導(dǎo)語：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評價學(xué)生物理化學(xué)實驗探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]應(yīng)用MATLAB軟件和ASP.NET混合編程，構(gòu)建評價學(xué)生物理化學(xué)實驗結(jié)果的平臺，具有重要的現(xiàn)實意義。本文以物理化學(xué)實驗“最大泡壓法測定溶液的表面張力”和“電導(dǎo)法測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)在評價實驗結(jié)果中的應(yīng)用。該系統(tǒng)不僅能對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算，還能直觀地繪制出相應(yīng)的圖形，從而方便學(xué)生在完成實驗后快捷、客觀、準(zhǔn)確地評價所獲得的實驗數(shù)據(jù)，有效提升了物理化學(xué)實驗的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]物理化學(xué)實驗；MATLAB；混合編程；網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)；實驗數(shù)據(jù)評價

物理化學(xué)實驗是高等院?；瘜W(xué)、化工、應(yīng)用化學(xué)、材料、生物、環(huán)境、藥學(xué)等專業(yè)必不可少的基礎(chǔ)課程。由于物理化學(xué)實驗常涉及許多數(shù)據(jù)的測量、圖表繪制和繁雜的計算，學(xué)生在完成實驗后無法及時有效地判斷所得原始數(shù)據(jù)的合理性，甚至總有學(xué)生向教師詢問其測量數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠。同時，完成物理化學(xué)實驗報告的過程中，普遍采用作圖法或最小二乘法對大量離散數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合以求得指定的物理量。這些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法計算量大且引入明顯的繪圖誤差，導(dǎo)致實驗報告中易于出現(xiàn)差錯，往往精確度較差，教師批改實驗報告時不得不花費較多時間核查其價物理化學(xué)實驗結(jié)果，既方便學(xué)生在完成實驗后快捷、客觀、準(zhǔn)確地評價所獲得的實驗數(shù)據(jù)，又減輕了教師批閱實驗報告的工作量，實現(xiàn)多學(xué)科交叉、線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，取得了令人滿意的效果。下面分別以“最大泡壓法測定溶液的表面張力”和“電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)”為例，說明所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在評價物理化學(xué)實驗結(jié)果中的應(yīng)用。

1實現(xiàn)過程

1.1評價系統(tǒng)的建立

[6]計算結(jié)果[1-5]。MATLAB是Mathworks公司推出的適用于科學(xué)和工程計算的數(shù)學(xué)軟件系統(tǒng)，提供了多種線性與非線性擬合手段，精確度高，編程語言簡單，可視性強(qiáng)，接口實現(xiàn)方便，可以很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并通過ASP.NET編程以網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)在用戶面前[6]。應(yīng)用MATLAB軟件和ASP.NET技術(shù)編寫網(wǎng)絡(luò)平臺，在線評評價系統(tǒng)按文獻(xiàn)創(chuàng)建。通過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。用戶端應(yīng)用IE瀏覽器，通過Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送到MATLABWeb服務(wù)器，并借助MATLAB強(qiáng)大的計算與繪圖功能、大量穩(wěn)定可靠的算法庫，獲得計算結(jié)果或相應(yīng)圖形，又通過Internet將結(jié)果返回給用戶。

1.2操作方法

學(xué)生完成實驗后，要求對所獲得實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場評估與討論。(1)用手機(jī)或電腦上網(wǎng)登錄系統(tǒng)；(2)找到相應(yīng)的實驗(如：最大泡壓法測定溶液的表面張力)；(3)在頁面上輸入原始實驗數(shù)據(jù)，并點擊“計算”(用戶端數(shù)據(jù)輸入界面如圖1所示)。系統(tǒng)即自動給出計算結(jié)果并繪出相應(yīng)圖形，學(xué)生與教師對系統(tǒng)計算的結(jié)果和繪圖進(jìn)行討論，并要求將相關(guān)結(jié)果附在學(xué)生手工撰寫的實驗報告之后，方便教師在批改實驗報告時查閱。若討論結(jié)果指示該原始數(shù)據(jù)存在明顯問題，則要求學(xué)生認(rèn)真分析實驗失敗原因并重新操作一次，從而有效提高了物理化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量。

1.3應(yīng)用實例

1.3.1《最大泡壓法測定溶液的表面張力》表1《最大泡壓法測定溶液的表面張力》實驗原始數(shù)據(jù)作c/Γ~c圖，得一直線，由此直線的斜率和截距可求常數(shù)?！藓蚄。計算結(jié)果如圖2所示。曲線擬合是依據(jù)最小二乘法原理擬合一條偏差平方和最小的曲線，R2值代表擬合曲線的確定系數(shù)，用來檢驗擬合方程是否符合變量間的規(guī)律及擬合曲線的精度如何。R2值越接近1，說明實測數(shù)據(jù)點越靠近擬合曲線，趨勢線越可靠[8]。由圖2A可以看出，R2=0.9938，γ~c關(guān)系曲線能很好地符合原始數(shù)據(jù)點的變化趨向，表明其能正確反映實驗溶液濃度和表面張力的關(guān)系。擬合曲線是單調(diào)的，符合表面張力隨溶液濃度增加而單調(diào)下降的事實。由圖2B的結(jié)果可看出，R2=0.9382，線性相關(guān)性不高，需要學(xué)生仔細(xì)分析實驗中可能存在的問題并作出改進(jìn)。1.3.2《電導(dǎo)法測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)過時間t后消耗的反應(yīng)物濃度，k表示反應(yīng)速率常數(shù)。本實驗設(shè)計兩種反應(yīng)物的起始濃度相同，即a=b，此時積分上式可以得到：(5)由(5)式可知，只要測得t時刻某一組分的濃度就可求得反應(yīng)速率常數(shù)。通過測量皂化反應(yīng)進(jìn)程中體系電導(dǎo)隨時間的變化，可以跟蹤反應(yīng)物濃度隨時間的變化。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?。患兌劝l(fā)生變化時，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)生測得30.0℃時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

物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)評價系統(tǒng)的運用，實現(xiàn)了高效的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實驗教學(xué)的結(jié)合，開啟了化學(xué)實驗信息化教學(xué)的新模式。利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來輔助物理化學(xué)實驗教學(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，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)實驗數(shù)據(jù)[J]．大學(xué)化學(xué)，2011，26(4)：54-58．[4]范蔭恒，高愛麗，杜洋，等．《物理化學(xué)實驗》數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件的開發(fā)及應(yīng)用[J]．計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2005，22(11)：1066-1069．[5]許映杰．互聯(lián)網(wǎng)時代地方應(yīng)用型本科院校物理化學(xué)實驗教學(xué)手段的探索閱實驗報告的工作量，從而有效提升物理化學(xué)實驗的質(zhì)量。本系統(tǒng)使用方便，操作簡單，實用性強(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)實驗教學(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．用計算器CASIOFX-702P評價學(xué)生的物理化學(xué)實驗結(jié)果[J]．化學(xué)通報，1986，9：52-53．

[2]黃斯珉，黃巧婷．OBE教學(xué)模式在《物理化學(xué)實驗》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究——以液體飽和蒸汽壓的測定為例[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