浅议物理化学实验仿真软件的作用

摘要:以物理化学“凝固点降低法测定物质摩尔质量”实验为例，阐述了以Labview程序为基础的仿真实验在培养学生创新能力方面的应用。通过对不同历史时期实验方法的仿真操作，使学生体会到随着技术的进步，实验方法改进的背景和思路，对启发学生的创新思维起到了积极作用。

关键词:创新人才;物理化学实验;仿真实验

创新人才是指具有创新意识、创新思维、创新能力的人才［1］，其核心是不因循守旧，能在细微处发现问题、并解决问题。物理化学实验是一门综合性很强的实验课程，其背后思维逻辑严密、方法多样并紧随时代技术不断进步，所以给学生提供了更多的思维和想象空间，对培养化学专业学生的创新思维具有不可或缺的作用，但在实践过程中经常会出现以下问题:①实验仪器台件数偏少，不能保证每个学生能够掌握所有实验细节。②有些实验原理和设备与实验要求存在偏差使实验准确度和重复性较差。③绝大多数物理化学实验均涉及到仪器的使用和操作，给学生的预习和复习带来了较大的困难。④传统实验教学方法难于突出培养创新型人才的目的。鉴于以上情况，我们尝试在教学模式上进行改革，通过仿真实验弥补以上缺陷。通过实践证明，该方法有效的提高了学生的创新思维能力，并且使实验器材的损耗降到最低。

1物理化学实验仿真软件的编写方法

Labview是美国NI公司推出的基于图形化的编程语言，主要用于编制虚拟仪器软件。其编程方式是通过数据流实现的，编程的图标用来表示函数，数据流的流向则用连线表示。在仿真过程中，Lab-view强大的图型化编程语言和直观的图形化环境，使程序开发更为快捷［2］，实现了计算机和仿真的一体化，实质上计算机控制的是每个实验仪器，通过后面板的程序框图来实现对前面板可视化仪器的控制，从而达到我们所需的目的和要求，借助这一点可以实现物理化学实验仿真程序的高度真实性和可操作性。

2在物理化学实验仿真软件中体现创新人才培养的目的

在实验中培养创新人才很重要的一点就是要让学生在实验中学会发现问题，而不仅仅是简单的接受实验事实。通过在仿真软件中把不同时期和不同条件下的实验方法和结果体现出来，可以给学生更多的思考空间，对创新型人才的培养显然可以起到有益的作用。下面以“凝固点降低法测定物质摩尔质量”实验仿真软件为例作进一步说明。“凝固点降低法测定摩尔质量”是物理化学中的经典实验，该实验操作复杂，技术要求较高［3］，涉及溶液、相平衡(可逆与不可逆平衡、新相生成)、高精度温度测定等诸多问题，学生初次实验难度很大。为了解决这个问题我们编制了该实验的三个仿真程序，操作界面如图1、图2和图3所示。这三个仿真程序分别反映了上世纪90年代以前，2000年左右和目前最新的实验方法，学生通过这几个仿真实验明白了图1为什么要使用上下搅拌的方式，图2相比图1有哪些改进但是又产生了哪些问题，为什么图1和图2的装置测量结果总是偏低，图3的装置为什么通过阻止液体在样品管壁上优先结晶、同时当体系中出现结晶时对样品散热进行补偿就可以得到精确的实验结果，所有这些使学生更加勤于思考。

3结语

经过仿真程序在教学上的应用，学生对于即将做的实验，产生了浓厚的兴趣。加深了学生对实验的理解和思考能力，对培养创新型人才具有较大的帮助。

参考文献:

［1］孙世志．研究性物理实验与大学生创新素质培养［D］．大连:大连理工大学，2006．

［3］梁硕，赵冉．基于Labview编程语言的图像处理技术浅述［J］．信息技术，2012，10(11):78－79．

［4］牟维君．凝固点降低法测定摩尔质量实验的改进［J］．中国西部科技，2009，25(8):22－23．

作者:白云山 陈琳 吴鹏飞 陈亚芍 单位:陕西师范大学