分析化學實驗報告范文

導語：如何才能寫好一篇分析化學實驗報告，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、實驗3.1

題目：

考慮線性方程組，，，編制一個能自動選取主元，又能手動選取主元的求解線性代數方程組的Gauss消去過程。

（1）取矩陣，，則方程有解。取計算矩陣的條件數。分別用順序Gauss消元、列主元Gauss消元和完全選主元Gauss消元方法求解，結果如何？

（2）現選擇程序中手動選取主元的功能，每步消去過程都選取模最小或按模盡可能小的元素作為主元進行消元，觀察并記錄計算結果，若每步消去過程總選取按模最大的元素作為主元，結果又如何？分析實驗的結果。

（3）取矩陣階數n=20或者更大，重復上述實驗過程，觀察記錄并分析不同的問題及消去過程中選擇不同的主元時計算結果的差異，說明主元素的選取在消去過程中的作用。

（4）選取其他你感興趣的問題或者隨機生成的矩陣，計算其條件數，重復上述實驗，觀察記錄并分析實驗的結果。

1.

算法介紹

首先，分析各種算法消去過程的計算公式，

順序高斯消去法：

第k步消去中，設增廣矩陣中的元素（若等于零則可以判定系數矩陣為奇異矩陣，停止計算），則對k行以下各行計算，分別用乘以增廣矩陣的第行并加到第行，則可將增廣矩陣中第列中以下的元素消為零；重復此方法，從第1步進行到第n-1步，則可以得到最終的增廣矩陣，即；

列主元高斯消去法：

第k步消去中，在增廣矩陣中的子方陣中，選取使得，當時，對中第行與第行交換，然后按照和順序消去法相同的步驟進行。重復此方法，從第1步進行第n-1步，就可以得到最終的增廣矩陣，即；

完全主元高斯消去法：

第k步消去中，在增廣矩陣中對應的子方陣中，選取使得，若或，則對中第行與第行、第列與第列交換，然后按照和順序消去法相同的步驟進行即可。重復此方法，從第1步進行到第n-1步，就可以得到最終的增廣矩陣，即；

接下來，分析回代過程求解的公式，容易看出，對上述任一種消元法，均有以下計算公式：

2.

實驗程序的設計

一、輸入實驗要求及初始條件；

二、計算系數矩陣A的條件數及方程組的理論解；

三、對各不同方法編程計算，并輸出最終計算結果。

3.

計算結果及分析

（1）

先計算系數矩陣的條件數，結果如下，

可知系數矩陣的條件數較大，故此問題屬于病態問題，

b或A的擾動都可能引起解的較大誤差；

采用順序高斯消去法，計算結果為：

最終解為x=(1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000001,

0.999999999999998,

1.000000000000004,

0.999999999999993,

1.000000000000012,

0.999999999999979,

1.000000000000028)T

使用無窮范數衡量誤差，得到=2.842170943040401e-14，可以發現，采用順序高斯消元法求得的解與精確解之間誤差較小。通過進一步觀察，可以發現，按照順序高斯消去法計算時，其選取的主元值和矩陣中其他元素大小相近，因此順序高斯消去法方式并沒有對結果造成特別大的影響。

若采用列主元高斯消元法，則結果為：

最終解為x=(1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000)T

同樣使用無窮范數衡量誤差，有=0；

若使用完全主元高斯消元法，則結果為

最終解x=(1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000,

1.000000000000000)T

同樣使用無窮范數衡量誤差，有=0；

（2）

若每步都選取模最小或盡可能小的元素為主元，則計算結果為

最終解x=(1.000000000000000

1.000000000000000

1.000000000000000

1.000000000000001

0.999999999999998

1.000000000000004

0.999999999999993

1.000000000000012

0.999999999999979

1.000000000000028)T

使用無窮范數衡量誤差，有為2.842170943040401e-14；而完全主元消去法的誤差為=0。

從（1）和（2）的實驗結果可以發現，列主元消去法和完全主元消去法都得到了精確解，而順序高斯消去法和以模盡量小的元素為主元的消去法沒有得到精確解。在后兩種消去法中，由于程序計算時的舍入誤差，對最終結果產生了一定的影響，但由于方程組的維度較低，并且元素之間相差不大，所以誤差仍比較小。

為進一步分析，計算上述4種方法每步選取的主元數值，并列表進行比較，結果如下：

第n次消元

順序

列主元

完全主元

模最小

1

6.000000000000000

8

8

6.000000000000000

2

4.666666666666667

8

8

4.666666666666667

3

4.285714285714286

8

8

4.285714285714286

4

4.133333333333333

8

8

4.133333333333333

5

4.064516129032258

8

8

4.064516129032258

6

4.031746031746032

8

8

4.031746031746032

7

4.015748031496063

8

8

4.015748031496063

8

4.007843137254902

8

8

4.007843137254902

9

4.003913894324853

8

8

4.003913894324853

10

4.001955034213099

0.015617370605469

0.015617370605469

4.001955034213099

從上表可以發現，對這個方程組而言，順序高斯消去選取的主元恰好事模盡量小的元素，而由于列主元和完全主元選取的元素為8，與4在數量級上差別小，所以計算過程中的累積誤差也較小，最終4種方法的輸出結果均較為精確。

在這里，具體解釋一下順序法與模最小法的計算結果完全一致的原因。該矩陣在消元過程中，每次選取主元的一列只有兩個非零元素，對角線上的元素為4左右，而其正下方的元素為8，該列其余位置的元素均為0。在這樣的情況下，默認的主元也就是該列最小的主元，因此兩種方法所得到的計算結果是一致的。

理論上說，完全高斯消去法的誤差最小，其次是列主元高斯消去法，而選取模最小的元素作為主元時的誤差最大，但是由于方程組的特殊性（元素相差不大并且維度不高），這個理論現象在這里并沒有充分體現出來。

（3）

時，重復上述實驗過程，各種方法的計算結果如下所示，在這里，仍采用無窮范數衡量絕對誤差。

順序高斯消去法

列主元高斯消去

完全主元高斯消去

選取模最小或盡可能小元素作為主元消去

X

1.000000000000000

1.000000000000000

1.000000000000000

1.000000000000001

0.999999999999998

1.000000000000004

0.999999999999993

1.000000000000014

0.999999999999972

1.000000000000057

0.999999999999886

1.000000000000227

0.999999999999547

1.000000000000902

0.999999999998209

1.000000000003524

0.999999999993179

1.000000000012732

0.999999999978173

1.000000000029102

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1.000000000000000

1.000000000000000

1.000000000000000

1.000000000000001

0.999999999999998

1.000000000000004

0.999999999999993

1.000000000000014

0.999999999999972

1.000000000000057

0.999999999999886

1.000000000000227

0.999999999999547

1.000000000000902

0.999999999998209

1.000000000003524

0.999999999993179

1.000000000012732

0.999999999978173

1.000000000029102

2.910205409989430e-11

2.910205409989430e-11

可以看出，此時列主元和完全主元的計算結果仍為精確值，而順序高斯消去和模盡可能小方法仍然產生了一定的誤差，并且兩者的誤差一致。與n=10時候的誤差比相比，n=20時的誤差增長了大約1000倍，這是由于計算過程中舍入誤差的不斷累積所致。所以，如果進一步增加矩陣的維數，應該可以看出更明顯的現象。

（4）

不同矩陣維度下的誤差如下，在這里，為方便起見，選取2-條件數對不同維度的系數矩陣進行比較。

維度

條件數

順序消去

列主元

完全主元

模盡量小

1.7e+3

2.84e-14

2.84e-14

1.8e+6

2.91e-11

2.91e-11

5.7e+7

9.31e-10

9.31e-10

1.8e+9

2.98e-08

2.98e-08

1.9e+12

3.05e-05

3.05e-05

3.8e+16

3.28e+04

3.88e-12

3.88e-12

3.28e+04

8.5e+16

3.52e+13

4.2e-3

4.2e-3

3.52e+13

從上表可以看出，隨著維度的增加，不同方法對計算誤差的影響逐漸體現，并且增長較快，這是由于舍入誤差逐步累計而造成的。不過，方法二與方法三在維度小于40的情況下都得到了精確解，這兩種方法的累計誤差遠比方法一和方法四慢；同樣地，出于與前面相同的原因，方法一與方法四的計算結果保持一致，方法二與方法三的計算結果保持一致。

4.

結論

本文矩陣中的元素差別不大，模最大和模最小的元素并沒有數量級上的差異，因此，不同的主元選取方式對計算結果的影響在維度較低的情況下并不明顯，四種方法都足夠精確。

對比四種方法，可以發現采用列主元高斯消去或者完全主元高斯消去法，可以盡量抑制誤差，算法最為精確。不過，對于低階的矩陣來說，四種方法求解出來的結果誤差均較小。

另外，由于完全選主元方法在選主元的過程中計算量較大，而且可以發現列主元法已經可以達到很高的精確程度，因而在實際計算中可以選用列主元法進行計算。

附錄：程序代碼

clear

clc;

format

long;

%方法選擇

n=input(＇矩陣A階數:n=＇);

disp(＇選取求解方式＇);

disp(＇1

順序Gauss消元法，2

列主元Gauss消元法，3

完全選主元Gauss消元法，4

模最小或近可能小的元素作為主元＇);

a=input(＇求解方式序號：＇);

%賦值A和b

A=zeros(n,n);

b=zeros(n,1);

for

i=1:n

A(i,i)=6;

if

i>1

A(i,i-1)=8;

end

if

i

A(i,i+1)=1;

end

end

for

i=1:n

for

j=1:n

b(i)=b(i)+A(i,j);

end

end

disp(＇給定系數矩陣為：＇);

A

disp(＇右端向量為：＇);

b

%求條件數及理論解

disp(＇線性方程組的精確解：＇);

X=(A＼b)＇

fprintf(＇矩陣A的1-條件數:

%f

＼n＇,cond(A,1));

fprintf(＇矩陣A的2-條件數:

%f

＼n＇,cond(A));

fprintf(＇矩陣A的無窮-條件數:

%f

＼n＇,cond(A,inf));

%順序Gauss消元法

if

a==1

A1=A;b1=b;

for

k=1:n

if

A1(k,k)==0

disp(＇主元為零，順序Gauss消元法無法進行＇);

break

end

fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A1(k,k))

%disp(＇此次消元后系數矩陣為：＇);

%A1

for

p=k+1:n

l=A1(p,k)/A1(k,k);

A1(p,k:n)=A1(p,k:n)-l*A1(k,k:n);

b1(p)=b1(p)-l*b1(k);

end

end

x1(n)=b1(n)/A1(n,n);

for

k=n-1:-1:1

for

w=k+1:n

b1(k)=b1(k)-A1(k,w)*x1(w);

end

x1(k)=b1(k)/A1(k,k);

end

disp(＇順序Gauss消元法解為:＇);

disp(x1);

disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);

norm(x1-X,inf)

end

%列主元Gauss消元法

if

a==2

A2=A;b2=b;

for

k=1:n

[max_i,max_j]=find(A2(:,k)==max(abs(A2(k:n,k))));

if

max_i~=k

A2_change=A2(k,:);

A2(k,:)=A2(max_i,:);

A2(max_i,:)=A2_change;

b2_change=b2(k);

b2(k)=b2(max_i);

b2(max_i)=b2_change;

end

if

A2(k,k)==0

disp(＇主元為零，列主元Gauss消元法無法進行＇);

break

end

fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A2(k,k))

%disp(＇此次消元后系數矩陣為：＇);

%A2

for

p=k+1:n

l=A2(p,k)/A2(k,k);

A2(p,k:n)=A2(p,k:n)-l*A2(k,k:n);

b2(p)=b2(p)-l*b2(k);

end

end

x2(n)=b2(n)/A2(n,n);

for

k=n-1:-1:1

for

w=k+1:n

b2(k)=b2(k)-A2(k,w)*x2(w);

end

x2(k)=b2(k)/A2(k,k);

end

disp(＇列主元Gauss消元法解為:＇);

disp(x2);

disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);

norm(x2-X,inf)

end

%完全選主元Gauss消元法

if

a==3

A3=A;b3=b;

for

k=1:n

VV=eye(n);

[max_i,max_j]=find(A3(k:n,k:n)==max(max(abs(A3(k:n,k:n)))));

if

numel(max_i)==0

[max_i,max_j]=find(A3(k:n,k:n)==-max(max(abs(A3(k:n,k:n)))));

end

W=eye(n);

W(max_i(1)+k-1,max_i(1)+k-1)=0;

W(k,k)=0;

W(max_i(1)+k-1,k)=1;

W(k,max_i(1)+k-1)=1;

V=eye(n);

V(k,k)=0;

V(max_j(1)+k-1,max_j(1)+k-1)=0;

V(k,max_j(1)+k-1)=1;

V(max_j(1)+k-1,k)=1;

A3=W*A3*V;

b3=W*b3;

VV=VV*V;

if

A3(k,k)==0

disp(＇主元為零，完全選主元Gauss消元法無法進行＇);

break

end

fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A3(k,k))

%disp(＇此次消元后系數矩陣為：＇);

