理化技术全文(5篇)

前言：小编为你整理了5篇理化技术参考范文，供你参考和借鉴。希望能帮助你在写作上获得灵感，让你的文章更加丰富有深度。

第1篇：理化技术范文

1对象与方法

1.1对象

以平凉医学高等专科学校卫生检验与检疫技术专业2009级到2012级4个年级共计133名学生为研究对象，将每级学生随机分为对照组与实验组，分析比较两组学生的理论学习成绩和实验操作成绩、学生评教成绩。

1.2方法

将每级学生随机分为两组，在教学内容、实验项目、学时数、带教教师、考核试题和评分标准完全相同的情况下，比较两组学生的成绩，学期结束后开展学生评教，并了解学生对两种教学方法的体会。对照组采用教师讲解、示范，学生练习操作的传统方法；实验组要求学生根据实验项目查阅资料，并进行实验设计，同时将设计方案交带教教师审批通过后方可进行实验操作。在操作过程中，带教教师巡回指导，纠正学生不规范的操作，解答学生的疑问。

2结果

学期结束后，学生从教学内容、教学方法、教学态度、教学效果4个方面对教师进行评教；召开学生座谈会，了解学生对两种教学方法的体会。学生评教采用量化打分的方式，座谈会采用自由发言的形式，实验组学生的评教得分高于对照组（P＜0.05）。同时，座谈会结果显示，学生一致认为实验设计的教学方法可使学习兴趣更浓、效果更好。

3讨论

3.1实验设计培养了学生的自学能力和综合应用知识的能力

研究中实验组学生通过查阅资料，对同一样品的多种测定方法进行比较，并结合实验室现有条件进行试剂配制、预实验，最后正式提出实验方案。通过这一复杂过程，学生对该内容的认识更深刻、记忆更牢固、学习效果更好。同时，实验设计也培养了学生的自学能力和综合应用能力，将学习的主动权交给了学生，使学生成为教学的主体。相反，对照组按照传统的方法，教师准备好所有的仪器、试剂，讲解、示教后，学生只需要按照教师讲的步骤进行操作，对知识的印象不深、效果较差。

3.2实验设计激发了学生的学习兴趣

传统的教学方式在一定程度上抑制了学生参与实验的主动性和积极性。因此，教学效果和质量都受到了一定的影响。而实验设计的教学方法把课堂教学的重点从学生记忆现成结论为主转移到引导学生探索问题本身上来，指导学生通过实验现象把握科学规律，使学生的学习方式由被动接受转变成了主动探究。

3.3实验设计使学生所学知识系统化、条理化

在实验设计的过程中，一方面督促学生进行课前预习，更好地熟悉教学内容；另一方面实验设计有多重环节，学生通过查阅资料，不断学习、比较、反思、推敲，使知识系统化、条理化，可达到举一反三、触类旁通的效果。

3.4实验设计培养了学生的动手能力和创新精神

第2篇：理化技术范文

1.1实验技术人员对实验室仪器管理重视程度不够

目前我院实验中心承担了全校理工科学生的化学基础实验教学，包括材化、化药、生工的全体学生。上物理化学实验课的班级有50个，学生人数达到1500余人，而物理化学实验室仅有4间，上物理化学实验课的全体师生是走“流水线”的形式，再者，师生总体受“重教学，轻实验”思想的影响，学院领导对实验技术人员工作的认同度不高，导致实验技术人员工作积极性下降，实验技术人员都产生一种消极应付实验仪器设备管理心理，敷衍实验教学。

1.2实验教学过程未严格遵循管理制度

我院物理化学实验室制定了相关实验室运行规章制度，要求每次实验要安排值日生，仪器要严格按照使用步骤操作，仪器损坏要及时登记等。但是在具体的实验过程中，很多教师为方便学生实验，或者节约实验时间，没有按照仪器正常操作规程操作仪器，比如，使用旋光仪一定要预热至少十分钟，很多学生根本就没有做到。同时，在物理化学实验教学中，由于参与实验的学生较多，指导教师不能一对一指导，大部分学生都在摸索中完成实验过程，结果导致学生实验做完后，仪器也损坏严重。

2定位化管理物理化学实验仪器探讨

目前，定位化管理在很多行业起着重要的作用，王晓础等等报道了在大型综合医院手术室仪器管理中采用双向定位的方法进行管理，周清武报道了对药房药品进行定位化管理，辛晓东报道了对煤矿井下人员进行定位系统管理，刘建东等报道了在小包装中药饮品库房进行定位化管理，张玉琢报道了在高校图书馆自习区有限定位管理。现在我们把定位化管理运用到物理化学实验室教学仪器的管理中。

