物理化学与化学实验论文

摘要物理化学实验作为化学化工类专业的重要基础课程，在培养学生综合素质方面起着重要的作用。本文以长江大学工程技术学院为例，就如何提高学生综合能力，对物理化学实验课程教学内容、教学方法及课程考核方法的改革进行了探讨。下面是小编整理的《物理化学与化学实验论文 (精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

物理化学与化学实验论文 篇1：

农资专业胶体与物理化学实验教学改革初探

摘 要：胶体与物理化学实验是农资专业的一门重要课程，该文提出了其实验教学改革的对策，内容包括：加强实验教材体系的建设、重视学生的课前预习、合理选择实验内容、增加创新性实验、科学安排实验时间、改革成绩评定方法等。在实验教学中引入创新性实验，可以激发学生做实验的积极性，提高学生的科研创新能力。

关键词：胶体与物理化学；实验教学；农业资源专业

Education Reform of the Experiments of Micelle & Physical Chemistry in the Major of the Agriculture Resource

Jiang Xiaoming1 et al.

（1 Department of Chemistry and Chemical Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

Key words：Micelle & physical chemistry；Experiment education；Agriculture resource major

胶体与物理化学是农资专业的一门重要课程，实验教学是胶体与物理化学的重要内容。胶体与物理化学实验是利用物理和化学的方法测定物质性质，是一门涉及多学科的实验课程[1-3]。实验教学的目的在于让学生了解物理化学的基本原理和实验的基本知识，掌握物理化学的实验技能，利用现代物理化学的方法分析解决实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。胶体与物理化学实验的教学的最终目的是培养学生的科研能力和创新能力[4-6]。

1 胶体与物理化学实验教学中存在的问题

随着时代的进步，传统的胶体与物理化学实验教学难以达到农资专业培养的目标，实验教学主要存在以下问题：

1.1 实验内容难以满足农资专业的需求 传统实验教学主要参照化学专业物理化学实验教学内容，选择其中的一些典型实验进行教学。由于这些实验与农资专业关系不紧密，学生对课程兴趣不大，教学效果不佳[7，8]。因此，应该根据农资专业的特点，选择或设计一些实验课程，激发学生的实验兴趣，为专业课程打下基础。

1.2 实验课时和教学仪器较少，影响教学效果 胶体与物理化学实验的课时一般较少，学生进行的实验时间不多，积极性不高，难以获得满意的教学效果[9，10]。胶体与物理化学实验所用仪器一般较为昂贵，仪器台数少，学生多，学生上机操作的时间短，影响教学效果。

1.3 教学方法较为单一 实验课程的教学一般采用教师讲解、学生操作实验、提交实验报告的模式，学生主动学习的能力不足，学习积极性不高。教师对学生成绩的评判难以体现学生真实水平[11]。

2 实验教学改革的对策建议

2.1 加强实验教材体系的建设 实验教材是实验教学的基础，是整个实验教学的重要条件。目前缺乏针对农资专业的专用实验教材。我们针对农资专业的特点，编写了教材。学生通过实验课程的学习发现物理化学与农资专业密切相关，提高了学习兴趣。例如，“利用激光粒度仪测定土壤颗粒的比表面积”的实验，使学生了解土壤的性质。“红外光谱法测定有机分子的结构参数”的实验，使学生初步掌握了有机物的鉴别方法。

2.2 重视学生的课前预习 课前预习是成功完成实验的重要条件，通过课前预习，学生可以掌握该实验的基本原理，了解目的、实验步骤、实验要求和实验难点。因此，我们非常重视学生的课前预习，要求学生认真完成预习报告，将预习报告的成绩计入平时成绩，没有完成预习报告的同学不能进行实验操作。上课时老师可以针对实验中的问题向学生提问，要求学生回答，了解学生对实验的掌握情况。

2.3 合理选择实验内容 为了满足实验教学的需要，我们需对实验项目进行慎重选择，满足农资专业的培养要求，达到提高教学效果的目标。例如，在物质结构方面，可以选择“红外光谱法测定有机分子的结构参数”，在胶体化学方面，可以选择“利用激光粒度仪测定土壤颗粒的比表面积”。在动力学方面，可以选择“旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数”。在电化学方面，可以选择“电势-pH曲线的测定”。在热力学方面，可以选择“分解反应平衡常数的测定”。实验项目见表1。

