1實驗教學應彰顯學院化學實驗技能的特色
學院化學實驗課的內容非常豐富大學物理實驗作圖法如何做?,涉及面廣:力、熱、電、磁、光學、近代化學知識都有,且各實驗技術有其自己的一套特色。例如,對某化學量可直接檢測,若不能直接檢測的可通過“比較”、“轉換”、“放大”、“模擬”、“補償”等技術達到檢測的目的,而這種技術在其它后續的實驗或中級實驗技術中都要用到。過去實驗教學中對這種實驗技術的講授尤如蜻蜒點水,使得中學生也只能得到零星知識,印象并不深刻。假如我們在實驗教學中注意系統歸納講授實驗技術,或在實驗教學中是否能圍繞某一種技術去安排相應的實驗訓練,中學生對學院化學實驗技術的特色都會有較深刻的了解和把握。通常說來,化學檢測的方式好多,如以檢測來分,可分為電檢測和非電檢測兩大類;以檢測性質來分,可分為直接檢測、間接檢測和綜合檢測;以檢測過程中被檢測是否隨時間變化來分,可分為靜態和動態檢測等等。實驗中,無論涉及到哪種檢測方式,都應注意彰顯該實驗技能的特色,豐富中學生的檢測知識,重視培養中學生嚴格的工作心態、嚴謹的工作作風及良好的實驗習慣。
2實驗教學中應提供給中學生有自由選擇的余地
在當前實驗教學中大學物理實驗作圖法如何做?,從大綱、教材以及實驗教學,對中學生的約束力太大,傳統的教學模式把中學生統得太死。這樣不利于中學生發揮做實驗的主動性和積極性。怎么調動中學生學好實驗的主動性和積極性?我覺得在實驗條件的容許下,可在實驗教學中為中學生提供一些較有自由選擇的實驗余地,讓中學生去發揮她們的創造性能力。如以某化學量或某常數的測定為題,提供幾種可行的檢測方式,讓中學生按照自己的愛好去選擇,其實教學中要有基本的要求,只要中學生做到了基本要求即使通過了,而對這些心有余力的中學生,通過課題不同的實驗比較,提出自己的看法去發揮她們的聰明才智。諸如,重力加速度的檢測,可提供單擺法、自由落體或凱特擺法測定;磁場的描摹,可提供沖擊電壓計測繪、模擬法、霍爾器件或高斯計等方式測繪;或以某種檢測技術為題,研究它的應用;或以某種儀器為題,研究它的應用等等。中學生通過實驗,會使她們發覺一個數學量的檢測或則一種儀器或則一種實驗技術的應用,并不是惟一的,哪一種檢測方式更為實用可靠?這都會使得她們帶著瓿去研究和探求,假如實驗教學中,我們能做到有計劃且合理地安排,相信對中學生的實驗能力和創造性能力的培養是有益的。其實,按照課題,一次可能要排出若干個實驗,這將給實驗室的工作人員及實驗指導班主任降低好多的工作量,同時班主任的素養要求會更高,但是,只要各方面給以注重,這個問題是不難解決的。
3實驗教學中應重視數據處理方式的訓練
實驗技能的訓練以及實驗偏差理論與偏差估算尚且是學院化學實驗教學的基本要求,但是,數據處理方式也應當是實驗教學的基本要求之一。往年在實驗教學中,注意力是否經常置于后者而忽略了前者。本人覺得,倘若我們在化學實驗教學中,有意識地反復注意對中學生進行數據處理方式的訓練,相信對提升數學實驗教學的質量是有益的。中學生一旦把握了數據處理方式,她們的智能,獨立工作的能力等就會得到增強。
數據處理的方式好多,但是,畫圖法、平均法、逐差法和最小二加法等等仍然是學院化學實驗教學中最常用的幾種數據處理技巧。諸如,實驗測得一組數據為xi,yi(i=1,2,…,n),證公式或求解經驗公式。
3·1用畫圖法處理數據
將該組測得的數據在直角座標紙(或在單對數紙或雙對數紙)上標點,看其變化趨勢,例如,用直線去擬合,可行,說明x與y的關系是線性關系,滿足
y=a0+a1x
待定系數可以用
估算。若函數關系已知,如I=U/R,其實R=1/a1,a0經估算值很小,可近似為零(這很小值因檢測偏差帶來的),驗證了I與U的線性關系,還可求得R值。不能用直線擬合的,可試探某種類型的曲線擬合,求解經驗公式,解決多項式的回歸問題。3·2用逐差法處理數據
將數據列表,設自變量是等間隔變化(普物實驗的通常取值),將對應變量數據逐條逐差,若為恒量,如
δyi=yi-yi-1=a1x(i=1,2,…,n)
則函數為線性關系
y=a0+a1x
假如一次逐差不是恒量,可再度逐條逐差,若二次逐差為恒量
則函數具有
y=a0+a1x+a2x2
方式。倘若二次逐差仍不是恒量,可繼續再度逐條逐差,看其是否是恒量,直到逐差為恒量,可確定其方程方式。
據悉,將檢測數據分成對半兩組,用隔1項逐差,可求解數學量的常數據。
3·3用最小二加法處理數據
最小二加法是從偏差的角度來討論多項式的回歸問題,它從物理上和幾何意義上說都比較嚴格。假設上述檢測數據中,xi的檢測偏差都歸結到yi偏差,且x與y關系為線性關系:
y=a0+a1x
則yi-a0-a1xi=ζix
按照最小二除法原理
取一級微商,并令一級微商為零,整理后,得
其中
為了判定函數方式選定是否合理,在a1與a0解定以后,還須要估算相關系數r,對一元線性回歸,r估算式為
按照機率統計理論證明,r值在0與1之間,若r=0,說明x與y完全無關,數據點遠離求得的直線,其實用一元線性回歸是不妥的;若r=1,說明x與y線性相關得挺好,數據密集分布于求得的直線附近,直線回歸處理方式是正確的。
據悉,還可以進一步討論求得的直線是否通過座標原點以及待定系數a1的偏差問題,用不確定度來敘述檢測結果。
用平均法處理數據在技巧上比上述方式簡單,通常在精度要求不太高的檢測中,用平均法處理數據比較便捷。另外,在學院數學的大多數實驗中,化學量之間函數關系多為線性關系,許多非線性關系也可以通過轉換,變非線性關系為線性關系去處理。其實,學院化學實驗數據處理方式好多,有一定的靈活性,也有一定的物理工具可循,教學中應適當安排一些時間,向中學生系統講授數據處理方式,并在有關實驗中給與必要的訓練,中學生通過對實驗后的數據做出正確處理,使之找出事物的內在規律性,或檢驗某種理論的正確性,或打算作為之后實踐工作的一個根據。
東京文科學院|文科學院化學實驗教學論文
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