時(shí)間：2023-02-27 11:09:26
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【論文摘要】 《物理化學(xué)》作為藥學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課，與藥學(xué)專業(yè)課和藥學(xué)研究關(guān)系密切。通過加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用，特別是藥學(xué)實(shí)踐的聯(lián)系和融合，不斷推進(jìn)教學(xué)方法改革，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。
物理化學(xué)是從研究物理變化和化學(xué)變化的聯(lián)系人手，探求化學(xué)變化的基本規(guī)律的一門科學(xué)IlJ。對(duì)于高等醫(yī)藥院校藥學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說．物理化學(xué)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程和必修課程。是繼無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)之后的一門理論化學(xué)課程。其內(nèi)容除了涉及無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)的知識(shí)外。還與物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)和生物化學(xué)等知識(shí)密切相關(guān)。同時(shí)．又為后繼課程如藥物化學(xué)、藥劑學(xué)等的學(xué)習(xí)提供方法和理論指導(dǎo)．它在基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程之間起著橋梁和紐帶的作用，并且藥學(xué)研究的整個(gè)過程都與物理化學(xué)密切相關(guān)。由于該課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)時(shí)少內(nèi)容多的矛盾較為突出。同時(shí)物理化學(xué)理論性強(qiáng)、公式多、邏輯性強(qiáng)．教師感到難教，學(xué)生覺得難學(xué)。學(xué)生覺得難學(xué)、枯燥的原因很大程度上在于在教學(xué)的過程中，教學(xué)內(nèi)容缺乏與實(shí)際應(yīng)用特別是藥學(xué)實(shí)際的密切聯(lián)系，致使學(xué)生覺得不能學(xué)以致用，導(dǎo)致缺乏學(xué)習(xí)的興趣。因此要提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，就必須改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)物理化學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用特別是藥學(xué)實(shí)踐的聯(lián)系和融合是至關(guān)重要的。
1理論聯(lián)系實(shí)際．強(qiáng)化藥學(xué)特色
1．1與藥學(xué)實(shí)踐相結(jié)合
物理化學(xué)理論抽象、概念多、公式多，初學(xué)者不易掌握。如果在授課時(shí)僅僅是教會(huì)學(xué)生如何應(yīng)用概念、公式去解題。學(xué)生往往會(huì)感到課程既難學(xué)又似乎沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因此在教學(xué)中應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重結(jié)合藥學(xué)方面的實(shí)際問題進(jìn)行講授．把抽象的物理化學(xué)原理與藥學(xué)實(shí)踐相結(jié)合．注意用理論知識(shí)去分析和解決實(shí)際問題．使學(xué)生達(dá)到學(xué)懂會(huì)用，學(xué)以致用的目的。
第一，物理化學(xué)可為藥物新劑型的開發(fā)提供理論指導(dǎo)?；鞈乙骸⑷闋钜?、膠體等劑型的藥物配制都需要應(yīng)用表面化學(xué)和膠體的知識(shí)點(diǎn)。例如。固體分散體是提高藥物吸收效果和生物利用度的有效方法，利用物化中的低共熔相圖原理，使藥物與載體以低共熔比例共存時(shí)，制成的藥物具有均勻的微細(xì)分散結(jié)構(gòu)。可大大改善其溶出速度。如灰黃霉素一酒石酸低共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素的大2．7倍：48％尿素與52％磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是純磺胺噻唑的12倍田。微乳作為新的給藥系統(tǒng)之一，近年來被用于多種藥物制劑的開發(fā)．其突出優(yōu)點(diǎn)有增溶，促進(jìn)吸收．提高生物利用度．減少過敏反應(yīng)等。如抗腫瘤藥喜樹堿在微乳中的溶解度提高23倍。在介紹膠體分散體系時(shí)，通過給學(xué)生引入“微乳”的實(shí)例。不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也加深了學(xué)生對(duì)物理化學(xué)中枯燥概念的理解和掌握。
第二，為藥物研究和病變檢驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)方法。人的體液均為膠體，利用膠體粒子帶電的特點(diǎn)，通過電泳方法可分離體液，判斷某器官是否病變等。例如在電場(chǎng)作用下．可將唾液中的消化酶分離出來，這對(duì)單獨(dú)研究酶的活性提供了方便。又如當(dāng)人體的脂質(zhì)代謝遭到破壞時(shí)，血液中紅細(xì)胞的電泳率就會(huì)低于正常值．通過電泳的測(cè)定就可判定人體的肝功能是否正常網(wǎng)。這些實(shí)際應(yīng)用均與膠體知識(shí)相關(guān)。
第三，為新藥的研發(fā)提供理論指導(dǎo)?；瘜W(xué)藥物中合成路線選擇、工藝條件確定，反應(yīng)速率及機(jī)制的分析，這些都需要化學(xué)熱力學(xué)及化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，而產(chǎn)品的分離和純化又需要相平衡的理論知識(shí)；相平衡中結(jié)晶、蒸餾和精餾、萃取等方法為天然有效成分的分離純化提供了很好的理論指導(dǎo)基礎(chǔ)等。
第四，為專業(yè)課程學(xué)習(xí)和研究提供理論基礎(chǔ)。實(shí)際上物理化學(xué)各章節(jié)的內(nèi)容．都與藥學(xué)專業(yè)主要專業(yè)課如藥物化學(xué)、天然藥物化學(xué)、藥理學(xué)和藥劑學(xué)有千絲萬縷的聯(lián)系。藥理學(xué)中有關(guān)藥物的穩(wěn)定性及體內(nèi)代謝等直接與化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律相關(guān)；藥劑學(xué)中溶膠的性質(zhì)需要電化學(xué)知識(shí)；在藥代動(dòng)力學(xué)研究中，首先要確定模型是一室、二室還是三室，應(yīng)用的則是化學(xué)動(dòng)力學(xué)中一級(jí)反應(yīng)和零級(jí)反應(yīng)的知識(shí)等。
1．2與教師科研相結(jié)合
高校中的教學(xué)與科研是相輔相成、相互促進(jìn)、缺一不可的，堅(jiān)持教學(xué)與科研相結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑，也是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)。將教師成熟的科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，編寫為教材，保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新穎，既有廣度，又有深度。學(xué)生把掌握的理論知識(shí)融會(huì)貫通地運(yùn)用到實(shí)際中，把枯燥、抽象的知識(shí)變成了生動(dòng)易懂的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的求學(xué)欲望，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。筆者在教學(xué)中，結(jié)合有關(guān)抗氧化劑的構(gòu)效關(guān)系研究與設(shè)計(jì)方面的科研工作。將化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等理論內(nèi)容與科研實(shí)際結(jié)合起來，收到了良好的教學(xué)效果。課外，通過布置課程小論文，以物理化學(xué)原理知識(shí)在藥學(xué)方面的應(yīng)用為題．讓學(xué)生主動(dòng)搜尋資料，閱讀參考書，促使他們?cè)谡撐淖珜懼懈M(jìn)一步地理解理論知識(shí)和相關(guān)方法，同時(shí)也培養(yǎng)了他們基本的科研素養(yǎng)。
1．3與學(xué)科發(fā)展前沿相結(jié)合
物理化學(xué)作為基礎(chǔ)理論化學(xué)。往往給人一種遠(yuǎn)離科技前沿的錯(cuò)覺。實(shí)際上，物理化學(xué)原理是許多高新技術(shù)的基礎(chǔ)。且在高新技術(shù)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。因此。教師要密切關(guān)注物理化學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展，結(jié)合學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)校的科研特色，介紹基礎(chǔ)知識(shí)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生思考，要站在學(xué)科發(fā)展的前沿反觀基礎(chǔ)、改造基礎(chǔ)、重建基礎(chǔ)。如在學(xué)習(xí)拉烏爾定律時(shí)，將拉烏爾定律與滲透、反滲透方法結(jié)合，講解其在宇航員制造太空水過程中的應(yīng)用．使學(xué)生了解了科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的關(guān)系。激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望和學(xué)習(xí)熱情明；又如在學(xué)習(xí)表面現(xiàn)象這一章時(shí)，結(jié)合舉例2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者埃特爾有關(guān)一氧化碳在金屬鉑表面的氧化過程的研究，催生了汽車尾氣凈化裝置，從而了解表面化學(xué)的研究領(lǐng)域?qū)χ扑帯⒒ぎa(chǎn)業(yè)影響巨大，物質(zhì)接觸表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作至關(guān)重要。加深學(xué)生對(duì)表面化學(xué)在物理化學(xué)學(xué)習(xí)中的相關(guān)內(nèi)容的理解。通過這些前沿概念性的介紹，使學(xué)生在開闊眼界的同時(shí)啟發(fā)了創(chuàng)新性思維。通過在教學(xué)中不斷滲透前沿科學(xué)知識(shí)。不僅使物理化學(xué)教育富有生命力、感染力與時(shí)代感，而且培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，使他們的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確。教師在介紹前沿科技時(shí)表現(xiàn)出的熱愛化學(xué)、崇尚科學(xué)的情感和價(jià)值觀。也會(huì)對(duì)學(xué)生科學(xué)精神的形成產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
1．4與生活實(shí)際相結(jié)合
比如我們?cè)趯?shí)際生活中遇到的氣泡，液滴，肥皂泡為什么都是球形的?在江河人海處為什么能夠形成三角洲等，通過與這些生活實(shí)際相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在物理化學(xué)的學(xué)習(xí)中得到解答。
2實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐融合的途徑與手段