2.4 增加创新性实验 目前许多大学为了激发大学生的科研兴趣，培养学生的科研能力，一般都设置了一些科研小项目，如“大学生创新性研究项目”、“大学生创新性实验项目”等。这些项目对提高大学生的科研能力具有重要作用。但这些项目主要针对少部分学生开放，且缺乏导师的有效指导，项目的作用受到限制。而胶体与物理化学实验是农资专业学生的专业课程，面向全体学生开放，受众面广，老师可以全程指导。因此在实验课程中有目的的引入一些创新性实验，可以激发学生做实验的兴趣，提高教学效果。针对当地农业资源，可以选择一些创新性物理化学实验。例如，农药残留是学生关心的问题，我们设计了一个菊酯农药在土壤中的降解实验。测定在不同时间菊酯农药在土壤中的含量，了结其降解动态，得到其降解曲线和降解动力学方程，发现降解规律。电导法测定表面活性剂的临界胶团浓度是胶体化学的经典实验，我们在此基础上设计了一个创新性实验，测定河水中表面活性剂的浓度。在河水不同地点取得水样，测定其主要表面活性剂含量，了解生活污水中洗涤剂对河流水质的影响。在设计和实施创新性实验时，应注意以下问题：（1）在设计和实施创新性实验时，需注意实验室现有实验仪器条件，了解各个学生的实验能力，合理安排学生进行实验。由于实验课学时有限，创新性实验的个数不应安排过多，一般以1～2个为宜。（2）创新性实验强调学生的主动性和积极性。老师一般为学生提供研究课题和研究背景，學生需自己查阅文献，设计实验方案，完成实验步骤，独立处理实验数据。老师主要起指导作用。（3）创新性实验应选择一些与农资专业相关的课题，课题难度应适中。题目太大，学生难以开展实验研究，题目太容易，实验达不到培养学生的目的。（4）创新性实验的成绩应纳入学生的实验总评成绩，从而提高学生参与创新性实验的兴趣。

2.5 科学安排实验时间 针对实验课时少、学生多的情况，需要科学安排实验课程。胶体与物理化学实验所需实验时间较长，可以安排整个半天（如：下午）进行实验教学，学生可以完成实验。我们可以把所有实验安排同时进行，学生可以分成数组，每次每个组可以完成一个实验，不同组可以做不同的实验项目，这样可以克服实验仪器台数的不足，各个实验可以统一进行讲解。学生一般在完成1～2个试验后，均能独立完成余下的实验。具体方法如下：以一个班45人为例，假设共有5个不同的实验。我们可以把学生分为15组，每组3人。根据各实验仪器的台数，将这15组又分为3个不同的群，各个群每次完成不同实验，实验每周进行轮换，这样可以充分利用有限的实验仪器进行实验教学。

2.6 重视实验数据处理能力的培养 许多物理化学实验需要进行数据计算和数据处理。例如，“电导法测定表面活性剂临界胶团浓度”这一实验需要画出电导率与表面活性剂浓度的关系图，从图中曲线的拐点找出临界胶团浓度。以前学生一般用坐标纸画出曲线。现在我们要求学生熟练掌握Excel、Origin等软件处理数据，利用计算机处理数据，提高了学生数据处理和数据分析的能力。

2.7 改革实验课程的成绩评定方法 实验课的成绩一般根据学生提交的实验报告进行评定，这种传统方法不能体现学生的真实情况，不利于调动学生做实验的积极性。因此我们需对成绩评定方法进行改革。一般而言，实验课成绩应综合考虑学生预习报告、课堂回答、实验过程、实验报告完成等情况，综合给出各个实验的成绩，最后将各个实验的成绩取平均值，得到学生的总评成绩。实验环节的权重见表2。

3 结语

通过实验课程教学改革，学生对实验的兴趣得到大幅提升，动手能力得到加强，教学效果得到明显改善，特别是创新性实验的引入，极大地提高了学生查阅文献和科研的能力，学生学习专业课的积极性也得到提高。但教学改革是一个长期的任务，针对教学改革中出现的新问题，今后还应继续对课程进行优化，进一步提高教学效果。

参考文献

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[10]黄继明，刘润清，吴思展，等.物理化学设计性实验的教学思考与浅探[J].山东化工，2018，47（2）：122-123.

