淺議物理化學實驗仿真軟件的作用

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摘要:以物理化學“凝固點降低法測定物質摩爾質量”實驗為例，闡述了以Labview程序為基礎的仿真實驗在培養學生創新能力方面的應用。通過對不同歷史時期實驗方法的仿真操作，使學生體會到隨著技術的進步，實驗方法改進的背景和思路，對啟發學生的創新思維起到了積極作用。

關鍵詞:創新人才;物理化學實驗;仿真實驗

創新人才是指具有創新意識、創新思維、創新能力的人才［1］，其核心是不因循守舊，能在細微處發現問題、并解決問題。物理化學實驗是一門綜合性很強的實驗課程，其背后思維邏輯嚴密、方法多樣并緊隨時代技術不斷進步，所以給學生提供了更多的思維和想象空間，對培養化學專業學生的創新思維具有不可或缺的作用，但在實踐過程中經常會出現以下問題:①實驗儀器臺件數偏少，不能保證每個學生能夠掌握所有實驗細節。②有些實驗原理和設備與實驗要求存在偏差使實驗準確度和重復性較差。③絕大多數物理化學實驗均涉及到儀器的使用和操作，給學生的預習和復習帶來了較大的困難。④傳統實驗教學方法難于突出培養創新型人才的目的。鑒于以上情況，我們嘗試在教學模式上進行改革，通過仿真實驗彌補以上缺陷。通過實踐證明，該方法有效的提高了學生的創新思維能力，并且使實驗器材的損耗降到最低。

1物理化學實驗仿真軟件的編寫方法

Labview是美國NI公司推出的基于圖形化的編程語言，主要用于編制虛擬儀器軟件。其編程方式是通過數據流實現的，編程的圖標用來表示函數，數據流的流向則用連線表示。在仿真過程中，Lab-view強大的圖型化編程語言和直觀的圖形化環境，使程序開發更為快捷［2］，實現了計算機和仿真的一體化，實質上計算機控制的是每個實驗儀器，通過后面板的程序框圖來實現對前面板可視化儀器的控制，從而達到我們所需的目的和要求，借助這一點可以實現物理化學實驗仿真程序的高度真實性和可操作性。

2在物理化學實驗仿真軟件中體現創新人才培養的目的

在實驗中培養創新人才很重要的一點就是要讓學生在實驗中學會發現問題，而不僅僅是簡單的接受實驗事實。通過在仿真軟件中把不同時期和不同條件下的實驗方法和結果體現出來，可以給學生更多的思考空間，對創新型人才的培養顯然可以起到有益的作用。下面以“凝固點降低法測定物質摩爾質量”實驗仿真軟件為例作進一步說明?！澳厅c降低法測定摩爾質量”是物理化學中的經典實驗，該實驗操作復雜，技術要求較高［3］，涉及溶液、相平衡(可逆與不可逆平衡、新相生成)、高精度溫度測定等諸多問題，學生初次實驗難度很大。為了解決這個問題我們編制了該實驗的三個仿真程序，操作界面如圖1、圖2和圖3所示。這三個仿真程序分別反映了上世紀90年代以前，2000年左右和目前最新的實驗方法，學生通過這幾個仿真實驗明白了圖1為什么要使用上下攪拌的方式，圖2相比圖1有哪些改進但是又產生了哪些問題，為什么圖1和圖2的裝置測量結果總是偏低，圖3的裝置為什么通過阻止液體在樣品管壁上優先結晶、同時當體系中出現結晶時對樣品散熱進行補償就可以得到精確的實驗結果，所有這些使學生更加勤于思考。

3結語

經過仿真程序在教學上的應用，學生對于即將做的實驗，產生了濃厚的興趣。加深了學生對實驗的理解和思考能力，對培養創新型人才具有較大的幫助。

參考文獻:

［1］孫世志．研究性物理實驗與大學生創新素質培養［D］．大連:大連理工大學，2006．

［3］梁碩，趙冉．基于Labview編程語言的圖像處理技術淺述［J］．信息技術，2012，10(11):78－79．

［4］牟維君．凝固點降低法測定摩爾質量實驗的改進［J］．中國西部科技，2009，25(8):22－23．

作者:白云山 陳琳 吳鵬飛 陳亞芍 單位:陜西師范大學