2．1加強(qiáng)藥學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)，提高教師藥學(xué)知識(shí)水平
要實(shí)現(xiàn)物化理論知識(shí)與藥學(xué)專業(yè)的融合，教師的業(yè)務(wù)水平至關(guān)重要。教師只有具備深厚的藥學(xué)和生命科學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，才能理解物化課程在藥學(xué)中的作用，在教學(xué)中將物理化學(xué)與藥學(xué)融為一體。目前從事物理化學(xué)教學(xué)的教師大多畢業(yè)于化學(xué)專業(yè)，缺少必要的藥學(xué)知識(shí)背景，而藥學(xué)專業(yè)的物理化學(xué)教學(xué)是要能更好地服務(wù)于藥學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和藥學(xué)科學(xué)研究。這就要求教師除了花費(fèi)大量的時(shí)間和精力備課外，還需要對(duì)藥學(xué)知識(shí)有所了解和掌握，需要教師不斷加強(qiáng)藥學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)，提高自己的藥學(xué)知識(shí)水平。有的學(xué)校要求化學(xué)基礎(chǔ)課教師必須聽完一輪藥學(xué)專業(yè)的相關(guān)課程，甚至參與某些專業(yè)課程的教學(xué)，這的確是非常有效的舉措。物化教師一旦了解和掌握了藥學(xué)專業(yè)知識(shí)，對(duì)于自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)與藥學(xué)專業(yè)的融合都有十分重要的作用。
除了不斷提高自身的藥學(xué)知識(shí)水平外，加強(qiáng)與藥學(xué)專業(yè)課教師的聯(lián)系和合作也是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐融合的重要途徑。筆者在教學(xué)中，經(jīng)常與藥劑學(xué)等專業(yè)課程教師交流。開展集體備課，了解物化基礎(chǔ)知識(shí)和理論在藥劑學(xué)中的應(yīng)用，從而明確了教學(xué)中的重點(diǎn)，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的融合。突出了物理化學(xué)的基礎(chǔ)課地位和作用，取得了良好的教學(xué)效果。
2．2設(shè)立專題講座
結(jié)合藥學(xué)特點(diǎn)，開設(shè)與藥物化學(xué)、天然藥物化學(xué)、藥理學(xué)、生物電化學(xué)、藥劑學(xué)等藥學(xué)專業(yè)密切相關(guān)的系列知識(shí)講座，也是加強(qiáng)物理化學(xué)與藥學(xué)融合的一個(gè)重要途徑。
2．3開設(shè)綜合性、開放性實(shí)驗(yàn)
理論知識(shí)與藥學(xué)專業(yè)的融合也體現(xiàn)在融合藥學(xué)特色的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開設(shè)綜合性、開放性實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)面向藥學(xué)專業(yè)的特色。例如，根據(jù)旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)實(shí)驗(yàn)，可增加研究藥物有效期的實(shí)驗(yàn)；將凝固點(diǎn)降低法測(cè)萘的分子量改為測(cè)葡萄糖的分子量，同時(shí)利用該實(shí)驗(yàn)的原理和方法測(cè)定中藥注射液的滲透壓等。
在學(xué)習(xí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)章節(jié)時(shí)，教師結(jié)合藥學(xué)專業(yè)特色，參考藥物穩(wěn)定性和代謝動(dòng)力學(xué)知識(shí)，給出學(xué)生明確的提綱，讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)，師生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生在開放性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、完成過程中，將物理化學(xué)理論知識(shí)更好地運(yùn)用到藥學(xué)研究中，同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生基本的科研思維。
2．4吸納學(xué)生參與科研項(xiàng)目
為滿足學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型研究生以及交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)的需要，對(duì)我校研究生全校公選課“表面物理化學(xué)”進(jìn)行了教學(xué)改革和實(shí)踐。建立了滿足研究生分類培養(yǎng)的課程內(nèi)容體系，基于不同類型研究生的學(xué)習(xí)需求和本科基礎(chǔ)來組織實(shí)施教學(xué)和考核，教學(xué)中注重教學(xué)與科研相結(jié)合、理論與實(shí)踐相統(tǒng)一，使課程適應(yīng)兩類研究生和交叉學(xué)科研究生人才培養(yǎng)的需要。
關(guān)鍵詞：
全校公選課；碩士研究生；表面物理化學(xué)；分類教學(xué)
2007年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)(哈工大)開始在一級(jí)學(xué)科進(jìn)行碩士研究生分類培養(yǎng)的改革試點(diǎn)工作[1,2]。2009年，哈工大化工學(xué)科開始實(shí)施碩士研究生培養(yǎng)模式改革，確定了學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型研究生培養(yǎng)方案，其中“表面物理化學(xué)”既是學(xué)術(shù)型研究生的學(xué)位課程，也是應(yīng)用型研究生的學(xué)位課程。同時(shí)由于表面、界面科學(xué)在化學(xué)、化工學(xué)科和其他交叉學(xué)科研究中作為共性的基礎(chǔ)理論支撐作用，“表面物理化學(xué)”在研究生院統(tǒng)一協(xié)調(diào)下確定為全校公選課，除化學(xué)、化工學(xué)科外，還服務(wù)于其他交叉學(xué)科研究生的培養(yǎng)。那么，“表面物理化學(xué)”成為全校公選課后，針對(duì)各種類型學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和研究生分類培養(yǎng)的需要，如何確定課程內(nèi)容體系？如何組織和實(shí)施教學(xué)？以及如何在教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合？這些問題則成為“表面物理化學(xué)”課程建設(shè)和改革的關(guān)鍵。針對(duì)以上問題，我們基于“表面物理化學(xué)”課程特點(diǎn)，從學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型人才培養(yǎng)以及交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)的具體要求出發(fā)，進(jìn)行了全校公選課“表面物理化學(xué)”分類教學(xué)改革和實(shí)踐。
1“表面物理化學(xué)”分類教學(xué)內(nèi)容體系的確立
表面科學(xué)因其學(xué)科交叉特色突出，越來越受到人們的重視。國內(nèi)外各理工科類高校一般都為研究生(材料、化學(xué)、化工學(xué)科居多)開設(shè)了表面科學(xué)類課程。從課程內(nèi)容看，主要是講授表面科學(xué)基本原理及應(yīng)用和表面科學(xué)分析方法，并有針對(duì)性地對(duì)表面科學(xué)不同應(yīng)用領(lǐng)域(如催化、納米材料等)進(jìn)行深入介紹。各個(gè)學(xué)校講授的內(nèi)容側(cè)重各不相同，課程名稱也不一致。我校化工學(xué)科從20世紀(jì)80年代起就為化學(xué)、化工學(xué)科研究生開設(shè)了“表面物理化學(xué)”課程，在長期的課程建設(shè)和發(fā)展過程中形成了適于(學(xué)術(shù)型)研究生培養(yǎng)的課程體系。
1.1分類教學(xué)的必要性
研究生分類培養(yǎng)是教育發(fā)展過程的必然選擇[3,4]，它涉及研究生培養(yǎng)的各個(gè)方面和環(huán)節(jié)，其中也包括課程內(nèi)容體系的確定及教學(xué)的組織和實(shí)施。雖然2009年制定的培養(yǎng)方案中“表面物理化學(xué)”作為全校公選課，供化學(xué)、化工學(xué)科以及其他交叉學(xué)科的研究生選修。但是，在開始的教學(xué)實(shí)施過程中仍然為各類學(xué)生集中上課。在教學(xué)過程中，注重表面物理化學(xué)原理的講授以強(qiáng)化基礎(chǔ)，還注重將基本原理與能源、材料、生物、環(huán)境等國際熱門領(lǐng)域和學(xué)術(shù)前沿相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生的科研思路和創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)過程中，采用了多種教學(xué)方法(設(shè)立討論課、自學(xué)報(bào)告和課程作業(yè)等)，針對(duì)不同類型的研究生提出不同的學(xué)習(xí)要求：如學(xué)術(shù)型研究生在討論課中要求講述表面物理化學(xué)在當(dāng)今學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域的研究成果和進(jìn)展，應(yīng)用型研究生要求講述表面物理化學(xué)基本原理在工程實(shí)際中的具體運(yùn)用，而交叉學(xué)科的研究生則要求講述表面物理化學(xué)基本原理與本學(xué)科的交叉實(shí)例。在自學(xué)報(bào)告和課程作業(yè)方面也根據(jù)學(xué)生類型的不同而提出了不同的要求。這樣，一定程度上滿足了學(xué)生分類培養(yǎng)的要求。然而，從前期的教學(xué)實(shí)踐效果看，該課程教學(xué)中存在如下問題：(1)這種統(tǒng)一集中上課的教學(xué)模式，存在著教學(xué)追求全面性與不同類型研究生學(xué)習(xí)需求不同的矛盾，使得分類培養(yǎng)的針對(duì)性不強(qiáng)。(2)從學(xué)生反饋來看，學(xué)術(shù)型研究生認(rèn)為表面物理化學(xué)基本原理的學(xué)習(xí)過于簡單，而交叉學(xué)科的研究生由于化學(xué)基礎(chǔ)薄弱而認(rèn)為理論介紹難度過大，內(nèi)容偏多。這一問題還導(dǎo)致學(xué)生成績分布不合理，交叉學(xué)科學(xué)生選課的積極性不高。因此，“表面物理化學(xué)”課程切實(shí)的分類教學(xué)改革勢(shì)在必行。
1.2適應(yīng)分類教學(xué)的“表面物理化學(xué)”課程內(nèi)容體系的確立