[11]李顺华，吴文胜，郝向英，等.应用型转型背景下地方高校物理化学实验教学改革探究[J].广东化工，2017，44（17）：195-196.

（责编：张宏民）

作者：姜小明 郝春玲

物理化学与化学实验论文 篇2：

独立学院物理化学实验教学探索与实践

摘 要 物理化学实验作为化学化工类专业的重要基础课程，在培养学生综合素质方面起着重要的作用。本文以长江大学工程技术学院为例，就如何提高学生综合能力，对物理化学实验课程教学内容、教学方法及课程考核方法的改革进行了探讨。

关键词 物理化学实验 教学内容 教学方式 考核

物理化学实验作为化学化工类专业的重要基础课程，在培养学生的科研素养和能力有着较重要的作用，课程开设的实验主要运用物理、化学的基本原理、相关实验仪器和技术以及数学方法研究物质的物理化学性质及化学反应规律。①②③科学合理地开展物理化学实验，有利于加深学生对物理化学理论的理解，加强理论联系实际的能力，提高动手能力、基本实验技能、逻辑思维能力、分析处理实验数据的能力。但受教材、教师教学观念、教学模式、实验条件、课时安排以及学生态度等因素的制约，教学效果欠佳。为了改善这一状况，我系对化学实验体系进行了改革，整合基础实验，将物理化学实验部分划入实验化学III，并对实验项目和内容进行了适当的调整，同时，结合我院的教学环境以及学生的实际情况，在实验教学过程中了进行了各种各样行之有效的改革，并取得了一定的成效。

1 课程教学内容改革与实践

物理化学实验作为我院化学工程系化学工程、应用化学、高分子材料、油田化学、应用化工技术等各专业的专业基础课。不同专业对该实验课的要求也不相同，对于化学工程、应用化学专业，要求的实验学时较多，经过多次整合与改革，目前开设14个实验项目共56学时，对于高分子材料、油田化学专业，目前开设10个实验项目共40学时，应用化工技术专科开设8个实验项目共32学时。在不同专业的实验项目中，进行了反复斟酌与筛选，对于应用化工技术专科的教学，开设了8个基础的实验项目，主要包括：饱和蒸汽压的测定、蔗糖水解反应速率常数的测定、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定、燃烧热的测定、胶体的制备及电泳速度的测定、电导的测定及应用、高聚物相对分子量的测定、溶液表面张力的测定等。这些实验既经典又具有代表性，侧重于对基础实验技能的训练和培养。油田化学、高分子材料专业在此基础上增加2个实验项目，增加的实验项目分别结合专业方向，油田化学专业增设实验项目是石油产品凝点和倾点的测定、二组分气液平衡相图的绘制；高分子材料专业增设实验项目是高聚物溶液粘度的测定、差热分析。化学工程和应用化学则在这些实验的基础上增设凝固点降低法测相对分子量、双氧水分解速率常数测定、活性炭吸附能力的测定、原电池的制作与电动势的测定、丙酮溴化实验等。在实验教学过程中，同一个实验对于不同的专业，我们选择不同的实验试剂，一方面提高实验的教学适应性，切合专业要求，另一方面丰富实验教学内容，可以较好地提高教学质量。

除了上述实验项目的改革与整合之外，我们将实验项目层次化，应用化工技术所开设实验全部为验证性实验，油田化学和高分子材料专业新增的实验为综合性实验，需要结合专业来安排实验，综合运用多门的知识。化学工程和应用化学专业在所开设的实验项目中开设了两个综合性实验和两个设计性实验，对于设计性实验，如丙酮溴化实验，要求在现有实验的基础上，设计合理的实验方案标定溴水的浓度。在电泳实验的基础上，要求学生设计方案来进行制备Fe（OH）3胶体和具体的电泳过程。在二组分气液平衡相图的绘制实验中，要求学生设计方案进行乙醇-环己烷的浓度-组成标准曲线的绘制，或要求学生选择另外两个不同的组分来完成二元物系气液平衡相图的绘制。通过实验教学内容的改革设置，在完成对学生基本实验技能的培养之外，还培养了学生设计能力和创新能力。