2.1定位化管理实验仪器理念

定位化管理就是将物理化学实验室教学仪器统一定位，放置于实验室，使用后立即放回原处，保证实验的顺利进行。首先，制作好物理化学实验仪器分布表模型，在模型上标注好各种实验仪器的摆放位置，通过该模型可以正确找到仪器；又在每个实验仪器上粘贴标识来表明它原来的归属位置，通过仪器上的标识反向找到它的归属位置，可以有效提高实验仪器的管理。

2.2定位化管理实验仪器的初步构想

仪器分布表模型包括实验室房间号，仪器名称和维修情况，将各种仪器制成不同的小模型并写上名称粘贴在上面，不同仪器可以用不同颜色区分。将仪器分布表模型放在实验室的最前方，即黑板下方，方面上物理化学实验课全体师生查看。具体操作步骤如下：实验技术人员在上课前首先对上实验课教师说明要求定位化管理仪器，实验结束后，指导教师按照仪器分布模型要求学生将实验仪器摆放好，如果在实验结束后，仪器如果损坏或缺失应及时上报给实验员，实验员检查通过后，师生方可离开实验室。3.3定位化管理实验仪器的预期效果通过采用定位化管理物理化学实验教学仪器，其预期效果有：首先，方面师生教学，教师能轻松演示实验，学生进行实验时也能快速找到所需仪器，改变了以前学生满教室找实验设备的现象；其次，学生实验能够更加有序地进行，在实验进行中，能及时发现仪器问题并进行维护；最后，将实验教学仪器按照仪器分布表模型还原，能够减少实验技术人员的工作量，方便实验技术人员更加有效的管理实验仪器。

3结语

第3篇：理化技术范文

[关键词]物理化学实验；改革；绿色化；综合化；特色化；科技化

高校物理化学实验是一门重要的化学基础学科，在巩固加深物理化学理论课程中概念和理论的理解方面有着重要作用。中国海洋大学是一所具有海洋特色的综合性学校，涉海学科一直是我校特色优势化学科，如何结合当代蓝色经济发展的需求，将海洋特色和各专业特色融入到目前实验教学内容当中，丰富实验内容，激发学生学习兴趣，一直是我们实验教学队伍的研究内容。我校物理化学实验课程是一门理工学科的基础科目，主要面向化学、化工、药学、材料、生物、食品、环境等相关专业，学科覆盖面广、交叉渗透日益突出。但在实践中发现，实验教学内容目前也普遍存在验证性实验偏多、设计性实验少，以及实验内容缺乏灵活与创新、实验试剂毒性大等问题。因此按照高校对创新人才培养的目标要求，并考虑到学时少实际情况，有必要对物理化学实验教学内容和方法上进行调整，将绿色化、综合化、特色化和科技化理念注入目前物理化学实验教学中，深化实验教学内容改革，此举将有助于提升物理化学实验教学质量和创新人才的培养。

1物理化学实验的绿色化改进探索

开展“绿色化”物理化学实验建设既是教学改革的重要内容，也是新时代化学教学面临的一个崭新课题。长期以来在完成实验教学任务的同时，我们普遍对实验废弃物的排放关注不够，必须集中收集处理，或者经过无害化处理才能排放。因此，对实验内容、实验方法进行改进、实现绿色化物理化学实验教学是养成学生良好实验习惯，培养学生环保意识的重要途径[1]。充分考虑化学试剂和实验产物毒性的前提下，在实验内容方面，我们可以精选物理内容，将含苯含汞的试剂替换掉。例如双液系相图实验中用环己烷-乙醇体系来代替毒性大的苯-乙醇体系；燃烧热测定实验中，用肉桂酸、葡萄糖、自制固体酒精、蔗糖等物质来代替萘[2-5]；在实验方式上，开展半微量化实验，减少药品用量、降低废弃物的排放，缩短实验时间；在测量技术上，增加仪器现代化水平，用压力传感器代替U型管水银压力计、数字式精密温度控制仪代替含汞的贝克曼温度计[6]都是降低实验室污染，实现绿色教学的有效方法。

