材料物理化学论文

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材料物理化学论文范文第1篇

专业学术之路

孙益民教授是恢复高考制度后首届大学生，就读于安徽师范大学化学系，毕业后的第一份工作是在母校的化学系物理化学教研室从事《物理化学》等专业课的教学工作，第二年起担任了化学系的实验室主任一职。

孙益民教授兢兢业业，教学和科研工作两手抓，两方面都作出了突出成绩。由于精湛的专业技术和深厚的学术功底，1987年国家教委将他派往到四川外国语学院学习，随后前往瑞典皇家工学院物理化学系学习，从事计算机在物理化学、物理化学分析、化学工程教学与研究应用的课题研究。在瑞典学习期间，进行了包括红外、紫外可见光谱、质谱、核磁共振、X射线、化学分析电子能谱等多项内容在内的波谱学及波谱仪器的使用维修理论和技术研究工作，均取得了优异的成绩。

回国之后的孙益民教授返回母校工作，担任化学系物理化学教研室的讲师、副教授，从事多门课程的教学事务，同时还承担了学校的多个科研项目，与此同时，他也没有停下自己在科研道路上不断求索进取的脚步。自1994年起他在北京科技大学物理化学系攻读工学博士学位，研究方向是“稀土金属卤化物相图计算与模式识别评估”，在此期间参与了两项国家重点自然科学基金研究项目，其中“冶金物理化学若干前沿问题探讨”为重大项目，同时还在“无铅焊料研究”课题项目中担任了神经网络计算焊料的表面张力研究工作。

1996年至1998年，孙益民再次出国深造，就读于加拿大蒙特利尔大学工学院，主要攻读方向为材料热力学研究。1998年10月份返回北京科技大学，就读于冶金学院，1999年6月份以优异成绩通过了博士论文答辩，之后回到安徽师范大学，历任有机化学研究所所长、化学与材料科学学院科研副院长、教授、博导等专业技术职务。

回首孙教授的求学历程，扎实的学术功底和严谨的治学精神为他今时今日取得的成就奠定了坚实的基础。

用心培育人才

孙益民教授在国内外的权威学术刊物上发表了数十篇各类学术论文，在材料科学、物理化学、稀有金属有机化合物物理性质研究、超临界流体提取技术系统研究等多个专业领域均有不凡的建树，但是谈及自己，他对自己的身份定位始终有着“大学教授”这一项，教书育人、为国家培养科技人才既是梦想，也是他从未曾偏离的坚持。

早在上世纪80年代大学毕业初期，那个时代的大学生是时代的骄傲、社会各行业都紧缺的人才，孙教授就已经选择了留校任教，从事紧张繁重的科研实验工作的同时还担任了化学系“物理化学”和“物理化学实验”等课程的教学工作。

在瑞典皇家工学院学成归国之后，回到安徽师范大学的孙益民作为科研中坚力量承担起多个纵向和横向研究项目，同时他依然没有放松教学工作，担任了“化工仪表自动化”、“分析仪器使用及维修”，用英文开设“物理化学”等多门课程的教学工作。

虽然因为继续求学的原因，孙益民有五年时间分别在北京科技大学和加拿大蒙特利尔大学度过，取得博士学位回到安徽师范大学后的他研究工作更加繁忙、研究任务也更重，但是教学工作始终在他的工作当中占了相当的比重。他坚持在教学的第一线培养青年一代的科技工作者，在化学与材料科学学院先后担任研究生导师和博士生导师，多年来，已经为祖国培养出了多位在化学与材料科学领域学有所长的青年人才。

研究硕果累累

孙益民教授的研究方向包括了材料热力学的优化与计算、天然产物提取的物理化学机制研究、金属有机化合物物理性质计算的应用研究、多组分共存物系浓度同时测定计算应用研究、相图模式识别构筑、新型结构材料改性研究、微波法制备纳米材料、熔盐化学与技术、中药现代化研究、农作物脱农残研究、医用复合材料研究、生物质杀菌剂研究、超临界流体提取有效成分群工艺系统研究、活性炭绿色生产工艺、重金属同时检测及脱除、农药残留快速同时测定、大米脱农残研究等多个领域的项目，2010年提出室温（常温）沥青概念，为节能减排二氧化碳做出贡献。

研究项目当中，其中有国家自然科学基金研究项目和安徽省自然科学基金项目以及高校自然科学基金项目，不少已经获得了发明专利或实用新型专利，其中的医用复合材料已经开始了有规模的产业化生产。

