宮竹云 王巖 尹宇新

【摘要】隨著科學技術的進步，教學手段得到不斷地更新，計算機應用到基礎化學實驗當中，使教學效果得到大幅提高，實驗勞動強度大幅降低。采用計算機采集和處理實驗數(shù)據(jù)，已成為未來基礎化學實驗的大勢所趨。

【關鍵詞】計算機 教學效果 采集 處理 基礎化學

中圖分類號：G642 424 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著科學技術的進步，教學手段得到不斷地更新，網(wǎng)絡技術和計算機技術應用于教學之中，使教學效果得到較大幅度的提高。當前，利用計算機技術進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理是化學實驗方法和手段改革的一個重要方向[1]-[2]。它將大幅度提高實驗教學效果，降低實驗勞動強度。因此，計算機技術應用于實驗教學是當今科學發(fā)展的趨勢。

我?；A化學實驗數(shù)據(jù)采集和處理中心2012年立項，依靠中央地方共建項目資助，2013年9月建成使用。任課教師編寫《物理化學實驗指導》，該書后附實驗數(shù)據(jù)處理程序，在輔助物理化學實驗課的教學中發(fā)揮了重要作用。

1 計算機應用在基礎化學實驗當中的依據(jù)

基礎化學實驗，如：物理化學實驗由于實驗儀器使用量大，許多實驗裝置現(xiàn)在都具備了計算機數(shù)據(jù)采集條件，同時，物理化學實驗（個別無機與分析化學實驗）數(shù)據(jù)處理多數(shù)是作圖取直線的斜率、截距，學生一直是手工采集和繪制，既不準確，又費時費力。在一定程度上影響了學生學習實驗課程的積極性，也浪費了學生大量的寶貴學習時間。應用計算機進行繪圖、處理實驗數(shù)據(jù)，對學生也是另一種能力的培養(yǎng)。在學生的畢業(yè)環(huán)節(jié)、研究成果的學術論文的撰寫中都是有實際意義，可以說這方面的能力也是學生實驗技能中的重要部分之一。

由于我校每個學期學習無機與分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、化工原理實驗的學生有70多個班近2000余人，如果每個班的學生都浪費大量的時間進行實驗數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，對學生學習將是一個較大的負擔，會花費掉學生大量的寶貴學習時間，也會影響其對學習其它課程的學習。因此，使用計算機進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，使其在教學中發(fā)揮最大作用，變得十分重要。

1.1 硬件資源

依靠中央地方共建項目支持電腦六十臺，用于建設基礎化學實驗數(shù)據(jù)處理和采集中心。這些電腦一部分和實驗設備相連，用于數(shù)據(jù)采集；一部分作為學生處理實驗數(shù)據(jù)用。保證學生有足夠的電腦進行實驗操作和數(shù)據(jù)處理。

1.2 軟件資源

購買了南京大學應用物理研究所研制的合金相圖等軟件，支持數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。任課教師編寫《物理化學實驗指導》，并在該書后面附如何使用計算機進行數(shù)據(jù)處理的內容。簡便易懂的實驗操作和實驗處理方法，保證學生在實驗過程中快速而獨立完成。

2 計算機應用在基礎化學實驗當中的優(yōu)越性

傳統(tǒng)基礎化學實驗，學生用于采集實驗數(shù)據(jù)和處理實驗數(shù)據(jù)的時間較長，且往往得出的數(shù)據(jù)準確性和可靠性也不高。因此，為了提高實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，我校建成基礎化學實驗數(shù)據(jù)采集和處理中心。這不僅改善了學生的實驗操作條件，還調動了學生動手操作實驗儀器的能力，為以后做專業(yè)實驗，以及做畢業(yè)設計論文，都有不小的幫助。