%A3

for

p=k+1:n

l=A3(p,k)/A3(k,k);

A3(p,k:n)=A3(p,k:n)-l*A3(k,k:n);

b3(p)=b3(p)-l*b3(k);

end

end

x3(n)=b3(n)/A3(n,n);

for

k=n-1:-1:1

for

w=k+1:n

b3(k)=b3(k)-A3(k,w)*x3(w);

end

x3(k)=b3(k)/A3(k,k);

end

disp(＇完全選主元Gauss消元法解為:＇);

disp(x3);

disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);

norm(x3-X,inf)

end

%模最小或近可能小的元素作為主元

if

a==4

A4=A;b4=b;

for

k=1:n

AA=A4;

AA(AA==0)=NaN;

[min_i,j]=find(AA(k:n,k)==min(abs(AA(k:n,k))));

if

numel(min_i)==0

[min_i,j]=find(AA(k:n,k)==-min(abs(AA(k:n,k:n))));

end

W=eye(n);

W(min_i(1)+k-1,min_i(1)+k-1)=0;

W(k,k)=0;

W(min_i(1)+k-1,k)=1;

W(k,min_i(1)+k-1)=1;

A4=W*A4;

b4=W*b4;

if

A4(k,k)==0

disp(＇主元為零，模最小Gauss消元法無法進行＇);

break

end

fprintf(＇第%d次消元所選取的主元：%g＼n＇,k,A4(k,k))

%A4

for

p=k+1:n

l=A4(p,k)/A4(k,k);

A4(p,k:n)=A4(p,k:n)-l*A4(k,k:n);

b4(p)=b4(p)-l*b4(k);

end

end

x4(n)=b4(n)/A4(n,n);

for

k=n-1:-1:1

for

w=k+1:n

b4(k)=b4(k)-A4(k,w)*x4(w);

end

x4(k)=b4(k)/A4(k,k);

end

disp(＇模最小Gauss消元法解為:＇);

disp(x4);

disp(＇所求解與精確解之差的無窮-范數為＇);

norm(x4-X,inf)

end

二、實驗3.3

題目：

考慮方程組的解，其中系數矩陣H為Hilbert矩陣：

這是一個著名的病態問題。通過首先給定解（例如取為各個分量均為1）再計算出右端的辦法給出確定的問題。

（1）選擇問題的維數為6，分別用Gauss消去法（即LU分解）、J迭代法、GS迭代法和SOR迭代法求解方程組，其各自的結果如何？將計算結果與問題的解比較，結論如何。

（2）逐步增大問題的維數，仍用上述的方法來解它們，計算的結果如何？計算的結果說明的什么？

（3）討論病態問題求解的算法。

1.

算法設計

對任意線性方程組，分析各種方法的計算公式如下，

（1）Gauss消去法：

首先對系數矩陣進行LU分解，有，則原方程轉化為，令，則原方程可以分為兩步回代求解：

具體方法這里不再贅述。

（2）J迭代法：

首先分解，再構造迭代矩陣，其中

，進行迭代計算，直到誤差滿足要求。

（3）GS迭代法：

首先分解，再構造迭代矩陣

，其中

，進行迭代計算，直到誤差滿足要求。

（4）SOR迭代法：

首先分解，再構造迭代矩陣

，其中，進行迭代計算，直到誤差滿足要求。

2.

實驗過程

一、根據維度n確定矩陣H的各個元素和b的各個分量值；

二、選擇計算方法（

Gauss消去法，J迭代法，GS迭代法，SOR迭代法），對迭代法設定初值，此外SOR方法還需要設定松弛因子；

三、進行計算，直至滿足誤差要求（對迭代法，設定相鄰兩次迭代結果之差的無窮范數小于0.0001；

對SOR方法，設定為輸出迭代100次之后的結果及誤差值），輸出實驗結果。

3.

計算結果及分析

（1）時，問題可以具體定義為

計算結果如下，

Gauss消去法

第1次消元所選取的主元是：1

第2次消元所選取的主元是：0.0833333

第3次消元所選取的主元是：0.00555556

第4次消元所選取的主元是：0.000357143

第5次消元所選取的主元是：2.26757e-05

第6次消元所選取的主元是：1.43155e-06

解得X=(0.999999999999228

1.000000000021937

0.999999999851792

1.000000000385369

0.999999999574584

1.000000000167680)T

使用無窮范數衡量誤差，可得=4.254160357319847e-10；

J迭代法

設定迭代初值為零，計算得到

J法的迭代矩陣B的譜半徑為4.30853＞1，所以J法不收斂；

GS迭代法

設定迭代初值為零，計算得到GS法的迭代矩陣G的譜半徑為：0.999998＜1，故GS法收斂，經過541次迭代計算后，結果為X=(1.001178105812706

0.999144082651860

0.968929093984902

1.047045569989162

1.027323158370281

0.954352032784608)T

使用無窮范數衡量誤差，有=0.047045569989162；

SOR迭代法

設定迭代初值為零向量，并設定，計算得到SOR法迭代矩陣譜半徑為0.999999433815223，經過100次迭代后的計算結果為

X=(1.003380614145078

0.962420297458423

1.031857023134559

1.061814901289881

1.014037815827164

0.917673642493527)T；

使用無窮范數衡量誤差，有=0.082326357506473；

對SOR方法，可變，改變值，計算結果可以列表如下

迭代次數

100

100

100

100

迭代矩陣的譜半徑

0.999999433815223

0.999998867083155

0.999996830135013

0.999982309342386

X

1.003653917714694

0.974666041209353

1.011814573842440

1.042837929171827

1.017190220902681

0.945462001336268

1.014676015634604

0.896636864424096

1.090444578936265

1.107070542628148

1.006315452225331

0.873244842279255

1.028022215505147

0.790604920509843

1.267167365524072

1.061689730857891

0.990084054872602

0.846005956774467

1.051857392323966

0.653408758549156

1.486449891152510

0.783650360698119

1.349665420488270

0.664202350634588

0.054537998663732

0.126755157720745

0.267167365524072

0.486449891152510

可以發現，松弛因子的取值對迭代速度造成了不同的影響，上述四種方法中，松弛因子=0.5時，收斂相對較快。

綜上，四種算法的結果列表如下：

算法

Gauss消去法

Jacobi法

GS法

SOR法（?。?/p>

迭代次數

--

不收斂

541

100

迭代矩陣的譜半徑

--

4.30853

0.999998

0.999999433815223

X

0.999999999999228

1.000000000021937

0.999999999851792

1.000000000385369

0.999999999574584

1.000000000167680

--

1.001178105812706

0.999144082651860

0.968929093984902

1.047045569989162

1.027323158370281

0.954352032784608

1.003380614145078

0.962420297458423

1.031857023134559

1.061814901289881

1.014037815827164

0.917673642493527

4.254160357319847e-10

--

0.047045569989162

0.082326357506473

計算可得，矩陣H的條件數為>>1，所以這是一個病態問題。由上表可以看出，四種方法的求解都存在一定的誤差。下面分析誤差的來源：

LU分解方法的誤差存在主要是由于Hilbert矩陣各元素由分數形式轉換為小數形式時，不能除盡情況下會出現舍入誤差，在進行LU分解時也存在這個問題，所以最后得到的結果不是方程的精確解

，但結果顯示該方法的誤差非常?。?/p>

Jacobi迭代矩陣的譜半徑為4.30853，故此迭代法不收斂；

GS迭代法在迭代次數為541次時得到了方程的近似解，其誤差約為0.05

，比較大。GS迭代矩陣的譜半徑為0.999998，很接近1，所以GS迭代法收斂速度較慢；

SOR迭代法在迭代次數為100次時誤差約為0.08，誤差較大。SOR迭代矩陣的譜半徑為0.999999，也很接近1，所以時SOR迭代法收斂速度不是很快，但是相比于GS法，在迭代速度方面已經有了明顯的提高；另外，對不同的，SOR方法的迭代速度會相應有變化，如果選用最佳松弛因子，可以實現更快的收斂；

（2）

考慮不同維度的情況，時，

算法

Gauss消去

J法

GS法

SOR法（w=0.5）

計算結果

0.999999999966269

1.000000001809060

0.999999976372676

1.000000127868103

0.999999655764116

1.000000487042164

0.999999653427125

1.000000097774747

--

0.997829221945349

1.037526203106839

0.896973261976015

1.020345136375036

1.069071166932576

1.051179995036612

0.996814757185364

0.926343237325536

1.012938972275634

0.939713836855171

0.988261805073081

1.064637090535154

1.083633345093974

1.045060177115514

0.970603024778469

0.880212649657655

迭代次數

--

--

356

100

譜半徑

--

6.04213

1

0.999999999208776

--

時，

算法

Gauss消去法

Jacobi法

GS法

SOR法（w=0.5）

計算結果

0.999999994751197

1.000000546746354

0.999985868343700

1.000157549468631

0.999063537004329

1.003286333127805

0.992855789229370

1.009726486881556

0.991930155925812

1.003729850349020

0.999263885025643

--

0.997442073306751

1.019069909358409

0.992278247786739

0.956441858313237

0.986420333361353

1.021301611956591

1.038701026806608

1.035942773498533

1.016693763149422

0.985716454946250

0.947181287500697

1.015776039786572

0.966429147064483

0.928674868157910

0.996931548482727

1.066737803913537

1.097792430596468

1.088030440855069

1.048110620811192

0.989919418572424

0.922840813704142

0.853252417221922

迭代次數

--

--

1019

100

譜半徑

--

8.64964

1

0.999999999999966

--

時

算法

Gauss消去法

Jacobi法

GS法

SOR法（w=0.5）

計算結果

0.999999968723799

1.000002417094896

0.999994922439769

0.998640261957706

1.025668111139297

0.781933485305194

2.066840925345890

-2.279036697492128

7.532393125791018

-7.355047567109081

7.380667063930484

-1.129041418095142

0.425748747257065

1.733284233971601

0.817952344733362

--

不收斂

1.004385740641590

1.046346067877554

0.907178347707729

0.905763455949053

0.972521802788457

1.043731445367903

1.091535169448764

1.110090020703944

1.103129684679768

1.077168651146056

1.038514736265176

0.992259990832041

0.942151390478003

0.890785366684065

0.839876442493220

迭代次數

--

--

262

100

譜半徑

--

6.04213

＞1

1.000000000000000

8.355047567109082

--

--

0.160123557506780

分析以上結果可以發現，隨著n值的增加，Gauss消去法誤差逐漸增大，而且誤差增大的速度很快，在維數小于等于10情況下，Gauss消去法得到的結果誤差較??；但當維數達到15時，計算結果誤差已經達到精確解的很多倍；

J法迭代不收斂，無論n如何取值，其譜半徑始終大于1，因而J法不收斂，所以J迭代法不能用于Hilbert矩陣的求解；

對于GS迭代法和SOR迭代法，兩種方法均收斂，GS迭代法是SOR迭代法松弛因子取值為1的特例，SOR方法受到取值的影響，會有不同的收斂情況?？梢缘贸鯣S迭代矩陣的譜半徑小于1但是很接近1，收斂速度很慢。雖然隨著維數的增大，所需迭代的次數逐漸減少，但是當維數達到15的時候，GS法已經不再收斂。因此可以得出結論，GS迭代方法在Hilbert矩陣維數較低時，能夠在一定程度上滿足迭代求解的需求，不過迭代的速度很慢。另外，隨著矩陣維數的增加，

SOR法的誤差水平基本穩定，而且誤差在可以接受的范圍之內。

經過比較可以得出結論，如果求解較低維度的Hibert矩陣問題，Gauss消去法、GS迭代法和SOR迭代法均可使用，且Gauss消去法的結果精確度較高；如果需要求解較高維度的Hibert矩陣問題，只有采用SOR迭代法。

（3）

系數矩陣的條件數較大時，為病態方程。由實驗可知，Gauss法在解上述方程時，結果存在很大的誤差。而對于收斂的迭代法，可以通過選取最優松弛因子的方法來求解，雖然迭代次數相對較多，但是結果較為精確。

總體來看，對于一般病態方程組的求解，可以采用以下方式：

1.

低維度下采用Gauss消去法直接求解是可行的；

Jacobi迭代方法不適宜于求解病態問題；

GS迭代方法可以解決維數較低的病態問題，但其譜半徑非常趨近于1，導致迭代算法收斂速度很慢，維數較大的時候，GS法也不再收斂；

SOR方法較適合于求解病態問題，特別是矩陣維數較高的時候，其優勢更為明顯。

2.

采用高精度的運算，如選用雙倍或更多倍字長的運算，可以提高收斂速度；

3.

可以對原方程組作某些預處理，從而有效降低系數矩陣的條件數。

4.

