1實驗教學(xué)應(yīng)彰顯學(xué)院化學(xué)實驗技能的特色
學(xué)院化學(xué)實驗課的內(nèi)容非常豐富大學(xué)物理實驗作圖法如何做?,涉及面廣:力、熱、電、磁、光學(xué)、近代化學(xué)知識都有,且各實驗技術(shù)有其自己的一套特色。例如,對某化學(xué)量可直接檢測,若不能直接檢測的可通過“比較”、“轉(zhuǎn)換”、“放大”、“模擬”、“補(bǔ)償”等技術(shù)達(dá)到檢測的目的,而這種技術(shù)在其它后續(xù)的實驗或中級實驗技術(shù)中都要用到。過去實驗教學(xué)中對這種實驗技術(shù)的講授尤如蜻蜒點水,使得中學(xué)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(xué)中注意系統(tǒng)歸納講授實驗技術(shù),或在實驗教學(xué)中是否能圍繞某一種技術(shù)去安排相應(yīng)的實驗訓(xùn)練,中學(xué)生對學(xué)院化學(xué)實驗技術(shù)的特色都會有較深刻的了解和把握。通常說來,化學(xué)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(zhì)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(tài)和動態(tài)檢測等等。實驗中,無論涉及到哪種檢測方式,都應(yīng)注意彰顯該實驗技能的特色,豐富中學(xué)生的檢測知識,重視培養(yǎng)中學(xué)生嚴(yán)格的工作心態(tài)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)及良好的實驗習(xí)慣。
2實驗教學(xué)中應(yīng)提供給中學(xué)生有自由選擇的余地
在當(dāng)前實驗教學(xué)中大學(xué)物理實驗作圖法如何做?,從大綱、教材以及實驗教學(xué),對中學(xué)生的約束力太大,傳統(tǒng)的教學(xué)模式把中學(xué)生統(tǒng)得太死。這樣不利于中學(xué)生發(fā)揮做實驗的主動性和積極性。怎么調(diào)動中學(xué)生學(xué)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(xué)中為中學(xué)生提供一些較有自由選擇的實驗余地,讓中學(xué)生去發(fā)揮她們的創(chuàng)造性能力。如以某化學(xué)量或某常數(shù)的測定為題,提供幾種可行的檢測方式,讓中學(xué)生按照自己的愛好去選擇,其實教學(xué)中要有基本的要求,只要中學(xué)生做到了基本要求即使通過了,而對這些心有余力的中學(xué)生,通過課題不同的實驗比較,提出自己的看法去發(fā)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(shù)為題,研究它的應(yīng)用;或以某種儀器為題,研究它的應(yīng)用等等。中學(xué)生通過實驗,會使她們發(fā)覺一個數(shù)學(xué)量的檢測或則一種儀器或則一種實驗技術(shù)的應(yīng)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(xué)中,我們能做到有計劃且合理地安排,相信對中學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)造性能力的培養(yǎng)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(dǎo)班主任降低好多的工作量,同時班主任的素養(yǎng)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(xué)中應(yīng)重視數(shù)據(jù)處理方式的訓(xùn)練
實驗技能的訓(xùn)練以及實驗偏差理論與偏差估算尚且是學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)的基本要求,但是,數(shù)據(jù)處理方式也應(yīng)當(dāng)是實驗教學(xué)的基本要求之一。往年在實驗教學(xué)中,注意力是否經(jīng)常置于后者而忽略了前者。本人覺得,倘若我們在化學(xué)實驗教學(xué)中,有意識地反復(fù)注意對中學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理方式的訓(xùn)練,相信對提升數(shù)學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量是有益的。中學(xué)生一旦把握了數(shù)據(jù)處理方式,她們的智能,獨立工作的能力等就會得到增強(qiáng)。
數(shù)據(jù)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(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)中最常用的幾種數(shù)據(jù)處理技巧。諸如,實驗測得一組數(shù)據(jù)為xi,yi(i=1,2,…,n),證公式或求解經(jīng)驗公式。
3·1用畫圖法處理數(shù)據(jù)
將該組測得的數(shù)據(jù)在直角座標(biāo)紙(或在單對數(shù)紙或雙對數(shù)紙)上標(biāo)點,看其變化趨勢,例如,用直線去擬合,可行,說明x與y的關(guān)系是線性關(guān)系,滿足
y=a0+a1x
待定系數(shù)可以用
估算。若函數(shù)關(guān)系已知,如I=U/R,其實R=1/a1,a0經(jīng)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(guān)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(jīng)驗公式,解決多項式的回歸問題。3·2用逐差法處理數(shù)據(jù)
將數(shù)據(jù)列表,設(shè)自變量是等間隔變化(普物實驗的通常取值),將對應(yīng)變量數(shù)據(jù)逐條逐差,若為恒量,如
δyi=yi-yi-1=a1x(i=1,2,…,n)
則函數(shù)為線性關(guān)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(shù)具有
y=a0+a1x+a2x2
方式。倘若二次逐差仍不是恒量,可繼續(xù)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(jù)悉,將檢測數(shù)據(jù)分成對半兩組,用隔1項逐差,可求解數(shù)學(xué)量的常數(shù)據(jù)。
3·3用最小二加法處理數(shù)據(jù)
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(yán)格。假設(shè)上述檢測數(shù)據(jù)中,xi的檢測偏差都?xì)w結(jié)到y(tǒng)i偏差,且x與y關(guān)系為線性關(guān)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(shù)方式選定是否合理,在a1與a0解定以后,還須要估算相關(guān)系數(shù)r,對一元線性回歸,r估算式為
按照機(jī)率統(tǒng)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(guān),數(shù)據(jù)點遠(yuǎn)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(guān)得挺好,數(shù)據(jù)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(jù)悉,還可以進(jìn)一步討論求得的直線是否通過座標(biāo)原點以及待定系數(shù)a1的偏差問題,用不確定度來敘述檢測結(jié)果。
用平均法處理數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)比較便捷。另外,在學(xué)院數(shù)學(xué)的大多數(shù)實驗中,化學(xué)量之間函數(shù)關(guān)系多為線性關(guān)系,許多非線性關(guān)系也可以通過轉(zhuǎn)換,變非線性關(guān)系為線性關(guān)系去處理。其實,學(xué)院化學(xué)實驗數(shù)據(jù)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(xué)中應(yīng)適當(dāng)安排一些時間,向中學(xué)生系統(tǒng)講授數(shù)據(jù)處理方式,并在有關(guān)實驗中給與必要的訓(xùn)練,中學(xué)生通過對實驗后的數(shù)據(jù)做出正確處理,使之找出事物的內(nèi)在規(guī)律性,或檢驗?zāi)撤N理論的正確性,或打算作為之后實踐工作的一個根據(jù)。
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