物理化学理论，综合运用无机化学、分析化学和有机化学理论知识和实验技能不可或缺的组成部分，也是培养学生提出问题和解决问题能力的重要途径[1，2]。
物理化学在实验教学上存在一些问题，比如实验内容单一，理论与实践联系不充分。为培养综合性创新型人才，追踪全国高等院校实验教学改革的前沿，我们经过探索和研究，对普通物理化学实验的教学体系，教学内容和方法进行了深层次的改革和发展。在二年级物理化学理论课开设时，开设物理化学基础实验课，在三年级开设了综合化学实验课。形成了从易到难，从基础到综合，从学生学习基础知识到学生创新能力、创新思维的培养的新教学体系，也为后续的专业实验打下坚实的基础[3，4]。下文主要以物理化学重要组成部分胶体为例来阐述物理化学综合实验的开设。
1.胶体综合实验课程开设的意义
物理化学综合实验课程教学是以培养学生实践和创新能力为主的实验课程，是一种理论与实践相结合的教学探索。针对物理化学基础实验通常针对单一内容，使学生对基础理论与实践的关系认识不清，综合实验就可以把许多物理化学理论通过一条主线串联起来，提高学生的理论水平同时，也培养了学生的实践创新能力。胶体是物理化学课程的重要内容之一，与材料、生物、环境等学科有密切的联系，在农业生产、医疗卫生、自然地理、日常生活等方面有重要的应用。通过胶体综合实验课程的设立，有利于学生对胶体的基础理论、实验方法及实际应用知识的完善，也有利于物理化学实验课程体系的建设和完善。
2.胶体综合实验课程内容设计
实验内容遵循综合性实验的复合性特征，培养学生综合运用能力，巩固并加深对胶体理论和概念的理解；结合无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验，以及胶体实验的基本方法、实验技术和常用仪器的构造原理及使用方法，培养学生的动手能力、观察能力及数据分析处理的能力。
本实验内容涵盖胶体的制备和胶体的性质。胶体的制备通常有分散法和凝聚法，分散法包括研磨法、胶溶法、超声波分散法和电弧法；凝聚法包括化学凝聚法和物理凝聚法。根据实验条件，我们选择上述除电弧法的其它方法来制备溶胶，制出的溶胶再用渗析法和超过滤法来净化。如胶溶法：以新制的氢氧化铁或氯化银沉淀分别加入稳定剂重新分散，过滤即可制得氢氧化铁和氯化银溶胶；再如物理凝聚法：将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。通过上述溶胶的制备实验，使学生对溶胶制备有了全面的理解和掌握。
胶体的性质包括光学性质，布朗运动和电学性质。胶体的光学性质主要是丁达尔现象的观察，这也是判断所制备溶液是否为溶胶的最直观的判断，一般用激光笔照射在装有溶胶的玻璃杯就很容易在光线的垂直方向观察到的很强烈的散射光。胶体的布朗运动可以用超显微镜来观察，也可以在Zeta电位仪上观察。胶体的电学性质中，我们主要训练学生溶胶的电泳、聚沉和溶胶的Zeta电位测定。
3.课程的实践成效
通过物理化学综合实验课程的实践探索，在材料、化工、应用化学和制药工程四个专业的几届本科生教学中教学效果良好。学生加深了对胶体基础理论、基本原理的理解，提高了学生综合运用胶体理论对材料制备、化学工程、制药工程等领域的问题分析和解决的能力，形成较为完整的理论与实践相联系的知识体系，培养了学生的创新意识和创新能力[5]。同时，也促进了学生参与课余科研活动的热情。
4. 存在问题
在综合实验中存在的主要问题包括实验仪器、教师和学生的准备及异常情况的处理等方面的问题。实验设备及仪器台套数不足是普遍存在的问题，实验经费一直是制约本实验的一个关键问题。在胶体制备过程由于多数使用的是常规仪器，能满足至少2人一组进行试验，但是溶胶的性质测定中，如电泳、Zeta电位测定等通常需要学生排队等候。实验安全也是本实验经常容易忽略的地方，学生对强酸强碱的安全操作规程重视不够，这需要老师反复强调并在实验中不断巡视。还有学生自己设计的实验步骤问题较多，比如试剂用量过大，实验步骤不够具体，实验中往往会产生无从下手的感觉，这也需要老师在实验前逐一的和学生沟通讨论，快速判断实验方案的合理性。以上的一些问题，对教师提出了新的挑战，不仅是理论水平和操作技能，也要求老师有足够的耐心[6]。
参考文献
[1]宋晓芳，应用化学专业综合实验的探索与实践，广东化工，2010（37）：147-148.
[2]王可答，刘利军，侯林，金成树，综合实验浅析，科技教育创新，2011：236-237.
[3]刘品华，汪帆，杨芬，张锡军，有机化学设计性综合实验教学改革与实践，实验科学与技术，2011（9）：115-117.
[4]曾鸣，严蕾，潘勇军，范力仁，顾宜，“高分子材料研究方法综合实验”课程的教学探索，高分子材料科学与工程，2011（27）：185-187.
[5]吴胜昔，胡勇，陈忠敏，制药工程专业综合实验的教学改革与探索，China Academic Journal Electronic Publishing House，2014：127-128.