實驗結論

（1）對Hibert矩陣問題，其條件數會隨著維度的增加迅速增加，病態性會越來越明顯；在維度較低的時候，Gauss消去法、GS迭代法和SOR迭代法均可使用，且可以優先使用Gauss消去法；如果需要求解較高維度的Hibert矩陣問題，只有SOR迭代法能夠求解。

（2）SOR方法比較適合于求解病態問題，特別是矩陣維數較高的時候，其優點更為明顯。從本次實驗可以看出，隨著矩陣維數的增大，SOR方法所需的迭代次數減少，而且誤差基本穩定，是解決病態問題的適宜方法。

附錄：程序代碼

clear

all

clc;

format

long;

%矩陣賦值

n=input(＇矩陣H的階數:n=＇);

for

i=1:n

for

j=1:n

H(i,j)=1/(i+j-1);

end

end

b=H*ones(n,1);

disp(＇H矩陣為：＇);

H

disp(＇向量b：＇);

b

%方法選擇

disp(＇選取求解方式＇);

disp(＇1

Gauss消去法，2

J迭代法，3

GS迭代法，4

SOR迭代法＇);

a=input(＇求解方式序號：＇);

%Gauss消去法

if

a==1;

H1=H;b1=b;

for

k=1:n

if

H1(k,k)==0

disp(＇主元為零，Gauss消去法無法進行＇);

break

end

fprintf(＇第%d次消元所選取的主元是：%g＼n＇,k,H1(k,k))

for

p=k+1:n

m5=-H1(p,k)/H1(k,k);

H1(p,k:n)=H1(p,k:n)+m5*H1(k,k:n);

b1(p)=b1(p)+m5*b1(k);

end

end

x1(n)=b1(n)/H1(n,n);

for

k=n-1:-1:1

for

v=k+1:n

b1(k)=b1(k)-H1(k,v)*x1(v);

end

x1(k)=b1(k)/H1(k,k);

end

disp(＇Gauss消去法解為:＇);

disp(x1);

disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);

norm((x1-a),inf)

end

D=diag(diag(H));

L=-tril(H,-1);

U=-triu(H,1);

%J迭代法

if

a==2;

%給定初始x0

ini=input(＇初始值設定:x0=＇);

x0(:,1)=ini*diag(ones(n));

disp(＇初始解向量為:＇);

x0

xj(:,1)=x0(:,1);

B=(D^(-1))*(L+U);

f=(D^(-1))*b;

fprintf(＇(J法B矩陣譜半徑為：%g＼n＇,vrho(B));

if

vrho(B)

for

m2=1:5000

xj(:,m2+1)=B*xj(:,m2)+fj;

if

norm((xj(:,m2+1)-xj(:,m2)),inf)

break

end

end

disp(＇J法計算結果為:＇);

xj(:,m2+1)

disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);

norm((xj(:,m2+1)-diag(ones(n))),inf)

disp(＇J迭代法迭代次數:＇);

m2

else

disp(＇由于B矩陣譜半徑大于1，因而J法不收斂＇);

end

end

%GS迭代法

if

a==3;

%給定初始x0

ini=input(＇初始值設定:x0=＇);

x0(:,1)=ini*diag(ones(n));

disp(＇初始解向量為:＇);

x0

xG(:,1)=x0(:,1);

G=inv(D-L)*U;

fG=inv(D-L)*b;

fprintf(＇GS法G矩陣譜半徑為：%g＼n＇,vrho(G));

if

vrho(G)

for

m3=1:5000

xG(:,m3+1)=G*xG(:,m3)+fG;

if

norm((xG(:,m3+1)-xG(:,m3)),inf)

break;

end

end

disp(＇GS迭代法計算結果:＇);

xG(:,m3+1)

disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);

norm((xG(:,m3+1)-diag(ones(n))),inf)

disp(＇GS迭代法迭代次數:＇);

m3

else

disp(＇由于G矩陣譜半徑大于1，因而GS法不收斂＇);

end

end

%SOR迭代法

if

a==4;

%給定初始x0

ini=input(＇初始值設定:x0=＇);

x0(:,1)=ini*diag(ones(n));

disp(＇初始解向量為:＇);

x0

A=H;

for

i=1:n

b(i)=sum(A(i,:));

end

x_star=ones(n,1);

format

long

w=input(＇松弛因子:w=＇);

Lw=inv(D-w*L)*((1-w)*D+w*U);

f=w*inv(D-w*L)*b;

disp(＇迭代矩陣的譜半徑：＇)

p=vrho(Lw)

time_max=100;%迭代次數

x=zeros(n,1);%迭代初值

for

i=1:time_max

x=Lw*x+f;

end

disp(＇SOR迭代法得到的解為＇);

x

disp(＇解與精確解之差的無窮范數＇);

norm((x_star-x),inf)

end

pause

三、實驗4.1

題目：

對牛頓法和擬牛頓法。進行非線性方程組的數值求解

（1）用上述兩種方法，分別計算下面的兩個例子。在達到精度相同的前提下，比較其迭代次數、CPU時間等。

（2）取其他初值，結果又如何？反復選取不同的初值，比較其結果。

（3）總結歸納你的實驗結果，試說明各種方法適用的問題。

1.

算法設計

對需要求解的非線性方程組而言，牛頓法和擬牛頓法的迭代公式如下，

（1）牛頓法：

牛頓法為單步迭代法，需要取一個初值。

（2）擬牛頓法：（Broyden秩1法）

其中，

擬牛頓法不需要求解的導數，因此節省了大量的運算時間，但需要給定矩陣的初值，取為。

2.

實驗過程

一、輸入初值；

二、根據誤差要求，按公式進行迭代計算；

三、輸出數據；

3.

計算結果及分析

（1）首先求解方程組（1），在這里，設定精度要求為，

方法

牛頓法

擬牛頓法

初始值

計算結果X

x1

0.905539609855914

0.905539493347151

x2

1.085219168370031

1.085218882394940

x3

0.672193668718306

0.672193293825304

迭代次數

3

13

CPU計算時間/s

3.777815

2.739349

可以看出，在初始值相同情況下，牛頓法和擬牛頓法在達到同樣計算精度情況下得到的結果基本相同，但牛頓法的迭代次數明顯要少一些，但是，由于每次迭代都需要求解矩陣的逆，所以牛頓法每次迭代的CPU計算時間更長。

之后求解方程組（2），同樣設定精度要求為

方法

牛頓法

擬牛頓法

初始值

計算結果X

x1

0.500000000009699

0.499999994673600

x2

0.000000001063428

0.000000572701856

x3

-0.523598775570483

-0.523598762908871

迭代次數

4

12

CPU計算時間/s

2.722437

3.920195

同樣地，可以看出，在初始值相同情況下，牛頓法和擬牛頓法在達到同樣計算精度情況下得到的結果是基本相同的，但牛頓法的迭代次數明顯要少，但同樣的，由于每次迭代中有求解矩陣的逆的運算，牛頓法每次迭代的CPU計算時間較長。

（2）對方程組（1），取其他初值，計算結果列表如下，同樣設定精度要求為

初始值

方法

牛頓法

擬牛頓法

計算結果

0.905539609855914

1.085219168370031

0.672193668718305

9.211852562357894

-5.574005400255346

18.118173639381205

迭代次數

4

58

CPU計算時間/s

3.907164

4.818019

計算結果

0.905539609855914

1.085219168370031

0.672193668718305

9.211849682114591

-5.573999165383549

18.118182491302807

迭代次數

4

2735

CPU計算時間/s

8.127286

5.626023

計算結果

0.905539609855914

1.085219168370031

0.672193668718306

0.905539493347151

1.085218882394940

0.672193293825304

迭代次數

3

13

CPU計算時間/s

3.777815

2.739349

計算結果

0.905539609855914

1.085219168370031

0.672193668718306

0.905548384395773

1.085220084502458

0.672219278250136

迭代次數

4

188

CPU計算時間/s

3.835697

2.879070

計算結果

9.211852448563722

-5.574005155684773

18.118173976918605

Matlab警告矩陣接近奇異值，程序進入長期循環計算中

迭代次數

19

--

CPU計算時間/s

4.033868

--

計算結果

0.905539609857335

1.085219168371536

0.672193668734922

Matlab警告矩陣接近奇異值，程序進入長期循環計算中

迭代次數

13

--

CPU計算時間/s

12.243263

--

從上表可以發現，方程組（1）存在另一個在(9.2,

-5.6,

18.1)T附近的不動點，初值的選取會直接影響到牛頓法和擬牛頓法最后的收斂點。

總的來說，設定的初值離不動點越遠，需要的迭代次數越多，因而初始值的選取非常重要，合適的初值可以更快地收斂，如果初始值偏離精確解較遠，會出現迭代次數增加直至無法收斂的情況；

由于擬牛頓法是一種近似方法，擬牛頓法需要的的迭代次數明顯更多，而且收斂情況不如牛頓法好（初值不夠接近時，甚至會出現奇異矩陣的情況），但由于牛頓法的求解比較復雜，計算時間較長；

同樣的，對方程組（2），取其他初值，計算結果列表如下，同樣設定精度要求為

初始值

方法

牛頓法

擬牛頓法

計算結果

0.500000000009699

0.000000001063428

-0.523598775570483

0.499999994673600

0.000000572701856

-0.523598762908871

迭代次數

4

12

CPU計算時間/s

2.722437

3.920195

計算結果

0.500000000011085

0.000000001215427

-0.523598775566507

0.331099293590753

-0.260080189442266

76.532092226437129

迭代次數

5

57

CPU計算時間/s

5.047111

5.619752

計算結果

0.500000000000916

0.000000000100410

-0.523598775595672

1.0e+02

*

-0.001221250784775

-0.000149282572886

1.754185881622843

迭代次數

6

62

CPU計算時間/s

3.540668

3.387829

計算結果

0.500000000000152

0.000000000016711

-0.523598775597862

1.0e+04

*

0.000026556790770

-0.000020396841295

1.280853105748650

迭代次數

7

55

CPU計算時間/s

2.200571

2.640901

計算結果

0.500000000000005

0.000000000000503

-0.523598775598286

矩陣為奇異值，無法輸出準確結果

迭代次數

8

--

CPU計算時間/s

1.719072

--

計算結果

0.500000000002022

0.000000000221686

-0.523598775592500

矩陣為奇異值，無法輸出準確結果

迭代次數

149

--

CPU計算時間/s

2.797116

--

計算結果

矩陣為奇異值，無法輸出準確結果

矩陣為奇異值，無法輸出準確結果

迭代次數

--

--

CPU計算時間/s

--

--

在這里，與前文類似的發現不再贅述。

從這里看出，牛頓法可以在更大的區間上實現壓縮映射原理，可以在更大的范圍上選取初值并最終收斂到精確解附近；

在初始值較接近于不動點時，牛頓法和擬牛頓法計算所得到的結果是基本相同的，雖然迭代次數有所差別，但計算總的所需時間相近。

（3）

牛頓法在迭代過程中用到了矩陣的求逆，其迭代收斂的充分條件是迭代滿足區間上的映內性，對于矩陣的求逆過程比較簡單，所以在較大區間內滿足映內性的問題適合應用牛頓法進行計算。一般而言，對于函數單調或者具有單值特性的函數適合應用牛頓法，其對初始值敏感程度較低，算法具有很好的收斂性。

另外，需要說明的是，每次計算給出的CPU時間與計算機當時的運行狀態有關，同時，不同代碼的運行時間也不一定一致，所以這個數據并不具有很大的參考價值。

4.

