導(dǎo)語(yǔ)：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)學(xué)生物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

[摘要]應(yīng)用MATLAB軟件和ASP.NET混合編程，構(gòu)建評(píng)價(jià)學(xué)生物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平臺(tái)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)“最大泡壓法測(cè)定溶液的表面張力”和“電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)”為例，探討了所構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的應(yīng)用。該系統(tǒng)不僅能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，還能直觀地繪制出相應(yīng)的圖形，從而方便學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后快捷、客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有效提升了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；MATLAB；混合編程；網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等院校化學(xué)、化工、應(yīng)用化學(xué)、材料、生物、環(huán)境、藥學(xué)等專(zhuān)業(yè)必不可少的基礎(chǔ)課程。由于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)常涉及許多數(shù)據(jù)的測(cè)量、圖表繪制和繁雜的計(jì)算，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后無(wú)法及時(shí)有效地判斷所得原始數(shù)據(jù)的合理性，甚至總有學(xué)生向教師詢(xún)問(wèn)其測(cè)量數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠。同時(shí)，完成物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過(guò)程中，普遍采用作圖法或最小二乘法對(duì)大量離散數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性擬合以求得指定的物理量。這些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法計(jì)算量大且引入明顯的繪圖誤差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告中易于出現(xiàn)差錯(cuò)，往往精確度較差，教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)不得不花費(fèi)較多時(shí)間核查其價(jià)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，既方便學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后快捷、客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，又減輕了教師批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉、線(xiàn)上線(xiàn)下相結(jié)合的教學(xué)模式，取得了令人滿(mǎn)意的效果。下面分別以“最大泡壓法測(cè)定溶液的表面張力”和“電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)”為例，說(shuō)明所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在評(píng)價(jià)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的應(yīng)用。

1實(shí)現(xiàn)過(guò)程

1.1評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立

[6]計(jì)算結(jié)果[1-5]。MATLAB是Mathworks公司推出的適用于科學(xué)和工程計(jì)算的數(shù)學(xué)軟件系統(tǒng)，提供了多種線(xiàn)性與非線(xiàn)性擬合手段，精確度高，編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單，可視性強(qiáng)，接口實(shí)現(xiàn)方便，可以很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并通過(guò)ASP.NET編程以網(wǎng)頁(yè)的形式呈現(xiàn)在用戶(hù)面前[6]。應(yīng)用MATLAB軟件和ASP.NET技術(shù)編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在線(xiàn)評(píng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)按文獻(xiàn)創(chuàng)建。通過(guò)MATLABWeb服務(wù)器，在Internet環(huán)境下調(diào)用MATLAB，充分發(fā)揮了Internet和MATLAB各自的優(yōu)勢(shì)。用戶(hù)端應(yīng)用IE瀏覽器，通過(guò)Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送到MATLABWeb服務(wù)器，并借助MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算與繪圖功能、大量穩(wěn)定可靠的算法庫(kù)，獲得計(jì)算結(jié)果或相應(yīng)圖形，又通過(guò)Internet將結(jié)果返回給用戶(hù)。

1.2操作方法

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，要求對(duì)所獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估與討論。(1)用手機(jī)或電腦上網(wǎng)登錄系統(tǒng)；(2)找到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(如：最大泡壓法測(cè)定溶液的表面張力)；(3)在頁(yè)面上輸入原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并點(diǎn)擊“計(jì)算”(用戶(hù)端數(shù)據(jù)輸入界面如圖1所示)。系統(tǒng)即自動(dòng)給出計(jì)算結(jié)果并繪出相應(yīng)圖形，學(xué)生與教師對(duì)系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果和繪圖進(jìn)行討論，并要求將相關(guān)結(jié)果附在學(xué)生手工撰寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告之后，方便教師在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)查閱。若討論結(jié)果指示該原始數(shù)據(jù)存在明顯問(wèn)題，則要求學(xué)生認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)失敗原因并重新操作一次，從而有效提高了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