累累的研究硕果为孙益民教授赢得了荣誉，先后获得北京市科学技术进步二等奖，中国高校科学技术进步二等奖以及安徽省教育厅优秀教学成果奖等多个科研和教学奖项。

工业技术优化

孙益民教授集三十年从事高等教育经验，二十多年的科研经历以及十多年的工业实践，在数据采掘、神经网络应用、非线性科学、材料计算设计等领域的探究，以及在化学化工领域、工业技术等方面积累的经验知识，在21世纪初自主研发了多因素多水平多目标可视化分析m³VA方法。可以较为有效地解决实验科学和工业技术优化的“多因素多水平多目标问题(m³)”这一世界性难题。2005年起被联合国经济及社会理事会聘为谘商专家，谘商领域为材料科学、天然产物科学、物理化学、计算化学。

M3VA方法在多个工业技术领域方面得到了成功应用，确实解决了很多困扰各类企业的技术难题。如常温沥青、沥青混料研究、高分子材料改性研究、中医骨伤外固定材料、大米脱农残、超临界二氧化碳提取植物有效成分群系统研究、化工工艺优化、多元物质混合焓神经网络模型研究、重金属同时测定研究等多个工业领域中的问题。孙益民教授多次出访美国、加拿大，2011年1月又随安徽省新能源团去德国进行技术学习交流。在国内，孙益民教授一直坚持免费为企业提供工艺优化设计。

目前列入推广的工业化技术有：I²S-MH (中药-保健品原料工业信息化系统)；TOMDO(新材料设计与优化技术)；TOSMAS(一步法沥青混料技术)；I²S-C (化工工艺优化技术)；ACIP(活性炭精深加工产业化)；I²P-1 (高分子材料改性系统技术)。

材料物理化学论文范文第2篇

关键词物理化学；改革；科教融合

在综合型大学的自然科学理论教学中，物理化学介于通用理论层次与专业理论层次中间。这门课程是在学生学习完基础化学知识之后进一步深入、系统地阐述相关化学理论，进而为后续的专业课程学习打下理论基础。因此，物理化学课程在化学化工类各门学科的学习体系中处于极其重要的枢纽地位。传统的物理化学教学体系已逐渐显示出其弊端，学生学习积极性差、动手能力及创新性锻炼不够，物理化学实验种类受限且多为验证性实验、分析及总结能力缺乏、不能学以致用等等，这些问题已严重制约高校物理化学课程的建设与发展。基于此，物理化学的教学体系亟须进行改革，而改革必须以学生今后的整体发展为基础，注重逻辑思维、分析能力、创新素养及独立思考习惯的培养。本文旨在通过剖析传统物理化学教学体系，进而提出以科教融合为核心的理念，以培养学生的逻辑、创新思维为着力点，积极拓展物理化学理论教学至科研应用实践环节，将课堂教学与科学研究有机结合，努力创造应用研究型教学平台，在一定程度上实施科研化的教学工作。

1目前物理化学教学现状及不足

物理化学是一门基于物理、化学原理及其实验技术的重要基础理论课程，其本质为通过深入研究物质的性质及行为形成普适性的基本化学理论及规律。相对于其他化学课程，物理化学由于理论性强、逻辑性强的特点已成为一门公认的教师难教、学生难学的化学课程。在提倡素质教育的今天，物理化学教学正承担着教学内容需要更新、教学学时不断削减的压力。作为四大基础化学的理论基础，物理化学课程的作用是不可比拟和不可取代的。然而物理化学教学现状却是一味注重教学内容的灌输，几乎完全忽视了其本该具有的科研实践功能，导致学生学习产生畏难和抵触心理，认为学习物理化学解决不了实际问题，从而也严重影响了教学质量与效果。目前，物理化学课程教学体系改革已受到部分高校的教学人员的重视，并已有相关的改革成果付诸于实践，如辨证或形式逻辑法、比较法、理论模型化法以及逻辑推理与教学处理分析相结合的方法等[1]。

2物理化学课程科教融合的必要性

科教融合的教学方式已经被越来越多的教育研究者所认同，这种方式是指以课程内容和学生的学识积累为基础，同时在科研实践中掌握相关应用知识，在教学、科研双轨并行的教育体系中培养创新思维和锻炼应用能力。其基本特征是“三个突出”，即：突出教学中学生的主体地位，突出科学研究在教学中的重要作用，突出达到知识、能力及素质三维度的教学目标[2]。基于以上特征并针对物理化学的教学现状及我校的实际情况，我们认为有必要对物理化学课程进行科教融合式的改革，而拓展物理化学教学至科研实践的教学改革有利于解决以下主要问题：1）枯燥的物理化学理论教学，授之以鱼而非授之以渔，学生的创新能力得不到任何提高，导致学习过程中学生逐渐呆板化、不能举一反三以及学以致用。而且，传统的纯理论教学会导致教学过程中出现照本宣科，对教师教学水平的提高会产生较大的副作用。这种轻实践重理论的教学体系已违背了现代高等教育的教学要求。2）大部分的化学类专业学生毕业后会从事相关的科研工作或者进一步的深造，其中很多学生缺乏数据处理及分析能力，实验基本功较差，动手能力较差，这就需要在教学过程中注重理论向实际拓展，这样有利于提高学生综合科研及应用能力。3）进行物理化学教学的实践化改革能更新当代最新发展前沿的教学内容、联系最新科研热点，可实现一箭双雕，既有利于解决教师面临的高强度教学内容与短学时的矛盾以及自身发展过程中存在的教学与科研脱钩、科研及教学评价标准不平衡的现象，促进教师真正从单一的科研或教学型人才向高素质的教学科研综合型人才转变，又可有效解决学生在学习过程中缺乏主动性的问题，激发学生的学习热情。