2 课程教学方式改革与实践

物理化学实验不同于无机化学的实验，每个实验都需要特定的仪器和设备，根据我系物理化学实验室的实际情况，仪器设备的都只有4台（套），而每个进行实验教学的自然班学生人数为30左右，在这样的教学条件，我们采取了同时开设多个实验的方式进行，进行滚动式的实验教学模式，以应用化工技术为例，该专业8个实验项目，在单个实验教学时间内同时开设4个实验项目，每个项目有4台（套）仪器，这样学生就可以分成4大组进行实验，每大组分两小组，每组2～3人，具体安排见表1。可以较好地满足对学生的动手能力和实验操作能力的培养要求。

在滚动式实验教学的过程中，具体按照如下方法实施：（1）对于验证性和综合性实验，通过下发实验讲义，让学生了解实验的原理，实验操作步骤，实验中应注意的问题，如何进行数据处理。在实验讲授的过程中，就学生的提问回答原理方面不太明白的地方，重点讲解仪器设备的操作和使用中的注意事项，强化培养学生的动手能力；（2）对于设计性实验，重点在于通过知识点的串联来引导学生进行实验方案的设计，最终达到解决实际问题的目的。培养学生设计和创新能力；（3）滚动式实验教学可以在有限的资源条件下以较高的质量完成教学任务。在第一次进行实验教学讲解时进行重点讲解，在滚动的过程中，先让前一组的学生给将下一组学生进行讲解，然后授课教师进行提问，一方面培养了学生的语言组织和表达能力，一方面对其掌握程度也进行了检验，可以较好地增强学生在实验过程中的主动性；（4）鉴于物理化学实验所用的仪器设备比较多，尤其是恒温槽、分光光度计、电导率仪、阿贝折射仪等使用频率相对较高，在教学过程中，我们安排了这些仪器的基本操作训练，通过训练，有利于学生深入理解实验，提高实验效率。

3 课程考核方式改革与实践

物理化学实验主要是通过涉及热力学、动力学、电化学、表面现象与胶体的实验项目教学，进一步加深学生对理论知识的理解与掌握，使学生学会观察实验现象、记录实验数据及实验条件和利用软件如Origin、Matlab等对实验数据的处理；同时使学生掌握实验所用仪器包括恒温槽、贝克曼温度计、压缩气体钢瓶、氧弹式量热计、分光光度计、电导仪、旋光仪、差热分析仪等的工作原理，基本构造、使用方法及注意事项。

为达到实验教学的上述训练目的，对实验考核提出了新的要求和改革。实验课程考核除学生完成相应实验报告部分（占总成绩的60%）之外，我们还进行了实验课程考试（占总成绩的40%），分为两部分，各占50%，一部分是对学生逐个进行口头讲解实验原理和实际操作考试，具体是在完成所有实验项目后，每名学生随机抽取一个实验项目，口头讲解实验原理，并实际演示实验操作过程；一部分是集中地进行理论考试，实验理论考试试卷内容涉及各个实验原理、操作中应注意事项、实验数据如何处理等。

注释

① 傅献彩，沈文霞，姚天扬，等.物理化学[M].北京：高等教育出版社，2010.

② 邱金恒，孙尔康，吴强.物理化学实验[M].北京：高等教育出版社，2010.