“表面物理化學(xué)”分類教學(xué)要依據(jù)研究生培養(yǎng)目標(biāo)所需要的知識(shí)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌考慮本科已有的基礎(chǔ)和不同授課對(duì)象的需求。在研究生分類培養(yǎng)的新形勢(shì)下，“表面物理化學(xué)”課程作為全校公選課，在教學(xué)內(nèi)容上既要滿足化學(xué)、化工學(xué)科學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型這兩類人才培養(yǎng)模式的需要，又要滿足非化工學(xué)科研究生選修本課程的新需求。在教學(xué)過程中，既要滿足學(xué)術(shù)型研究生對(duì)表面/界面科學(xué)知識(shí)的深度和系統(tǒng)性的需求，又要滿足應(yīng)用型研究生將表/界面科學(xué)知識(shí)有效運(yùn)用于工程實(shí)際的需求，還要使得其他交叉學(xué)科研究生能夠建立界面觀點(diǎn)、掌握表/界面基本原理并能運(yùn)用于自身的科研工作中。此外，本課程還要為不同研究方向的研究生奠定理論基礎(chǔ)?；W(xué)科目前有9大具體研究方向(表面與界面化學(xué)，高分子復(fù)合與改性，化學(xué)電源，金屬電沉積與化學(xué)沉積，功能材料制備與性能，催化劑與催化反應(yīng)工程，生物合成與分離工程，生物分子工程，新能源化工)，涉及到能源、材料、生物、環(huán)境四大國際熱門領(lǐng)域和學(xué)術(shù)前沿。這些領(lǐng)域都需要從分子水平上研究材料、能源、生命中的相界面物理化學(xué)變化規(guī)律，這里涉及界面的共性知識(shí)和理論是本課程重要的內(nèi)容體系。因此，本課程以表面/界面的物理化學(xué)原理和規(guī)律為基礎(chǔ)，以界面科學(xué)及應(yīng)用新進(jìn)展為前沿，以拓展科研思路與方法、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力為目標(biāo)，把各具體學(xué)科研究方向要求的知識(shí)結(jié)構(gòu)細(xì)化為知識(shí)點(diǎn)，用知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，協(xié)調(diào)界面物理化學(xué)原理、規(guī)律、應(yīng)用及前沿進(jìn)展的內(nèi)容，進(jìn)行分類教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建。本課程從化工學(xué)科9大研究方向中，凝練出3個(gè)共性的表面科學(xué)知識(shí)和理論方向，即表面熱力學(xué)基礎(chǔ)、固體表面與界面以及表面活性劑。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的學(xué)術(shù)型研究生的需要，重點(diǎn)介紹固/液界面的電化學(xué)熱力學(xué)與電結(jié)晶過程中成核與長大的影響因素及潤濕規(guī)律等；針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的應(yīng)用型研究生及食品、航天、材料等交叉學(xué)科的研究生，重點(diǎn)講授固體表面態(tài)和鍵合、表面層結(jié)構(gòu)性質(zhì)及表面改性技術(shù)，以及潤濕現(xiàn)象的應(yīng)用等內(nèi)容?；谏鲜鏊悸罚薷牧嘶W(xué)院的研究生培養(yǎng)方案，取消了原來的“固體表面與鍵合”課程，將其有關(guān)內(nèi)容納入“表面物理化學(xué)II”，作為應(yīng)用型研究生的學(xué)位課程及非化學(xué)、化工學(xué)科研究生的全校公選課；原“表面物理化學(xué)”改為“表面物理化學(xué)I”，作為學(xué)術(shù)型研究生的學(xué)位課。
2“表面物理化學(xué)”課程分類教學(xué)的組織和實(shí)施
在課堂教學(xué)組織與實(shí)施中，首要考慮的是學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型這兩類研究生培養(yǎng)目標(biāo)的不同及交叉學(xué)科研究生的學(xué)習(xí)需求。“表面物理化學(xué)I”是針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的學(xué)術(shù)型研究生開設(shè)，重點(diǎn)在于基本理論的深度理解和掌握。在教學(xué)過程中偏重于演繹法，從解釋表面現(xiàn)象開始，深入到基本原理的推導(dǎo)過程和基本規(guī)律的理論分析，注重知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完整性；將表面科學(xué)的學(xué)術(shù)前沿與表面科學(xué)基本理論結(jié)合起來，提高學(xué)生對(duì)學(xué)術(shù)前沿中表面科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)深度；同時(shí)，在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)、科研興趣和科學(xué)思維習(xí)慣。“表面物理化學(xué)II”是針對(duì)化學(xué)、化工學(xué)科的應(yīng)用型研究生和交叉學(xué)科的研究生開設(shè)的。其教學(xué)過程中偏重于采用歸納法，從各類表面現(xiàn)象及工程實(shí)際應(yīng)用入手，在物理化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上介紹表面科學(xué)的基本知識(shí)和理論，注重基本理論與工程應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)合，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生在工程應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)表面科學(xué)問題和運(yùn)用表面科學(xué)原理的能力，突出表面科學(xué)原理在工程實(shí)際中的應(yīng)用創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新。其次，在教學(xué)過程中還要考慮研究生原本科階段的表面化學(xué)以及物理化學(xué)課程的知識(shí)基礎(chǔ)。我?；W(xué)科為本科生開設(shè)了表面化學(xué)類課程“應(yīng)用表面化學(xué)與技術(shù)”，化學(xué)學(xué)科開設(shè)了“表面化學(xué)”，還有服務(wù)于全校本科生的創(chuàng)新研修課“應(yīng)用表面化學(xué)基礎(chǔ)”。但是化學(xué)、化工學(xué)科每年招收的碩士研究生有相當(dāng)一定比例的學(xué)生在本科階段沒有學(xué)過表面化學(xué)類課程，而交叉學(xué)科的研究生學(xué)習(xí)過此類課程的人數(shù)更少。為解決這一類研究生表面化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的問題，我們建議有條件的學(xué)生選修相關(guān)的表面化學(xué)類本科生課程。另外，由于本課程對(duì)本科生的物理化學(xué)知識(shí)要求較高，因此針對(duì)沒有物理化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生(主要是來自交叉學(xué)科的研究生)，要求課外自學(xué)由授課教師指定的相關(guān)內(nèi)容，或利用緒論課適當(dāng)補(bǔ)講相關(guān)內(nèi)容。再次，通過累加式考核的導(dǎo)向作用，細(xì)化各項(xiàng)考核的要求，加強(qiáng)不同類型研究生的分類培養(yǎng)。“表面物理化學(xué)I”針對(duì)學(xué)術(shù)型研究生對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和學(xué)術(shù)前沿知識(shí)要求高的特點(diǎn)，確定考核內(nèi)容如下：閉卷考試，占60分，考核基本理論和原理等；討論課每名學(xué)生以PPT方式講述與本人課程相關(guān)的表面科學(xué)前沿問題，占20分；以理論推導(dǎo)和討論為主的開卷考試，占10分；以教材為藍(lán)本自學(xué)其中的第二章固體表面的自學(xué)報(bào)告，占10分。“表面物理化學(xué)II”針對(duì)應(yīng)用型研究生和交叉學(xué)科研究生注重理論與工程實(shí)際相結(jié)合的特點(diǎn)，采用如下考核方式：閉卷考試，占50分，考核基本理論和原理等；討論課每名學(xué)生以PPT方式講述表面科學(xué)問題或表面分析方法在工程實(shí)際的應(yīng)用，占20分；作業(yè)占20分，包括運(yùn)用表面基本原理對(duì)某一表面現(xiàn)象和問題進(jìn)行解釋和綜述某一固體材料表面或界面的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面；隨堂開卷測(cè)驗(yàn)2次，共10分。
3通過教學(xué)與科研相結(jié)合、理論與實(shí)踐相統(tǒng)一，服務(wù)于兩類研究生人才培養(yǎng)
研究生的課程教學(xué)不僅是傳授基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，也是拓展科研思路與方法、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力的有效途徑。表面物理化學(xué)內(nèi)容的學(xué)科交叉特色突出，使得該課程具有教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。本課程在滿足教學(xué)基本要求的前提下，利用界面化學(xué)涉及面廣的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)術(shù)型研究生從界面的物理化學(xué)原理和規(guī)律走向?qū)W術(shù)前沿、應(yīng)用型研究生將表面化學(xué)基本理論應(yīng)用到工程實(shí)際，使“表面物理化學(xué)”課程教學(xué)有效地服務(wù)于研究生的分類培養(yǎng)。
3.1教學(xué)過程中注重教學(xué)與科研相結(jié)合
本課程在長期的建設(shè)和發(fā)展過程中形成了課程組，建立了適合于研究生培養(yǎng)，特別是學(xué)術(shù)型研究生培養(yǎng)的課程體系，在教學(xué)與科研相結(jié)合方面也進(jìn)行了大量卓有成效的工作。本課程組的授課教師利用自身的科研優(yōu)勢(shì)，將自己與表面科學(xué)相關(guān)的研究成果運(yùn)用于教學(xué)之中，啟發(fā)學(xué)生的科研思路、培養(yǎng)科研興趣；課程組成員的部分研究成果直接轉(zhuǎn)化為與課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，納入學(xué)院的研究生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[5]之中，建立學(xué)院層面的“表面物理化學(xué)”課程實(shí)踐環(huán)節(jié)；此外，課程組教師在研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)上，服務(wù)于科研方向與表面科學(xué)密切相關(guān)的研究生導(dǎo)師，對(duì)研究生學(xué)位論文中與表面科學(xué)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行把關(guān)和理論指導(dǎo)，反饋于科研工作。
3.2加強(qiáng)理論與實(shí)踐相統(tǒng)一，強(qiáng)化應(yīng)用型研究生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)
針對(duì)我國研究生人才培養(yǎng)和實(shí)際需求脫節(jié)的問題，2009年起教育部即宣布研究生培養(yǎng)將從過去的學(xué)術(shù)型為主轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用型為主，現(xiàn)在應(yīng)用型研究生招生比例逐年增加[6]。為提高我校化學(xué)、化工學(xué)科應(yīng)用型研究生的工程實(shí)踐能力，化工學(xué)科在研究生院的支持下建立了校內(nèi)外實(shí)踐基地[7]，并與“表面物理化學(xué)II”有機(jī)結(jié)合起來，工程實(shí)踐活動(dòng)成為課程的生動(dòng)實(shí)例。如在課程組成員參與建立的“化工學(xué)科應(yīng)用型研究生校內(nèi)實(shí)踐基地”，研究生可以在生產(chǎn)線上進(jìn)行鋰離子電池制造各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐活動(dòng)，包括材料合成、電極制備、電池組裝及電池性能檢測(cè)，全面系統(tǒng)地掌握鋰離子電池的制造技術(shù)，培養(yǎng)化工學(xué)科研究生的工程實(shí)踐能力，提高其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造的系統(tǒng)觀、全局觀，特別是使學(xué)生體會(huì)到了本課程的基本原理和規(guī)律在電池制備中的理論指導(dǎo)作用，真正做到了理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。再如在化工學(xué)科的“上海山富數(shù)碼噴繪復(fù)合材料有限公司校外實(shí)踐基地”，研究生可以進(jìn)行從膠水、涂料、涂布、貼合、分切，到產(chǎn)品包裝的一條龍生產(chǎn)實(shí)踐，使應(yīng)用型研究生能真實(shí)了解企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)的基本過程，又深刻體會(huì)到界面問題的重要性。