[6]刘秀军，化工及应用化学专业综合实验教学改革探索，实验室科学，2007：40-41。
【关键词】综合实验；胶体；物理化学
物理化学实验是化学学科重要的基础实验课之一，是学生学习和理解物理化学理论，综合运用无机化学、分析化学和有机化学理论知识和实验技能不可或缺的组成部分，也是培养学生提出问题和解决问题能力的重要途径[1，2]。
物理化学在实验教学上存在一些问题，比如实验内容单一，理论与实践联系不充分。为培养综合性创新型人才，追踪全国高等院校实验教学改革的前沿，我们经过探索和研究，对普通物理化学实验的教学体系，教学内容和方法进行了深层次的改革和发展。在二年级物理化学理论课开设时，开设物理化学基础实验课，在三年级开设了综合化学实验课。形成了从易到难，从基础到综合，从学生学习基础知识到学生创新能力、创新思维的培养的新教学体系，也为后续的专业实验打下坚实的基础[3，4]。下文主要以物理化学重要组成部分胶体为例来阐述物理化学综合实验的开设。
1.胶体综合实验课程开设的意义
物理化学综合实验课程教学是以培养学生实践和创新能力为主的实验课程，是一种理论与实践相结合的教学探索。针对物理化学基础实验通常针对单一内容，使学生对基础理论与实践的关系认识不清，综合实验就可以把许多物理化学理论通过一条主线串联起来，提高学生的理论水平同时，也培养了学生的实践创新能力。胶体是物理化学课程的重要内容之一，与材料、生物、环境等学科有密切的联系，在农业生产、医疗卫生、自然地理、日常生活等方面有重要的应用。通过胶体综合实验课程的设立，有利于学生对胶体的基础理论、实验方法及实际应用知识的完善，也有利于物理化学实验课程体系的建设和完善。
2.胶体综合实验课程内容设计
实验内容遵循综合性实验的复合性特征，培养学生综合运用能力，巩固并加深对胶体理论和概念的理解；结合无机化学实验、分析化学实验和有机化学实验，以及胶体实验的基本方法、实验技术和常用仪器的构造原理及使用方法，培养学生的动手能力、观察能力及数据分析处理的能力。
本实验内容涵盖胶体的制备和胶体的性质。胶体的制备通常有分散法和凝聚法，分散法包括研磨法、胶溶法、超声波分散法和电弧法；凝聚法包括化学凝聚法和物理凝聚法。根据实验条件，我们选择上述除电弧法的其它方法来制备溶胶，制出的溶胶再用渗析法和超过滤法来净化。如胶溶法：以新制的氢氧化铁或氯化银沉淀分别加入稳定剂重新分散，过滤即可制得氢氧化铁和氯化银溶胶；再如物理凝聚法：将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。通过上述溶胶的制备实验，使学生对溶胶制备有了全面的理解和掌握。
胶体的性质包括光学性质，布朗运动和电学性质。胶体的光学性质主要是丁达尔现象的观察，这也是判断所制备溶液是否为溶胶的最直观的判断，一般用激光笔照射在装有溶胶的玻璃杯就很容易在光线的垂直方向观察到的很强烈的散射光。胶体的布朗运动可以用超显微镜来观察，也可以在Zeta电位仪上观察。胶体的电学性质中，我们主要训练学生溶胶的电泳、聚沉和溶胶的Zeta电位测定。
3.课程的实践成效
通过物理化学综合实验课程的实践探索，在材料、化工、应用化学和制药工程四个专业的几届本科生教学中教学效果良好。学生加深了对胶体基础理论、基本原理的理解，提高了学生综合运用胶体理论对材料制备、化学工程、制药工程等领域的问题分析和解决的能力，形成较为完整的理论与实践相联系的知识体系，培养了学生的创新意识和创新能力[5]。同时，也促进了学生参与课余科研活动的热情。
4. 存在问题
在综合实验中存在的主要问题包括实验仪器、教师和学生的准备及异常情况的处理等方面的问题。实验设备及仪器台套数不足是普遍存在的问题，实验经费一直是制约本实验的一个关键问题。在胶体制备过程由于多数使用的是常规仪器，能满足至少2人一组进行试验，但是溶胶的性质测定中，如电泳、Zeta电位测定等通常需要学生排队等候。实验安全也是本实验经常容易忽略的地方，学生对强酸强碱的安全操作规程重视不够，这需要老师反复强调并在实验中不断巡视。还有学生自己设计的实验步骤问题较多，比如试剂用量过大，实验步骤不够具体，实验中往往会产生无从下手的感觉，这也需要老师在实验前逐一的和学生沟通讨论，快速判断实验方案的合理性。以上的一些问题，对教师提出了新的挑战，不仅是理论水平和操作技能，也要求老师有足够的耐心[6]。
参考文献
[1]宋晓芳，应用化学专业综合实验的探索与实践，广东化工，2010（37）：147-148.
[2]王可答，刘利军，侯林，金成树，综合实验浅析，科技教育创新，2011：236-237.
[3]刘品华，汪帆，杨芬，张锡军，有机化学设计性综合实验教学改革与实践，实验科学与技术，2011（9）：115-117.
[4]曾鸣，严蕾，潘勇军，范力仁，顾宜，“高分子材料研究方法综合实验”课程的教学探索，高分子材料科学与工程，2011（27）：185-187.
[5]吴胜昔，胡勇，陈忠敏，制药工程专业综合实验的教学改革与探索，China Academic Journal Electronic Publishing House，2014：127-128.
[6]刘秀军，化工及应用化学专业综合实验教学改革探索，实验室科学，2007：40-41。