在本科理论与实践课程中引入观摩实验的探讨.doc

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1、在本科理论与实践课程中引入观摩实验的探讨摘要文章简要介绍了本科生理论与实践课程中通过观摩DEMO（演示实验）引进原子、分子尺寸的概念对于本学生从理论上理解仪器分析中给定物质的大小和原子数的重要意义，结合国际合作课题组在DEMO方血已有的经验，指出了如何在“中级仪器分析”（双语授课）谍程中帮助学生真正建立明晰的分子、原子概念，从而将理论更好地与实践相结合。关键词理论与实践演示实验教学改革中图分类号：G642文献标识码：ADOI:10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.09.024DiscussiononIntroducingObservat

2、ionExperimentinUndergraduateTheoryandPracticeCoursesCHENGHanwen[l],TANGYihong[l],LUOJin[2]([1]SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering,ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai201418;[2]StateUniversityofNewYorkatBinghamton(Binghamton),NewYork,America13902)AbstractThispaperintrod

3、ucesthetheoryandpracticeofundergraduatecoursesintroduceatomic,molecularsizebyobservationDEMO(DemonstrationExperiment.)conceptforthepresentstudentstheoreticalunderstandingofinstrumentalanalysisisimportantgiventhesizeofthesubstanceandtheatoms,combinedwithinternationalcooperationpr

4、ojectgrouphasexperienceinDEMOrespect,pointingouthowtohelpstudentsinthe〃intermediateinstrumentalanalysis"（Bi1ingualteaching）coursereallyestablishclearmolecules,atomsconcept,whichwillbettercombinetheoryandpractice.Keywordstheoryandpractice;demonstrationexperiment;teachingreform对于木

5、科生来说，理论与实践的教学课程有很多，而对于许多化学专业的学生而言，仪器分析类课程将理论和实践很好地结合在了一起。而在这些仪器类课程中所涉及的光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜（TEM）等显微技术如今在本科生的实验室中并不陌生。但是仍然有很多学生在学习中接触到的原子和分子尺度概念时候理解不清晰。在上述的一系列技术中，尽管实践用仪器（如TEM）的分辨率高一些,这些技术却均不能提供原子级的分辨率。自从20世纪80年代早期G.Binnig和H.Rohrer（1986年获得诺贝尔物理学奖）发明了STM（扫描隧道显微镜），研究者们对STM仪器和应用的兴趣

6、呈爆炸式增长，并因此在原子/分子水平上开辟了科学和工程的许多新领域。为什么要讣本科生在木科学习阶段就要观察和了解原子这样理论而又抽象的概念呢？首先，因为材料中原了或分了的存在是一个重要的化学概念。学生通常对一个已知物质中的原子大小和数目的认知感到困难。光学显微镜可以用来检查物体的细节，但是只有物体的大小大于光的波长才能被观察到，小到原子级别则无法达到可视化。其次，纳米尺度上的原子排列决定了材料的宏观性能。通常学生难以将相似元素组成的材料宏观性能与原子级的结构关联起来。在分析化学专业的木科生课程设计中，像仪器分析课程这类理论与实践相结合的课程都是必修课程

7、。随着各种检测技术不断更新，化学/材料类本科生也应该对仪器分析技术的发展趋势有所了解。自从纳米技术的问世，在纳米材料表面通过特定的设计实现原子/分子级别特殊排列成为研究者们追求特异纳米功能的重要途径。所以通过仪器分析的检测手段让本科生增强他们的原子、分子概念对于培养我们的木科生适应更快的科学发展尤为重要。在“中级仪器分析”这门谍程中有一章节将电化学方法中的理论知识点一一库伦分析法和原子层中原子个数的计算联系了起来。如，一定的电流和时间将会在lcin2中沉积多少个铜原子？一定个数的铜原子需要多大的电流才能在一定的时间里沉积满一个单原子层/lcm2?在这一

8、章节的学习中我们发现学生对原子水平的理解甚少,进而对这一量化计算过程感到陌生。考虑到学科发展的