4“表面物理化學(xué)”課程分類教學(xué)實(shí)踐效果
全校公選課“表面物理化學(xué)”課程的分類教學(xué)在我校研究生院支持下正式實(shí)施以來，本課程的學(xué)生成績分布更趨合理，學(xué)生選課情況和學(xué)習(xí)興趣都呈現(xiàn)了良性的發(fā)展態(tài)勢(shì)。從學(xué)習(xí)效果看，此前本課程閉卷考核中成績優(yōu)秀的學(xué)生都集中在化學(xué)、化工學(xué)科，并以學(xué)術(shù)型研究生居多；現(xiàn)在由于分類教學(xué)中基于不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容和考核要求，使得學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型研究生各出現(xiàn)一定比例的優(yōu)秀生，特別是來自交叉學(xué)科的研究生成績也出現(xiàn)了優(yōu)秀。其二，分類教學(xué)實(shí)施后，選“表面物理化學(xué)II”課的交叉學(xué)科研究生從航天、食品、材料學(xué)院又增加了機(jī)械、電子和能源等學(xué)院，表明分類教學(xué)法的實(shí)施符合交叉學(xué)科研究生對(duì)表面化學(xué)類課程的學(xué)習(xí)需求。因此，可以預(yù)期“表面物理化學(xué)”全校公選課會(huì)吸引更多的交叉學(xué)科研究生選課，選課波及面也會(huì)進(jìn)一步加大。其三，由于課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與各類研究生的培養(yǎng)目標(biāo)更為一致，從而使得研究生的學(xué)習(xí)興趣提高，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)明顯增強(qiáng)。特別是課間學(xué)生找老師討論問題的現(xiàn)象明顯增多，既有對(duì)課堂上課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的討論，也有把自己課題方向中與表面科學(xué)相關(guān)的問題與授課教師交流。學(xué)生反饋結(jié)果表明，選修此課的研究生對(duì)“表面物理化學(xué)”分類教學(xué)普遍認(rèn)可。另外，我院應(yīng)用型研究生在培養(yǎng)上增加了校內(nèi)外實(shí)踐基地的實(shí)踐與考核環(huán)節(jié)，從學(xué)生對(duì)校內(nèi)外實(shí)踐基地實(shí)踐活動(dòng)的總結(jié)報(bào)告中可以發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)一部分學(xué)生將表面科學(xué)問題與具體的工程實(shí)踐結(jié)合起來，將在“表面物理化學(xué)”課程中學(xué)習(xí)的知識(shí)原理直接運(yùn)用到具體實(shí)踐之中。在教學(xué)過程中設(shè)置的討論課上，有一定比例的研究生將自己將要進(jìn)行的碩士研究課題中的表面物理化學(xué)問題在課堂上與老師和同學(xué)直接交流，這樣授課教師可以直接進(jìn)行理論指導(dǎo)，使教學(xué)更好地服務(wù)于研究生的學(xué)位論文工作。
5結(jié)束語
我國高校研究生階段人才培養(yǎng)的全校公選課一般為英語、數(shù)學(xué)或思想政治理論課等。而理論性較強(qiáng)的“表面物理化學(xué)”課程如何發(fā)揮其全校公選課的作用、有效地服務(wù)于研究生的分類培養(yǎng)，是“表面物理化學(xué)”課程建設(shè)的首要問題。哈工大化工學(xué)院“表面物理化學(xué)”課程組在我校研究生院和化工學(xué)院的支持下，對(duì)“表面物理化學(xué)”分類教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索。但是要真正實(shí)現(xiàn)從原來單一地服務(wù)于學(xué)術(shù)型研究生培養(yǎng)到服務(wù)于學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型兩類研究生的分類培養(yǎng)，還需要進(jìn)一步的理論研究和實(shí)踐。
作者：姚忠平 姜兆華 黃玉東 岳會(huì)敏 安茂忠 韓曉軍 尹鴿平 單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院
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【關(guān)鍵詞】活性炭；改性；發(fā)展趨勢(shì)；前景
與樹脂、硅膠等吸附材料相比，活性炭因其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面積大的特點(diǎn)，受到了更多人的青睞。由此，活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域也就隨即擴(kuò)大。在科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)不斷快速向前發(fā)展的今天，對(duì)于活性炭的要求也相應(yīng)的有所提高。在“高吸附、多功能、高強(qiáng)度”的基本要求下，出現(xiàn)了專用炭質(zhì)吸附材料，而且它的需求市場(chǎng)也在不斷的增大。在目前的情況下，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)出來的活性炭一般滿足一般需求，對(duì)于有特殊需求的訂單，傳統(tǒng)工藝無從下手。針對(duì)這種現(xiàn)象，對(duì)活性炭表面進(jìn)行表面改性，成為了解決活性炭應(yīng)用的有效手段。
一、活性炭的結(jié)構(gòu)與特性
第一、活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)
活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)指的就是孔容、孔徑分布以及孔的形狀。因?yàn)榛钚蕴康目紫督Y(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，孔徑分布范圍廣，形狀也是多種多樣的，所以，活性炭的吸附能力要強(qiáng)大許多。活性炭本身具有吸附性和催化性，這二者之間的轉(zhuǎn)化也全依賴于它自身的多孔隙結(jié)構(gòu)?；钚蕴康目紫侗姸?，而且每一種空隙都以各自獨(dú)特的功能：在活性炭中，微孔（直徑小于2nm）數(shù)量很大，且比表面積巨大，活性炭將會(huì)呈現(xiàn)它強(qiáng)大的吸附性；中孔（又被稱之為介孔，直徑在2～50nm之間）可用于負(fù)載觸媒及化學(xué)藥劑的脫味劑；活性炭的大孔（直徑大于50nm），通過在其中繁殖微生物，可以做到無機(jī)碳材料發(fā)揮出生物質(zhì)的功效。這三種空隙都具有吸附的特性，但是起主要作用的是微孔，所以說，活性炭的吸附容量的大小，主要取決于微孔的數(shù)量有多少。
第二、活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)
影響活性炭吸附性的不只是活性炭本身的孔隙結(jié)構(gòu)，其表面的化學(xué)性質(zhì)在一定程度上也決定了活性炭本身的吸附能力大小?；钚蕴勘砻娴幕瘜W(xué)性質(zhì)主要是由活性炭表面官能團(tuán)的種類與數(shù)量、表面雜原子和化合物來確定的。不同的官能團(tuán)、雜原子、及化合物，他們的吸附系也有著很大的區(qū)別?；钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)差異，活性炭的酸堿性、潤濕性、吸附選擇性、催化性等也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在制備活性炭的過程中，灰分與其他原子共同存在，導(dǎo)致其自身出現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)缺陷，氧分子和雜原子在高溫碳化時(shí)附著在這些缺陷之上，形成了氧化官能團(tuán)、中性官能團(tuán)及堿性官能團(tuán)，在這些官能團(tuán)的互相作用下，活性炭給人們展現(xiàn)了了不同的吸附性能。
二、活性炭表面改性
活性炭通過表面的化學(xué)性質(zhì)，也就是改變表面的官能團(tuán)及周邊氛圍從而使活性炭本身的吸附性質(zhì)也發(fā)生改變?；钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)的改變，可以通過表面氧化改性、還原改性，還有負(fù)載雜原子和化合物等進(jìn)行。
第一、活性炭表面氧化改性
活性炭的表面氧化改性，主要工作原理就是使用合適的氧化劑，在溫度適當(dāng)?shù)那闆r下對(duì)活性炭表面的官能團(tuán)進(jìn)行氧化處理，以此來提高活性炭表面官能團(tuán)的含氧酸基團(tuán)的數(shù)量。這種技術(shù)現(xiàn)今為止，氧化劑多采用HNO3、H2O2、H2SO4和HCIO。
在目前，國內(nèi)外對(duì)于活性炭表面氧化性改造的研究表明，經(jīng)過HNO3等氧化劑進(jìn)行氧化改性后，活性炭表面的含氧官能團(tuán)的數(shù)量明顯增加，在進(jìn)行凈化時(shí)，對(duì)于亞硝酸鹽的吸附性明顯增強(qiáng)。
第二、活性炭表面還原改性
表面還原改性是通過還原劑（一般選擇氫氣或氮?dú)獾榷栊詺怏w）在適當(dāng)溫度下對(duì)活性炭進(jìn)行表面還原處理，以提高活性炭表面的堿基官能團(tuán)的數(shù)量，增強(qiáng)對(duì)非極性物質(zhì)的吸附能力。
活性炭表面的還原改性，主要是針對(duì)含有SO2、CO2、CO以及AU3+這些非極性物質(zhì)，這些物質(zhì)具有一定的疏水性，通過還原改性增加活性炭表面的堿基官能團(tuán)，提高對(duì)他們的吸附能力。
第三、活性炭表面負(fù)載雜原子和化合物的改性
負(fù)載雜原子和化合物的化學(xué)改性，是通過液相沉積的方法，在活性炭表面引入特定的雜原子和化合物，利用這些物質(zhì)與吸附質(zhì)之間的結(jié)合作用，提高活性炭的吸附性能。
工業(yè)電鍍廢水中，含有銅、鉻、鋅以及氰化物等，這些物質(zhì)對(duì)人體機(jī)能有著極大的傷害。在過濾這些物質(zhì)時(shí)，首選是活性炭。但是傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)出來的活性炭對(duì)這些物質(zhì)的吸附性不是很強(qiáng)，所以通過對(duì)活性炭表面負(fù)載雜原子和化合物的改性，有效地提高了對(duì)重金屬及氰化物的過濾吸附能力，不僅降低了對(duì)人體的損害，也保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。
結(jié)束語
活性炭的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝技術(shù)含量低、且生產(chǎn)的品種少、功能化品質(zhì)也不高，這些對(duì)于我國的活性炭市場(chǎng)有著極大的制約性。在當(dāng)前，活性炭卓越的性能已經(jīng)被社會(huì)廣泛的認(rèn)可。為了能使得這種清潔、綠色的環(huán)保吸附材料能得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)該加大對(duì)它的研究力度，給予大力支持，使得活性炭能應(yīng)用到各行各業(yè)。對(duì)活性炭表面改性處理，使得活性炭能夠適應(yīng)更多更復(fù)雜的工作環(huán)境。
隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視和改性技術(shù)的不斷發(fā)展，相信改性活性炭在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；教學(xué)方法；量化考核
作者簡介：班紅艷（1977-），女，遼寧營口人，遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，副教授；方志剛（1964-），男，遼寧鞍山人，遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，教授。（遼寧 鞍山 114051）
基金項(xiàng)目：本文系遼寧省“十二五”規(guī)劃課題（課題編號(hào)：JG11DB140）、遼寧省教育廳教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：884-4-4）、遼寧科技大學(xué)標(biāo)志性成果建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：kdjg10-11）、遼寧科技大學(xué)研究生創(chuàng)新教育計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2012YJSCX23）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）07-0117-02