2物理化学实验的综合化改进探索

现在的物理化学实验中多为验证型实验。验证型实验能够将课本理论具象化，加深学生对现有抽象概念的认知。但目前的实验内容相对独立，没有形成一个综合的、整体的、连贯的知识体系。因此我们需要在验证实验的基础上增加综合性实验项目来体现实验内容的复合性和实验方法的多元性。综合性实验教学是针对传统实验教学模式而提出的，将传统的实验内容进行模块化整合，涉及多个知识点或研究方法，让学生在现有的实验条件下将不同的知识点集合在一起，达到全面、综合的培养目的。通过贯通整个物化课程学习阶段的综合型实验，使学生加深对物理化学基本原理和基本知识的理解和掌握。我们可以一种物质为主线，在这种物质的物理化学综合实验中把热力学、动力学、统计热力学和催化反应等理论知识关联起来，将多种实验方法整合，系统化、一体化。例如，旋光法测蔗糖转化反应速率常数是动力学的一个经典实验。在原有基础上我们可以启发学生从简单的测量表观速率常数扩展到研究溶液混合顺序、催化剂浓度对催化速率的影响等方面[7]，从内容和方法上丰富这个动力学实验，培养学生独立开展实验的能力。此外蔗糖还可应用在恒容量热法燃烧热的测定、冰点下降法测摩尔质量[8]等实验当中。如此一来蔗糖在物理化学实验中的使用既实现了实验教学的绿色化发展，又能够加强实验的综合性和探索性，还能让学生形成一体化、连贯性的知识体系，培养学生综合性实验能力。

3物理化学实验的特色化改进探索

虽然物理化学是一门基础学科，但食品、药学专业对化学知识需求与化学专业是有差异的，千篇一律的经典实验不能充分调动起学生的学习兴趣，很多学生会产生一种所学内容与自己专业无关的这种假象。因此在改革过程中，应不断创新、优化教学内容，结合专业特色突出教学重点。一方面，根据各专业特点与需求，选开或更新相应实验内容。对食品和药学专业开展的实验中，我们可选用食品或药学工业原材料与试剂，解决实际问题。例如针对药学或制药工程专业学生的实验内容，化学动力学部分实验对象可以由原来的蔗糖水解调整为测定某种药物分解速率及影响反应的因素，进而建立动力学模型。这样既可以使学生感到物理化学实验不仅仅是为物理化学课程开设，而是为提高本专业所需要的技能或实验技术开设，还能使学生切实感受到物理化学课程的重要性和实用性，激发学生学习物理化学的积极性[9]。第二方面，了解当前科研及应用领域的实验热点将科研难题剥离出来，化简去繁，融入化学类基础的实验学习当中。比如，我校物理化学教学团队在极化曲线的测定实验中，将实验内容进一步扩充，结合电化学专业知识、海洋金属材料防腐和海洋能源开发进行特色教学相结合，既保证化学基础知识的传授，又强调了本校海洋专业特色，将实验教学提升到具体科研实践和技术开发过程[10]，全面提高了学生自主创新能力和综合素质。

4物理化学实验的科技化改进探索

强化基础教育是本科教育的核心，具备了扎实的基础才能有潜在的自我发展能力。宽广的基础知识需要基础实验来验证和支撑，受设备资源、学习空间及学时限制，高校物理化学实验开设情况不能完全实现系统性、全面性。如今信息技术与课程教学深度融合，大规模的在线教育实践使课堂得以延伸，不再受空间的约束。雨课堂、Bb平台，Classin平台的应用为防控疫情期间的正常教学提供了有力的保障[11]。上线线下混合式的教学加速了未来教育网络常态化转变。在教学方法上，通过充分利用多媒体教学技术、网络资源等开展虚拟实验教学，能够弥补大型仪器设备学生不能亲自动手、复杂实验不能在短时间内完成的局限。虚拟仿真实验一般具有真实，交互，显隐，广用等几个特点[12]。仿真实验的软件界面高度模拟真实实验室场景，逼真丰富的实验仪器设备和材料可供学生自己动手配置、连接、调节。软件还包含自学、考核模式，可供学生自学及测试掌握实验的程度，良好的人机交互性不仅消除对实验仪器的陌生感还达到了提前预习的效果。虚拟仿真实验还可供“观察”宏观和微观世界，显示温度场、电场、磁场等隐性不可见部分，模拟极限压力操作等真实系统中不允许或极难推进等危险条件，很好地加深学生对实验概念的感知和认识程度，提升实验教学质量。

5小结

物理化学实验教学改革是一项复杂的长期的任务，在实际教学中要灵活把握经典与现代、基础与前沿的关系[13]，加大综合性实验教学内容的比例，有的放矢的改进实验内容。与此同时，将绿色化学的教育理念融入实验教学和管理中，将虚拟实验教学作为实验教学的工具与手段服务于本科实验教学，提高教学效果，培养优秀人才。