③ 庄继华.物理化学实验[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者：张铭　胡达　陈红萍　颜承农

物理化学与化学实验论文 篇3：

新形势下物理化学实验内容的设计与思考

摘 要：新形势下对本科物理化学实验课程的培养目标要求越来越高。复旦大学化学系针对物理化学实验教学内容做出了相应的调整，以促进学生探索能力和科研创新能力的提高。

关键词：物理化学实验；人才培养；教学改革；研究性实验

一、目前物理化学实验面临的问题

一直以来，复旦大学化学系有着重视化学实验教学改革的优良传统。20世纪70年代末，由复旦大学等14所学校合作编写的《物理化学实验》教材在国内广受好评，影响深远。20世纪90年代，复旦大学化学系对大学本科的化学课程体系进行了改革，逐步形成以创新能力培养为核心、以技术要素为主线的新实验教学体系及相应管理机制[1，2]。2000年前后，复旦化学系根据化学实验的特点，本着“统筹管理、优化资源、避免重复和遗漏”的原则，将涉及仪器操作类的基础实验课程“仪器分析实验”和“物理化学实验”融合为“仪器分析和物理化学实验”，那时实验教学中心在世行贷款和学校配套资金支持下，购置了一批在当时属于先进的仪器用于教学，使得化学实验条件得到大幅度改善，教学质量和水平因此得到保障和提高。

随着时代和学科的发展，我系的物理化学实验教学逐渐暴露出一些不足。一方面大部分实验仪器设备相对落后，如电化学分析工作站、气相色谱仪、原子发射光谱仪等设备都已使用了10～15年。这些仪器性能不够稳定，测量出的实验数据误差大，得不到理想的实验结果，这样直接削弱了学生学习新知识的积极性。另一方面是实验内容更新速度慢，滞后于科学研究发展的步伐。物理化学学科的发展也使得一些原本属于专门化或综合实验内容的高级技术和仪器成为基础物理化学实验的常规技术和设备，在当前科研中发挥重要作用的常规表征手段至今没有相应的教学实验开设，而且复旦大学物理化学教学团队早在1999年就开设了以结构分析和表征为主线，集原理、仪器使用和解谱为一体的“谱学导论”理论课，导致理论教学与实验教学有较大的脱节。同时本系科研实力的快速提高、学科建设、师资优化和研究生生源的增长需求对本科学生的科研素质提出了新要求，一些操作简单、内容单薄的验证性实验显然不能满足这些要求。在这样的形势下，物理化学实验教学内容如何设置，成为我们面临的又一重要课题。经过多次调研和讨论，我们对物理化学实验教学内容设置有了一些初步实践与设想，希望能与国内同行共同探讨。

二、物理化学实验教学内容的总体设计

本课程内容的设置将充分依托本系学科优势，在“衔接前沿、兼顾基础”的原则下，更新、升级、完善和补充大型仪器类实验。同时在完成经典传承的基础上，加大综合性、设计性、研究性实验的比例，以求拓宽学生专业面、增强适应性。更希望通过本课程教学内容的实施和开展，让学生了解和掌握一定的前沿技术、技能以及思考、解决问题的方法，促进学生探索能力、科研创新能力的发展，提高学生的综合能力。

在上述思想的指导下，我们经过对国内部分高校的物理化学实验教学内容进行调研和对比，并结合本系的实际情况，进行如下改革。

1.更新仪器设备，推动传统实验内容的更新优化

对目前开设的多个实验的老旧设备进行更新，取得了明显的效果。

比如，差热分析实验是一个经典的研究物质在受热或冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度以及所涉及的能量和质量变化的热分析实验。本系原有的实验设备，是20世纪70年代老师们自己动手搭建的，从冰水浴、自制热偶、加热炉到记录笔、温控仪的连接，都需要学生动手完成，由于各配件年代久远，数据的重现性、分辨率都不理想，而且经常出现某一部件“罢工”的尴尬局面，导致实验无法顺利进行。近年来，热分析技术的不断创新与完善，使得热分析的应用领域不断拓展，研究对象不断增加，在无机、有机、化工、冶金、医药、食品、塑料、橡胶、能源、建筑、生物及空间技术等领域被广泛应用[3]。开展热分析类的教学实验，不仅具有课堂理论意义，也具有非常强的应用背景，国内许多高校开设热分析教学实验，但具体实施的方案各不相同。经过考察，我们购置了性能较好的热重天平，此仪器采用较先进自动化技术和精密的机械制造工艺，将机械结构、机电控制和气氛控制集于一体，一定程度上改善了传统热分析仪器笨重外形。性能优良的温度控制软件和界面，全面的热动力参数分析功能，将热重分析TG、微商热重法DTG与差热分析DTA结合为一体，在同一次测量中利用同一样品可同步得到热重、微商热重与差热数据。这样一来，实验简便快捷，而且数据可靠直观。为克服实验内容相对单薄的问题，我们重新设计实验方案，学生除了验证已知样品受热过程中的吸放热情况，还可以观测不同升温速率下吸放热情况的变化，进而研究样品受热过程中相应的动力学参数，例如根据不同升温速率下五水硫酸铜失水峰的峰顶温度与升温速率进行数学处理，便可以计算热分解的活化能。在问题与思考环节中，启发学生通过文献查阅，对热分析方法进行更全面的了解，有了这样的技术和知识储备，将来需要分析其他样品受热过程中物相变化、吸放热等问题时，很容易找到解决方案。