“物理化學(xué)”是化學(xué)學(xué)科中的一門重要學(xué)科，是遼寧科技大學(xué)（以下簡稱“我校”）化工、環(huán)境、生物、材料、冶金、無機(jī)等各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。“物理化學(xué)”課程作為四大基礎(chǔ)化學(xué)課程的核心，其與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)的最大區(qū)別在于其概念抽象、理論性強(qiáng)、公式多、原理多、推導(dǎo)多、知識(shí)的邏輯性和前后關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。[1]因此，不少學(xué)生畏懼物理化學(xué)學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)“物理化學(xué)”課程特點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，優(yōu)化教學(xué)效果，從教學(xué)內(nèi)容、方法、手段等方面介紹了教學(xué)過程中的一些具體做法。
一、精選教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)
在傳統(tǒng)的“物理化學(xué)”教學(xué)中，往往采取老師在講臺(tái)上講授，學(xué)生在下機(jī)械地記的形式，學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容基本上都來自于教師在課堂上的講授，這樣不僅不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，而且容易出現(xiàn)滿堂灌現(xiàn)象。為了盡量減少單純的“灌輸式”講授，促進(jìn)學(xué)生以研究性方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，在全部教學(xué)內(nèi)容中，對(duì)適合教師講授、學(xué)生自學(xué)、學(xué)生獨(dú)立探究的內(nèi)容進(jìn)行選擇，從內(nèi)容選擇上避免所有的內(nèi)容都由教師講授。對(duì)于那些難度很大，學(xué)生以現(xiàn)有的知識(shí)難以自學(xué)或?qū)W生可以自學(xué)，但自學(xué)可能要消耗過多的時(shí)間和精力的內(nèi)容由老師講授。在此范圍之外的內(nèi)容，凡是學(xué)生能夠自學(xué)的均應(yīng)放手讓學(xué)生自學(xué)。[2]通過自學(xué)，較大地減少教師對(duì)課本內(nèi)容的講解時(shí)間，而且講授時(shí)不再需要按書本去灌輸，可以用節(jié)省下來的課堂時(shí)間補(bǔ)充新的習(xí)題，或融入跟蹤時(shí)代的新內(nèi)容和前沿講座。[3]例如，在學(xué)習(xí)表面現(xiàn)象這一章時(shí)，舉例2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰德國科學(xué)家格哈德?埃特爾在固體表面化學(xué)過程研究中作出的貢獻(xiàn)，從而了解表面化學(xué)的研究對(duì)于化學(xué)工業(yè)至關(guān)重要，加深學(xué)生對(duì)表面化學(xué)在物理化學(xué)學(xué)習(xí)中的相關(guān)內(nèi)容的理解。又如在學(xué)習(xí)膠體化學(xué)一章時(shí)，可以結(jié)合家喻戶曉的納米技術(shù)。納米材料具有許多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化學(xué)家就利用膠體化學(xué)中具有納米尺寸的油包水膠束作為納米反應(yīng)器，從而合成了各種無機(jī)、有機(jī)、高分子納米粒子。[4]這些前沿內(nèi)容的介紹，不僅可以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，而且對(duì)學(xué)生今后工作或創(chuàng)新研究也將起到重要作用。
二、改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量
1.采用圖表法進(jìn)行章節(jié)公式歸納總結(jié)，解決物理化學(xué)公式多難記憶的問題
“物理化學(xué)”課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生普遍反映公式多，條件多，容易混淆。由于學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)物理化學(xué)，還不能對(duì)它有較深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)公式只能死記硬背，這就需要教師為學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生易于記憶。[5]例如熱力學(xué)第一定律和第二定律的應(yīng)用中，主要是計(jì)算各種過程的Q、W、、、、、，由于公式較多，最好采用列表的方法。表1列出了理想氣體經(jīng)歷不同的過程時(shí)，Q、W、、、、、等各熱力學(xué)變量的計(jì)算公式，這樣可以使得眾多的公式條理關(guān)聯(lián)化。學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)一目了然，不容易造成混淆。
2.理論聯(lián)系實(shí)際，注重啟發(fā)式、案例式教學(xué)
“物理化學(xué)”學(xué)科中有些內(nèi)容比較抽象，不容易被學(xué)生接受和理解。為此，在教學(xué)中注意理論聯(lián)系實(shí)際，列舉一些和生活息息相關(guān)的實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)、原理、方法去解答，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。[6]
例如，講熱力學(xué)第一定律時(shí)，列舉空調(diào)、電冰箱的熱功轉(zhuǎn)化問題；講到稀溶液的依數(shù)性時(shí)，列舉鹽堿地的農(nóng)作物為何長勢(shì)不好，甚至?xí)菟?；講到化學(xué)平衡時(shí)，列舉高爐煉鐵中反應(yīng)Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高爐廢氣中含有大量的CO，為什么延長爐身，不能減少廢氣中CO的含量；[7]講化學(xué)動(dòng)力學(xué)時(shí)，可以問“大家吃的面包為什么2、3季度保質(zhì)期短，而1、4季度保質(zhì)期相對(duì)長些”；又如講到表面現(xiàn)象時(shí)，列舉為什么有機(jī)蒸餾實(shí)驗(yàn)要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛細(xì)管現(xiàn)象等問題。
實(shí)踐表明，在“物理化學(xué)”教學(xué)過程中，根據(jù)所講授的內(nèi)容，適時(shí)地應(yīng)用一些生動(dòng)的來自實(shí)際、生產(chǎn)、科研的實(shí)例，使學(xué)生體會(huì)到物理化學(xué)是“有用的”，是可以看得見、摸得著的，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變學(xué)生由“被動(dòng)學(xué)”為“主動(dòng)學(xué)”。
3.多媒體與傳統(tǒng)板書結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)效果
在“物理化學(xué)”講授過程中，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段。多媒體的應(yīng)用使原本枯燥無味的理論知識(shí)，通過生動(dòng)、形象、直觀的形式表現(xiàn)出來，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為教師節(jié)省了大量板書繪圖的時(shí)間，加快了知識(shí)點(diǎn)的講授速度，課堂教學(xué)的信息量大大增強(qiáng)。[8]實(shí)踐結(jié)果表明，多媒體與傳統(tǒng)板書結(jié)合不僅使課堂教學(xué)生動(dòng)形象，感染力強(qiáng)，改善學(xué)生的理解力，而且動(dòng)態(tài)地啟迪學(xué)生的思維，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生與老師的互動(dòng)，學(xué)生不再單純聽課，可利用節(jié)省的時(shí)間共同交流，從而促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容與體系的改革。[9]
三、量化考核評(píng)價(jià)方法，提高學(xué)生綜合素質(zhì)
考核是檢查、評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種方法，是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。[10]多樣化的考核手段可避免學(xué)生因一次考試失誤而引起的遺憾，同時(shí)也能督促學(xué)生平時(shí)要好好學(xué)習(xí)。在新學(xué)期開始就告知學(xué)生，“物理化學(xué)”課程的成績包含平時(shí)成績和期末試卷成績兩部分，在總評(píng)成績中平時(shí)成績會(huì)按一定比例體現(xiàn)。成績按以下比例計(jì)算：在總評(píng)成績中，期末考試成績與平時(shí)成績的比例為1：1；在平時(shí)成績中，平時(shí)出勤和作業(yè)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)或論文、課堂回答問題、實(shí)驗(yàn)情況都作為考核的方面；量化50分平時(shí)成績指標(biāo)（如表2）。注意在進(jìn)行平時(shí)成績?cè)u(píng)定時(shí)，重點(diǎn)放在對(duì)學(xué)生能力的考查，以利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。
四、結(jié)束語
“物理化學(xué)”是一門基礎(chǔ)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，它不僅是許多其他課程攻堅(jiān)科學(xué)難關(guān)的武器庫，而且為現(xiàn)代的化學(xué)以及物理、材料等許多領(lǐng)域的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的方法。“物理化學(xué)”教學(xué)中要繼承傳統(tǒng)的教學(xué)思想，形成良好的現(xiàn)代教育理念，對(duì)教學(xué)方法、手段進(jìn)行不斷的改革和實(shí)踐，與時(shí)俱進(jìn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。
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關(guān)鍵詞：鋁合金；滲透探傷；無損檢測(cè)；影響
中圖分類號(hào)：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
滲透探傷是五種無損檢測(cè)方法中對(duì)非磁性材料表面進(jìn)行探傷的方法。目前已經(jīng)在生產(chǎn)和檢驗(yàn)中廣泛應(yīng)用，該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟。滲透探傷可以將滲透劑最大限度深入到鋁合金工件表面開口的缺陷中，讓檢測(cè)人員清晰的識(shí)別出工件缺陷。
1 滲透探傷發(fā)展概況
滲透探傷可以有效的對(duì)鋁合金工件進(jìn)行表面缺損檢測(cè)，雖然檢測(cè)結(jié)果具有可靠性和全面性，但是避免不了受到一些因素的影響如操作方式不當(dāng)或滲透探傷劑性能不好等。因此鋁合金工件的滲透探傷的研究包括滲透探傷劑的研究以及相關(guān)操作工藝的改進(jìn)等。
1.1滲透探傷劑
工業(yè)中最早使用的滲透劑是未添加染料的干粉顯象著色法。到了三十年代初期使用熒光滲透探傷法，同樣是不添加熒光染料的干粉顯象法。但是這兩種滲透劑的靈敏度比較低，已經(jīng)無法滿足當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)的需求。