参考文献

[1]吕丹，姚思童，张进，等．开展“绿色化”物理化学实验的探索与实践[J]．科教文汇，2013(03)：41-42．

[2]邱会华，陈婉彤．以肉桂酸代替萘的绿色环保实验-燃烧热的测定[J]．化工时刊，2018，32(8)：20-22．

[3]张红，任淑霞，马志广，等．融入绿色环保理念的物理化学实验综合设计[J]．实验技术与管理，2018，35(6)：54-72．

[4]杨小勇，李伯全．用生物质燃料替换“燃烧热测定”实验中萘的尝试[J]．实验室科学，2018，21(01)：40-41．

[5]李咏梅，李人宇，夏海涛，等．燃烧热测定实验的绿色化研究[J]．甘肃科技，2008(17)：52-53．

[6]张晋芬，黄泰山，陈良坦．物理化学实验室的绿色化建设[J]．大学化学，2003(05)：19-20．

[7]许丽梅，徐旭耀，马琳．蔗糖水解反应速率常数测定实验的设计及改进[J]．实验室科学，2016，019(001)：23-25．

[8]黄道战，吴光兵，龙晓振．用蔗糖进行物理化学实验绿色化改革[J]．高校实验室工作研究，2004(02)：17-18．

[9]芦晓芳，王清华，杜慧玲，等．食品专业物理化学实验教学改革与实践[J]．大学化学，2011，26(05)：23-25．

[10]王丽莎，芦永红，姬泓巍，等．物理化学中极化曲线的测定实验改革[J]．实验科学与技术，2015，13(04)：103-104+115．

[11]李丽芳，李艳，韩峰，等．雨课堂辅助物理化学实验教学方法探讨[J]．教育教学论坛，2020(07)：283-284．

[12]李震彪．本科教学虚拟仿真实验之思考[J]．实验技术与管理，2019，36(9)：5-7．

第4篇：理化技术范文

关键词：机械制造工艺；合理化；机械设计

1机械制造工艺具体流程分析

机械制造工艺流程具体如图1所示。

1.1程序设计

程序设计即明确产品加工制造程序与技术程序内容，制作程序即机械制造产品从原料转变为产品的整个过程，其设计环节与内容丰富多元化，产品制造前需全方位做好原料与毛坯等准备工作，制作半成品，落实加工工艺，引进相关技术，同时包含包装设计等，都需全面考虑。技术程序即明确产品类型、样式、规格等，基于多节段程序与技术操作健全优化，促使机械加工问题与热处理等独特技术应用操作问题，都能严格遵守规定工艺流程完成实际操作，从而合理规划与优化机械制造加工工艺流程。

1.2零件装夹

在机械制造加工中，零件装夹是最为关键的环节，此程序通过选择正确位置于机床中固定毛坯材料，以促使机床制造加工工艺顺利有序完成。零件装夹需加紧稳定零部件毛坯，由于加工会向毛坯施加外力，所以科学合理地完成装夹，可在顺利加工生产的基础上保障产品质量。而工艺设计需就产品加工应用需求，选取最佳装夹方式。

1.3产品定位

机械制造加工工艺的产品定位方式各式各样，其对有效实现机械零件产品生产质量要求发挥着关键性作用。明确定位标准，需全方位调查分析加工工艺理论与实践经验，以高度贴合产品加工要求，实现定位标准。

1.4加工精确度

对于产品工艺设计而言，加工精确度是其最为关注的重难点，与加工技术实践应用程度息息相关，且直接影响着产品质量与加工过程。基于实际加工，合理设计并明确加工精确度，是进一步确定产品尺寸规格、形状、切割位置、工艺流程的关键；而且有效控制加工精确度，可显著优化产品工艺，提高加工质量。比如汽车零部件机械加工过程中，需在锻坯加工时，有效控制温度，合理调控正火温度，以保障加工零部件的硬度，在硬度处于198-208HB的时候，应采用切削加工工艺，以确保产品质量，利用40CrMnMo材料切削时，可持续加热到870℃，在保温空冷作业之后，以660-680℃高温完成回火，促使其与切削工艺要求明确相符，以提升加工精确度。

2基于机械制造工艺的合理化机械设计分析

2.1优化加工表面质量

为实现合理化机械设计，必须加强对加工表面质量的重视，特别是需要提升机械产品表层整体性。在机械产品生产加工过程中，表面质量与合格率问题息息相关，因此在机械设计中，必须提高机械加工表面质量。切削环节对于产品表面的影响不容忽视，需在设计中科学合理选择切削操作操作工艺，需根据具体情况合理选择切削液，并以均匀速度完成切削；选择合适的刀具，为实现合理化机械设计，设计人员需详细观察零部件特性，基于不同部件情况选择相应刀具，以缩减圆弧半径与角度层面的偏差，其中修光刃与精车刀都是最佳选择；合理化机械设计过程中，还需严格控制产品形变方式，由于部分零部件形变会导致机械表面质量下降，因此在设计时，应有效控制形变，以提高质量。

