1實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)彰顯學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的特色
學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容非常豐富大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作圖法如何做?,涉及面廣:力、熱、電、磁、光學(xué)、近代化學(xué)知識(shí)都有,且各實(shí)驗(yàn)技術(shù)有其自己的一套特色。例如,對(duì)某化學(xué)量可直接檢測(cè),若不能直接檢測(cè)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(cè)的目的,而這種技術(shù)在其它后續(xù)的實(shí)驗(yàn)或中級(jí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)中都要用到。過去實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)這種實(shí)驗(yàn)技術(shù)的講授尤如蜻蜒點(diǎn)水,使得中學(xué)生也只能得到零星知識(shí),印象并不深刻。假如我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中注意系統(tǒng)歸納講授實(shí)驗(yàn)技術(shù),或在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是否能圍繞某一種技術(shù)去安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,中學(xué)生對(duì)學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的特色都會(huì)有較深刻的了解和把握。通常說來,化學(xué)檢測(cè)的方式好多,如以檢測(cè)來分,可分為電檢測(cè)和非電檢測(cè)兩大類;以檢測(cè)性質(zhì)來分,可分為直接檢測(cè)、間接檢測(cè)和綜合檢測(cè);以檢測(cè)過程中被檢測(cè)是否隨時(shí)間變化來分,可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)等等。實(shí)驗(yàn)中,無論涉及到哪種檢測(cè)方式,都應(yīng)注意彰顯該實(shí)驗(yàn)技能的特色,豐富中學(xué)生的檢測(cè)知識(shí),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(shí)驗(yàn)習(xí)慣。
2實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作圖法如何做?,從大綱、教材以及實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)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(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性。怎么調(diào)動(dòng)中學(xué)生學(xué)好實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性?我覺得在實(shí)驗(yàn)條件的容許下,可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為中學(xué)生提供一些較有自由選擇的實(shí)驗(yàn)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(cè)定為題,提供幾種可行的檢測(cè)方式,讓中學(xué)生按照自己的愛好去選擇,其實(shí)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(duì)這些心有余力的中學(xué)生,通過課題不同的實(shí)驗(yàn)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(cè),可提供單擺法、自由落體或凱特?cái)[法測(cè)定;磁場(chǎng)的描摹,可提供沖擊電壓計(jì)測(cè)繪、模擬法、霍爾器件或高斯計(jì)等方式測(cè)繪;或以某種檢測(cè)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(shí)驗(yàn),會(huì)使她們發(fā)覺一個(gè)數(shù)學(xué)量的檢測(cè)或則一種儀器或則一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用,并不是惟一的,哪一種檢測(cè)方式更為實(shí)用可靠?這都會(huì)使得她們帶著瓿去研究和探求,假如實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們能做到有計(jì)劃且合理地安排,相信對(duì)中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)造性能力的培養(yǎng)是有益的。其實(shí),按照課題,一次可能要排出若干個(gè)實(shí)驗(yàn),這將給實(shí)驗(yàn)室的工作人員及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)班主任降低好多的工作量,同時(shí)班主任的素養(yǎng)要求會(huì)更高,但是,只要各方面給以注重,這個(gè)問題是不難解決的。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)重視數(shù)據(jù)處理方式的訓(xùn)練
實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練以及實(shí)驗(yàn)偏差理論與偏差估算尚且是學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求之一。往年在實(shí)驗(yàn)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?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,有意識(shí)地反復(fù)注意對(duì)中學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理方式的訓(xùn)練,相信對(duì)提升數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dú)立工作的能力等就會(huì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中最常用的幾種數(shù)據(jù)處理技巧。諸如,實(shí)驗(yàn)測(cè)得一組數(shù)據(jù)為xi,yi(i=1,2,…,n),證公式或求解經(jīng)驗(yàn)公式。
3·1用畫圖法處理數(shù)據(jù)
將該組測(cè)得的數(shù)據(jù)在直角座標(biāo)紙(或在單對(duì)數(shù)紙或雙對(duì)數(shù)紙)上標(biāo)點(diǎn),看其變化趨勢(shì),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(shí)R=1/a1,a0經(jīng)估算值很小,可近似為零(這很小值因檢測(cè)偏差帶來的),驗(yàn)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(yàn)公式,解決多項(xiàng)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(shí)驗(yàn)的通常取值),將對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)分成對(duì)半兩組,用隔1項(xiàng)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(xiàng)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(cè)數(shù)據(jù)中,xi的檢測(cè)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(jí)微商,并令一級(jí)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(duì)一元線性回歸,r估算式為
按照機(jī)率統(tǒng)計(jì)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(diǎn)遠(yuǎn)離求得的直線,其實(shí)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(diǎn)以及待定系數(shù)a1的偏差問題,用不確定度來敘述檢測(cè)結(jié)果。
用平均法處理數(shù)據(jù)在技巧上比上述方式簡(jiǎn)單,通常在精度要求不太高的檢測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shí),學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)中給與必要的訓(xùn)練,中學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)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(yàn)?zāi)撤N理論的正確性,或打算作為之后實(shí)踐工作的一個(gè)根據(jù)。
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