實驗結論

對牛頓法和擬牛頓法，都存在初始值越接近精確解，所需的迭代次數越小的現象；

在應用上，牛頓法和擬牛頓法各有優勢。就迭代次數來說，牛頓法由于更加精確，所需的迭代次數更少；但就單次迭代來說，牛頓法由于計算步驟更多，且計算更加復雜，因而每次迭代所需的時間更長，而擬牛頓法由于采用了簡化的近似公式，其每次迭代更加迅速。當非線性方程組求逆過程比較簡單時，如方程組1的情況時，擬牛頓法不具有明顯的優勢；而當非線性方程組求逆過程比較復雜時，如方程組2的情況，擬牛頓法就可以體現出優勢，雖然循環次數有所增加，但是CPU耗時反而更少。

另外，就方程組壓縮映射區間來說，一般而言，對于在區間內函數呈現單調或者具有單值特性的函數適合應用牛頓法，其對初始值敏感程度較低，使算法具有很好的收斂性；而擬牛頓法由于不需要在迭代過程中對矩陣求逆，而是利用差商替代了對矩陣的求導，所以即使初始誤差較大時，其倒數矩陣與差商偏差也較小，所以對初始值的敏感程度較小。

附錄：程序代碼

%方程1，牛頓法

tic;

format

long;

%%初值

disp(＇請輸入初值＇);

a=input(＇第1個分量為：＇);

b=input(＇第2個分量為：＇);

c=input(＇第3個分量為：＇);

disp(＇所選定初值為＇);

x=[a;b;c]

%%誤差要求

E=0.0001;

%%迭代

i=0;

e=2*E;

while

e>E

F=[12*x(1)-x(2)^2-4*x(3)-7;x(1)^2+10*x(2)-x(3)-11;x(2)^3+10*x(3)-8];

f=[12,-2*x(2),-4;2*x(1),10,-1;0,3*x(2)^2,10];

det_x=((f)^(-1))*(-F);

x=x+det_x;

e=max(norm(det_x));

i=i+1;

end

disp(＇迭代次數＇);

i

disp(＇迭代次數＇);

x

toc;

%方程1，擬牛頓法

tic;

format

long;

%%初值

%%初值

disp(＇請輸入初值＇);

a=input(＇第1個分量為：＇);

b=input(＇第2個分量為：＇);

c=input(＇第3個分量為：＇);

disp(＇所選定初值為＇);

x0=[a;b;c]

%%誤差要求

E=0.0001;

%%迭代

i=0;

e=2*E;

A0=eye(3);

while

e>E

F0=[12*x0(1)-x0(2)^2-4*x0(3)-7;x0(1)^2+10*x0(2)-x0(3)-11;x0(2)^3+10*x0(3)-8];

x1=x0-A0^(-1)*F0;

s=x1-x0;

F1=[12*x1(1)-x1(2)^2-4*x1(3)-7;x1(1)^2+10*x1(2)-x1(3)-11;x1(2)^3+10*x1(3)-8];

y=F1-F0;

A1=A0+(y-A0*s)*s＇/(s＇*s);

x0=x1;

A0=A1;

e=max(norm(s));

i=i+1;

end

disp(＇迭代次數＇);

i

disp(＇迭代次數＇);

x0

toc;

%方程2，牛頓法

tic;

format

long;

%%初值

disp(＇請輸入初值＇);

a=input(＇第1個分量為：＇);

b=input(＇第2個分量為：＇);

c=input(＇第3個分量為：＇);

disp(＇所選定初值為＇);

x=[a;b;c]

%%誤差要求

E=0.0001;

%%迭代

i=0;

e=2*E;

while

e>E

F=[3*x(1)-cos(x(2)*x(3))-0.5;x(1)^2-81*(x(2)+0.1)^2+sin(x(3))+1.06;exp(1)^(-x(1)*x(2))+20*x(3)+(10*pi-3)/3];

f=[3,x(3)*sin(x(2)*x(3)),x(2)*sin(x(2)*x(3));2*x(1),-162*x(2)-81/5,cos(x(3));-x(2)*exp(1)^(-x(1)*x(2)),-x(1)*exp(1)^(-x(1)*x(2)),20];

det_x=((f)^(-1))*(-F);

x=x+det_x;

e=max(norm(det_x));

i=i+1;

end

disp(＇迭代次數＇);

i

disp(＇迭代次數＇);

x

toc;

%方程2，擬牛頓法

tic;

format

long;

%%初值

%%初值

disp(＇請輸入初值＇);

a=input(＇第1個分量為：＇);

b=input(＇第2個分量為：＇);

c=input(＇第3個分量為：＇);

disp(＇所選定初值為＇);

x0=[a;b;c]

%%誤差要求

E=0.0001;

%%迭代

i=0;

e=2*E;

A0=eye(3);

while

e>E

F0=[3*x0(1)-cos(x0(2)*x0(3))-0.5;x0(1)^2-81*(x0(2)+0.1)^2+sin(x0(3))+1.06;exp(1)^(-x0(1)*x0(2))+20*x0(3)+(10*pi-3)/3];

x1=x0-A0^(-1)*F0;

s=x1-x0;

F1=[3*x1(1)-cos(x1(2)*x1(3))-0.5;x1(1)^2-81*(x1(2)+0.1)^2+sin(x1(3))+1.06;exp(1)^(-x1(1)*x1(2))+20*x1(3)+(10*pi-3)/3];

y=F1-F0;

A1=A0+(y-A0*s)*s＇/(s＇*s);

x0=x1;

A0=A1;

e=max(norm(s));

i=i+1;

end

disp(＇迭代次數＇);

i

disp(＇迭代次數＇);

篇2

關鍵詞： 分析化學實驗 教學改革 教學實踐

分析化學實驗是高等院?；瘜W化工各專業人才培養的一門重要基礎課程，它既是一門獨立的課程又需要與分析化學理論課緊密結合。分析化學實驗教學的目的不僅是培養學生的基本實驗技能和動手能力，更重要的是提高學生的綜合素質，培養學生的獨立思考及研究能力，幫助學生樹立科學創新意識。

長期以來，分析化學實驗教學存在以下弊端：（1）實驗指導教師教學任務重，一名指導教師在實驗課要同時指導20多名學生，尤其在基本操作訓練時，有一部分學生不能被照顧到；驗證性實驗多，綜合和設計的實驗少；直接滴定法實驗教學多，其他滴定法實驗少。（2）學生缺乏實事求是、嚴肅認真的科學態度，實驗課只求快速做完而不是做好，其次大多數學生實驗基本操作不規范，操作技能較差，機械地照教材實驗步驟、看一步做一步，對實驗中出現的異?，F象和問題未能進行深入的探討，應用所學知識解決問題的綜合能力較弱。

隨著教學改革的深入，為扎實學生基本功，提高學生的分析問題、綜合和創新能力，在總結多年教學經驗的基礎上，我們對分析化學實驗教學作出以下改革。

一、教學內容上的改革

1.強化實驗基本功訓練。在日常實驗教學中加強對學生的訓練，首先拍好關于分析天平稱量練習、溶液的精確配制、容量瓶和移液管的相對校準的實驗視頻，要求學生在課前除了寫好預習實驗報告外，還要反復看實驗視頻材料，實驗課堂上因為一名實驗指導老師同時指導20多名學生，所以指導老師特意邀請一些實驗基本功扎實的高年級學生進行輔助指導，逐個指導，規范每一個學生的基本操作。

2.加強綜合實驗。在學生的基本技能達到一定熟練程度后，為培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生的綜合素質，增加綜合性實驗的比例。如“食用醋總酸度的測定”、“混合堿的分析”、“過氧化鈣的制備和含量分析”、“自來水鈣硬和鎂硬的測定”、“氯化物中氯含量的測定”、“鄰二氮菲光度法測定鐵”等。

3.增加設計型實驗。設計性實驗對學生來說是個挑戰，改變傳統的“照方抓藥”的實驗方式，將實驗的主動權交給學生，要求學生根據給定的實驗任務書，查閱文獻資料，自行設計實驗方案、準備實驗儀器和藥品、獨立實驗，最后書寫實驗報告，總結實驗結果。在教學中增加如下幾個設計型實驗：碳酸鈉和磷酸鈉固體混合物中各組分含量的測定、硫酸與草酸混合溶液中各組分含量的分析、雞蛋殼中碳酸鈣含量分析、大豆中鈣鎂鐵含量的測定等。設計性實驗能滿足學生的求知愿望，有利于學生創新意識與能力的培養，有利于培養學生的動手能力和實際應用能力，有利于增強學生的成就感和學習自信心。

二、教學方法上的改革

“教不嚴，師之惰”，“嚴師出高徒”。在實驗教學中，對于學生的預習，要求其認真觀看教學視頻，預習報告的書寫要求學生不照搬照抄實驗教材，要求學生用自己的語言簡明扼要地寫出實驗目的、實驗原理、實驗儀器與試劑、實驗流程、數據記錄與處理表格；要求上課前推導號結果計算公式；了解實驗成功的關鍵點在哪里；做好實驗思考題。

為使每個學生得到充分的鍛煉，在實驗教學中堅持每人一套實驗儀器，每人都獨立完成實驗。實驗課上，對實驗進行精心講解，通過提問了解學生的預習狀況，對一些學生容易出現的不規范操作幾乎每節課都要演示，提出實驗應當達到的要求；在學生實驗時，指導老師要耐心、細心，不停巡視，對于每一個出現不規范操作的學生進行個別指導；實驗結束后要求學生當堂完成實驗報告，要求學生對自己不規范的操作進行及時總結，老師進行面批實驗報告，及時指出學生數據記錄的不規范。

尤其要注意的是有關可疑值。確知原因的可疑值應棄去不用。操作過程中有明顯的過失，如稱樣時的損失、溶樣有濺出、滴定時滴定劑有泄漏、滴定明顯過量等，則該次測定結構必是可疑值。復查測量結果時，對能找出原因的可疑值應該棄去不用。不知原因的可疑值，應按Q檢驗法進行判斷，決定取舍。

三、考核方式上的改革

改革考試方法后，分析化學實驗成績由平時成績（50%）、分析實驗理論考試（30%）、操作考試（20%）組成。平時成績由實驗預習（10%）、實驗操作（20%）、打掃衛生（5%）、實驗報告（15%）、測量結果準確度（30%）和測量結果的精密度（20%）組成。學生既注重結果又注重過程，既注重操作技能又注重理論知識，真正體現考核評價的公平。另外，還可組織學生積極參加國家職業技能“化學檢驗工”高級工的培訓與鑒定，提高學生的操作技能程度。

筆者根據長期以來分析化學實驗教學中存在的弊端，從教學內容、教學方式、考核方式三個方面對分析化學實驗教學進行了改革與實踐，以期提高分析化學實驗教學質量，提高學生的綜合素質和創新能力。分析化學實驗教學改革說起來容易，做起來難，關鍵是在實踐過程中不斷進行探索和完善。

參考文獻：

[1]曹書杰.分析化學實驗教學改革與創新人才培養[J].中國科學教育，2004（10）：39.

[2]張萍.分析化學實驗教學改革實踐探索[J].實驗科學與技術，2006（4）：83-85.

篇3

【關鍵詞】職業教育 分析化學 化學實驗 教學改革

分析化學藥劑專業學生必修的一門專業基礎課，是一門實踐性很強的學科，其中實驗占有較大的比例。學生要在實驗技能方面取得成功，必須付出艱苦勞動。通過分析化學實驗的學習，可以培養學生實事求是的科學精神，培養他們理論聯系實際的能力及創新精神，提高其分析和解決問題的能力。但長期以來，受傳統的重理論、輕實踐思想觀念的影響，實驗教學一直處于教學體系中的弱勢地位，傳統的分析化學實驗教學無論從實驗內容上還是教學方式上，都沒能使該學科的特點很好地顯現。當今社會科技迅猛發展，為了使學生適應當代社會的需要，必須改變傳統的分析化學的教學模式。筆者結合工作實際情況，在分析化學實驗教學內容、實驗教學方法、實驗教學手段、完善實驗評價體系等方面，對分析化學實驗教學改革提出了一系列設想，并逐步付諸實施。

1.優化實驗教學內容，編寫合適的校本教材

現行的中職學校分析化學教材大多是大學教材的簡單縮寫，與中職學校學生的實際水平有許多不相符合的內容。因此，編寫合適的校本教材尤為重要。編寫教材時要注重實驗內容與社會實際相結合，為社會培養優良的應用型人才。衛校藥劑專業學生畢業后大部分走向醫院藥房、藥店，編寫教材時應選取與實際相接近的綜合實驗和設計實驗。

2.轉變實驗教學方式，發揮學生主體、教師主導的作用

職業教育改革的教學原則之一就是要面向全體與個別指導相結合。要求教學面對全體學生，加強個別指導。要用正確的學生觀、人才觀看待學生，真誠地期望每一個學生都能成功，為他們創造成功的機會并及時給予激勵，成為他們的知心朋友。職校教師應把教學的重點定位于對學生能力的培養，教師的角色則由教學的中心轉變成教學的組織者、輔導者。因此，在新的實驗教學模式下，可形成以學生為中心的開放式實驗教學模式，實現以學生自我訓練為主的教學方法和手段，能激發他們的求知和創新欲望。

3.在實驗教學中應重視教師的示范作用

首先是基礎訓練實驗，要求學生掌握基本操作技術，熟練使用分析化學實驗常用的儀器，為綜合實驗奠定堅實的基礎。分析化學實驗要求學生嚴格樹立“量”的概念，加強學生實驗操作基本功的訓練，是分析化學實驗的關鍵。因此，對分析天平的稱量，滴定管，容量瓶，移液管等定量容器的洗滌、使用、讀數必須按操作規程反復嚴格訓練，以便讓他們養成尊重實驗現象、尊重實驗數據、實事求是和嚴謹的科學態度與習慣，為今后的工作打下堅實的基礎。此外，學生實驗操作時，教師要不斷查看實驗情況，嚴格要求學生，必要時要對相關實驗加以演示。對于初學者來說，教師演示是分析化學實驗必不可少的一個環節。這樣，通過教師的引導與示范，教會學生怎樣去發現問題、分析解決問題、優化實驗操作過程。

4.更新實驗教學手段，增加課堂的趣味性

分析天平的使用、容量器皿的操作、分光光度計的使用等基本操作的講解內容多，時間緊張，有些操作需要展示操作細節，僅靠實驗課在現場示范是遠遠不夠的。如果將這些內容制成課件可以反復播放，對滴定終點的判斷可以緩慢展示變色過程，并呈現出逼真的終點顏色，這樣增加了課堂的直觀性，便于學生快速掌握要領。筆者講碘量法這節時，將用重鉻酸鉀作基準物標定硫代硫酸鈉溶液的實驗中，依次出現的碘溶液的紅棕色、近終點的淺黃綠色、加淀粉后的藍色，以及終點鉻離子的亮綠色，通過動畫這種直觀的形式加以演示，增加了課堂的趣味性，學生在輕松愉快的氛圍中接受了新知識，改善了教學效果。