2.2实施标准合理化设计

在机械制造工艺中，随着社会的机械需求与功能要求不断提高，为提高机械制造工艺实施效率，机械设计应最大程度上推行标准合理化设计。将设计推动到标准化位置，设计人员可在统一设计标准下，设计出性能、结构、尺寸、规格等相一致的机械零部件。在零部件与质检标准相符的同时，标准化生产会逐步转变为规模化生产，可促进产品生产效率提升，还可节约加工成本，提高企业综合竞争力与综合效益。

2.3有效提升加工精确度

机械制造加工时，差异具有客观性，难以全部消除，关键在于如何有效降低差异，提升机械零部件加工精确度。提升机械零部件加工精确度的重点是，深层分析与论证差异存在的主要原因，确定各原因间的潜在关联性，以有效降低差异性，提升误差防控有效性，从而确保产品加工精确度。提升机械产品加工精确度与集合精确度的关键是针对性、个性化优化调整夹具，以先进测量工具与技术，提升加工精确度，合理降低误差，最大程度上避免加工误差引发不良现象，具体确定误差生成原因。机械零部件加工误差产生的原因主要有内部应力、刀具磨损、热变形等，而提升机械加工精确度的常用方法具体包括：转移原始误差法、均化原始误差法、误差补偿法、分化原始误差法，加工精确度的提高流程具体如图2所示。

2.3.1刀具磨损控制在机械制造加工中，刀具划分为两类，即尺寸刀具与成形刀具，其尺寸与形状都与精确度息息相关。所以有明确规范指出夹具标准误差应严格控制于零部件1/3内。在机械制造加工过程中，技术人员应提前控制误差，技术人员可根据规定与标准，针对具体使用需求，科学制定合理可行的设计方案。就存在误差的零件而言，可采用补偿法加以弥补，技术人员可在后续生产中，人为制造误差，使得二者中和，从而降低误差，使之趋向于0。

2.3.2受力变形控制机械制造工艺系统在重力与加紧力等要素共同作用下，会导致机床零件发生形变，且严重影响正常运行。针对系统刚度而言，详细分析数据，促使其与系统位移、吃刀抗力间构建密切联系。具体表达式即：f代表刚度；Gq代表吃刀抗力；j代表位移量。在具体加工时，车床顶层承受的应力偏小，所以位移量与形变程度都可直接忽视。但是机床尾座与刀具位置出，零部件形变相对严重，会直接影响机床性能。机床形变量具体即：受力点发生变化后，机床形变程度也会呈现出不同趋势。所以，在设计时，应持续提升机床强度，缩减工艺系统总荷载量，减少变化程度。

2.3.3热形变控制机床运行时，机械摩擦振动生产热能，导致工艺系统与零部件温度增高。对此，在合理化机械设计时，应针对易发生热形变的位置，增加冷却液，以热量传递方式，降低关键零部件热形变压力，以确保正常稳定运行。同时应科学使用机床，在既定运转时间段之后，需以充足时间休息调整降温。此外，还需加快工件进给，有效控制热量传导。

2.4推行绿色环保化设计

绿色环保设计理念不仅可降低机械设计对于周围环境的污染，还可提高机械设计成功率。基于绿色设计理念，可提升机械加工效率，促进机械制造工艺发展，并在传统机械制造工艺中融入全新绿色环保元素。因此，只有始终坚持绿色环保设计理念，以其为指导，合理利用系统化设计理念，以绿色环保材料为原料，注重原料利用率，降低损耗，才可提升效率。而且基于此理念，可最大程度上减少对于周围环境的污染，从而提高机械设计与机械制造加工的整体效益，进而满足企业与社会等多元化需求。

3结语

综上所述，在机械制造工艺发展中，引进合理化机械设计，既能提升机械制造工艺水平，又能减少资源消耗，提高机械制造效率，节约成本，因此合理化机械设备倍受青睐。并且，二者结合不仅可以实现机械制造工艺合理化，还可促使设计理念不断更新完善，从而真正意义上提高机械设计实施标准，优化机械制造加工精确度与质量，延长机械产品使用寿命，为企业带来良好综合效益。

参考文献：

[1]林放，张伟雄，陈俊武.机械制造工艺中的合理化机械设计解析[J].内燃机与配件，2020（7）：129-130.

[2]徐志东.机械制造加工工艺合理化的机械设计制造分析[J].科技风，2020（8）：163.

[3]宁玢菲，杨万国.解析机械制造加工工艺合理化的机械设计制造[J].建筑工程技术与设计，2020（6）：698.

[4]刘成龙，李光迪.机械制造工艺中的合理化机械设计研究[J].建筑工程技术与设计，2020（6）：673.