2.1 有無計算機操作環(huán)境下實驗數(shù)據(jù)處理對比

學生在計算操作環(huán)境下，Excel繪制實驗數(shù)據(jù)曲線和學生在無計算機操作環(huán)境下，采用手繪實驗數(shù)據(jù)曲線，見圖1-圖2。從圖中可以看出，有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以后，學生只要按照指導老師的講解，做出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就會自動繪制出理想曲線，這樣，即降低了學生實驗操作難度，還大大提高了實驗準確性；而手繪的曲線有些實驗數(shù)據(jù)點不合理，學生也無法看出，導致最后整個實驗得出結論有很大偏差。因此，計算機繪圖，對學生的實驗操作顯得越來越重要。

2.2 提高學生實驗操作積極性

傳統(tǒng)基礎化學實驗操作時間長，學生在做完實驗以后還得進行手繪實驗數(shù)據(jù)圖，而且由于受實驗條件，以及操作不當?shù)纫蛩氐挠绊?，實驗?shù)據(jù)往往很不準確，繪制出的數(shù)據(jù)圖形往往誤差很大，日積月累造成學生厭學的傾向。引進數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及計算機處理實驗數(shù)據(jù)以后，大大調動了學生的實驗積極性。老師在對學生進行實驗指導，以及儀器操作以后，學生可以快速而準確地操作實驗儀器，并得出較理想數(shù)據(jù)。然后再到實驗數(shù)據(jù)處理中心進行數(shù)據(jù)處理，從而得出理想曲線。學生不僅節(jié)約了大量的實驗操作時間，還熟練了Excel軟件使用，使復雜而枯燥的化學實驗，變得既簡單又快捷。

2.3 提高學生的計算機應用能力

學生在進行實驗數(shù)據(jù)的處理時，要采用Excel2000和Origin6.0等軟件進行數(shù)據(jù)處理和繪制曲線。每個學期，學生的物理化學實驗項目均在4到8個，學生往往在掌握了前兩個實驗項目實驗數(shù)據(jù)處理的方法以后，后面幾個實驗的數(shù)據(jù)處理學生自己設計公式，主動上機處理實驗數(shù)據(jù)，從而能夠最短的時間內得到所求結果，在第一時間內學生了解自己實驗結果的優(yōu)劣。這不僅提高了學生的計算機應用能力[3]，還增強了學生對處理實驗數(shù)據(jù)的樂趣和興趣，可謂一舉兩得。

3. 計算機應用在基礎化學實驗當中的推廣

2013年下半年開始，物理化學實驗就率先開始采用計算機處理和采集實驗數(shù)據(jù)。先后有12級、13級共計約70余個班級，近2000余名學生使用計算機處理和采集實驗數(shù)據(jù)。這些學生所在專業(yè)包括輕化工程、無機與非金屬材料、應用化學、食品科學與工程、生物工程等12個專業(yè)（見表1）。只要學習物理化學的學生，已經(jīng)全部使用了計算機采集和處理實驗數(shù)據(jù)。

4. 展望

計算機應用到基礎化學實驗當中，是未來基礎化學實驗的大勢所趨。目前，我校的基礎化學實驗還未能做到，所有需要數(shù)據(jù)采集的實驗，均有數(shù)據(jù)采集設備。另外，計算機應用到基礎化學實驗，也為計算機應用到其他專業(yè)實驗提供了參考。更為學生今后做畢業(yè)設計論文打下了夯實的基礎。

計算機采集和處理數(shù)據(jù)，不僅可以應用到基礎化學的實驗當中，也可以應用到其他實驗課當中。學生有了基礎化學計算機操作的基礎，再做其他實驗，只要明白計算機操作原理，就能輕松而熟練的操作，并能準確得到理想數(shù)據(jù)?？梢哉f，應用前景十分廣泛。

【參考文獻】

[1]徐維清，孫爾康，吳奕，等. 溶解熱測定實驗的自動測控系統(tǒng)[J].大學化學，2000， 15（5）：41-42.

[2]孫虹，陳紅，王章彪，等.基礎化學實驗教學體系教學改革的實踐與探討[J].合肥學院學報，2007，17（4）：87-90.

[3]梁世強，陸益民.模擬化學實驗室的創(chuàng)建與教學效果初探[J].實驗室研究與探索，2005，24（2）：8-9、16.