3科教融合构建物理化学教学新体系的策略探讨

教学与科研互相补充、互相促进是物理化学课程改革的新途径。将在课堂外所学的知识与课本知识有机结合才可有效实现学生学习能动性的提高，并能让其深刻认识到这门课程的重大应用价值。教师在教学及研究过程中也可激发出更多理论与实际结合的思想及思路。根据物理化学教学体系的建设目标，本文针对科教融合的新型教学机制提出如下教学改革策略：1）在教学理念上，教师不能做一个传统教学体系的“卫道士”，而必须做到及时更新，去糟粕取精华。学生不是用来灌输知识的容器，每个学生都具有不同的创造潜力，对不同的学生采用相同的教学手段会产生差异，因此要努力创造一个多样化的、让学生积极参与的课内外实践活动平台。2）教师要不断改进教学手段，更新优化教学内容，融入的最新前沿动态和教学成果可作为科研项目的背景材料来研读，例如光催化材料、太阳能电池、热电材料等，这些科技前沿很多与物理化学书本中的知识点相关联。将二者有机结合，可以让学生从本科起就直接接触到科学研究，培养科研创新意识[3]。同时，需有效改革课程考核方式，逐步摈除唯卷面考试的制度，加入科研报告的考核内容，形成全面考查学生综合学习能力的考核体系。3）将教师科研成果转化为教学资源，鼓励学生从低年级就积极参与大学生科技创新计划或教师的科研课题中，尝试实行本科生“导师制”，“导师制”的实行可为学生高标准地完成毕业论文及今后的充电深造铺平道路，可极大地提高学生的研究工作能力和实验操作能力。4）开设及开放研究性实验，实行物理化学实验教学体系改革，按照“基础性—综合性—探究性”三步走的策略，将物理化学实验进行有效地层次分割，并设置相应学分，激励学生不断探究的精神，从而可再反哺影响课堂教学，提高课堂教学质量。5）鼓励本科生积极参与学术交流，参加校内外组织的各类专家讲座、青年论坛、博士学术论坛等活动。在条件允许的情况下，导师可组织学生共同参与到各类学术研讨会议中。通过多种方式加强学术交流，鼓励“交流生”政策，一方面教师的眼界可得到开阔，其教学认知和科研素养的层次可得到进一步提升，另一方面，可积极促进学生自身科研创新意识的提高。

4结语

教学与科研是高等学校的两大重要职能，两者的协同作用构成了高校创新发展的源动力，高水平的大学必定是融实践教学与科学研究为一体，这毋庸置疑也体现在课程教学改革进程中。本文针对物理化学的教学现状，对拓展物理化学理论教学至科研实际应用进行了思考，力求摒弃重理论轻实践的教学模式，探索了一些具有较强操作性的教学改革方案，提出了新型的科研、教学互融模式。我们认为改革传统的物理化学理论教学模式，构建及更新结合有最新科研成果的教学内容，可使物理化学教学体系更加适应化学学科的发展潮流，能有力推动物理化学的课程建设，从而提高高校本科教学的质量。再次，围绕“科研融入教学，科研提升教学”的先进教学理念，在理论及实验教学中可以给学生指明学习目标，教师将自身的科研成果与教学融会贯通，可为学生今后的科研工作或深造奠定坚实的理论及实践基础，尽最大可能杜绝出现只会做题不会做事的“机器人”学生。同时，科研性教学产生的创新性研究人才也可起到带动及反哺课堂教学的良性循环的作用。最后，这种新型的教学体系可进一步促进师生在教与学过程中的相互融合和沟通，从而加强师生团队合作精神，实现学生独立思考及解决问题能力与教师科研素养提高的双丰收。

参考文献

[1]凌锦龙.物理化学科研型教学模式的构建与实践[J].湖州师范学院学报,2014(36):77-80.

