1提出问题
学院化学实验课程是国外大多数院校，非常是理工科类院校对中学生进行科学实验基本训练的选修基础课程之一[1]，主要讲课对象为刚步入院校的1～2年级中学生，是大专生接收系统实验技巧和实验技能训练的开端。通过对学院化学实验课程的学习，一方面可以培养院校中学生的实际动手操作能力；更重要的是，中学生通过学习学院化学实验内容的实验思想、方法及手段等，才能进一步培养中学生的科学实验基本素质和严谨的科学心态[2]，为其在后续的研究生学习阶段打下一个坚实的实验基础。同时，通过学院化学实验课程的学习，才能进一步提升中学生在日常工作和生活中剖析问题和解决问题的能力。为此，怎么充分地发挥学院化学实验课程项目在院校创新型人才培养中的重要作用，是值得每一个院校班主任深入思索的问题。
目前，分光计实验(包括三棱镜相关参数检测及光栅常数检测等)、金属丝杨氏弹性挠度检测实验、迈克耳孙干涉仪实验等几个实验项目是国外大多数院校均开办的基本实验内容[3-5]。其中，分光计实验项目提供了一个可精确检测角度以及通过精确检测角度从而检测其他化学量(如折射率、光栅常数等)的方式。金属丝杨氏弹性挠度检测实验项目提供了一种检测微小伸长量(微米量级)的实验技术。非常是，迈克耳孙干涉仪作为一个获得过诺贝尔化学学奖的实验项目，其解决“以太甩尾”问题的实验思想，对现代数学学的发展起到了至关重要的作用。为此，可以看出，学院化学实验课程中涉及的这几个实验项目，每一个都包含了丰富的化学实验思想、方法或手段。假如院校班主任才能通过深入讲授这种实验项目中所包含的具体内容，之后将这种实验项目进行有机结合，或则说将其中一个实验项目的思想或则技术手段应用于另一个数学量的检测中，必将才能对大专生创新实践能力的培养提供有利的支持。
基于此，本文将从以上所提及的3个具体的实验项目内容为例出发，通过对某一实验内容进行深入挖掘和探求，或则对两个实验项目进行有机结合，提出了一些创新性的实验教学内容。通过教学实践发觉，这种创新性实验教学内容都可以取得如研究论文发表、发明专利授权等成果。因而，对学院化学实验内容的探求和创新可为院校创新性人才的培养奠定基础。
2实验项目的探求和创新
首先，我们以探求“分光计调整和使用实验”为例进行探讨。一般而言，传统的关于分光计的学院化学实验项目内容，常为分光计的调节方式、三棱镜内角的检测(分光束法、自准直法)以及折射率的检测(最小偏向角法[6]、掠入射法[7]、垂直斜边入射法[8])等。但是，值得中学生去探求的问题起码有3个：第一，在三棱镜折射率的检测中，上述到底哪种检测方式，可以得到更为精确的结果？第二，在某一特定检测方式下光的折射实验误差分析，选定哪些样的实验参数，可以得到较为精确的检测结果？第三，在实际的实验检测过程中，哪一个数学量的检测偏差，将对折射率的检测精度影响较大，以及其影响程度有多大？假如中学生能针对以上的3个问题进行详尽的研究，并给出合理的理论解释，这能够充分表明开办“分光计调整和使用实验”的必要性。
因此，我们将以上提及的3个问题，作为一个学院化学实验课程的第二课堂作业，让中学生去思索并完成。最终，中学生通过导论课小学习到的不确定度剖析和估算相关知识，对上述问题进行了详尽研究，并得出了一定的理论结果[9]，该结果已发表于《激光与光电子学进展》期刊。
从图1所示的剖析就可以清晰地得出上述3个问题的答案。比如，从图1(a)可以看出，当选择三棱镜内角A从图1(b)可以看出，不论采用何种检测折射率的方式，内角的检测偏差，都将显著地影响折射率检测的相对不确定度值。非常地，对掠入射法而言，当仅考虑内角的检测偏差约为5′时，将会造成折射率的相对不确定约为0.12%左右的推论。
图1分光计检测三棱镜折射率的3种方式，(a)折射率相对不确定度与三棱镜内角选定大小的关系，以及(b)三棱镜相关参数检测不确定度对折射率相对不确定的影响关系[9]
由这一案例可以表明，假若能对传统的分光计实验项目进行一个深入的探求，一方面可以发挥中学生学习的积极性，另一方面，也可以培养中学生的创新能力，并取得如研究论文发表的创新成果。
其次，我们以“金属丝杨氏弹性挠度检测实验”和“迈克耳孙干涉仪实验”这两个学院化学实验项目相结合为例，探讨怎样通过将某一实验的实验技术手段，用于另一实验方案的改进，以及怎样借助某一实验的实验原理，设计出具有创造性的发明装置，从而培养中学生的创新能力。