第5篇：理化技术范文

近几年东北大学在物理化学实验教学改革中引入绿色化学思想，在满足物理化学实验教学大纲基本要求、保证实验教学效果的前提下，合理选择和设计实验内容，采取环境友好的化学实验新技术、新方法，尽量减少或消除对环境或人体有毒、有害的化学物质的使用。在实验教学方式上，注意培养学生实验操作规范性，提高学生的绿色化意识。在教学实践过程中，提出了物理化学实验绿色化教学的一些具体措施。例如，更新实验设备、优化实验内容、实验微型化小型化设计、综合经典实验等。经过长期的努力和探索，增强了学生的绿色实验意识和环保意识，同时也改善了实验教学环境，基本实现物理化学实验教学的绿色化。

［关键词］物理化学实验；绿色化学；教学改革

随着科学技术的发展和社会的进步，人们越来越清醒地认识到经济发展所带来的环境污染问题已经对人类生存和社会发展构成了巨大威胁。引起生态环境破坏的污染物中很大一部分都是在人类自身的生产、生活过程中产生的。因此建设绿色生态环境已成为人与自然和谐发展的基本前提。绿色化学（GreenChemistry）就是近些年发展起来的与防治污染、保护生态环境密切相关的一门学科，目前已经成为国际化学学科领域研究的热点。绿色化学又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”等。绿色化学倡导利用化学的技术和方法减少或避免在工业生产及日常生活过程中使用、生产对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质。[1][2][3][4]高等院校中物理化学实验的绿色化改革正是契合了绿色化学的研究发展方向，向化学实验的无毒、无害化迈出了积极的一步。其目的是将绿色化学的研究思想传递给学生，使学生在今后的科学研究、生产、生活中也能积极主动地践行绿色化学观念；其方法是将绿色化学的实验设计理念融入基础物理化学实验教学进程之中；其核心内容是最大限度地减少或避免使用有毒、有害的化学物质，最大限度地减少或避免产生化学废物，也无需再处理废物，从源头处减少或消除环境污染。

一、物理化学实验教学绿色化的总体设想

物理化学是东北大学应用化学、生物工程、材料科学、冶金工程、环境科学、资源与矿物等专业的基础课程之一。而物理化学实验是物理化学教学的重要组成部分，是培养学生实践能力和科研能力的重要教学环节。[5]学校的化学实验中心每年为全校12个专业的近1200名学生开设数十个不同的物理化学实验项目。其中的“液体饱和蒸气压的测定”、“酸碱中和反应热效应的测定”、“铋－锡二元相图的绘制”等这些我们耳熟能详的、经典的物理化学实验项目曾经见证过几代学子的成长。毋庸置疑，这些实验设计得简单易行。通过实际的操作，实验者很容易理解其中蕴含的物理化学原理。然而，这些实验过程中都不可避免地会使用或产生某些有毒、有害的物质。如果不对这些物质进行无害化处理而直接排放，日积月累，不仅会影响师生的身体健康，还会污染周围环境。因此，物理化学实验绿色化是化学实验教学改革发展的必然趋势。在长期的物理化学实验教学改革过程中，我校化学实验中心高度重视贯彻绿色化学的教学理念，将绿色化学作为实验教学改革的重要组成部分。在对物理化学实验教学进行绿色化改革的进程中，我们从实验内容、实验设计、实验设备、经典实验项目整合、教学方法和教学理念等方面进行了积极的研究和探索，并取得了一定的效果。

二、物理化学实验教学绿色化的实践

（一）实验内容的绿色化

在实验项目的选择和实验内容的调整方面，尽量排除或减少对环境污染大、对人体毒性大的实验项目。在不影响实验效果的前提下，选用环境友好的试剂替代有毒或后处理困难的试剂，从而实现物理化学实验的绿色化。例如，“弛豫法测定铬酸根－重铬酸根离子反应速率常数”是以往我校应用化学专业学生必修的一个化学动力学实验项目。这个实验过程中需要使用的主要化学试剂是重铬酸钾。然而，通过对重铬酸钾性质的学习不难知道，它不仅有化学毒性和致癌性，而且还是一种强氧化剂，长期吸入，能破坏鼻粘膜，引起鼻膜炎和鼻中隔软骨穿孔，使呼吸器官受到损伤，甚至造成肺硬化。皮肤接触重铬酸钾溶液时易引起铬疮和皮炎。不仅如此，化学实验中心每年还需要投入高昂的实验经费用于处理由此产生的铬酸废液。因此，为保证实验教师和学生的身体免受危害，现已将其改为另一动力学实验“旋光光度法测定蔗糖水解反应的速率常数”，实验中用到的原料蔗糖无毒，而且使学生有机会学习旋光仪的使用方法。又如，在“气泡最大压力法测定溶液的表面张力”实验中，原来所使用正丁醇水溶液的最大浓度达到了0．35mol•dm－3。为了降低正丁醇使用浓度，我们曾对实验方案和实验装置进行了多次改进，使正丁醇的最大浓度降至0．1mol•dm－3。而且，实验操作也更加简便易行，实验中气泡的逸出平稳、连续。上述改进已经过多次教学实践检验，结果表明，正丁醇浓度的降低不仅节约了实验药品，而且低浓度正丁醇水溶液的表面吸附量随浓度的变化规律更符合吉布斯吸附等温式，有利于得出好的实验结果。