[2]王旭珍,王新平,等.物理化学研究型教学模式的构建与实践[J].教育教学论坛,2012(5):36-38.

材料物理化学论文范文第3篇

关键词：物理化学；教学方法；量化考核

作者简介：班红艳（1977-），女，辽宁营口人，辽宁科技大学化学工程学院，副教授；方志刚（1964-），男，辽宁鞍山人，辽宁科技大学化学工程学院，教授。（辽宁 鞍山 114051）

基金项目：本文系辽宁省“十二五”规划课题（课题编号：JG11DB140）、辽宁省教育厅教改项目（项目编号：884-4-4）、辽宁科技大学标志性成果建设项目（项目编号：kdjg10-11）、辽宁科技大学研究生创新教育计划项目（项目编号：2012YJSCX23）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0117-02

“物理化学”是化学学科中的一门重要学科，是辽宁科技大学（以下简称“我校”）化工、环境、生物、材料、冶金、无机等各专业的专业基础课程。“物理化学”课程作为四大基础化学课程的核心，其与无机化学、有机化学、分析化学的最大区别在于其概念抽象、理论性强、公式多、原理多、推导多、知识的逻辑性和前后关联性强。[1]因此，不少学生畏惧物理化学学习，缺乏学习兴趣。针对“物理化学”课程特点和学生学习实际，为提高学生学习兴趣，优化教学效果，从教学内容、方法、手段等方面介绍了教学过程中的一些具体做法。

一、精选教学内容，引导学生研究性学习

在传统的“物理化学”教学中，往往采取老师在讲台上讲授，学生在下机械地记的形式，学生学习的内容基本上都来自于教师在课堂上的讲授，这样不仅不利于调动学生的学习积极性和主动性，而且容易出现满堂灌现象。为了尽量减少单纯的“灌输式”讲授，促进学生以研究性方式进行学习，在全部教学内容中，对适合教师讲授、学生自学、学生独立探究的内容进行选择，从内容选择上避免所有的内容都由教师讲授。对于那些难度很大，学生以现有的知识难以自学或学生可以自学，但自学可能要消耗过多的时间和精力的内容由老师讲授。在此范围之外的内容，凡是学生能够自学的均应放手让学生自学。[2]通过自学，较大地减少教师对课本内容的讲解时间，而且讲授时不再需要按书本去灌输，可以用节省下来的课堂时间补充新的习题，或融入跟踪时代的新内容和前沿讲座。[3]例如，在学习表面现象这一章时，举例2007年诺贝尔化学奖表彰德国科学家格哈德・埃特尔在固体表面化学过程研究中作出的贡献，从而了解表面化学的研究对于化学工业至关重要，加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。又如在学习胶体化学一章时，可以结合家喻户晓的纳米技术。纳米材料具有许多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化学家就利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器，从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。[4]这些前沿内容的介绍，不仅可以扩大学生的知识面，而且对学生今后工作或创新研究也将起到重要作用。

二、改进教学方法，提高教学质量

1.采用图表法进行章节公式归纳总结，解决物理化学公式多难记忆的问题

“物理化学”课程的学习中，学生普遍反映公式多，条件多，容易混淆。由于学生刚刚学习物理化学，还不能对它有较深刻的认识，对公式只能死记硬背，这就需要教师为学生进行总结，使学生易于记忆。[5]例如热力学第一定律和第二定律的应用中，主要是计算各种过程的Q、W、、、、、，由于公式较多，最好采用列表的方法。表1列出了理想气体经历不同的过程时，Q、W、、、、、等各热力学变量的计算公式，这样可以使得众多的公式条理关联化。学生在复习时一目了然，不容易造成混淆。

2.理论联系实际，注重启发式、案例式教学

“物理化学”学科中有些内容比较抽象，不容易被学生接受和理解。为此，在教学中注意理论联系实际，列举一些和生活息息相关的实例，启发学生用所学知识、原理、方法去解答，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲望。[6]

例如，讲热力学第一定律时，列举空调、电冰箱的热功转化问题；讲到稀溶液的依数性时，列举盐碱地的农作物为何长势不好，甚至会枯死；讲到化学平衡时，列举高炉炼铁中反应Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高炉废气中含有大量的CO，为什么延长炉身，不能减少废气中CO的含量；[7]讲化学动力学时，可以问“大家吃的面包为什么2、3季度保质期短，而1、4季度保质期相对长些”；又如讲到表面现象时，列举为什么有机蒸馏实验要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛细管现象等问题。

实践表明，在“物理化学”教学过程中，根据所讲授的内容，适时地应用一些生动的来自实际、生产、科研的实例，使学生体会到物理化学是“有用的”，是可以看得见、摸得着的，从而激发学生的学习兴趣，变学生由“被动学”为“主动学”。