5.優化實驗教學內容

作為學科教學的重要組成部分，分析化學實驗大多是照方抓藥式的單純驗證性實驗，鑒于學生普遍動手能力差、缺乏創新意識，我們對實驗項目進行整合，精選驗證性實驗，增加生活化、設計性實驗。如除了測定自來水的水硬度、水中氯含量，還組織學生以小組合作的形式，對學生家里的井水、化肥的各項指標、食用堿面中的微量鐵進行測定。整個研究過程以這樣的模式進行：問題―設計方案―實驗―表達與交流―反思與評價。學生在所有的實驗探究活動中都表現出極大的熱情，這更能調動他們的積極性、培養了其合作精神。學生一致認為“收獲很大，希望今后能多組織此類實驗?！贝祟悓嶒灥拈_展在一定程度上能彌補他們對理論知識的理解與掌握的不足，為今后走向工作崗位打下堅實基礎。這種探究性實驗的開設，可以提高學生獨立開展科研工作的能力和創新意識。

6.建立新的分析化學實驗測量與評價體系

分析化學實驗能力的測評應成為分析化學教學測量與評價的重要組成部分。如何客觀、公正、合理地評價學生的實驗課成績，直接影響他們做實驗的積極性，對其實驗態度、實驗技能也起著重要的導向作用。建立促進學生全面發展的實驗評價體系，主要包括對分析化學實驗知識與技能、實驗探究能力、情感態度與價值觀的評價。

篇4

【關鍵詞】分析化學實驗教學；學生創新能力；培養策略

在研究化學課程的過程中，分析化學實驗已成為研究的關鍵組成部分；在完成分析化學實驗的同時可以提升學生的各方面能力，如：創新思維能力、綜合實踐能力和分析集中能力等。當前的教育已越來越注重學生的素質教育，要培養出綜合素質較高的人才，不僅需要培養學生的基礎理論功底，還需要在一定專業知識的指導下具備一定的動手操作能力，這些能力都可以通過實驗環節來培養。

1.更改實驗教學方法，提升學生學習興趣

在以往的分析化學實驗中，老師是主導者，老師在教學時采取“一包到底”方式進行知識傳授，“一包到底”指的是從實驗目的、實驗原理、實驗器材和試劑到實驗操作過程，都是老師講，學生做，學生的思維根本得不到發揮。這種“填鴨式”的傳統教學方式，讓學生成為了只會按照實驗講義進行實驗的群體。對于這種操作步驟機械化、教學內容單一化的化學實驗課，會導致學生對實驗操作沒有任何興趣、只一味的依靠老師、沒有主見，也沒有強烈的學習欲望和興趣，也沒有創新能力和創新思維[1]。所以，就要采取科學的教學方式及教學技巧來提高學生的學習欲望和興趣，教學可以從兩個方面入手：首先，為學生建立一個開放式的實驗環境，學生可以自己進入實驗室，自己獨立完成實驗操作，在操作過程中老師不參與其中。之后，老師可適量增加學生獨立實驗操作的次數，如此一來，學生會提高學習的興趣和積極性，也會提升學生自己的動手能力和實驗操作能力；其次，對于設計性實驗，老師要要求學生提前預習，讓學生提前了解一些要使用的實驗儀器和試劑等相關知識，這樣可以使學生對實驗操作能更好的掌握和鞏固。在設計實驗進行時，老師可以要求學生采用自己所設計的儀器和試劑進行實驗，學生和學生之間也可以討論各自實驗的方法和思路。這種設計性實驗，提高了學生的創新動手能力，也在學生交流討論過程中提升了學生的合作交流能力，學生在提前設計實驗儀器和試劑的過程中翻閱課本獲取知識也可以拓寬視野并對文獻靈活使用。這些能力的培養可以為日后相關工作打下堅實基礎。

2.為學生營造問題式實驗教學模式

在實驗中，我們要結合現代教學的理念，突顯出學生是學習的主體。要改變傳統的老師講，學生聽的教學模式，為學生營造出一個問題式實驗教學模式。以教師提問―學生回答為主。為了培養學生的創新思維能力，就要在基礎性實驗的實驗目的、實驗原理、溶液的配制、藥品規范的稱量和試劑的使用等方面提出問題；為了激勵學生的全方面綜合能力，就需要在綜合設計實驗中提出“做什么-怎么做-是什么-為什么”的問題。在不同的實驗教學時，老師要抓住每一個點向學生提出問題，讓學生帶著問題做實驗，學生會在實驗操作中努力觀察分析研究老師提出的問題，從而得出對應的答案[2]。問題式教學不同于“注入式”教學，會讓學生成為學習的主體，老師成為學習的指導者。培養了學生實事求是的求知欲望、主動性、堅持性，也讓學生在實驗過程中加深了對理論知識的把握，提升了學生思考解決問題的能力。與此同時，也有助于學生培養發展創新思維能力，讓學生能在實驗中發現自身問題并加以改正。

3.完善實驗教學內容，全方位提升學生創新能力

3.1基礎實驗選出，驗證性實驗減少，設計性和綜合性實驗增加

基礎性實驗是讓學生成為創新性人才的基礎，它主要是掌握一些基本實驗儀器和試劑，了解熟悉基本操作技能，掌握基本的實驗方法等。這類實驗是基礎，必須高度重視。但要壓縮驗證性實驗的比例，并改經典驗證型的內容為應用型的內容，所以測定樣品盡量選擇與工農業生產、日常生活密切相關的實際試樣讓學生測定，以增強實驗的實用性，增添學以致用的氣氛。教學過程中教師要注重學生實驗的興趣、引導學生認真觀察實驗現象，啟發學生用分析化學的理論解釋實驗中的問題，提高學生對關鍵實驗步驟所涉及的理論問題的辨析能力[3]。用實驗來解決學生在理論學習思考中遇到的問題。在實驗中，學生的思維活動大致為：觀察實驗現象-發現問題-提出假設-研究問題-解決問題，這種思維活動會提升學生主動思考探索能力。學生創新思維能力的激發、全方位基本技能的鍛煉和提高、對理論知識的消化都歸功于綜合性設計實驗。綜合設計性實驗以培養和考核學生運用基本知識分析、解決問題的綜合能力為目標，題目要求是教材中沒有的、盡量覆蓋幾種基本分析方法，且難度適中、能為學生留有自行設計空間，如柑橘中維生素C含量的測定、茶葉中微量元素的鑒定與分析、餅干中碳酸鈉和碳酸氫鈉含量的測定、葡萄糖注射液中葡萄糖含量的測定、蛋殼中碳酸鈣含量的測定、胃舒品藥片中Al2O3和MgO含量的測定等。在設計性實驗中，老師只用提出實驗目的和要求，把實驗的主動權交給學生，學生自己設計實驗方案，內容包括方法、原理、使用儀器、藥品及測定條件等，讓學生的個人價值在實驗中得到充分展示，實驗中允許學生犯錯誤，學生可以研究分析自己設計實驗的不足并進行改正，各式各樣的實驗方案讓學生的創新思維得到認可，學生可以更加有信心去設計研究實驗，培養了學生應用理論知識研究實驗方法的能力，也加強了學生對實驗儀器的操作能力。在化學實驗實踐中學生解決問題和理解問題的能力提升了，對化學學習的興趣也增加了，對理論知識的理解也加深了，也提高了學生的創新能力和教學質量。學生在實驗過程中學習了化學知識，初步領悟到了科研的方式，也在實驗過程中得到了快樂，這種實驗過程是：研究課題-設計方案-裝置組合-觀察現象-討論問題等。

3.2健全的實驗考核制度和先進知識的推動

分析化學的內容主要有，不斷發展的科學技術，不斷更新的新知識，不斷研究的新儀器和新方法。因此，為了讓學生生活在現代新知識的氛圍中，就要在分析化學實驗中向學生講授新理論知識，新技術方法，更要強調教學中的難點和重點。為了符合新時代學生的需求，教師就要開展符合學校實際情況的教學活動，來增強化學實驗的科學技術含量和學生對化學實驗的興趣，新的知識適應新的時代，不僅拓寬了學生視野，也增強了他們學習的信心和能力。

實驗考核是研討教學規律，檢查教學質量，改革教學內容及方法的重要依據，是實驗教學成功的有力保障?？茖W的考核方式不僅能檢驗學生對知識的掌握程度和實際操作能力，更是促進學生認真做好實驗、提高分析和解決問題的能力、培養創新能力的有效手段，同時也能提高學生學習的積極性。實驗考核是對學生進行全方位考察的主要方法，實驗考核本著“重在過程，不只是結果”的宗旨，對學生的實驗操作能力、實驗內容的理解程度、設計實驗的思維能力以及實驗結果的嚴謹性和正確性進行評判[4]。為了能給學生一個公正的評價，教師應在實驗前檢查預習報告，并按預習效果打分，在實驗操作過程中隨時觀察學生的基本操作是否規范并及時加以改正，使學生的技能得到最大限度的訓練，同時注意培養學生嚴謹求實的科學態度，要求學生如實記錄實驗數據，規范實驗報告的書寫。實驗報告是學生在完成實驗操作后，對自己所做實驗過程和結果的總結，采用書面的形式向老師展現。它體現了學生三方面的能力，主要表現在：首先，體現了學生實事求是的態度和對自己工作認真負責的態度；同時，體現了學生對理論知識的掌握并運用程度；最后，體現了學生在分析和解決問題的各方面能力。對于實驗報告，教師除了提供一般的格式及提出報告的目的、要求外，要鼓勵學生提出自己的見解，如：實驗方法的改進、實驗收獲暢談等。每個實驗者只要用心觀察，必然會有與別人不同的經驗，隔一段時間再做一遍也會有新的體驗，把這些體驗和心得如實書寫在實驗報告中，這樣才能反應出學生活躍的思維和獨立思考問題的能力，通過實驗后的分析總結并寫出實驗報告，使學生思維產生質的飛躍，從而獲得新知。此外，在通過對學生設計實驗能力的考察，可進一步評價學生的科學思維能力、知識綜合運用能力及創新能力。

4.結語

綜上所述，在科研道路上，創新思維和全面發展同步，創新思維和不斷進步同步。研究化學實驗課程的學習作為實踐教學的關鍵，使學生深刻熟悉了解到了一些基礎的分析實驗方法，也可以培養學生實事求是的科學態度和堅持不懈的實驗精神，提高學生的基本實驗操作能力和創新能力，這些優秀品質，使得學生在以后的化學實驗中表現出更好的發現問題，提出問題，分析問題和解決問題的能力?？偠灾治龌瘜W實驗教學的運用，讓學生的各方面能力都得到了提升，學生在以后的學習生活中遇到問題也會用認真堅持的態度解決。我們不僅要把分析化學實驗當成一種提高化學操作的方法，更要把分析化學實驗當成提高自身綜合素質能力的有效途徑。 [科]

【參考文獻】

[1]莫運春，許金生，等.分析化學實驗教學模式的優化與實踐[J].大學化學，2006，（09）.

[2]趙建芬，李紅纓，韋壽蓮，等.淺談分析化學實驗教學的改革[J].廣東化工，2008，（12）.