（二）实验微型化、小型化设计，减少药品用量

所谓微型化实验是指在微型的仪器设备中，用尽可能少的试剂获取所需的化学信息的实验方法。在保证可观测到与普通实验相同的实验现象的前提下，微型化实验还具有节约实验材料和时间、减少环境污染、操作安全等优点。所以，开展微型化实验是实现化学实验绿色化的好方法。在长期的物理化学实验教学过程中，在保证实验方案合理、实验结果稳定、实验效果显著的前提下，我们积极推行实验的微型化、小型化设计。例如，在“差热分析”实验中采用微型化实验样品管后，每份CaC2O4样品使用量减少到不超过0．05克，每学期仅CaC2O4试剂的使用量就减少到原来的十分之一。对于目前尚无法实现微型化的实验项目，我们采取了小型化设计或减少化学试剂使用量等方法，以期将物理化学实验对环境的污染降至最低。例如，在“金属二元相图的绘制”实验中，由于金属铋和锡具有熔点低、化学稳定性好、数据重现性好、原料易得、价格低廉等特点，所以，铋－锡二元系统一直以来都是我们进行此项实验教学的首选系统。若使用以往的实验设备，在实验过程中，以各种比例混合的金属铋和金属锡试样被放置在瓷坩埚中，上面覆盖一层硅油，以防止加热过程中金属样品被氧化。但是，通过查阅相关化学数据手册可知，金属铋的熔点为271℃，而硅油的燃点为320℃，仅仅比铋的熔点高约50℃。这意味着，在加热纯铋试样时，若操作者没有控制好升温速率而导致系统温度上升过快，那么样品温度很容易冲高至硅油燃点而引燃硅油。这不仅会造成大量硅油的损耗，容易引起教学事故，而且硅油高温挥发及不完全燃烧的产物还会污染空气。为此，我们放弃使用瓷坩埚而改用金属样品管盛装样品。这样不仅使单个样品的质量从过去的120克减少到几克，而且使用时很容易将金属样品管抽真空后密封，并循环使用。这种全封闭的手段有效避免了大量使用硅油作为样品保护层所带来的空气污染问题的发生。又如，在“酸碱中和反应热效应的测定”实验中，我们更换了体积更小的杜瓦瓶，使氢氧化钠和盐酸的用量减少到原来的四分之一。减少试剂用量后的中和反应系统由于溶液体积大幅减少，搅拌效率更高，系统各处的温度更趋一致，对温度变化的监测更容易，温度数据也更准确。除此之外，我们对“凝固点降低法测定分子量”、“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”等实验项目也进行了小型化改进，不同程度地减少了化学试剂使用量，显著降低了实验成本，改善了实验环境。实践证明，物理化学实验的微型化、小型化设计不但可以达到与常规实验相同的实验目的和效果，而且可以大幅减少试剂用量、不同程度地减少实验过程中产生的化学废弃物、节约后处理费用、减少污染、改善实验环境，因此，此举已经成为物理化学实验教学改革的一个重要发展趋势。

（三）实验仪器和设备的选择

与其他化学分支学科的基础实验相比，物理化学实验需要的中、小型实验仪器设备种类较多。其中多个实验需要测定温度和压力。传统的测温、测压装置都是含汞的，不但操作步骤繁琐复杂，而且易造成实验室汞污染，危及教师及学生的身体健康。例如，在“液体饱和蒸气压测定”实验中，过去常用U型水银压力计测定系统压力差。此种压力计中需要使用大量的金属汞，汞面用水液封。然而，由于此装有汞的U型玻璃管不宜经常清洗，所以管壁会吸附环境中的气体分子及尘埃等颗粒物。而在实验过程中U型管内汞液面会不断变化，会有少量汞由于与管壁上的吸附物作用而产生挂壁现象，从而使汞暴露于空气中并挥发为汞蒸气，这会对人体产生极大危害。目前，我们物理化学实验室中全部的测压装置均用数字式低真空测压仪替代水银压力计，从根本上消除了汞蒸气可能对教师和学生产生的危害。又如，在“凝固点降低法测定物质的摩尔质量”、“酸碱中和反应热效应的测定”及“燃烧热的测定”等热力学实验中，过去一直使用贝克曼温度计来监测实验体系温度的变化。贝克曼温度计虽然测量精密度高，但在实际使用时，存在操作繁琐且易碎等缺点。目前我们用数字式温度温差测量仪替代贝克曼温度计，不仅使实验操作难度降低，实验过程简化，而且也规避了由于操作不当造成温度计破裂而引起环境污染的风险。上述实验仪器设备的替换无疑使物理化学实验的测温测压手段更安全、更方便。