3.多媒体与传统板书结合，优化教学效果

在“物理化学”讲授过程中，针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥无味的理论知识，通过生动、形象、直观的形式表现出来，调动了学生的学习兴趣，为教师节省了大量板书绘图的时间，加快了知识点的讲授速度，课堂教学的信息量大大增强。[8]实践结果表明，多媒体与传统板书结合不仅使课堂教学生动形象，感染力强，改善学生的理解力，而且动态地启迪学生的思维，实现了学生与老师的互动，学生不再单纯听课，可利用节省的时间共同交流，从而促进了教学内容与体系的改革。[9]

三、量化考核评价方法，提高学生综合素质

考核是检查、评价学生学习情况的一种方法，是教学的重要环节。[10]多样化的考核手段可避免学生因一次考试失误而引起的遗憾，同时也能督促学生平时要好好学习。在新学期开始就告知学生，“物理化学”课程的成绩包含平时成绩和期末试卷成绩两部分，在总评成绩中平时成绩会按一定比例体现。成绩按以下比例计算：在总评成绩中，期末考试成绩与平时成绩的比例为1：1；在平时成绩中，平时出勤和作业、平时测验或论文、课堂回答问题、实验情况都作为考核的方面；量化50分平时成绩指标（如表2）。注意在进行平时成绩评定时，重点放在对学生能力的考查，以利于学生能力的培养。

四、结束语

“物理化学”是一门基础理论性和实践性都很强的课程，它不仅是许多其他课程攻坚科学难关的武器库，而且为现代的化学以及物理、材料等许多领域的发展提供了强有力的方法。“物理化学”教学中要继承传统的教学思想，形成良好的现代教育理念，对教学方法、手段进行不断的改革和实践，与时俱进，激发学生学习兴趣，提高教学质量。

参考文献：

[1]张保安.物理化学课程教学法适宜性研究[J].科技信息（学术研究），2008，（22）：8-9.

[2]吴琼，陈佑清.物理化学教学中研究性学习探讨[J].湖北大学成人教育学院学报，2008，（3）：68-69.

[3]黑恩成，彭昌军，薛平，等.在改革与创新实践中提升“物理化学”教学质量[J].中国大学教学，2010，（4）：30-31.

[4]邹耀洪.物理化学新而精教学初探[J].常熟高专学报，2004，

（6）：57-58.

[5]王艳玲.三本物理化学教学中的几点体会[J].科教文汇，2008，

（6）：111.

[6]王芳，于海峰.物理化学教学方法的探讨与实践[J].黑龙江科技信息，2010，（7）：156，136.

[8]谢慕华.非化工类专业《物理化学》课程教学[J].安徽理工大学学报（社会科学版），2006，（2）：89-91.

[8]聂龙辉，胡立新.关于物理化学课堂教学的思考[J].广东化工，

2011，（1）：235-236.

材料物理化学论文范文第4篇

论文摘要：结合我校化学实验中心的建设，探讨了大学本科化学实验教学的创新教学模式的构建，提出了“四模块、分层段”的实验教学新模式，总结分析了新教学模式的实施效果。

在组织指导本科生学习基础理论知识的前提下，再进行相关实验课程的教学，这是化学及化学相关学科教学的特点。但是一般实验教材中的实验项目也均为经典的实验项目，从实验方法、内容、步骤到问题思考与讨论，基本上是预先设定的，学生没有太多选择和发挥的机会，难以调动学生学习的主动性和积极性。面向21世纪化学化工各学科的实验教学改革研究，现已形成了以“实验原理与技术”为主线和以“制备—分离分析—结构性能测试”为主线的2种主流的实验课程新体系，这对我国化学化工实验教学将产生深远影响。但在实验教学中如何加强实验教学改革，充分体现学生技能的训练和创新能力的培养仍是高校面对的新课题。

在实验室建设与实验教学改革方面，我院于2003年申报了山东省化学基础实验教学示范中心建设项目，从实验室建设到实验教学改革进行了较大的实践创新。

1化学实验中心的实验室设置与管理

曲阜师范大学化学科学学院原有无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化学工程与工艺等实验室，1999年重新组建为基础化学实验室、物理化学实验室、化学工程实验室和仪器分析实验室(测试中心)。化学实验中心建成后，经过优化调整，重新设置了9个实验室，其中应用化学实验室、绿色化学实验室、综合化学实验室、材料化学实验室和环境化学实验室为新设实验室(见图1)。

2实验课程体系和实验内容体系的改革

2. 1实验课程体系的改革

在实验课程体系改革方面，分析了高等师范院校化学实验教学现状，吸取综合大学的实验教学改革经验，从改革实验课程体系、优化实验教学内容、更新实验教学手段、实施新实验成绩考核办法等方面，探讨了高等师范院校如何培养学生的实验技能和创新能力，全面推进实验教学新体系建设。