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【關鍵詞】分化實驗 重要環節 教學質量

《分析化學》是全國高職高專學校的一門重要的專業基礎課，同時它也是一門以實驗為基礎的學科，分析化學實驗是分析化學課程的重要組成部分，對培養學生思維能力、實際動手能力和科研能力起著重要作用。分析化學是一門以實驗為基礎的學科，本文針對高職高專大學生分化實驗的狀況，結合教學實踐，從加強實驗課教學方面，探討如何上好分析化學實驗課，提高實驗教學質量。筆者就如何加強分析化學實驗教學，提高實驗教學質量的問題談幾點看法。

1. 精心準備好每一節實驗課

實驗課是培養學生實際動手能力、科研能力的重要實踐環節，是驗證所學理論的方式，通過分析化學實驗，不僅可以加深學生對所學分析化學基本理論知識的理解和掌握，更重要的是學生親自動手，進行各種基本技能操作以及各種儀器的使用，培養、訓練學生的實際動手能力和實驗技能，提高分析問題、解決問題的能力。一次成功的實驗，是建立在實驗前的精心準備上的，準備的充分與否，直接關系到實驗教學的效果。根據大綱的規定，結合本校的具體條件，認真鉆研實驗教材，設計教法；每一次實驗前，充分準備好實驗所需的儀器、藥品，反復做實驗預習，把握好最佳試劑用量，使實驗有更好的效果；對于現象不明顯的實驗，積極找原因和查資料，直到得到滿意的結果為止；掌握實驗中可能出現的問題及處理的方法。明確哪些操作是學生必須熟練掌握的，哪些是屬于初步訓練，實驗中有的放矢的講解。

2.認真抓好實驗前預習

實驗前的預習是實驗的一個重要環節，實驗前把實驗目標提供給學生，要求學生認真預習有關實驗內容，并做好預習記錄，做到實驗內容心中有數。以往有些同學實驗前不預習，實驗中不熟悉實驗步驟，不知道從哪入手，做實驗時才邊看書邊做實驗，結果一個實驗做結束，還不知道這次實驗的目標是什么？應該掌握那些內容？實驗過程中會出現那些現象？實驗結果如何？嚴重影響了實驗教學效果，為此要抓好學生實驗前預習這個重要環節。通過預習，學生能夠明確實驗目標，實驗原理，操作步驟、注意事項，從而可使學生進一步鞏固相關理論知識。并在實驗中克服盲目性，以此來增強學生的主動性和自信心。同時，通過預習激發學生做實驗的興趣。教師為了掌握學生的預習情況，采用實驗課前提問或抽出查預習記錄，根據對學生的掌握程度，在實驗中進行有針對性的指導。

3.重演示操作的規范性

分析化學實驗中接觸到許多儀器，如滴定管，移液管，分析天平都要求學生會進行熟練操作。而學生以前大部份都沒有使用過，教師的演示操作是學生模仿的樣板，教師的操作演示是否標準、規范，直接影響到學生的模仿練習。如酸式滴定管的使用方法，首先要給學生講清楚使用方法，注意事項，然后再進行操作演示（包括使用方法，活塞轉動是否靈活，檢察是否漏液，是否需要涂凡士林等），最后讓學生進行操作練習。教師巡視，若發現錯誤操作是及時指出并糾正，這樣就能使學生在規定的時間內，熟練地掌握標準規范的操作方法。因此，教師必需苦練規范的操作技能，才能給學生做出正確的示范，使學生獲得正確的操作方法。

4.堅持巡回輔導實驗

在實驗過程中，重視啟發引導學生積極思考，認真觀察，教會學生怎樣去發現問題，怎樣去分析解決問題，培養他們獨立思考的能力，鼓勵學生大膽操作，積極動手，嚴格規范操作，是做好實驗關鍵。每一次實驗都要求學生掌握不同儀器的操作方法，因而教師要堅持巡回輔導，要隨時注意學生的實驗過程，發現問題時耐心講解，并及時糾正，從而提高學生做實驗的效果。例如，滴定分析儀器的使用練習實驗，必須對學生逐個進行輔導，觀察每一個學生的操作步驟，并要求學生能復述儀器的使用方法，直到每一個學生都能掌握。根據分析化學的特點，教師必需反復強調基本操作的規范，并讓學生反復練習，正確的基本操作才能在學生的思維中形成。但學生在開始的幾次實驗還是會常常出錯，如酸式滴定管的使用方法，學生容易犯的錯誤，如右手控制活塞，溶液放至刻度線以下無法讀數，若滴定管內的溶液不到零刻度，用滴管往滴定管內加滴定液至刻度；讀數時，不能取下滴定管。堿式滴定管不先排空氣就開始滴定。使用分析天平稱時，開著天平加減砝碼或稱量物品，升降樞還沒有開到底就讀數等等。故實驗中老師要認真細致的觀察，及時發現指正并正確的給學生示范，讓學生按規范反復練習操作，才能使學生形成規范的操作。通過教師輔導消除部分學生潛在的敷衍了事的心理，培養學生嚴謹認真的態度，從思想上樹立起嚴肅認真、一絲不茍的學習作風，為確保實驗結果的精密性、準確性打下良好的基礎。

5. 借助實驗小結， 強化規范操作

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關鍵詞：高等職業教育；化學實驗；教學改革

一、優化實驗內容

傳統的化學實驗內容不能適應新時代的發展，脫離了學生的社會生活實際，多數實驗只重視學生的認知性結果，忽視了學生的過程性體驗，留給學生主動探索的空間較小，故將部分使用內容進行改進。如有機化學實驗刪除了一些有毒物質的驗證性實驗，增加了與生活比較貼近的應用性實驗；如阿司匹林的制備、從茶葉中提取咖啡因等，提高了學生學習化學實驗的興趣。

構建新的實驗內容體系，如分析化學實驗課程，分別開設了基礎、應用和提高層次的實驗內容。基礎實驗，如電子天平的稱量練習、滴定分析基本操作、容量操作等，通過基礎實驗，學生可以掌握分析化學的基本操作技能；應用實驗，如混合堿的含量分析、維生素C的含量測定、枸櫞酸鈉的含量測定、水的硬度測定、食醋總酸量的測定等，通過應用實驗培養學生的實踐應用能力，并進一步激發學生學習的興趣；提高實驗主要是設計類實驗，如福爾馬林中甲醛含量的測定，通過此類實驗培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

二、改進教學方法和手段

傳統的教學方法是教師在上課時對實驗內容進行詳細講解并將實驗內容全部寫在黑板上，學生照方抓藥，機械完成實驗，不注重能力的培養，不注重問題的提出，不注重結果的分析。在教學中，學生始終處于被動的狀態，教師在教學中重點強調的基本操作始終有學生不能規范操作，實驗報告也是照搬課本。

隨著多媒體教學和網絡技術在現代教育中的不斷應用，高職化學教學方法也面臨著深刻的變革。為了使學生對實驗現象有形象的認識和感知，教師可以將一些實驗內容提前拍攝成視頻或圖片展示給學生；還有一些不方便在實驗室進行的實驗可以制作成動畫提供給學生學習。部分使用教師難以在較短時間內示范所用的規范操作，有時講解時間太長，學生焦躁不安，導致實驗課流于形式。教師可在課前利用媒體將視頻上傳，在課堂上進一步進行強調，在學生練習時，將操作視頻重復播放，便于學生及時查看，糾正自己的錯誤或不規范操作，對于部分不能在課堂上完全消化的學生，還可供課后進一步查看學習。

讓學生參與批改實驗報告，平行班級互相批改，在批改之前教師講清批改的要點和相應的標準，教師對學生批改后的實驗報告進行復查。在批改中，學生普遍存在的問題會重復出現，留下很深的印象，以后在自己寫實驗報告時會特別注意。分析化學中的有效數字一直是學生實驗報告中經常出現的問題，批改時學生要審核報告中每個有效數字的記錄及結果的計算，經歷這些過程后，多數學生對這些知識掌握較好，在后面的報告中出錯少。另外，部分學生實驗報告書寫非常認真，條理清晰，過程完整，結果準確，對于批改的學生起到很好的示范作用。

三、建立多維評價體系

傳統的考核方式過多地注重結果評價，忽視了過程評價。改進后的評價方法包括過程評價和結果評價，同時增加過程評價的比例，由原來的過程評價和結果評價各占50%，更改為過程評價占60%，結果評價占40%。

實驗預習是高質量完成實驗的前提，教師應在課前分發學案，提出要求，引導學生規范化預習，并督促學生完成學案中的思考題；在課堂上通過提問來檢測學生預習效果，同時解答學生在預習中不能解決的問題。課堂參與部分體現在學生能否積極參與討論，主動回答問題，旨在調動學生學習的積極性。操作過程主要關注學生操作的規范程度、獨立解決問題的能力、團隊協作能力等。數據記錄部分能夠體現學生書寫的規范性、記錄的及時性等。報告總結多設置開放性題目，區別于傳統的實驗報告，充分體現學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。臺面整理也是實驗考核必不可少的部分，能充分反映學生的實驗素質，是人才培養的重要組成部分。

Y果評價部分主要由期末考核成績形成，期末考試分別選取一個基礎性實驗和一個設計性實驗，驗證學生的基本操作能力和對知識的綜合應用能力。

教學實踐結果表明，通過優化實驗內容，改進實驗教學方法和構建多維評價體系，化學實驗教學取得了良好的效果，對提高實驗教學質量起到積極的推動作用。學生改變了以往應付、機械操作的實驗態度，增強了學習的主動性，培養了良好的實驗習慣。同時學生分析問題和解決問題的能力有個一定的提高，為進一步學習專業課程奠定良好的基礎。

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關鍵詞：分析化學 實驗技能 激勵

Shallow disscuss on the skill operation training of analytical chemistry experiment

Liao Lixia1， Liao Xiaoli2， Fang Tao1， Chen Ligang1， Li Wei1， Liu Yuqi1

1. Northeast forestry university， Harbin， 150040， China 2.The first senior high school of Yingcheng， 432400， Xiaogan， China

Abstract： In view of the problems in analytical chemistry experiment learned by compulsory specialty undergraduates， several measures in fostering analytical experiment operation skill were brought forward. In the teaching activities， operation skill was improved by regulating and controlling teaching system unit elements， playing teacher’s role by giving guidance， incitement and supervision， emancipating ideas of "stress results， despise process". In these methods， some beneficial attempts have been employed， which adopts correct attitude towards the recognition of experimental operation skill， improves experiment skill of undergraduates to a certain degree.

Key words： analytical chemistry； experiment skill； incitement

分析化學是一門重要課程，已經被我?；瘜W、化工、應化、食品、環境、高分子、輕化及林化等專業列為必修課。分析化學實驗是分析化學課程的重要組成部分，在分析化學教學中起著課堂講授所不能取代的特殊作用[1]。實驗課的開設，可以加深學生對分析化學基礎理論、基本知識的理解。正確和熟練掌握分析化學實驗技能和基本操作，可以提高學生觀察、分析和解決問題的能力，培養嚴謹的工作作風和實事求是的科學態度，使學生具備較高的科研素質[2]。

目前，關于分析化學實驗教學改革的研究較多，一般側重于以下3個方面[3-5]：（1）優化實驗內容；（2）改革教學方法和模式；（3）改革成績考核方式。以上研究對增強學生的主觀能動性，培養創新思維能力是非常必要的。但是，很多學生動手能力較差，在后續實驗課教學、研究生階段自主學習及工作中暴露出很大的問題。一方面是學生的規范實驗操作意識不強，沒有意識到實驗操作技能對實驗結果準確度的影響至關重要；另一方面“重結果，輕過程”的實驗數據評價方法在一定程度上遏制了學生的實驗積極性和興趣，容易產生輕視分析化學實驗操作技能的思想。因此我們應該從內因和外因兩方面入手加強學生實驗技能的培養，實驗技能不規范，創新能力再強，得到的實驗結論也不可靠。

1 深化學生對實驗技能重要性的認識

分析化學實驗在我校很多專業于大一下學期或大二上學期開設，是在完成或部分完成無機化學實驗之后進行的。無機化學實驗一般是定性實驗，側重于實驗現象的觀察，例如物質狀態、顏色的變化等，因此學生定量意識不強，對實驗操作技能的規范嚴謹性重視程度不高。此外，在高中學習階段，迫于考試升學的壓力，學生對理論的重視程度遠遠高于實踐操作，這些都給分析化學實驗教學造成一定的影響。對于從事分析化學教學的工作者來說，加強對學生實驗技能重要性的認識教育，提高實驗操作的積極性和主動性，是從根本上提高學生實驗技能的重要措施。我們認為深化學生對實驗技能重要性的認識可以從以下兩個方面入手：

1.1 課堂教育

實驗課一般是在理論課部分完成或者全部完成后進行的。我們在理論課教學中，要有意識地向學生灌輸實驗技能操作對分析化學學習的重要性。規范實驗操作技能是進行一切科研探究活動的基礎，也是學習后續各學科基礎知識和基本技能的保障。我們在分析化學課堂教學中經常將分析化學中的定量概念與實驗操作聯系起來，例如，講到誤差時，列舉不規范的實驗操作對實驗結果造成的影響，引起學生對實驗操作技能的重視。

1.2 課外教育

學生工作部門要加強學生對高中與大學學習方式轉變的教育，改變長期形成的重理論輕實踐的思想觀念，強化學生的實驗動手意識。學校教學部門應積極推動教學單位與負責學生工作的職能部門聯合，建立相關的活動機制，出臺引導性措施。加強學生與專業教師的聯系，積極參加科研項目，增強學生對實驗課及實驗操作技能的重視程度。

2 激發學生學習實驗技能的積極性

在分析化學實驗開展前，讓學生觀看優質的實驗錄像和多媒體動畫，給他們展示指示劑在不同pH值溶液中所呈現的顏色變化，由此吸引學生，提高學生對分析化學實驗的積極性。音像教學生動、形象、感染力較強，易于激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，活躍學生的思維，使他們轉變“要我做實驗”為“我要做實驗”“我想做實驗”的認識。此外，還有助于學生的技能訓練和智力發展，從而大大提高教學效果和教學質量。在實驗教學中，可以利用分析化學與人類生活的緊密關系，提供與生活緊密相關的實驗樣品，增強學生的實驗積極性。如采用配位滴定法測定自來水中鈣的含量時，顏色變化應該為酒紅色到純藍色，即便滴定過量，錐形瓶中的顏色也不會像酸堿滴定實驗那樣發生顏色變化。若我們向錐形瓶中加入少量自來水，溶液顏色立即變為紫色（酒紅色與純藍色的中間色），即驗證了學生實驗滴定終點控制得較好，若加入較多的自來水仍不變色，表明滴定終點控制得不好，過量太多。借此可為學生提供一種便捷的檢驗方法，也激發了學生對實驗原理的主動思考，提高了實驗的積極性。

