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材料物理化学论文范文1
关键词：研究生；Seminar；教学模式；表面物理化学
中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）09-0216-02
一、引言
研究生学位课常常为理论性较强的课程，过去常采用老师讲学生听的传统“填鸭式”教育模式，教学过程中学生参与感不强，被动接受书本知识，缺乏主动性和积极性。为此，迫切需要对目前的教学方式进行改革和调整。Seminar源自拉丁文的Seminarium，原意为“苗圃”、“发祥地”，国内多将其译为“讨论课”、“研讨课”、“席明纳”或“习明纳尔”，也有学者将其理解为“学者之间的对话”。欧美各大学普遍采用的Seminar，源于19世纪初期的柏林大学，以洪堡（W.VHumboldt）倡导的学术自由、教学与科研相结合教育思想为基础。它具有教学与科研双重职能，是以高深学问为研究内容、以讨论和辩论为基本交流形式、师生平等交流的教学范式，其目的是探究高深学问，促进教学相长，以创新性研究为其精髓，以趋近和发现真理为最终目的[1]。国内清华大学、北京大学、浙江大学都有较为全面、较为成功的研讨型课程教学[2]。从查阅的资料来看，深圳大学、浙江中医药大学、吉林大学、国防科技大学、中国科技大学、石河子大学、浙江工业大学、贵州财经大学等数十所高校都或多或少有人以seminar的方式开设专业课程，其中有的是全校性系统开设研讨课，国防科技大学从2011年春季学期起在本科高年级学生中开设了21门专题研讨课，全部以seminar的方式出现[3]。
二、Seminar教学组织过程
1.授课对象。授课对象为西南科技大学矿物加工工程专业学术型硕士研究生，所有学生经报送或通过全国硕士研究生招生统一考试录取入学，学生学习成绩较好，本专业理论基础比较扎实。进行Seminar模式教学时，学生根据自己研究生期间可能遇到的研究课题，负责一个相近专题，以便提升学习的积极性，也能提高学生讨论问题的兴趣。
2.教材选择和教师组织。在矿产资源开发利用过程中，由于矿物分离与富集的依据是有用矿物与脉石矿物之间的物理化学性质差异，表面物理化学的作用也不可替代[4]，因此，将《表面物理化学》作为矿物加工工程硕士点的学位课程之一；王中平等编著的《面物理化学》（同济大学出版社，2015年）作为教材，内容包括界面和界面张力、表面化学三大经典公式、固-液界面的润湿现象、固液界面电化学、范德华引力和胶体的稳定、固-固界面与粘附、气-固界面的吸附、固体自溶液中的吸附、表面活性剂及其应用、常用表面分析技术、材料表面改性和制备应用[5]。其中界面和界面张力、表面化学三大经典公式和常用表面分析技术由教师主讲，其余部分采用Seminar教学模式授课。教学团队由1名主讲教师、1名第二主讲教师和1名助教组成，主讲教师负责基础理论授课，第二主讲教师负责研讨专题设置，助教负责成绩评定表格设计以及成绩统计。
3.授课内容。界面和界面张力、表面化学三大经典公式和常用表面分析技术由教师主讲。其余内容结合学生研究课题设计研讨专题，每次seminar完整教学过程包括理论课（2课时）—查阅研究文献（教师指导课外完成，并制作PPT）—讨论课（2课时）。三位授课老师紧扣教学大纲和培养方案，根据学生研究课题和当前研究热点，讨论确定专题方向，由第二主讲教师引导学生查询高水平文献，初步判断与课程内容的相关性和前沿性，选择代表性论文，最终设置了“原子插层法测量石墨烯在石墨表面的粘附能”、“蒙脱石纳米复合材料对Cr（VI）的吸附”和“三维石墨烯对水溶液中抗生素环丙沙星的吸附研究”等五个专题。学生仔细研读论文，在指导老师探讨相关问题过程中深刻理解论文研究内容的前提下，制作交流汇报PPT。介绍该论文与教材指导的相关性，如何将教材知识点应用于科学研究。