此外，对气液色谱法测定非电解质溶液热力学函数的实验也更换了最新型号的气相色谱仪。所有的温度、压力、流量以及其他参数的设定和显示均可以在电脑软件界面上进行，大大方便了学生的实验操作，而且对了解目前的主流色谱有了感官认识。最为关键的是，数据重复性得到了极大的提高，以前需要重复进样近10次才能得到3次相对误差较小的数据，现在只需进样3次就可满足要求，对操作难度的要求大大降低，数据也与文献值吻合较好，得到了同学们的认可。

涉及电化学测量的实验，目前全部采用电化学工作站进行。由于是软件界面控制，重现性较好，出现故障也很容易判断。这些改进与以前的电压、电流表显示相比，优势明显，而且对本科生继续从事电化学相关研究起到了较好的铺垫作用。

2.增开研究性实验，加强对学生技术技能的培养

调研发现，物理化学实验内容最欠缺的是科学研究领域中的前沿成果在教学中的体现，而学生能力培养上较欠缺的是现代表征仪器的操作技术。因此，与前沿研究相关的实验内容的设置，是我们此次实验教学内容更新的重点。

我们引入负载型催化剂的多相催化实验。随着催化技术的发展，由于多相催化剂具有易回收利用、产物易分离等特点，在石油化工等领域得到越来越广泛的应用。因此，让学生了解和掌握一定的多相催化技术和知识显得尤为重要，国内浙江大学和南京大学化学系的本科生物理化学实验中都涉及相关的实验内容。我们开设了负载贵金属催化剂液相催化苯甲醇氧化的实验，通过本实验，希望学生理解多相催化操作中的基本要求、评价活性优劣的基本方法、影响催化活性的外界因素、完成活性测试的定量分析手段等内容，再通过数据处理与分析，了解更多的与催化相关的动力学和热力学知识与技术。

3.引入物质结构性质表征方面的实验内容

现在科学研究中，物质结构及其性质的揭示，离不开大型仪器。自19世纪伦琴发现了X射线以来，X射线衍射被迅速地应用于物质结构表征，它可以用在研究体积很大的对象，譬如人体骨骼，还可以表征很小的物质结构，譬如蛋白质分子结构[4]。由于波长短，X射线有很强的穿透性，在分子及原子级的材料结构研究当中应用尤为广泛。现代X射线技术在研究未知结构和新材料中已经成为一个有力的工具，比如本系多个课题组制备的各种单晶新材料，其结构解析就离不开X射线单晶衍射仪。作为重要的物质结构表征手段，理论课堂上也做了深入的介绍，但由于硬件条件的限制，本系本科生一直没有机会动手操作X射线衍射仪。

多孔固体材料最早发现于19世纪90年代，因其独特的结构特性而在催化、吸附、分离和储能等领域受到广泛的关注，表面状态和孔结构直接影响其性能，所以多孔固体材料的比表面积和孔径分布是研究固体材料的必要数据。本系多个课题组在介孔、微孔材料的制备研究中，一直离不开比表面积测试仪对样品基本性质的测定，也正因如此，本系多套比表面积测试仪均难以匀出机时用于本科教学。