打破原有课程设置体系，统筹安排实验内容，将无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验和仪器分析实验、化工基础实验等综合起来，重新设置为:基础化学实验I、基础化学实验n、物理化学实验、仪器分析实验、化工基础实验、综合与设计实验、现代分析测试技术、研究性实验(毕业论文)等(见图2）。

2. 2实验教学内容体系的改革创新

实验教学内容改革是本次改革的一个重点。在实验开设内容方面，按实验由简单操作到综合训练，从对基础理论的理解到理论的综合、应用的渐进过程，将大学本科化学实验教学的内容依次安排成4个层次的实验内容，即:化学基础实验技能、综合性实验、设计性实验和研究性实验，构建了“四模块、分层段”的实验教学模式(见图3)。化学基础实验技能训练内容包括基本化学实验操作等内容，在这一方面重点强调操作的规范性和实用性，使学生能够熟练、正确地使用各种常规仪器设备，充分体现教师教育特色。综合性实验提倡学科交叉，通过增加综合性实验的数量，提高学生综合运用知识、解决问题的能力。如“制备+性质测定”、“分离+分析+性质”等类型的综合性实验。设计型实验由学生根据实验课题，自己通过查阅资料完成实验内容的设计，经指导教师批准后实施，能够培养学生综合运用知识、自主研究创新的能力。研究型实验主要是以学生毕业论文或毕业设计形式体现，在这一环节中，强调学生的实验内容与教师和科研课题相关联，与应用开发相关联，通过研究性实验加强学生创新能力和实践能力的培养。

另外，学生除了在教学计划安排的时间内进行实验技能学习以外，还可利用开放实验室独立自主地进行强化和创新。所有实验室对学生开放，学生在教师指导下可以自由选择实验内容，利用实验室的开放进行实践创新活动，给学生更多的发展空间，提高自主创新的能力。

从实验时间安排上(见图4)，基本实验技能方面的实验在一年级进行，综合性与设计性实验主要在二、三年级进行，设计性实验则是在进行了一定综合性实验的基础上安排，研究性实验与毕业论文环节相融合，一般安排在四年级，学生在指导教师指导下进行科研训练，并完成毕业论文。

3实验教学改革实践与人才培养成效

化学专业毕业生的去向主要有2个方面，一是直接就业，到中学担任化学教师;二是报考硕士研究生。根据这一现状，我院积极进行因材施教与分流培养，对准备直接就业的学生加大进行教育职业技能训练，增强社会竟争力，提高就业素质;对报考研究生的学生，加强化学专业知识和研究能力的培养，提高考研录取率。通过一系列措施，使本科毕业生的就业率和考研录取率一直保持在很高的水平。 2001至2005年化学专业共毕业本科生1164人，其中有761人考取硕士研究生，平均考取研究生的比率为65. 38，毕业生一次就业率5年平均达到90%以上。

材料物理化学论文范文第5篇

文章编号：1671-489X（2015）08-0069-03

Introduction of Scientists in Class of Medical Chemistry//LIU Yongdong， ZHANG Shufen， ZHONG Rugang

Abstract The introduction of scientist’s achievements and hard studying process is an important material to expand and enrich the teaching content. In this paper， combined with the whole content of medical chemistry course， the fruitful research work from Arrhenius S.A. and Nernst W. was duly introduced to the students in the class. The introduction of scientists not only riches the teaching content and stimulates the students’ interest in learning， but also gives students more spiritual guide.

Key words medical chemistry； Svante August Arrhenius； Walther Nernst

医用化学是面向医学、药学和生物学等专业的学生讲授现代化学基本概念、基本原理及其应用知识的一门重要基础课程[1]，它将为学生日后相关领域的深入学习打下较坚实的基础。尤其现代生物医学进入了分子生物学时代，而化学在这一时代中体现出与现代医学之间越来越密切的联系。因此，医用化学的学习对于生命医学等相关专业学生的发展起到至关重要的作用。然而，由于医用化学课程内容本身较庞杂和枯燥，所以如何扩充课堂教学内容，调整教学方式，进而激发学生兴趣，一直是个具有挑战性的课题。

科学家的光辉成就及其艰辛研究历程的介绍是扩充和丰富教学内容的重要素材[1-2]。阿伦尼乌斯[2-3]和能斯

特[2，4-5]分别是1903年和1920年的诺贝尔化学奖得主，他们两人的工作都涉及多个领域，在医用化学课程的电解质溶液、化学反应热及反应方向和限度、化学反应速率、氧化还原反应与电极电位等章节中都有其相关工作。因此，笔者从教学内容体系安排和教学方式两方面考虑，将两位化学家的研究工作历程及成果编排到课堂的教学中，以期实现对教学内容的扩充、对学生学习兴趣的激发及对学生自信心的培养。