4.交流发言。与国外学生相比，中国学生受到传统教育的影响，普遍不喜欢发表自己的意见，为此引导和调动学生发言的积极性和主动性是seminar教学模式成功与否的关键。要使学生踊跃发言，通常要做好以下三个方面的工作：（1）培养学生发言的品质，这种品质指的是发言者语言礼貌、态度大方，听者虚心地学习和友好的帮助。对于正确的观点见解，教师应加以赞同肯定，对于片面或错误的观点，教师应进行修正和补充，课堂就会呈现出“百家争鸣，百花齐放”的局面；（2）正确评价每位发言者，对科学问题每个同学都可以有自己的观点，鼓励不同的看法和见解，不主观评价学生的对错与否；（3）提高教师自身的亲和力，我个人的习惯是多和学生交流，让他们感觉和你讨论问题是平等的，没有任何压力。讨论结束后，教师应该对整个教学内容进行归纳总结，紧扣教材知识点，对各种观点进行归纳点评。
5.成绩评定。我们在《表面物理化学》Seminar教学模式中的成绩考核主要包括三部分：文献查阅（20%）、文献阅读探讨（30%）、汇报交流（50%）。文献查阅成绩评定主要考虑时效性、针对性、论文质量等，文献阅读探讨考虑阅读熟练程度、问题认识深度、研究内容与教材知识关联性认识、思考问题的深度等，汇报交流考虑PPT的质量、普通话水平、汇报逻辑性等。提前告知学生成绩评定标准，各环节结束后，对学生表现进行成绩评定。
三、结语
本文以西南科技大学矿物加工工程专业研究生学位课的《表面物理化学》教学过程中的授课对象、教材选择和教师组织、授课内容、交流发言、成绩评定进行了相关介绍。采用Seminar教学模式进行学位课授课，学生反响较好，觉得这样的授课方式比“填鸭式”好，收获更多，对基础理论知识的认识更加深刻。但仍然存在些问题：（1）如何融合课程全部知识点，设置研讨专题；（2）如何建立学生课堂表现的科学评讲体系；（3）如何才能更好地培养学生探索问题和解决问题的能力；（4）如何科学合理评价学生学习成绩等。我们将会在未来的教学中继续探索和实践，以期用Seminar教学模式进行学位课授课能成为可复制和推广的模式。
参考文献：
[1]罗启，高峰.Seminar教学范式的价值意蕴[J].长江大学学报（社会科学版），2011，34（10）：148-151.
[2]張海燕.seminar教学法的应用模式探析[J].教育教学论坛，2014，（53）：170-172.
[3]刘国福，杨俊，熊艳.本科生专题研讨课教学的认识与实践[J].高等教育研究学报，2012，35（3）：63-64.
[4]冯博，汪惠惠.矿物加工工程专业表面物理化学教学改革研究[J].教育教学论坛，2016，（3）：117-118.
材料物理化学论文范文2
关键词：案例研究型 团队学习 物理化学
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）03（b）-0040-02
在传统化学四大分支中，《物理化学》对学生的高等数学和物理知识要求比较高，也比较抽象，因此，被公认为比较难学的一门课。与此同时，对于非化学专业的学生而言，拼命理解、记忆到的那些枯燥的公式和定律，也并不见得就会在后续的专业课程中需要掌握得特别熟练。
本校《物理化学》课程面向超过20个专业进行学科教育基础课授课，学生的知识基础、课程期望以及专业培养方案对本课程的教学需求都不尽相同。如果不能给学生很有针对性地提供教学案例，在挖掘学生的学习兴趣方面存在一定的困难。
面对这种状况，从2013年上半年开始，课程组决定对本课程的教学和考核模式进行改革。改变以往课堂教学为主和以卷面考试定成绩（卷面考试占70%）的方式，大胆引进案例研究型团队学习模式，通过增加课外研讨的成绩比重，充分调动学生的主动性，实现因材施教。
1 教学与考核方案的制定