通过努力，现在我们购置了4台比表面积测试仪，并借用本系X射线粉末衍射仪科研机时，用于本科生的教学实验。先让学生通过不同方法制备铜锆复合氧化物材料，并对这些样品进行X射线粉末衍射和比表面积测定，最后通过数据处理，分析了解不同的制备因素对材料基本性质的影响，了解BET多分子层吸附理论的基本假设和BET法测量固体比表面的基本原理，掌握X射线粉末衍射方法的基本原理、技术和物理吸附仪的工作原理、使用方法，并借此掌握一定的材料常规表征实验技能技巧。

三、未来设想

近年来，随着世界环境问题的日益严重，光催化在环境污染物降解中已成为研究热点[5]。最近我们还将开设TiO2光催化废水降解实验，这个实验是有效治理环境污染技术的典型代表。纳米TiO2由于其化学性能稳定、抗菌性能好以及在有机物降解过程中无二次污染等优良性质，成为环境污染治理领域中的重要光催化剂，在光催化领域得到了广泛研究。TiO2的结构形貌对其光催化活性有很大的影响，通过本实验，希望学生了解环境污染与防治的相关知识，并能从结构形貌与光量子效率间的关系理解影响光催化活性的因素，同时理解光催化降解效率的衡量指标等知识和技能。

从培养学生技术技能的角度看，现代物质基本结构表征方面涉及的内容还远不够，将来还计划开设铜锆复合氧化物或者负载贵金属样品表面的CO吸附红外光谱测定、核磁共振测定液相反应速率常数等相关内容。希望通过系列动力学活性测试以及相应物质结构表征方面实验的开展，让学生对功能材料样品制备技术、物质基本性质表征以及样品性质与性能之间的本质关联有所了解。更希望学生通过这一系列的训练，对科学研究过程有所了解，为他们开展系列校内科技创新项目打下基础，有利于他们今后的继续深造或工作。

本课程还将引入量子化学计算实验内容。20世纪20年代，物理学家海森堡（W. K. Heisenberg）和薛定谔（E. Schrodinger）各自发表了物理学史上著名的测不准原理和薛定谔方程，标志着量子力学的诞生。1927年物理学家海特勒（W. Heitler）和伦敦（F. London）将量子力学处理原子结构的方法应用于氧分子[6]，成功地解释了两个氧原子能够结合成一个稳定的氧分子的原因，标志着量子力学与化学的交叉学科——量子化学计算的诞生。随着计算机水平的不断提高以及计算模型与方法的不断改进，研究对象从小分子向较大分子发展，甚至到固体表面吸附、表面化学反应以及生物大分子等。目前量子化学理论计算方法逐渐被广泛应用于催化反应、纳米材料和药物制备等诸多领域。本系物理化学方向的研究中，量子化学计算的研究实力雄厚，不管是为拓展大学生的现有知识体系还是便于其进一步深造，都有必要让学生了解量子化学计算相关方面的知识。我们拟开展葡萄糖水解过程以及过渡反应中间体或过渡态的预测和金属铝表面氢气解离吸附等过程的模拟，希望通过这两个理论模拟实验的开展，让学生能了解基元反应动力学的主要内容和基本研究方法，并了解宏观反应和微观基元反应之间的统计联系等知识和技术。

总之，我们认为物理化学实验教学不应该仅仅要求学生掌握某一个或几个物理量的测量原理和技术，而更应该注重培养他们掌握前沿知识和从事科学研究的能力。这就要求教学内容要不断创新和与时俱进，减少验证性实验，增加综合性、设计性及研究性实验。通过这类实验的开展，让学生熟悉认识问题、分析问题、解决问题的途径、方法和手段，注重数据处理的方法和实验报告的规范书写，注意培养学生查阅资料、综合解决实际问题的能力，并提高学生做实验的积极性和主动性，进而培养他们的进取心和创造力。

参考文献：

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[6] 韩冰. 分子筛孔道限域效应的量子化学计算研究[MA]. 中国科学院武汉物理与数学研究所，2012.

[项目支持：国家基金委化学实验基地项目（J1103304）]

[责任编辑：余大品]

作者：刘永梅 张晋芬等