1.2滲透探傷操作工藝及標(biāo)準(zhǔn)
滲透探傷操作工藝對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的依賴性較強(qiáng)，而在理論支撐上比較匱乏。所以滲透探傷的發(fā)展過程實(shí)際上就是在不斷改進(jìn)和完善探傷工藝。最近二十年，國內(nèi)國外發(fā)表的有關(guān)滲透探傷工藝方法方面的論文占滲透探傷論文綜述的70%以上。
1.3滲透探傷理論概述
滲透探傷理論建立在多個(gè)學(xué)科基礎(chǔ)上，如化學(xué)、表面化學(xué)、物理和表面物理等學(xué)科。滲透探傷技術(shù)的發(fā)展，基本是直接使用與其相關(guān)學(xué)科的成果，但是這些學(xué)科已有的成果及理論，基本是定性說明，而滲透探傷不是單純的理論或?qū)W科，而是一門檢測(cè)技術(shù)，更加需要理論上的定量結(jié)果予以支持。因此滲透探傷理論的探究重點(diǎn)是顯象機(jī)理和滲透機(jī)理。
2 鋁合金工件滲透探傷的影響因素及解決措施
2.1溫度因素
2.1.1溫度對(duì)鋁合金工件滲透探傷的影響
鋁合金工件表面隨著溫度的升高會(huì)有一定程度的膨脹，依據(jù)是物體熱膨脹原理，因此溫度升高會(huì)使缺陷處膨脹，從而增大裂紋寬度、使開口變大，滲透劑的滲透能力也會(huì)隨之提高，特別是微細(xì)裂紋的反映會(huì)更加明顯。但是裂紋開口如果太寬，就會(huì)失去毛細(xì)作用對(duì)探傷效果有負(fù)面影響。而且工件溫度升高會(huì)使其表面的滲透劑溫度提高，從而下降滲透劑黏度、增加流動(dòng)性，流動(dòng)性增加后自然滲透能力隨之提高。另外，由于氣體平均動(dòng)能只受溫度影響，因此工件溫度升高，會(huì)加劇裂紋中氣體分子的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，內(nèi)壓升高會(huì)使部分氣體排出。相反，如果溫度較低的滲透劑將裂紋開口封住，則內(nèi)部氣壓下降，負(fù)壓現(xiàn)象就會(huì)形成，也能提高滲透劑滲透能力。所以說溫度對(duì)滲透探傷的效果影響較大，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明溫度過低時(shí)缺陷難以清晰的顯示。滲透探傷規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍在15攝氏度到50攝氏度之間，但實(shí)際的溫度往往低于標(biāo)準(zhǔn)范圍，對(duì)滲透探傷效果有很大影響。
2.1.2解決方法
如果工件溫度低于15攝氏度（即標(biāo)準(zhǔn)范圍最低值），此時(shí)探傷不僅要執(zhí)行探傷標(biāo)準(zhǔn)，還需要在清洗后進(jìn)行烘干，然后再進(jìn)行滲透操作，這樣可以使工件溫度高于15攝氏度，以降低溫度對(duì)滲透探傷的負(fù)面影響?？梢詫⒐ぜ囟冉档偷綔囟葮?biāo)準(zhǔn)值最低值以下，對(duì)浸入工件表面缺陷內(nèi)的清洗液進(jìn)行清除，根據(jù)反復(fù)試驗(yàn)證明，使用這種方法其裂紋顯示最清晰的情況下，溫度為-6攝氏度。
2.2油脂影響
2.2.1油脂對(duì)鋁合金工件滲透探傷的影響
毛細(xì)現(xiàn)象為鋁合金工件滲透探傷提供物理基礎(chǔ)，但是如果工件經(jīng)常處在油脂中，那么缺陷位置就很可能浸入一些油脂，從而形成堵塞。常用的清理方法無法將缺陷中的油脂清除干凈，這就會(huì)阻礙滲透劑的浸入，從而影響工件滲透探傷結(jié)果。在清洗中如果方法不當(dāng)，也會(huì)在工件表面留下清洗液，由于清洗時(shí)間都較長，清洗液也會(huì)一定程度浸入到工件表面缺陷中，從而對(duì)滲透劑浸入造成影響，導(dǎo)致最終滲透探傷結(jié)果不夠精準(zhǔn)。
2.2.2解決方法
如果要進(jìn)行滲透探傷的鋁合金工件長期處于油脂環(huán)境中，可以利用溶劑型清洗法或蒸汽法進(jìn)行清理，而且要在鋁合金工件表面形成加溫區(qū)域，溫度在110攝氏度左右，這樣可使缺陷干燥，對(duì)克服缺陷的堵塞有力，提升滲透探傷的精準(zhǔn)度。將長期浸油的工件試樣經(jīng)過上述方法的處理，探傷后裂紋可以清晰的顯示出來。
3 鋁合金工件滲透探傷過程的安全問題
滲透探傷劑基本是由多種化學(xué)物品制成，這些化學(xué)物品會(huì)具有一定程度的揮發(fā)性、刺激性、毒性和易燃性，有可能會(huì)引發(fā)爆炸。因此為了確保工作人員的身體安全，進(jìn)行滲透探傷的場(chǎng)地要求有齊全的防火、防毒和通風(fēng)設(shè)備。在進(jìn)行滲透探傷時(shí)不僅要確保保持良好通風(fēng)，加強(qiáng)防火防爆措施，操作人員也盡可能佩戴防毒面具，避免有毒害氣體或滲透劑被吸入。另外，滲透探傷過程中使用的清洗劑的潤濕作用和油脂溶解作用能力都很強(qiáng)，如果長時(shí)間接觸會(huì)使皮膚變紅、粗糙、裂開，甚至被灼傷或患上皮膚病，因此對(duì)清洗劑要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，堅(jiān)決杜絕使用劣質(zhì)產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)操作人員的操作規(guī)程嚴(yán)格規(guī)范，盡量杜絕一切不正當(dāng)操作。
結(jié)語
在實(shí)際鋁合金工件的滲透探傷過程中會(huì)遇到更多問題，需要有關(guān)部門結(jié)合鋁合金工件特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，并采取一定措施避免或降低影響。滲透探傷劑是探傷過程中的重要決定因素，因此日后對(duì)鋁合金滲透探傷的探究要更加重視滲透探傷劑的研制。另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化滲透探傷的實(shí)現(xiàn)，以此降低人為誤差，提高鋁合金滲透探傷的可靠性。
參考文獻(xiàn)
[1]周嘉梁.關(guān)于鋁合金零件滲透探傷時(shí)應(yīng)注意的問題，陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)2008.
關(guān)鍵詞：生物學(xué)教學(xué)；學(xué)情分析
中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2012）27-0166-02
學(xué)情分析是了解學(xué)生發(fā)展的起點(diǎn)狀態(tài)，預(yù)測(cè)學(xué)生發(fā)展可能的基本手段。能否正確把握學(xué)生發(fā)展的起點(diǎn)狀態(tài)，決定了一節(jié)課的教學(xué)是否有針對(duì)性與適切性。因此，了解學(xué)生的起點(diǎn)狀態(tài)，如同一位優(yōu)秀的歌手在歌唱前確定好音調(diào)，具有重要意義。
一、實(shí)際生物學(xué)教學(xué)中教師學(xué)情分析不足
在實(shí)際的生物學(xué)教學(xué)中，許多生物學(xué)教師對(duì)于學(xué)情分析仍然存在著很多不足的方面：
1.在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)不進(jìn)行學(xué)情分析。在實(shí)際教學(xué)中，許多教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)甚至都沒有學(xué)情分析的部分。筆者對(duì)與中學(xué)生物學(xué)教學(xué)相關(guān)的兩本期刊——《中學(xué)生物學(xué)》和《生物學(xué)教學(xué)》進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)：分別將兩本期刊從2006年第一期開始到2011年第八期和從2006年第一期到2011年第十期的有關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)的論文進(jìn)行了下載。下載到了173篇相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)，可是在這173篇教學(xué)設(shè)計(jì)中，只有24篇教學(xué)設(shè)計(jì)明確做了學(xué)情分析，其余的149篇均沒有學(xué)情分析部分，做了學(xué)情分析的只占了約13.9%。
2.在做學(xué)情分析時(shí)籠統(tǒng)化、表面化。很大一部分教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)雖然做了學(xué)情分析，但是分析籠統(tǒng)化、表面化，對(duì)于學(xué)情只分析了其所有學(xué)生共有的部分，對(duì)于學(xué)生的一些個(gè)性化學(xué)情沒有進(jìn)行很好的分析。如：高二的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的形象思維及觀察能力，但是他們的抽象思維及推理能力仍然不夠，等等。
3.學(xué)情分析的重點(diǎn)只放在學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)上。在對(duì)收集到的一線生物學(xué)教師所做的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，教師在進(jìn)行學(xué)情分析時(shí)習(xí)慣將分析的重點(diǎn)放在學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)上，而對(duì)自己所教學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)等一些個(gè)性化因素沒有進(jìn)行很好的分析。
二、合理的學(xué)情分析應(yīng)有的分析層面
在進(jìn)行生物教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，分層次地分析學(xué)生的情況，既要分析出學(xué)生的一些共性特點(diǎn)，更重要的是要分析其獨(dú)特的個(gè)性特征，要針對(duì)性地選擇教學(xué)策略，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)程序。
1.分析學(xué)生的共同特征。
（1）分析學(xué)生的年齡特征。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知理論和埃里克森的社會(huì)化發(fā)展理論，相同年齡段的學(xué)生會(huì)有大致相同的認(rèn)知方式、思維方式以及情感體驗(yàn)、情感需求和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)等，所以教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)自己所教學(xué)生的年齡特征，選擇合適的教學(xué)方式。
（2）分析學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)過程是一個(gè)累積的過程，是建立在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上的。對(duì)于相同年級(jí)的學(xué)生而言，他們的教學(xué)進(jìn)度大致是一致的，因此，在一定程度上他們有著相同的知識(shí)基礎(chǔ)。教師在進(jìn)行學(xué)情分析時(shí)需要很好地把握學(xué)生大致的知識(shí)儲(chǔ)備，這樣才能采取適當(dāng)?shù)牟呗源偈箤W(xué)生知識(shí)的遷移，從而提高教學(xué)的有效性。
2.針對(duì)性地分析學(xué)生的個(gè)性化學(xué)情。每個(gè)學(xué)生都有自己的個(gè)性特點(diǎn)，甚至每一個(gè)學(xué)生集體之間也會(huì)存在差異。要想實(shí)現(xiàn)真正的有效教學(xué)，教師就必須要下苦功夫仔細(xì)研究自己所要實(shí)施教學(xué)的學(xué)生集體的特征。
（1）分析本班學(xué)生的認(rèn)知及思維方式。雖然一個(gè)年齡段的學(xué)生會(huì)有大致相同的的認(rèn)知及思維特點(diǎn)，但是不同的學(xué)生群體由于生活經(jīng)驗(yàn)，他們所接受的教育的一些不同會(huì)導(dǎo)致他們有不同的思維方式。比如，文科班的學(xué)生和理科班的學(xué)生在認(rèn)知及思維方式上就存在著極大的不同。教師要在分析學(xué)生籠統(tǒng)的年齡特點(diǎn)之后，根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，剖析本班學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，挖掘?qū)W生的認(rèn)知及思維方式優(yōu)勢(shì)，以揚(yáng)長避短，實(shí)現(xiàn)更好地教學(xué)。