1.3應(yīng)用實(shí)例

1.3.1《最大泡壓法測(cè)定溶液的表面張力》表1《最大泡壓法測(cè)定溶液的表面張力》實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)作c/Γ~c圖，得一直線(xiàn)，由此直線(xiàn)的斜率和截距可求常數(shù)?！藓蚄。計(jì)算結(jié)果如圖2所示。曲線(xiàn)擬合是依據(jù)最小二乘法原理擬合一條偏差平方和最小的曲線(xiàn)，R2值代表擬合曲線(xiàn)的確定系數(shù)，用來(lái)檢驗(yàn)擬合方程是否符合變量間的規(guī)律及擬合曲線(xiàn)的精度如何。R2值越接近1，說(shuō)明實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)越靠近擬合曲線(xiàn)，趨勢(shì)線(xiàn)越可靠[8]。由圖2A可以看出，R2=0.9938，γ~c關(guān)系曲線(xiàn)能很好地符合原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化趨向，表明其能正確反映實(shí)驗(yàn)溶液濃度和表面張力的關(guān)系。擬合曲線(xiàn)是單調(diào)的，符合表面張力隨溶液濃度增加而單調(diào)下降的事實(shí)。由圖2B的結(jié)果可看出，R2=0.9382，線(xiàn)性相關(guān)性不高，需要學(xué)生仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)中可能存在的問(wèn)題并作出改進(jìn)。1.3.2《電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)》(4)(4)式中：a，b分別表示兩反應(yīng)物的初始濃度，x表示經(jīng)過(guò)時(shí)間t后消耗的反應(yīng)物濃度，k表示反應(yīng)速率常數(shù)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩種反應(yīng)物的起始濃度相同，即a=b，此時(shí)積分上式可以得到：(5)由(5)式可知，只要測(cè)得t時(shí)刻某一組分的濃度就可求得反應(yīng)速率常數(shù)。通過(guò)測(cè)量皂化反應(yīng)進(jìn)程中體系電導(dǎo)隨時(shí)間的變化，可以跟蹤反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化。液體的表面張力與溫度、純度等因素密切相關(guān)。溫度愈高，表面張力愈??；純度發(fā)生變化時(shí)，表面張力也相應(yīng)發(fā)生變化，其變化的大小決定于溶質(zhì)的本性和加入量的多少[7]。在室溫26.2℃，大氣壓99.0kPa條件下，某學(xué)生測(cè)得30.0℃時(shí)純水和各濃度下正丁醇水溶液的最大泡壓數(shù)據(jù)如表1所示。

2結(jié)語(yǔ)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了高效的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合，開(kāi)啟了化學(xué)實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)的新模式。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)輔助物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既能更好地服務(wù)學(xué)生、提高學(xué)生的思維能力和科學(xué)意識(shí)，又減輕了教師批216-217．[3]靖宇，王旭珍．應(yīng)用Matlab處理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[J]．大學(xué)化學(xué)，2011，26(4)：54-58．[4]范蔭恒，高愛(ài)麗，杜洋，等．《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J]．計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2005，22(11)：1066-1069．[5]許映杰．互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代地方應(yīng)用型本科院校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的探索閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量，從而有效提升物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。本系統(tǒng)使用方便，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，特別是學(xué)生應(yīng)用智能手機(jī)就可上網(wǎng)完成操作，大大提高了系統(tǒng)的易用性。該系統(tǒng)已在我校物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用，取得了良好的效果，深受師生的歡迎。

參考文獻(xiàn)

[1]閻尤成．用計(jì)算器CASIOFX-702P評(píng)價(jià)學(xué)生的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[J]．化學(xué)通報(bào)，1986，9：52-53．

[2]黃斯珉，黃巧婷．OBE教學(xué)模式在《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究——以液體飽和蒸汽壓的測(cè)定為例[J]．廣東化工，2020，47(4)：與改革[J]．廣東化工，2019，46(20)：191-192．

作者：樊友軍 曾建強(qiáng) 陳衛(wèi) 單位：廣西師范大學(xué) 化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院