一、智能手机在实验预习方面的运用
物理化学是以物理和数学的手段研究化学实验中的共性问题，每个知识点的引出和运用都建立在大量的实验基础之上。然而，受教学课时限制、实验场地拥挤、实验设备短缺等因素的影响，实际教学运行中普遍存在物理化学理论教学与实验教学不同步的现象。学生既不能将理论知识通过实践训练进行及时消化，又不能将实践经验用于指导理论学习，自然无法学会前人如何通过实验设计，发现并总结出物理化学规律的逻辑思维，这就导致了学生对相关公式及概念知其然不知其所依然，只能进行生硬的理解和机械照搬。实验操作可能因为客观条件影响不能配合理论课开展，但实验预习则不受此限制。教师在讲授理论课的同时，可以让学生提前预习相关实验内容，理论联系实际，完成实验构想，为实践锻炼奠定基础。目前，学生预习实验大多依靠实验教材，所获取的信息不够丰富、形象，且实验教材对实际用到的药品、仪器及实验步骤介绍较为简略，限制了学生的想象空间。智能手机的多媒体功能可以把文本、图片、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起，通过移动网络进行交互操作和存储，大大方便了信息的发布与传递。微信用于实验教学已经为广大师生所接受[2-4]，配合理论课进度，我们通过微信公众账号及时向学生发布相关验证型实验的背景知识、操作说明和教学视频。一方面，学生可随时随地查阅实验指导，对实验过程有更形象的认识。另一方面，教师针对教学进程中学生反映的疑点和难点，利用智能手机的视频录制功能快速制作并发布相关实验的补充说明，可起到理论教学与实践教学同步进行的效果，敦促学生在自主学习的过程中将理论与实践进行有机结合。物理化学许多实验必须在恒温条件下进行，恒温水浴装置作为一种实验室常用的控温设备，其装配和调试是学生必须掌握的基本实验技能。然而，由于操作简单，恒温水浴装置的组装及其性能测试实验已经不作为少学时实验教学的必修内容，这就造成了学生实践知识有缺漏。我们将该实验制作成教学视频发布，提示学生课后登录局域网学习，并要求学生利用恒温水浴、打气筒、阀门和软管的组合分别设计开放系统、封闭系统和隔离系统，以达到通过实验设计区分物理化学基本概念的目的，而学生对该设备提前有了感性认识，在后期的实验过程中就能熟练地进行实验操作。
二、智能手机在实验预约方面的运用
传统的物理化学实验多为综合性实验，受单一仪器和统一试剂的限制，并非每位学生都有亲自动手操作的机会，也缺乏自由探索的实验条件。这就造成了学生对待实验敷衍了事，实验报告千篇一律。为提高实验设备利用率以及鼓励学生进行创新性实验研究，各高校都在提倡建立开放性实验室，加强设计性实验开发与管理，我们的做法是将原有实验教学内容与老师的科研课题相结合，通过在智能手机上运行《物理化学实验室》管理系统进行开放实验的发布与预约。差热分析是研究材料加热过程中物理化学变化的基本手段，熟练掌握差热分析仪器操作与差热图谱分析技术对培养学生从事材料科学研究具有重要意义。为此，我们针对学科特点设立了不同材料的差热分析实验选项，学生对哪种材料感兴趣就可通过智能手机登录物理化学实验室管理系统预约该项目以及实验室、设备的使用时间，系统提供详细的仪器操作使用说明，但具体到特定材料的差热分析则交由研究该材料的老师负责指导。老师提供样品和测试经费，学生提交相应样品的实验数据。通过这种方式，既实现了科研与教学的有机结合，也充实了实验教师队伍，解决了实验经费投入不足的问题。预约信息通过网络实时更新，方便学生及时进行查看及变更，对实验室的有效利用和实验设备的不间断使用也起到了有序管理的作用。
三、智能手机在实验考核方面的运用
实验考核是检验学生学习情况、评价教学效果、促进和完善教学机制的有效手段。与理论课考试不同，实验考核更注重考察学生的实践技能。实验报告作为实验的书面总结，虽然能全面反映出实验方案的设计与成果，但对实验过程的体现并不明显。特别是在实验探索过程中，学生团队展现出的协作与应变能力往往因为实验结果不够好而被错误评判，这不仅会打击学生的学习热情，也不利于教师改进指导方式。因此，建立健全平时实验考核是公正评价学生实践能力水平、真实反映实践教学效果的客观需求。目前对于学生平时操作的评价主要依靠教师现场考核和实时监控摄像。一方面，两种方式都不能对每组实验有较为详细的记录。另一方面，教师现场考核容易引发学生的紧张情绪，而实时监控摄像又缺乏观察者与被观察者的互动，且需专人管理和大量资金投入。事实上，直接利用智能手机的视频录制与分享功能既方便快捷又节约了人力与物力。实验视频除了作为影像资料进行考核备案，我们也会选取对实验过程记录较好、有鲜明特色的手机视频发布在网上供学生观摩学习。单就化学反应动力学实验，学生就提供了蔗糖水解反应、丙酮碘化反应、乙酸乙酯皂化反应、过氧化氢催化反应的实验操作视频，大大丰富了实验教学资源，也激发了学生前所未有的表现热情。
四、智能手机在检测分析方面的运用
物理化学实验项目，如摩尔燃烧热的测定、凝固点降低法测摩尔质量等需要借助计算机辅助实验，然而计算机通常设备老旧，实际作用也仅限于采集数据和制图。一些廉价实验工具如计数器、温度计、压力计等易于损坏或遗失，大量采购又造成闲置浪费。智能手机的最大特点就是具有开放式的操作系统，可以通过安装第三方软件扩展其功能，相当于一个功能强大的便携式计算机，完全可以取代旧式计算机和小型实验工具辅助学生进行检测及分析。首先，智能手机都具有压力传感器、温度传感器和湿度传感器等[6]，这为学生直接利用移动终端测量压力、温度及湿度提供了可能。目前手机软件测出的数据还不够精确，但正是这些自测数据可以激励学生积极进行实验探索，努力开发、利用身边的工具。其次，手机自带的秒表、定时器等功能也是实验的好帮手。此外，通过在智能手机上安装化学元素周期表及导入物理化学实验常用数据表，学生可以十分便捷地进行数据查询，如物质的沸点、熔点，摩尔电导率、标准电离平衡常数等。利用手机登录在线数据库ChemSpider可以查询2500多万化合物的结构、性质和商业用途[7]。仿真实验手机软件如NB化学实验则提供了DIY实验器材库、药品取用显示动画等，对学生进行仿真练习、提高实验效率发挥了强大的辅助作用。最后，传统物理化学实验之后，学生采用手绘曲线图进行分析，耗时长、偏差大。借助在智能手机上运行Excel等数据处理软件，学生可快速获得数据曲线图和误差分析结果，手机科学计算器的使用更完美解决了物理化学公式计算繁琐的难题，学生可在第一时间内根据数据结果对实验过程进行自检自查，培养学生发现、解决问题的实践能力。综上所述，智能手机辅助物理化学实验教学能带给学生更加生动、便捷的学习体验。随着实践教育改革需求的不断扩大，智能手机可以弥补改革进程中诸如课时缩减、实践机会少、管理难度大等不足之处，激发学生的实践欲、创新欲，培养自主探索能力，推动实践教育改革的可持续发展。
作者：张玲 单位：重庆科技学院冶金与材料工程学院