1 科学家阿伦尼乌斯

阿伦尼乌斯（Svante August Arrhenius）是瑞典著名的物理化学家，创立电离学说，提出酸、碱的定义，为化学特别是物理化学的开创作出极大的贡献；提出阿伦尼乌斯公式，为现代化学动力学奠定基础，构成物理化学学科的重要组成部分。由于阿伦尼乌斯在化学领域的卓越成就，因而被授予1903年诺贝尔化学奖。

医用化学教材中的电解质溶液和化学反应速率章节中都涉及阿伦尼乌斯的工作。结合几年来的教学经验，笔者认为可以在电解质溶液章节中重点介绍阿伦尼乌斯的电离理论发现和提出的科研历程及其被普遍公认所经历的曲折和波澜，从中让学生体会到科学问题的提出、解决和被认可不是想象中的一帆风顺，而有着艰辛的历程。从阿伦尼乌斯的电离理论还可以让学生感受到科学问题并不那么神秘莫测，科学家也不是那么遥不可及，所以大家要相信自己，每个人都是可以有所作为的。这部分内容可以主要以故事论述的形式开展。而对于阿伦尼乌斯在化学动力学方面的介绍，可以更侧重于介绍他的博学和兴趣广泛，可以在课堂上引入一些视频，或是通过布置课外兴趣阅读的形式，让学生更多地了解科学家阿伦尼乌斯的科学贡献和成就。

电解质溶液中酸碱电离理论的介绍 电解质在溶液中以何种形式存在，这种存在形式又是如何产生的，这是19世纪科学工作者关注的课题之一。尽管已经有人提出电解质在溶液中可能是以离子形式存在，但就其产生过程，科学界一直普遍认同法拉第（M.Faraday）的观点，即溶液中的离子是在电流的作用下产生的。

阿伦尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现，气态的氨是根本不导电的，但氨的水溶液却能导电，而且溶液越稀导电性越好；氢卤酸溶液也是有此特点。对于其他的电解质体系，他也做了大量的实验，都发现浓度影响着许多稀溶液的导电性。那么如何揭开这些实验现象和数据背后的秘密呢？阿伦尼乌斯开始了实验之后的思考，他首先想到的是浓溶液和稀溶液本身的差别在哪呢？应该是可以通过加水将浓溶液稀释为稀溶液，可水起到什么作用呢？阿伦尼乌斯顺着这个思路深入思考：纯净的水不导电，纯净的固体食盐也不导电，把食盐溶解到水里，盐水就导电了，这是为什么呢？水到底起了什么作用？他觉得这是决定问题的关键。

基于法拉第的观点，阿伦尼乌斯想是不是食盐溶解在水里就电离成为氯离子和钠离子了呢？这个想法在当时是相当超前和相当大胆的，毕竟当时的学术界一致认同法拉第的观点。阿伦尼乌斯随后提出假定电解质在溶液中具有分子形态和离子形态两种存在形式，当溶液被稀释时，电解质的部分分子就分解为活性的离子，而另一部分仍是以非活性的分子形态存在。因此，溶液稀释时，活性的离子数量增加，导电性也就增强了。就此，阿伦尼乌斯提出全新的电解质中离子的产生原因，即电解质自动电离的新观点。

然而，当阿伦尼乌斯带着全新的观点向他的博士导师克莱夫（P.T.Cleve）教授详细地解释电离理论时，这位作为化学元素钬和铥的发现者的著名实验化学家对此理论并不感兴趣，只说了一句：“这个理论纯粹是空想，我无法相信。”这无疑给满怀信心的阿伦尼乌斯巨大打击，而且他也意识到博士论文能否通过出现问题，虽然他认为自己的观点和实验数据并没有错，但要得到当时观念保守的教授们的认可谈何容易？答辩过程相当艰难，尽管阿伦尼乌斯精心准备，材料和数据都无可挑剔，但经过四个小时的答辩，答辩委员会的教授们仍然认为论文不是很好。但考虑到阿伦尼乌斯大学读书时所有的成绩都很好，尤其是生物学、物理学和数学的考试成绩非常优异，答辩委员会最终以及格的成绩，让阿伦尼乌斯勉强获得博士学位。

