作者：鮑明偉 趙泳 顧文秀 鄭秋容 樸銀實(shí) 張革新 單位：江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生操作儀器時(shí)間較少。物化實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是使用電子儀器多，而前幾門化學(xué)實(shí)驗(yàn)課大多用玻璃儀器，所以學(xué)生對(duì)所使用儀器陌生，在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生僅在教材中看到儀器的示意圖，對(duì)儀器的整體構(gòu)造，只有大致了解，而且相當(dāng)大部分的儀器只在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中使用，在反復(fù)壓縮課時(shí)的情況下，使學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，熟練掌握所用的各種儀器仍是難題。因此物化實(shí)驗(yàn)普遍存在學(xué)生不能熟練掌握所用儀器，即使對(duì)選拔出來(lái)參加物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的學(xué)生，情況也不樂(lè)觀。(3)可減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)強(qiáng)度，緩解當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，學(xué)時(shí)緊張等矛盾，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合，在現(xiàn)有師生比情況下，更好地保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的效果。

目前，隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大班級(jí)的增多，實(shí)驗(yàn)室和教師的緊缺的矛盾已經(jīng)日益突出，實(shí)驗(yàn)室滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，我校每年都有一千多學(xué)生進(jìn)入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，而且由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)壓縮而帶來(lái)課時(shí)不足的問(wèn)題也已顯現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)如預(yù)習(xí)不充分，會(huì)導(dǎo)致儀器的損壞或?qū)嶒?yàn)的失敗，儀器的損壞使得學(xué)生縮手縮腳，實(shí)驗(yàn)的失敗挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這些在使用了仿真平臺(tái)后大為改觀，同時(shí)使藥品等的損耗降至極低。(4)有助于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和預(yù)習(xí)的質(zhì)量，開(kāi)拓學(xué)生的思路，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。由于教材是大量文字配以少量的圖片，枯燥、乏味，面對(duì)一個(gè)個(gè)將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生往往缺乏耐心，不能看完整個(gè)實(shí)驗(yàn)。而仿真平臺(tái)，直觀、可互動(dòng)、仿真度高，有助于提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，從而在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，對(duì)實(shí)驗(yàn)有整體的了解。

所建物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)的特色仿真平臺(tái)的建設(shè)是我校2008年教學(xué)質(zhì)量工程立項(xiàng)內(nèi)容之一，依托我校教師主編的江蘇省精品教材《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》，軟件腳本的編寫(xiě)由教師們完成，軟件由專業(yè)公司編寫(xiě)，共包括:“溫度的控制及液體黏度的測(cè)定”、“液體飽和蒸汽壓的測(cè)定”、“燃燒焓的測(cè)定”、“二元液系氣液平衡相圖”、“電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定和應(yīng)用”、“陽(yáng)極極化曲線的測(cè)定”、“蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定”、“乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定”、“液體表面張力的測(cè)定”及“表面吸附量的測(cè)定”［5］等十個(gè)實(shí)驗(yàn)(如圖1)，具有完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的仿真，包括目的、原理、實(shí)驗(yàn)步驟、儀器、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)思考，掛在了我校化工學(xué)院的網(wǎng)站上，學(xué)生們只要上網(wǎng)，可隨時(shí)隨地訪問(wèn)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，可以反復(fù)進(jìn)行，給學(xué)生一個(gè)細(xì)致觀察、獨(dú)立思考的可能，起到突出教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的主要因素、進(jìn)而突破難點(diǎn)的作用。所建仿真平臺(tái)具有科學(xué)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)合理、互動(dòng)性強(qiáng)、界面友好、仿真程度高及教學(xué)輔助效果好等特色。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)的應(yīng)用仿真平臺(tái)自2011年下半年掛上網(wǎng)至今已有近兩萬(wàn)次點(diǎn)擊量，我們?cè)?009級(jí)、2010級(jí)兩屆學(xué)生中作了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)使用問(wèn)卷調(diào)查，同學(xué)們充分肯定仿真平臺(tái)建設(shè)的必要性、有效性和其特色，也指出有待改進(jìn)的地方。如液體飽和蒸汽壓的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，等壓計(jì)的原理學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中，一般不容易看懂，從而導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，空氣趕得不徹底或漏入過(guò)量的空氣，導(dǎo)致乙醇?xì)怏w不純而使飽和蒸氣壓偏大。通過(guò)仿真平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)后，很容易理解等壓計(jì)的原理，而使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)值相當(dāng)接近;再如燃燒焓的測(cè)定是操作最為復(fù)雜的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以前老師往往要化上一節(jié)課進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的講解，效果仍不理想，經(jīng)常出現(xiàn)各種誤操作:有將應(yīng)倒入內(nèi)筒的水倒入絕熱層內(nèi)、有電極插上立即點(diǎn)火、有溫度探頭未移入測(cè)量系統(tǒng)等而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，這個(gè)實(shí)驗(yàn)一般沒(méi)有時(shí)間重做，因而學(xué)生倍受挫折。通過(guò)仿真平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)后，對(duì)該實(shí)驗(yàn)的三個(gè)步驟:氧彈的準(zhǔn)備、水溫的調(diào)節(jié)及儀器的裝配和開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，每一步驟的關(guān)鍵和注意點(diǎn)都清清楚楚，使該實(shí)驗(yàn)的成功率達(dá)95%左右，少數(shù)班級(jí)可達(dá)100%。

仿真模擬實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，當(dāng)然仿真實(shí)驗(yàn)不能替代實(shí)驗(yàn)室的操作。因?yàn)榉抡鎸?shí)驗(yàn)會(huì)降低學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)真實(shí)的感受，減弱學(xué)生的基本操作技能，長(zhǎng)期下去會(huì)影響他們的實(shí)驗(yàn)技能，但作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充手段是行之有效的。

我們所建的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)還存在著一些有待于進(jìn)一步改進(jìn)的方面，如目前學(xué)生使用仿真平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)完全是出于自覺(jué)，如何進(jìn)行有效地統(tǒng)計(jì)學(xué)生是否已經(jīng)進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)習(xí)以及網(wǎng)上預(yù)習(xí)質(zhì)量如何，該軟件尚無(wú)此方面的功能;以及所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)思考題如何做到千方百計(jì)地引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題等這些都需要我們繼續(xù)努力。