3 加強教師指導作用

分析化學實驗大綱前面幾個實驗都是基本操作技能練習，從分析天平的稱量練習，玻璃器皿的洗滌，滴定操作練習到標準溶液的配制，這些基本操作技術看似簡單，但做起來卻不容易，要做到準確、規范、熟練必須耐心地、循序漸進地加以訓練。作為教師，我們認為可以從如下幾個方面加強對學生的指導：

3.1 采用韻語教學

韻語教學，便于學生熟練掌握實驗操作的基本要點和關鍵操作技術。分析化學實驗中包含基本操作技術較多，涉及分析天平的使用、儀器洗滌、滴定操作技術、移液管和容量瓶的使用和重量分析等操作技術。每項操作技術中涉及的操作要點又很多，實驗課程的學時畢竟是有限的，為便于學生記住操作要領，我們在實驗教學中采用韻語教學的形式。例如在酸式滴定管的滴定操作技術中，其滴定操作韻語如下：用右手 搖錐瓶，用左手 把活塞；拇食中 包塞拿，不能推 輕拉拉；先快滴 后慢滴；半開塞 掛半滴。

3.2 巡回指導，多鼓勵，少批評

對于剛做完定性無機化學實驗的學生，要很快接受分析化學實驗的操作手法，是一個很困難的過程。嚴謹、規范、準確的實驗操作要遵循由易到難、循序漸進的原則。教師要規范地為學生演示每一個步驟，耐心講解每一個操作要領，不能讓學生有“操作差不多”的思想。教師要正確對待學生的錯誤操作，在進行言語指導的同時，要有足夠的耐心，重點指導，手把手地教，不能一味地批評。學生對操作有進步時，要適時給予肯定，增強他們的自信心，消除緊張心理，以免學生產生抵觸情緒。

3.3 前期實驗結果考核要“重過程，輕結果”

對前期幾個驗證性實驗，不必太追求實驗數據的精密度、準確性等，否則導致學生為獲取較好的數據，贏得較高實驗成績，而忽視實驗數據的獲取過程，甚至篡改實驗數據，影響了學生實事求是科學素養的培養。作為教師應該引導學生分析實驗結果產生偏差的具體原因，并盡可能糾正，以便學生盡快掌握操作技能。

3.4 認真批改實驗報告，重視課前總結

實驗結果的準確度與可信度不僅與規范的操作技術有關，而且與實驗數據的記錄、結果的計算和報告的書寫相關。教師在批改實驗報告時，要指出數據的記錄、結果的計算、報告的書寫是否規范，并結合實驗操作技能的掌握情況進行綜合評價，同時教師自身要做好相關的記錄，對實驗操作中存在問題的學生重點輔導，實時幫助校正。

另外，在實驗課結束后，教師要對實驗課所學操作技術進行演示，對注意事項進行總結，并指出不足，使學生明白實驗過程中的每一個操作細節都可能對實驗結果產生影響，進而培養學生嚴謹的實驗作風和實事求是的科學態度。

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4 將操作技能考核融入分析化學實驗成績評定中

分析化學實驗是一門操作性較強的實驗課程，在后續的實驗中要將操作技能作為評定成績的依據。要求教師將實驗操作技術涉及的各項操作要領細化，融入實驗成績的評定中，并將其公示，這樣可以提高學生對實驗操作技能的認識程度，使他們目標明確地規范實驗操作。表1給出了我們平時實驗中各項操作的考核項目、要點及具體分值。

表1 基本操作評分標準（總分100分）

5 開展分析實驗技能大賽

以分析化學實驗教學大綱為依據，定期舉行分析實驗技能競賽，可以增強學生對實驗技能的重視程度，激發學生學習的主觀能動性，培養嚴謹的學習態度，掌握科學的研究方法，形成認真細致的思維方式。

6 結束語

教學質量是教學工作的出發點，也是檢驗工作成效的落腳點，分析化學實驗教學的目標之一是培養操作規范的科研工作者。實驗操作技能的培養看似簡單，做起來絕非容易，必須耐心、循序漸進地加以練習。在教學過程中要有張有弛，教師在嚴格要求學生的同時，寬容對待學生的失誤，鼓勵學生積極糾正，增強學生規范操作技能的意識，主動加強實驗技能的訓練。

參考文獻

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[2] 張騰云，范洪波.以哲學思想分析實驗教學目的[J].中國現代教育裝備，2008（8）：156-157.

[3] 高妍，張永宏，張嘉保.建立新型實驗教學體系 提高學生綜合素質[J].實驗室研究與探索，2011，30（9）：145-147.

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一、理論教學

1.教學內容強調針對性

本課程采用國家及規劃教材，武漢大學主編的《分析化學》第五版。在分析化學教學大綱中，強調四大滴定地位和作用，而在實際教學中往往忽視試樣的采集、制備、分解、分離和富集等內容，直接影響分析結果的代表性、準確性，而且也是分析過程中最困難和復雜的步驟。所以在教學過程中應加強試樣的采集、制備、分解、分離和富集等內容的學習，為學生以后從事工作打下堅實的基礎。

2.改革理論教學方法

第一，以教師為主導，以學生為主體，采用多元化教學模式，增強情感教學。現代教育理論認為，教學活動不僅是教與學的雙邊活動，而且是一種帶有情感的活動。傳統的教學以教師的講解，學生上課聽講為主，形成了灌輸性教學模式。在當今經濟和社會和諧發展的前景下，在課程教學中以教師為主導，以學生為主體，采用多元化教學模式，如發現教學法、多媒體教學、探究式教學和談論式教學等方法和模式，增強情感教學，通過具體的實例激發學生的求知欲望，促進學生主動積極的思考、學習，便于學生接受和掌握課程內容。

第二，老教師“傳、幫、帶”，培養年輕教師的業務水平。我國著名心理學家林崇德提出“優秀教師=教學過程＋反思”的成長公式。教學反思不僅表現為一種能力，一種良好的心理素質，也是教師自身發展的一個過程，是教師職業成長的重要途徑。老教師作為教學中的骨干，在長期的教學活動中累積了豐富的經驗，老教師對年輕教師充分發揮“傳、幫、帶”作用，提高了年輕教師的教學能力和教學水平，形成了高、中、低職稱搭配教學模式。

第三，在教學中引入專業英語詞匯，適當嘗試進行雙語教學。專業外語對于一個科技工作者很重要，而且學習外語是一個長期積累的過程，為了提高學生的專業外語水平，可在教學中適當的引入專業英語詞匯，讓學生盡量掌握專業詞匯，在教學過程的適當階段，可嘗試進行雙語教學，對提高學生外語水平具有重要的作用。

第四，以考研為目標，作業中適當增加名?？佳姓骖}，拓寬知識面，提高應試能力。傳統的分析作業都是教材上的習題，內容陳舊，缺乏新穎性和實用性。改革后的作業以教材為基礎，以考研為目標，適當增加名校考研題，以提高學生的學習積極性，為打算考研的學生鋪平道路。比如在分析化學重點章節酸堿滴定、絡合滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定和分析化學中數據處理，作業中增加近幾年來名校的考研真題，拓寬學生知識面。提高學生應試能力。

二、實驗教學

1.自編實驗教材，以適應學科的發展

為適應新時代分析化學實驗課程要求和化學化工系課程設置，化學化工系分析教研室以教授牽頭，博采眾家之長于一身，以國內外該課程經典實驗教材為基礎，結合分析化學的學科發展、化學化工系實驗室基本情況和本學生的自身的素質和特點，優化了分析實驗結構和數量，主編了適合本系學生的分析實驗教材。該教材在實驗教學中不斷的修改，提升，經過幾次循環實踐檢驗，該分析實驗教材重、難點突出，理論基礎翔實準確、操作簡單易行，實驗教學效果很好，深受學生的喜歡。

2.搭配教學，提高青年教師教學能力

分析實驗教學采用高、中、低職稱搭配教學模式，改變了傳統的以年輕教師為主的教學模式。年青教師在實驗教學中，積極、主動的向資歷深的教師請教、探討分析化學的理論基礎、實踐、學科前沿等有關問題，以每次實驗通過學生的反饋效果，及時總結和反思，善于找到自身的不足和缺點，并及時彌補和改正，不斷提高年輕教師業務能力和教學水平，以適應社會、學院的發展。

3.采用多元化教學，增強學生求知欲望

通過各種教學方法和模式，首先使學生樹立正確的人生觀和價值觀；其次了解學生對分析實驗課的意見和建議，對所做的實驗提出問題，共同探討、分析、解決。該方法可使學生以現有化學理論、無機實驗和分析實驗為基礎，獨立設計、開展綜合性分析實驗，可提高學生的思維能力和動手能力，增強學生求知欲望?？傊?，采用多元式實驗教學模式，旨在端正學生對人生態度，提高學生的思考能力和語言表達能力，力求使學生思想更加活躍，增強學生對知識的渴望。

4.學生分組操作，培養團隊協作精神

在分析實驗教學中，注重學生之間的相互合作，培養團隊協作精神。以光度法測定鹽酸中鐵為例，可將4～5名學生分為一小組，組內學生自主協商分工，小組內討論、分析、思考在實驗過程中的相關問題，動手實踐操作，撰寫實驗報告等。此方法注重學生之間的相互協作，相互討論，共同進步，鍛煉和培養學生畢業后能夠勝任集體工作的能力。

三、課程教學答疑和實驗答疑應與查閱資料相結合。培養學生查閱相關文獻的能力

以“學用結合，以用促學”教學原則來指導和組織本分析課程和實驗課程的教學，與化學化工文獻檢索課學習相輔相成、互為促進。如在教學中的疑問和實驗教學中一些相關問題，在教學中不急于回答，培養學生先獨立去查閱相關化學化工文獻資料，找出相關答案，在教師的指導下，發揮學生的主動性，共同探討、分析相關的問題。此方法力求鍛煉學生思考問題、解決問題的方法，培養學生查閱化學化工文獻的能力，為以后工作打下堅實的基礎。

1.理論課程評價方法

目前分析化學理論課考試形式單一，題量大，難度大，考點內容局限于基本知識和基本技能，并且試題中重復試題多，造成了“平時放松，考前抓緊，考后全忘”的現象。理論課成績的評定分為兩部分，平時成績占20％，理論考試成績80％。平時成績考核內容包括出勤率、作業完成情況等，理論考試考核是根據教學內容統一出題，側重于基礎知識實際應用，采用閉卷進行考試。

2.實驗課程評價方法

實驗課成績的評定也分為兩部分，平時成績占30％，實驗操作考試占70％。平時成績包括實驗出勤率、實驗報告完成情況、實驗態度是否端正。實驗報告的成績直接與實驗結果的準確度掛鉤。實驗操作考試題目由每學期開設過的實驗中衍生

出，有3～5個實驗操作題目，學生通過現場抽簽確定操作考試題目，然后立即完成操作題目，教師通過學生在操作過程中的表現給出操作考試成績，提高學生的基本操作技能。

總之，通過上述課程教學改革，徹底打破了傳統的分析化學及實驗教學方法，激發了學生學習興趣，使學生由被動學習轉化為主動學習，如讓學生做畢業論文或接受一個新課題時，首先要了解這一課題的歷史、現狀、基本原理、基本方法和基本技術，獨立、主動查閱相關國內外原始文獻，了解該課題的國內外研究進展，分析該課題的現實意義，在指導教師的指導下進行有關實驗，讓學生的潛在能力得以最大限度的發揮，造就與時俱進的、具有獨立思考、實踐能力高和競爭能力強的高層次創新人才。

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篇9

1.1實驗室之美

寬敞明亮的實驗室、擺放有序的儀器設備、整潔一新的實驗室臺面、地面，在環境優美的實驗室完成學習任務，都能給予學生美的享受。但實際上大部分化學實驗室都有著令人不悅的異常氣味，這就需要教師先引導學生了解實驗室，了解化學實驗的特點，了解異常氣味產生的來源;再啟發學生通過科學合理的實驗設計，嚴格遵循實驗室的各項規程，減少實驗對化學試劑的使用以及“三廢”的產生和排放。實驗完畢后，再將個人使用的儀器刷洗干凈，擺放整齊，將實驗臺面、地面打掃干凈，以保持實驗室的整潔之美。

1.2實驗儀器之美

分析化學實驗使用的玻璃儀器較多，如滴定管、容量瓶等，造型各異，本身就具有直線美、曲線美及造型美。教師在實驗教學過程中要求學生按照“從左到右，自下而上”的原則組裝儀器，儀器裝畢干凈利落、勻稱協調，充分展現出儀器美的均衡性。而教師要求學生規范的使用儀器，如通過控制滴定管活塞的開關，就可隨時控制反應速度以及反應的終止。使學生體會到儀器美不僅在“外表”，還有“內在”的性能美。

1.3實驗技術之美

隨著科技的進步，化學實驗技術也愈顯其美的價值和特征。如鄰二氮菲分光光度法測定鐵的實驗，往屆學生使用的是手動波長的721型分光光度計，用于可見光區的測定，按鈕式、手動波長設置，波長精度10nm，操作繁瑣，儀器穩定性能也較差?，F在實驗使用UV762型全自動掃描分光光度計，通過觸摸屏實現全部操作，測量波長范圍寬，可用于紫外和可見光的測定，波長精度為2nm，可進行自動波長掃描，大大提高了學生的實驗效率。讓學生體驗到現代分析儀器技術突飛猛進的發展美。