著名的化学反应速率的指数定律――阿伦尼乌斯公式 阿伦尼乌斯不但提出了在化学发展史上占据重要地位的电离学说，他还深入研究了温度对化学反应速率的影响。他发现对于大多数反应而言，温度对反应速率的影响要比浓度更为显著。阿伦尼乌斯注意到化学反应体系的温度每升高1度，反应速率约增加12%～13%。若从传统的观点来看，对反应速率的影响无外乎是对反应物分子的运动速率、碰撞频率、浓度及反应体系的黏度等物理性质产生影响，然而温度的这种巨大的影响不能从这些传统的认识中得到圆满的解释。因此，阿伦尼乌斯设想，在反应体系中是一些高能量的活化分子直接参与到化学反应中，非活性分子吸收一定能量后可转化为活化分子，而反应进行的速率取决于活化分子的数量及活化分子之间相互碰撞的次数；当反应体系的温度升高时，活化分子的数量会随温度升高而上升，而且活化分子间的碰撞次数也随温度升高而增加，因此导致化学反应的速率也随温度的上升而增大。

1889年，阿伦尼乌斯在上述观念的基础上提出著名的阿伦尼乌斯公式，也就是著名的化学反应速率的指数定律：

其中，k为速率常数，A为指前因子（也称频率因子），Ea称为化学反应的活化能，也就是非活化分子转化为活化分子所需要的能量，R为摩尔气体常量，T为热力学温度。阿伦尼乌斯公式的提出为现代化学动力学奠定了基础，是物理化学学科的重要组成部分。

此外，阿伦尼乌斯还从事天体物理学、气象学和生物学等方面的研究，曾较早提出大气中的二氧化碳对地球温度影响的论点，还著有《天体物理学教科书》《免疫化学》《生物化学中的定量定律》等著作。

2 科学家能斯特

能斯特（Walther Hermann Nernst）是德国卓越的物理学家、物理化学家和化学史家，在化学热力学和电化学方面作出了开创性的工作，特别是因为其在热力学第三定律方面的杰出贡献而被授予1920年的诺贝尔化学奖。

热力学第三定律的介绍 19世纪末，化学热力学的研究也已取得相当进展，其中的热力学第一定律和热力学第二定律已趋于完善，但不足的是化学平衡常数仍未有任何热力学参数进行推算，还只能借助实验进行测定。19世纪末至20世纪初，研究发现已推断出，体系在低温状态时，反应自由能改变值（?G）与焓的改变值（?H）趋于相等。

能斯特对低温下的化学反应体系进行了研究，通过测定比热和反应热来预测化学反应过程，研究发现当反应是吸热的，那么所吸热量将随温度下降而下降，而达到绝对零度时吸热量将变为零。随后，他在论文中指出，当体系温度趋近于零时，不仅反应自由能改变值（?G）与焓的改变值（?H）趋于相等，反应熵的改变值（?S）也趋近于零。这就是化学史上所称的“能斯特热定理”。他推断，所有固体的熵值在接近绝对零度时都是相等的。

能斯特热定理是一个大胆的实验假说。此后，德国物理学家普朗克（M.Planck）依据统计力学原理指出，能斯特热定理只有对于纯物质的完美晶体才成立。后来的实验事实和统计热力学对熵的讨论表明，有些纯物质（如过冷液体和有些固态化合物）在趋近绝对零度时能存在一个正的熵值。因此，1923年，美国物理化学家路易斯等人对普朗克的表述进行了修改，提出具有完美晶体的各种物质在绝对零度时，体系的熵等于零。至此，完善的热力学第三定律最终被提出。

电化学中的电极电位的计算――能斯特方程 除了在化学热力学方面的开创性工作外，能斯特还提出了描述电池可逆电动势的能斯特公式。他将化学热力学中的自由能变化与电池电动势联系起来，从而将化学热力学规律成功地应用于电化学体系。

1889年，能斯特根据范特霍夫的渗透压理论和阿伦尼乌斯的电离理论提出，在溶解压力的作用下，原电池中的金属进入了溶液，并以离子形式存在；与此同时，溶液中的金属离子又在渗透压的作用下，使金属离子回到金属表面。这是两种方向相反的力，当其达到平衡时，便产生了原电池中的电极电位。在此基础上，能斯特导出电极电位与溶液浓度的关系式，即电化学中著名的能斯特方程：

其中，E为电池的电动势，ε为标准电极电位，R为摩尔气体常量，T为热力学温度，c1和c2分别为溶液中氧化态和还原态的浓度。能斯特方程表明，电极电位的大小不仅取决于电极本身的性质，还与电池的反应温度、物质氧化态与还原态的浓度、压力等因素有关。能斯特方程为热力学函数值测定提供了一种全新的方法，而且此电化学方法不但为热化学数据提供了最精确的测量方法，还是化学热力学规律的最精确的验证手段。电化学方法将化学反应转变成可控的可逆电池反应，进而获得可控调节下极为精确的测定结果。