关于金属丝杨氏弹性挠度检测的实验，虽然有多种不同的实验原理来实现检测，但目前国外大多数院校一直采用静态拉伸法的原理来举办实验[3-5]。该方式中最重要的一个检测内容就是金属丝受一定拉力时的伸长量检测。一般情况下，实验中该伸长量在几十微米量级，因而是一个微小伸长量，一般采用光杠杆的原理来进行检测。在借助光杠杆原理来进行这一微小伸长量的检测时，为了提高光杠杆的放大率，通常通过减小平面镜到标尺的距离来实现，但这样导致的不利结果是，中学生须要在望远镜和钢丝之间来回操作和检测，降低了实验的不便捷性。另一方面，为了能降低钢丝受力时的伸长量，也可以通过降低钢丝的原长来解决。但这样导致的后果是，钢丝原长降低将会使其自然弯曲的可能性变大，最终造成杨氏弹性挠度值检测偏差的减小。是否有好的实验技术手段来克服这一问题，须要朋友们作出创新。
事实上，“迈克耳孙干涉仪实验”也是国外大多数院校开办的学院化学实验项目之一[3，5]。此实验的开办，从理论角度而言，可以让中学生理解分振幅原理形成相干光束的方式以及把握相关的干涉的原理。从实验角度而言，当微小改变动镜和定镜之间的距离时，即可在观察屏上观察到干涉同心圆环形成或则湮没的现象。借助这一现象，就可以实现入射光波长的检测。能够借助迈克耳孙干涉仪的原理，来实现检测金属丝杨氏弹性挠度实验中的微小伸长量？或则说能够将迈克耳孙干涉实验的技术原理，应用到金属丝杨氏弹性挠度检测实验中，从而克服上述提及的，传统金属丝杨氏弹性挠度检测实验中的不利诱因？这是一个值得中学生去创新的问题。
基于此，我们同样将此问题作为一个学院化学实验课程的第二课堂项目，让中学生进行思索。最终，中学生们通过将这两个实验进行综合创新，设计出一个基于迈克耳孙干涉原理的金属丝杨氏弹性挠度检测方案(如图2(a)所示)，并进行了实际的实验，对提出的方案进行了检验，实验结果可如图2(b)所示。该创新结果发表于《物理实验》期刊[10]。
图2[10](a)实验装置图；(b)实验结果图
从图2(a)可以看出，采用未扩束的He-Ne激光作为光源，通过将被检测金属丝的一端固定于迈克耳孙干涉仪的动镜处，另一端联接一拉力计对金属丝的受力进行检测，最终可以得出如图2(b)所示的迈克耳孙干涉峰出现个数随金属丝受力大小的变化关系曲线。从图中可以看出，实验结果(图2(b)中的“+”号所示)呈现出完美的线性关系(图2(b)中的虚线所示)，进一步证明了该设计方案的有效性。值得注意的是，在此方案中，因为所采用的金属丝宽度较短(约13cm左右)，因而一方面可有效减少传统杨氏弹性挠度检测实验中，因为金属丝原长较长所造成的自然弯曲不利情况的发生；另一方面，只须要施加较小的力即可完成杨氏弹性挠度的检测。事实上，施加较小的力有两个潜在的优点：一是可以保证整个实验过程中金属丝处在弹性限度范围内；二是可有效减少因为动镜受力而造成的迈克耳孙干涉结果影响。因为迈克耳孙干涉原理可以实现波长量级(可见光波长为几百纳米)的微小伸长量检测，进一步，因为迈克耳孙干涉仪的结构较为紧凑，因而，该设计方案可有效地克服基于光杠杆原理检测金属丝杨氏弹性挠度实验中的不利诱因。
同时，我们也鼓励中学生借助所学到的实验原理和技术，作出不局限于学院化学实验项目的创新。比如，考虑到迈克耳孙干涉仪可检测微小伸长量的原理，中学生还设计出了一种水灾等级及水灾位置的检测装置，如图3所示[11]。其中，图3(a)是设计检测仪结布光，其主要工作原理就是迈克耳孙干涉光路，图3(b)表示了将3个迈克耳孙干涉光路分别安装在某市的xyz3个方向上，用于检测空间3个垂直方向上的余震波造成的迈克耳孙干涉白色，因而判定出余震等级。图3(c)表示了将多个如图3(b)所示的装置放置于空间中3个不同的位置，通过检测水灾波抵达此3个位置的时间，就可以确定出余震的位置。目前，该装置早已获得了发明专利授权[11](授权号：2.2)。
图3水灾等级及位置检测仪发明专利[11]。其中，(a)表示检测仪结构示意图；(b)表示检测仪安装位置图；(c)表示余震位置检测示意图
3总结
本文以国外大多数院校开办的3个学院化学实验项目(分光计实验、杨氏弹性挠度检测实验、迈克耳孙干涉仪实验)为例，探讨了怎样通过将传统的分光计实验项目内容进行探求，从而使中学生才能对该实验项目进行深入的学习。同时，本文也探讨了怎样将传统的迈克耳孙干涉实验项目的实验原理和技巧应用于传统的金属丝杨氏弹性挠度检测实验中，从而对原实验方案进行改进。最后，本文也简单论述了怎样将迈克耳孙干涉实验的实验原理和技术光的折射实验误差分析，应用于水灾等级及位置的测
量装置设计中。通过这种实际案例的论述可以发觉，倘若能对传统的学院化学实验内容进行深入探求或有机结合，才能取得如研究论文发表、发明专利授权等创新性成果，从而为大专生创新能力的培养奠定基础。
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