1.4實驗操作之美

實驗演示時，教師先以規范、優美、嫻熟的動作給學生做出示范，從儀器的用法到試劑的用量處處體現出實驗操作之美，增強學生獲得鮮明的實驗現象、準確的實驗結果的信心。當學生進行實驗時，教師再巡回指導，解惑答疑，讓學生切身體驗到滴定終點將到時，一滴或半滴試劑的滴下就能改變顏色而獲得準確實驗結果的操作樂趣，既是培養學生良好實驗習慣的手段，也是美的欣賞和熏陶的途徑。

1.5實驗思維之美

“化學實驗過程不僅是感性活動過程，而且更是理論思維活動過程，它本質上是理論思維的物化?！笨茖W之美在于發現，因為科學的發現就是透過現象看本質，尋找其深刻的內在規律，這是人們從事科學研究的目的所在。如常見陽離子混合液的定性分析實驗時，在酸性試液中加入稀HCl溶液，可得到白色沉淀，經分析可確定白色沉淀是由AgCl/Hg2Cl2/PbCl2組成，從而體現出Ag+、Hg2+2的Pb2+的共性。接著將除去氯化物的酸性離心液中加入硫代乙酰胺(TAA)溶液并加熱，可得到第二組陽離子的硫化物沉淀，離心分離;再將離心液pH值調為9.0，并加入TAA加熱，可得到第三組陽離子的硫化物沉淀。實驗要求學生細致觀察現象從中發現實質之美。上述現象的實質是其硫化物溶解度的差異，第二組陽離子相應的硫化物的溶解度小，因此在酸性試液中可生成沉淀，從而與其它離子分離;而第三組陽離子相應的硫化物的溶解度比第二組的大，所以在堿性試液中才能沉淀完全。由此可見，使離子完全沉淀的條件選擇依據是離子生成相應化合物的溶解度。教師通過引導學生對一系列實驗現象的觀察與思考，使他們深深領悟該原理在思維上的動態之美與和諧之美。

1.6實驗設計之美

一個體現出科學性、可行性、安全性、簡約性的實驗設計，不僅是科學設計，而且是美的設計。居里夫人說:“科學的探討本身就含著美，其本身給人的愉悅就是報酬。”如研究型設計性實驗“Cu2+、Zn2+混合溶液各自含量的測定”，有學生會考慮利用Cu2+、Zn2+與EDTA絡合性能的差異，采用控制酸度法測定。即在pH為5～6時，以二甲酚橙(XO)為指示劑，用EDTA標準溶液滴定Zn2+的含量，然后調節溶液的酸度pH為4，以1－(2－吡啶偶氮)－2萘酚(PAN)為指示劑，加熱80～90℃情況下，用EDTA標準溶液滴定Cu2+的含量。但是，這種方法的結果誤差較大且滴定終點的顏色突變不明顯。如何解釋和解決這個問題，就要考慮Cu2+、Zn2+兩種金屬離子和EDTA、XO的絡合性的差異，盡管在pH為5～6時，Cu2+與XO不絡合，但與EDTA會有絡合反應，從而造成較大的測定誤差。為此，師生共同探究解決方案，最后結合預實驗給出可行的實驗方案，即以硫脲掩蔽Cu2+先測定Zn2+含量(要求嚴格控制溶液的酸度、硫脲與其它試劑的加入順序);再取一份試液，測定總量時，首先以Cu2+標準溶液多次實驗，確定正確的滴定終點顏色，從而提出正確合理的設計方案。

1.7實驗報告之美

實驗報告是實驗全過程的記錄、歸納和升華。教師除了要求學生把實驗目的、原理、過程現象、數據處理、結果分析等簡要地記錄下來，形成常規格式的書面報告外;還要重點強調學生需獨立完成并且實事求是的記錄數據和描述現象，不可臆造、篡改或抄襲。如滴定分析實驗，需要求學生在三次平行實驗中，數據極差應在0.08mL以內(以每次消耗滴定液體積20mL計算)才算合格;若不合格，必須再進行操作直到得到三次合格的數據為止。同時鼓勵學生對實驗報告進行創造性設計，繪制美觀、整潔、比例適當的線條圖、著色圖、裝置圖等，就像一幅精美的繪畫那樣令學生自我陶醉，培養學生通過“想象－創造”，用化學語言和簡明符號來表達化學之美的能力，從中體會到獲得成功的創造美感。

1.8實驗教師之美

在美育和實驗教學的滲透、結合與促進中，教師起著媒介、橋梁的作用，所以實驗教師不僅要以美施教，從心靈到儀表都要成為美的化身，以美好的形象和言行垂范于學生，以自己的人格魅力影響學生，同時要以高超精湛的教學藝術使學生感到上課就是一種愜意的審美享受。實驗教師著裝樸素得當、教態端莊自然，使內在學識修養與外在形象和諧統一，就會令學生感到愉快，提高聽課情緒，有利于知識的傳遞。而實驗教師在課堂教學傳遞知識信息時使用的準確、生動、富有啟發性的語言，吐字清晰，發音標準，都能讓學生體驗和感受到輕重緩急、高低強弱等眾多的語言變化美。從而使師與生、教與學之間呈現一種融洽暢達的氛圍，形成一種師生心靈相通、情感和諧的美。

2分析化學實驗教學模式的審美化

如何在分析化學實驗教學中充分展示上述美育內容，就需要教師了解美學原理以及將美學原理與實驗教學相結合的原則，改變傳統實驗教學模式為審美化教學，使學生在欣賞、體驗化學實驗美的同時習得知識、陶冶情操;達到提高教學效率，又培養學生審美素質的目的。

2.1教學目標審美化

教學目標審美化就是改變傳統實驗教學中單純的驗證性、知識傳授性模式，將知識傳授和審美修養結合起來，使學生能將化學知識變為審美對象，在親身實踐中體驗到分析化學實驗里的儀器美、操作美、現象美、思維美，提高其審美欣賞、創造和表現能力。同時通過審美模仿與遷移，培養學生積極向上的生活態度。

2.2教學內容審美化

分析化學實驗教學內容豐富且涉及面廣，但各知識點間并非孤立無關，而是有規可尋。教學內容審美化就是要發掘這其中的內在邏輯美，即讓教學內容邏輯清晰化?？刹扇∫灾R點為紐結，知識點間的聯系為線，再以多條線形成面，以多個面構成“點線面體”的立體知識系統和跨學科知識聯系，按照“基礎實驗—綜合實驗—研究實驗”三個層次組織實驗教學內容，實現教學內容的審美轉化。如在酸堿滴定法的基礎、綜合實驗完成后，安排HCl－NH4Cl、HCl－MgCl2－NaCl中各組分含量的測定這兩個研究性實驗。為了設計出科學合理的實驗方案，學生需查閱相關理論書、分析化學手冊以獲得各種有用的常數和溶液的配制方法，寫出完整規范的設計實驗報告，再在實驗室里完成實驗。通過完成這兩個實驗的學習，學生對強酸、弱酸和極弱酸的概念性質以及滴定過程的特性有了深入的理解;同時，對于幾種指示劑的變色范圍、選擇原則等更加熟悉，今后遇到同類問題都會迎刃而解。在絡合滴定法基礎、綜合性實驗完成后，則安排Fe3+－Al3+、Cu2+－Zn2+混合液中各自含量測定的兩個研究性實驗，讓學生在實驗過程中充分了解各種離子性質(絡合、水解等)、酸效應曲線的應用以及各種金屬離子指示劑的變色、適用酸度范圍及其正確應用等，得到的效果是傳統教學內容的編排所無法取得的。

2.3教學過程審美化

教學過程審美化就是教師將實驗課的預習、授課、演示、提問、啟發、討論等環節藝術化，引導學生用實驗、記錄、實驗條件控制等科學方法及分析、比較、抽象概括等邏輯思維方法得出正確結論，使學生在學習過程中，體驗到研究科學問題的思維過程美、理性美。

2.4教學手段審美化

教學手段審美化就是實驗教學中充分利用直觀教具與多媒體等現代教學手段，向學生展示直觀、形象、和諧、愉悅化學美的同時，促進學生學習興趣，提高教學質量和效率，銳化學生審美感觀。如分析天平的稱量實驗，就可先播放相關視頻，再輔以教師講解，最后進行實際操作練習。

2.5教學評價審美化

教學評價審美化即采取多樣化的評價方法，以積極的態度看待學生個體差異，給予肯定評價。如在研究型設計性實驗中對提出有新意和創新性的方案的學生要及時肯定、積極鼓勵，以贊美的評語使學生感到成功和進步，激發學生新的積極行為。

3結語

篇10

1 改革教學內容，使其層次化

將課程實驗分為操作性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗幾個層次開設實驗課。

1）操作性實驗和驗證性實驗著重對學生進行實驗基礎知識、基本操作技能訓練，是化學基礎實驗教學的重要環節。對于該類實驗，我們首先明確該門實驗課中學生應掌握的實驗基本操作；基本操作所屬的具體實驗項目，通過講授、演示和與學生的交流討論，向學生傳授實驗基本原理、基本知識和實驗基本要點與關鍵步驟，對學生進行嚴格的規范化操作的指導和訓練，及時發現和糾正學生在實驗基本操作上存在的問題。

2）綜合性實驗主要指導學生根據實驗原理，運用基本實驗方法、實驗手段和技能完成給定化合物的合成、組成測定及結構表征，使學生系統學習各類化合物的合成原理與方法，學習運用近代分析儀器的方法。綜合性實驗突出訓練學生對所學化學知識和化學實驗技能的綜合應用，通過一個物質或產品的研制、生產過程、成分分析等，達到培養學生科學思維和創新意識的目的。對于實驗中的關鍵問題、安全要求、基本裝置的規范安裝和基本操作等內容進行詳細的講解，而對實驗過程的現象及實驗產生的結果，則由老師引導學生分析和思考，并要求學生進行討論，這種啟發式和互動式教學，調動了學生參與學習的積極性。

3）設計性實驗突出培養學生運用所學知識解決實際問題的能力、判斷推理能力、研究創新能力、團結協作能力。設計性實驗是指在給定實驗目的、要求和在實驗室現有條件下，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗教學方法。與傳統的實驗相比，設計性實驗突出學生在實驗中的主體性，讓學生主動思考、主動實踐，這對于提高學生的創新能力、實踐能力等綜合素質十分有利。對設計性實驗，我們首先指導學生查閱相關文獻，與學生共同討論實驗方案，對實驗原理、操作步驟、數據處理則由學生自行弄懂。實驗完畢后，與學生共同探討實驗的成敗。

2 改革實驗環節，使得實驗預習、實驗過程以及課后輔導一體化

2.1 實驗預習

在實驗前要求學生對將要進行的實驗進行預習，寫出預習報告。預習報告主要包括實驗的基本原理、實驗儀器、實驗藥品、實驗步驟、實驗數據的記錄、課后問題等內容。通過預習學生可對實驗原理、所用儀器、藥品、操作步驟等內容有一定的了解，可提高學生實驗的效果。

2.2 實驗過程

在實驗課上，教師和學生針對本次實驗內容進行充分的討論。通過教師講解和學生的討論，使學生能掌握實驗基本原理、實驗步驟、實驗 數據的處理方式、實驗過程中的注意事項等。

實驗過程中要求學生要按照正確的操作步驟進行實驗操作，要及時正確地觀察與記錄實驗現象、獲取實驗數據并進行結果處理。教師要對學生的實驗基本操作進行具體指導，及時發現學生在實驗基本操作上存在的問題并及時糾正。

2.3 課后輔導

實驗指導教師要對學生的實驗報告進行認真、詳細的批改，指出實驗報告中的錯誤，記錄實驗報告中反映出來的學生在實驗過程中可能存在的問題，并與學生進行及時交流。

3 改革教學手段，提高教學質量

3.1 重視現代現代教育技術在課程教學中的應用

任課教師將該課程的教學課件放到每個教師的教師社區中，學生可根據課件的要求進行預習、自學和課后討論。同時將把實驗中的基本操作以多媒體的形式放到學院的網站上，學生在網上可進行基本操作的網絡練習，使學生在正式操作練習前就有一個感性的認識?，F代教學手段用于課程教學中，改變了傳統實驗教學單一的教學形式，使現代教育技術手段與傳統實驗教學方法有機結合，優勢互補，提高了實驗教學質量。

3.2 對于設計性實驗，自主選題和教師擬題相結合

對于設計性實驗，教師擬定一些題目，學生從中選題進行實驗，也鼓勵同學根據自己所掌握的知識自主擬題。學生針對選擇的題目查閱文獻，設計實驗方案，進入實驗室進行 實驗操作，撰寫出完整的科學研究報告。通過設計性實驗過程，學生自主設計實驗的能力逐步提高，創新意識得到加強，創新能力得到培養。

3.3 注重科研與教學結合