（2）分析學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及水平。不同的學(xué)生有不同的學(xué)習(xí)能力，也會(huì)有不同的學(xué)習(xí)水平，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及水平對(duì)于學(xué)習(xí)難點(diǎn)的確定以及難點(diǎn)的突破方式的選擇有著極大的影響。教師要把握學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，合理地確定教學(xué)的難點(diǎn)，合理地分配教學(xué)時(shí)間，將主要的教學(xué)精力集中在學(xué)生不好理解同時(shí)又是教學(xué)重點(diǎn)的內(nèi)容上，做到讓學(xué)生最好、最快地獲得新知。
（3）分析學(xué)生真正的知識(shí)儲(chǔ)備。雖然在一定范圍內(nèi)所有學(xué)生都有大致相同的教學(xué)進(jìn)度，但由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力及水平的不同，他們真正掌握的知識(shí)是不同的。有些知識(shí)對(duì)于一些學(xué)生而言已經(jīng)很好地理解了，可以用于為學(xué)習(xí)下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)服務(wù)了，但對(duì)于另外一些學(xué)習(xí)水平較差的學(xué)生，他們對(duì)于那個(gè)知識(shí)點(diǎn)也許只到了識(shí)記的水平，甚至是錯(cuò)誤理解的。在這種情況下，如果誤認(rèn)為他們之前的學(xué)習(xí)可以為下面知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)服務(wù)的話，就可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的知識(shí)遷移，甚至?xí)绊懴乱恢R(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。
（4）分析學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。很多時(shí)候教學(xué)內(nèi)容是和生活內(nèi)容相關(guān)的，這時(shí)候?qū)W生的一些生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)芎芎玫貫榻虒W(xué)服務(wù)。但是不同地區(qū)的學(xué)生在生活環(huán)境上存在著極大的不同，這也導(dǎo)致了學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)會(huì)有很大的不同。教師在進(jìn)行學(xué)情分析的時(shí)候，就應(yīng)該清楚對(duì)于本次教學(xué)的內(nèi)容而言，學(xué)生有哪些生活經(jīng)驗(yàn)是有助于教學(xué)的，比如，在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)候，鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)校的學(xué)生對(duì)于生活周邊的一些自然環(huán)境比較熟悉，所以教師在講解時(shí)可以例舉田園、山坡等一些利于學(xué)生理解的例子。而對(duì)于城市學(xué)校的學(xué)生，他們對(duì)鄉(xiāng)下的田園、山坡等不熟悉，所以就不能很好地為學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。
（5）分析學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在教學(xué)中，如果學(xué)生沒有一定的動(dòng)機(jī)，再好的教學(xué)設(shè)計(jì)也無法取得良好的效果。只有當(dāng)學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容產(chǎn)生了興趣，形成了內(nèi)在的需要和動(dòng)機(jī)，才能具有達(dá)成目標(biāo)的主動(dòng)性，教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)才有保證。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師要充分分析、了解學(xué)生的心理需求，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。
學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，是教學(xué)活動(dòng)變化的內(nèi)因。教師的“教”是建立在學(xué)生的“學(xué)”的基礎(chǔ)上的。學(xué)情分析是了解學(xué)生發(fā)展的起點(diǎn)狀態(tài)，預(yù)測(cè)學(xué)生發(fā)展可能的基本手段，要有效地進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)就需要進(jìn)行有效的學(xué)情分析。在學(xué)情分析時(shí)一定要克服籠統(tǒng)化、表面化這些現(xiàn)象，真正認(rèn)真研究自己所教學(xué)生的特點(diǎn)才能選擇合適的教學(xué)策略，從而提高教學(xué)效率。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞 抗結(jié)冰；接觸角；低表面能；疏水性；凍粘強(qiáng)度
中圖分類號(hào)N34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）100-0132-02
0引言
在交通運(yùn)輸、航空航天、電力通信等領(lǐng)域，設(shè)備表面結(jié)冰帶來恨得危害和安全隱患。為了減少安全隱患，人們提出了許多防冰與除冰方法。目前國內(nèi)外通常采用以下三種方法：物理法，如加熱法、機(jī)械法；化學(xué)法，如噴灑鹽水、涂抹防冰液等；被動(dòng)防冰法，在基體表面構(gòu)建抗結(jié)冰功能涂層。前兩種方法因操作簡便而使用廣泛，但其存在工作強(qiáng)度大、效率低、環(huán)保性差等諸多問題，在使用中受到限制。被動(dòng)防冰法成本低、耗能小，易于施工，是一種理想的防冰方法，具有極大的應(yīng)用價(jià)值，因此抗結(jié)冰涂層的研究備受關(guān)注。
1涂層表面特性與抗結(jié)冰原理
凍粘是冰與材料表面的粘附，既可以是分子間的范德華力，也可以是化學(xué)鍵作用，還可以是界面上微觀的機(jī)械連接作用。固體表面的狀態(tài)，如表面的化學(xué)性質(zhì)、粗糙度、溫度等都將直接影響表面粘附界面的形成，從而影響凍粘強(qiáng)度。其中，表面的濕潤性對(duì)凍粘的影響較大。
根據(jù)接觸角θ大小，可以將材料表面分為疏水表面和親水表面，疏水表面（θ>90°）凍結(jié)時(shí)水膜不連續(xù)，所形成的冰膜也就存在缺陷，易發(fā)生破壞。因此，疏水材料具有減粘防粘的作用。
涂層表面的粗糙度也是決定凍粘強(qiáng)度的重要因素之一。合適的微觀結(jié)構(gòu)和粗糙度，不僅可以提高表面的疏水性能，延遲冰晶的出現(xiàn)，而且可以吸留空氣，造成冰與基體界面間的應(yīng)力集中，降低凍粘強(qiáng)度。
2 抗結(jié)冰涂層國內(nèi)外研究進(jìn)展
根據(jù)抗結(jié)冰原理，目前對(duì)抗結(jié)冰涂層的研究主要集中在犧牲性涂層和疏水性涂層兩類。
犧牲性涂層的表面能夠釋放出抗結(jié)冰劑或油脂類物質(zhì)，降低冰的凍粘強(qiáng)度，因此犧牲性涂層具有良好的抗結(jié)冰效果。2007年，Ayres等[1]通過溶膠-凝膠法制備了有機(jī)-無機(jī)雜化鈦基先驅(qū)體，并與環(huán)氧基聚合物復(fù)合得到抗結(jié)冰緩釋涂層，涂層經(jīng)水解可釋放出抗結(jié)冰劑。實(shí)驗(yàn)表明，這種涂層能夠通過抑制冰的成核和粘附，達(dá)到良好的抗結(jié)冰效果。2012年，黃碩[2]分別通過溶膠-凝膠法和電解法制備了鈦、鋁、鐵的有機(jī)金屬化合物，與PRTV硅橡膠涂料混合制備了融冰型防覆冰復(fù)合涂料，并詳細(xì)研究了涂料的融冰機(jī)理。犧牲性涂層需要通過化學(xué)反應(yīng)釋放抗結(jié)冰物質(zhì)，有效期較短，并且所釋放的抗結(jié)冰物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成損害，因此其應(yīng)用受到限制。
疏水涂層主要是含硅、含氟的聚合物，這兩類聚合物具有較低的表面能，能夠降低冰的凍粘強(qiáng)度。
2007年，Hoover等研制開發(fā)了一種有機(jī)硅抗結(jié)冰涂層，其對(duì)冰的附著力非常低，冰剪切強(qiáng)度僅為19-50Kpa，并且經(jīng)過刮擦、熱/濕老化、鹽霧試驗(yàn)后，仍然能夠保持優(yōu)異的抗結(jié)冰性能。Yu等[4]用嵌段和接枝的方法分別制備了不同分子量PDMS與聚丙烯酸酯的共聚物PC-b-PDMS和PC-g-PDMS，詳細(xì)研究了涂層表面結(jié)構(gòu)與冰的凍粘強(qiáng)度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于涂層表面微相分離的存在，使得這兩系類共聚物與冰的凍粘強(qiáng)度明低于聚氨酯材料，尤其是PC-b-PDMS和含有長側(cè)鏈的PC-g-PDMS表現(xiàn)更為明顯。
2010年，Jafari等等在具有微納米結(jié)構(gòu)的三氧二化鋁表面構(gòu)建了一種聚四氟乙烯的抗結(jié)冰涂層。涂層表面的接觸角可以達(dá)到165°，具有很強(qiáng)的疏水性。X射線光電子能譜（XPS）結(jié)果表明，涂層表面含有大量的-CF3和-CF2，極大地降低了涂層表面的自由能，使冰在聚四氟乙烯表面的附著力低于鋁基材表面3.5 倍。
Yang等利用燒結(jié)、旋涂等方法制備了聚四氟乙烯、含氟聚氨酯、氟硅橡膠幾種含氟疏水涂層，并研究了各種涂層的抗結(jié)冰疏冰性能。通過研究其冰剪切強(qiáng)度和覆冰量，結(jié)果表明：-8℃下，光滑的含氟聚合物表面能夠顯著降低冰在材料表面的附著力，但是不能明顯降低覆冰量；經(jīng)過噴砂處理的具有粗糙結(jié)構(gòu)的含氟聚合物表面能夠減少覆冰量，但卻因?yàn)榻佑|角隨溫度下降而變小，導(dǎo)致了冰附著力增加。
Wang等[7]使用全氟聚氧烷基碳酸氮素衍生物涂敷在銅表面，成功得到了厚度10nm的納米氟碳膜涂層。通過研究結(jié)冰過程發(fā)現(xiàn)，涂層表面高的接觸角和低的后退角不僅可以有效延遲結(jié)冰時(shí)間，而且增加了整個(gè)結(jié)冰過程的時(shí)間。
目前，對(duì)抗結(jié)冰涂層的研究仍然存在一些難題：抗結(jié)冰涂層研究的測(cè)試方法和測(cè)試手段有限，主要包括冰的凍粘強(qiáng)度和覆冰量，但是沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致材料之間的抗結(jié)冰性能測(cè)試結(jié)果之間沒有可比性；材料的抗結(jié)冰性能與其表面微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，隨著使用次數(shù)增多，涂層表面容易被破壞，導(dǎo)致抗結(jié)冰性下降，不能滿足長期使用的需求；在抗結(jié)冰機(jī)理方面，仍然未能建立表面化學(xué)組成、微觀結(jié)構(gòu)與抗結(jié)冰性之間的確切關(guān)系，需要進(jìn)一步研究。
3 結(jié)論
盡管目前抗結(jié)冰涂層的研究已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但是相關(guān)的研究也不容忽視，如涂層與基材間的附著力、涂層的施工工藝、抗結(jié)冰性的長效性等方面仍然存在一些亟待解決的問題。我們相信，隨著科技的不斷進(jìn)步，研究方法的不斷增多，抗結(jié)冰涂層的性能可以得到進(jìn)一步完善，其應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大并發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：物理化學(xué)課程 教學(xué)方法 職業(yè)教育