（四）综合经典实验内容

通过长期的教学实践和教学研究我们发现，传统的物理化学实验门类齐全、架构完整，大量的基础实验内容至今仍值得我们继承和发展。但囿于当时实验条件的限制，导致许多简单的实验耗时费力。因此，我们在保留经典实验内容的前提下，致力于整合实验方案，不仅大幅减少了试剂用量，有效降低了环境污染风险，而且还提升了学生综合分析实验结果的能力。例如，“原电池电动势的测定”、“电解质溶液电导率的测定”及“原电池温度系数的测定”这三个实验同属于电化学基础实验，内容相对简单。但是在过去，由于实验设备和实验手段的落后，完成这三个实验中的任何一个都需要很长时间，所以每一个都被设计为一个相对独立的实验项目，而这显然不利于学生将所学到的电化学基础知识融会贯通。通过认真分析、研究这三个实验的目的及内容，我们将它们融合并设计成了一个新的电化学综合实验。经过精心的实验方案设计和内容的整合，这个新的综合实验得到了学生和教师的广泛好评。由于实验试剂循环使用，避免了浪费和对环境造成的污染，为化学实验中心节省了实验经费。同时，学生对理论课中学到的电化学基础知识也有了比较全面且更为深刻的理解。

（五）合理分工协作

在实验教学过程中，我们不仅对经典内容重新进行综合设计，而且还会根据不同实验的特点，实时调整学生所做实验的部分内容。例如，学生在进行“双液系气液平衡相图”实验过程中需要测定的实验点较多，做出一个完整相图大约需要6个小时的时间，显然在规定的4学时内是无法完成的。为此，我们设计由两组学生分别测定相图的左半支和右半支，之后将两组数据合并，从而做出一个完整的相图。这就要求每组学生在实验过程中都必须认真仔细地完成操作并记录好数据，否则可能会因而某一环节的失误而导致合作双方的数据都出现偏差。实践结果表明，这种分工合作，在保证实验教学质量的前提下，既节省了药品，又有利于培养学生的协作精神和良好的操作技能。因此，对于复杂的实验项目，我们认为这不失为一个值得尝试和推广的好办法。

（六）规范操作方法，提升绿色化意识

长期的教学实践表明，在物理化学实验教学过程中，严格规范实验操作方法、督促学生养成良好的实验习惯是学生科研素质教育的重要内容。规范的实验操作方法和良好的实验习惯不仅是提升学生实验操作技能的重要基础，也是培养学生自觉进行绿色化实验的前提。在实验过程中，指导教师要认真监督学生不要随意丢弃药品，并纠正学生中普遍存在的“药品用量越多，实验现象就越明显”的错误观念，杜绝学生在做实验时随意加大试剂用量的现象，鼓励学生用最少的试剂做出成功的实验。同时也要求学生每次实验之前都要充分预习，提高实验成功率，减少重复实验引起的药品损耗现象。此外，教育学生从实验过程中的每件小事做起，逐步树立起绿色化科研意识和对社会的责任感。

三、改革后的成效

多年以来，经过对物理化学实验教学改革的绿色化探索与实践，在提升了教师自身的绿色化学教学理念的同时，在培养学生的协作精神、综合科研素质等方面也取得了良好效果。这些效果体现在学生在校学习期间养成了良好的实验操作习惯，明晰并理解了实验设计中绿色化改进之处，学会了用绿色化学知识设计实验等方面。而且，近几年来，我们对大量本科生就业后反馈的信息进行了分析并从中了解到，经过我们多年的绿色化实验教学训练，毕业生们在各自的工作岗位上都表现出较高的实验技能和良好的团队合作精神，综合素质高，受到用人单位的广泛欢迎。

［注释］

［1］平措，马橘红．物理化学实验室绿色化建设初探［J］．实验技术与管理，2009（12）：132－133．

［2］张康华，曹小华，谢宝华，等．化学实验教学与绿色化学教育［J］．实验室研究与探索，2010（5）：123－125．

［3］徐英，王桂清，陈灵谦．物理化学实验教学改革的探索［J］．高校实验室工作研究，2010（4）：5－6．

［4］魏泽英，李树全，谢小燕，等．物理化学实验教学绿色化改革实践［J］．教育教学论坛，2014（1）：245－246．