物理化學(xué)是冶金、材料各專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，物理化學(xué)學(xué)習(xí)的差與好影響到接下來專業(yè)理論課程的學(xué)習(xí)。作為一門必修課，相比其他高職高專中有機(jī)化學(xué)等化學(xué)課程，物理化學(xué)具有概念的抽象性、邏輯性強(qiáng)，規(guī)律的前后相關(guān)性強(qiáng)，學(xué)習(xí)過程中應(yīng)用其他學(xué)科的知識(shí)面廣，計(jì)算公式繁多等特點(diǎn)。因此，學(xué)習(xí)者要想掌握好物理化學(xué)這門課程，不僅要具有良好的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)，還必須具有一定的高等數(shù)學(xué)和普通物理學(xué)的基礎(chǔ)。物理化學(xué)課程作為材料專業(yè)與冶金專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一門必修課、一門理論課、一門專業(yè)基礎(chǔ)課，教師怎樣教好、學(xué)生如何學(xué)好這門枯燥難學(xué)的課程，都存在困難。本文從物理化學(xué)課程教學(xué)的自身特點(diǎn)和逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面入手，對(duì)這門主要的基礎(chǔ)課的教學(xué)方法進(jìn)行一些粗淺的探討。
一、適當(dāng)減少理論深度，加強(qiáng)應(yīng)用
物理化學(xué)這門課理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)，內(nèi)容較多而抽象，公式又多，每個(gè)公式有其特定的使用條件和范圍，所以學(xué)生接受起來感到有一定的困難，特別對(duì)于高職高專層次的學(xué)生，數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)起物理化學(xué)來倍感吃力，聽課很辛苦、作業(yè)很難做。這就對(duì)老師的課堂教學(xué)提出了更高的要求，作為教師應(yīng)該因材施教，充分考慮到授課對(duì)象是基礎(chǔ)比較差的學(xué)生，對(duì)物理化學(xué)理論的獲得不應(yīng)以大而多為目標(biāo)，而是以夠用、能懂為標(biāo)準(zhǔn)，并且能滿足各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的需要，就可以了。對(duì)于大量的物理化學(xué)公式，推導(dǎo)過程復(fù)雜并且涉及到大量的高等數(shù)學(xué)的知識(shí)，要讓學(xué)生都記住和掌握是不可能的，也是沒有必要的。其實(shí)數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程只是獲得結(jié)果的一種手段，不是目的，所以對(duì)于一般公式及其推導(dǎo)過程，要求理解就可以不要求掌握，對(duì)于特別重要的公式要掌握其使用條件和物理意義并且要牢記。物理化學(xué)理論性很強(qiáng)并且概念規(guī)律偏于抽象，授課過程中要適當(dāng)加以淡化，并且多聯(lián)系一些簡單易懂的實(shí)例。如在熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的講解中，遇到具體的計(jì)算時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注化學(xué)反應(yīng)過程的能量改變、反應(yīng)的方向與限度以及反應(yīng)的速率，而淡化對(duì)抽象物理的講述，方便學(xué)生理解和接受。
二、根據(jù)不同專業(yè)需要，側(cè)重不同教學(xué)內(nèi)容
物理化學(xué)這門課程內(nèi)容的覆蓋程度廣、綜合度高，它包括了熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、表面化學(xué)、溶液等知識(shí)內(nèi)容。在實(shí)際的講授過程中，不同專業(yè)對(duì)同一課程有不同的要求。對(duì)于物理化學(xué)這門課程，不同的專業(yè)不能用同樣的講課方法講述同樣的內(nèi)容。根據(jù)不同的專業(yè)的教學(xué)大綱要求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減取舍。作為物理化學(xué)核心內(nèi)容的熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，是每個(gè)學(xué)習(xí)物理化學(xué)的學(xué)生必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可以不考慮是否與專業(yè)理論密切相關(guān)。而對(duì)于化學(xué)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用部分，則可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，根據(jù)不同專業(yè)自身教學(xué)大綱和學(xué)時(shí)安排的要求，有選擇、有側(cè)重地講述。如材料成型與控制技術(shù)專業(yè)在熱力學(xué)應(yīng)用部分要加大學(xué)時(shí)，重點(diǎn)講授?；瘜W(xué)平衡、表面化學(xué)應(yīng)是材料工程技術(shù)專業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，在該專業(yè)的濕法冶金中經(jīng)常用到化學(xué)平衡原理、表面活性物質(zhì)等概念。而化學(xué)反應(yīng)速率應(yīng)是冶金專業(yè)有色方向的重點(diǎn)內(nèi)容，多項(xiàng)反應(yīng)、擴(kuò)散等內(nèi)容出現(xiàn)在鋁電解的課程中，溶液應(yīng)是冶金黑色方向?qū)I(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，而膠體化學(xué)、電化學(xué)和冶金技術(shù)專業(yè)相關(guān)很少，基本不用作為教學(xué)內(nèi)容。應(yīng)該特別指出的是，物理化學(xué)刪減教學(xué)內(nèi)容不是刪減一些該講的內(nèi)容，要綜合考慮教學(xué)大綱和整門課程體系的完整性，抓關(guān)鍵抓主要。
三、教學(xué)中恰當(dāng)安排隨堂加強(qiáng)直觀教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理化學(xué)課程的教學(xué)中占有十分重要的地位，它與物理化學(xué)課程緊密配合，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生不僅可以鞏固和加深對(duì)物理化學(xué)原理的理解，提高學(xué)生對(duì)物理化學(xué)知識(shí)靈活應(yīng)用的創(chuàng)新能力，還培養(yǎng)了觀察和分析問題的能力，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)。例如，在講解多相平衡反應(yīng)這一章節(jié)時(shí)，我們讓學(xué)生先做碳酸鈣熱分解的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)典型的多項(xiàng)平衡反應(yīng)。在學(xué)生有了對(duì)多項(xiàng)反應(yīng)感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上講授這部分內(nèi)容。像這樣的做法還有很多，如實(shí)驗(yàn)室用蒸餾水洗滌容器為什么要少量多次和分配定律相聯(lián)系，分離操作中的陳化原理和開爾文公式相聯(lián)系等。
總之，恰當(dāng)?shù)貙⒔虒W(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)操作聯(lián)系起來，遵循“實(shí)驗(yàn)操作中的問題――引入講授新內(nèi)容――給出答案”，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力與解決問題能力，提高學(xué)習(xí)物理化學(xué)的積極性。
四、列舉實(shí)際生活實(shí)例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
物理化學(xué)知識(shí)其實(shí)存在于我們生活中的方方面面，只要稍加留意，就會(huì)在衣食住行中找到和物理化學(xué)有關(guān)的現(xiàn)象。因此在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，特別注意恰當(dāng)?shù)貙⒔虒W(xué)內(nèi)容和生活中學(xué)生遇到的實(shí)例結(jié)合起來，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到理論學(xué)習(xí)可以幫助解決實(shí)際問題，以此激發(fā)學(xué)生對(duì)物理化學(xué)這門課程濃厚的學(xué)習(xí)興趣。將復(fù)雜的規(guī)律、原理、方法通過用熟悉、生動(dòng)、簡單的生活實(shí)例進(jìn)行講解，使學(xué)生容易接受，并且逐步培養(yǎng)興趣。如考古工作中怎樣根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理估算尸體的埋葬時(shí)間？根據(jù)一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰變是一級(jí)反應(yīng)，利用衰變半衰期及其活性可以計(jì)算出來。其他如陶瓷制品表面的結(jié)晶釉會(huì)產(chǎn)生富麗堂皇、光彩奪目的效果；打濕了的化纖衣服比全棉衣服易干，等等，這些奇妙的現(xiàn)象激起學(xué)生的興趣后，就能促使他們?nèi)W(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)生最終恍然大悟時(shí)，會(huì)深感學(xué)以致用的無限樂趣，從而投入到積極主動(dòng)的思維之中，激發(fā)濃厚的學(xué)習(xí)興趣，保證課堂教學(xué)效果。
五、貫穿人文教育，培養(yǎng)科學(xué)文化素養(yǎng)
物理化學(xué)中涉及的科學(xué)家很多，如蓋斯、范托夫、克勞休斯、能斯特、范德華、阿倫尼烏斯、吉布斯等。他們發(fā)現(xiàn)建立的物理化學(xué)定理的方法不同，個(gè)人成長、成功經(jīng)歷也不同，在講課過程中根據(jù)內(nèi)容讓學(xué)生去查閱科學(xué)家的生平、傳記，了解他們成長的經(jīng)歷，寫出小論文，有助于科學(xué)文化素質(zhì)的養(yǎng)成。同時(shí)，在講課過程中還可穿插一些科學(xué)家的小故事，把科學(xué)家觀念的創(chuàng)新和科學(xué)思維的動(dòng)人情節(jié)引入課堂教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。比如發(fā)現(xiàn)了溶液中的化學(xué)動(dòng)力學(xué)法則的荷蘭科學(xué)家范托夫是第一位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，其他科學(xué)家像阿倫尼烏斯等等也曾獲得過諾貝爾獎(jiǎng)，通過在課堂中穿插這樣的科學(xué)小故事，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。同時(shí)，還可以講講我國物理化學(xué)的發(fā)展及作出貢獻(xiàn)的中國物理化學(xué)科學(xué)家，培養(yǎng)學(xué)生們的愛國熱情。
因此，物理化學(xué)的教學(xué)不應(yīng)僅僅是向?qū)W生傳授綜合了數(shù)學(xué)化學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)操作能力，更應(yīng)是一種課程文化、科學(xué)文化的熏陶。
物理化學(xué)課程是一門基礎(chǔ)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，對(duì)其他相關(guān)學(xué)科的專業(yè)課基礎(chǔ)理論產(chǎn)生一定作用和影響。它在冶金與材料各專業(yè)教學(xué)中具有重要的基礎(chǔ)地位。通過對(duì)教材選擇、內(nèi)容取舍、深淺把握、教學(xué)應(yīng)用等方面多做思考研究，以取得更加良好的教學(xué)效果。
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