为了确保案例研究型团队学习模式的顺利实施，笔者在查阅兄弟院校研究论文[1～5]的基础上，重点参考了万里学院省级精品课程《免疫学》课程的实践经验，并通过书面问卷调查的方式广泛征求了学生的意见，根据本校实际情况基本确定了具体实施方案。同时，通过对课程知识点进行精心筛选，并认真考察了该专业的一些情况，确定了30个知识点的近40个案例，供12个小组的同学自由选择。
1.1 实施方案
1.1.1 研讨小组分组规则
根据实际情况，每个小组组员人数控制在5人左右。在小组成员结构安排上，主要由学生自由组合。组长负责人任务分配、课后研讨召集和书面材料的收集；主持人和记录员分别负责课后研讨的主持和记录；发言人负责根据小组成员讨论的结果撰写小组学习报告，并在课堂讨论中制作PPT进行工作汇报。
1.1.2 研讨主题的确定
（1）由主讲教师根据授课内容拟订备选研讨主题，再提交课程改革小组集体讨论确定。主题选择主要涉及授课内容中的一些重点、难点、热点与前沿问题，以及一些理论授课无法展开而又需要学生掌握的问题。各小组在研讨过程中，可根据实际情况对备选主题做适当调整，并与主讲教师及时沟通。（2）主讲教师提前2～3周向各学习研讨小组分配研讨主题，各研讨小组组长进一步将本分组承担的研讨任务细分到每个小组成员，确保每个组员负责承担一个研讨主题下子题目的研讨资料收集及研究报告的撰写工作。
1.1.3 学习研讨资料的收集与学习（课堂研讨之前完成）
（1）在主讲教师指导下，各小组及其成员应就其承担的研讨主题开展资料收集工作。（2）每一研讨主题应制作一份学习研讨资料清单，资料数量为5～10篇。（3）要求收集资料的组员认真阅读并归纳总结所收集的资料。
1.1.4 各小组组长在本组资料收集工作结束后、课堂研讨活动开展之前，召集本组成员就所承担的各项研讨主题进行课余自主研讨（课堂研讨之前完成）
该课余学习研讨活动要由指定的记录员做好相应的分组学习研讨记录，并及时提交给小组发言人。
1.1.5 学习研究报告的撰写
（1）每一个分组成员应就其承担的研究主题撰写一份个人自主学习研究报告，并提交给本次学习研讨活动的小组发言人。（2）小组发言人在综合课余研讨主要观点、参考分组学习研讨记录和全体组员的个人自主学习研究报告基础上，撰写一份小组“学习研讨”发言报告（规范格式文件略）。
1.1.6 自主学习小组课堂研讨活动的开展流程
（1）发言人就《小组学习研讨发言报告》中的核心内容做简明扼要的发言。（2）其他小组的同学以及主讲老师就该发言人的发言以及该发言人所在分组承担的研究主题相关问题展开提问，发言人及其小组的其他成员予以做答。（3）主讲教师就上述发言、提问及应答情况予以现场评分，并做简短总结。
1.1.7 自主学习分组学习研讨活动相关资料的汇集、整理与上交
各小组本次学习研讨活动的发言人应于本次研讨活动结束后，在小组组长、记录员及其他组员的配合下，将本次活动中形成的各类书面资料与电子文稿按要求加以汇集整理，并制作本次《学习研讨活动书面材料汇编》的封面与目录（格式文件略），上交给主讲老师。
1.2 考核方法
本课程主要从对课程理论知识的掌握程度（期末考试）、实验（数据处理能力、仪器操作能力和实验原理的掌握）和讨论（应用本课程知识点解决本专业相关问题）三个方面对学生进行考核，详细指标体系如表1所示。
2 实施效果
本学期第十四周的课程中，我们专门组织了这学期案例研究型团队学习模式的论文答辩，请了教学经验比较丰富的教师、课程组教师和工程专业教师各一名做评委。同学们的表现总体得到了评委老师们的一致好评，学生们对这种新的学习方式也给予了普遍肯定。
通过第一学期的探索，我们发现，这种教学模式比传统的教学模式具有明显的优势，同时在具体实践过程中也有一些需要不断改进的地方。
2.1 相对传统教学模式的优势
一学期下来，除个别不尽如人意的现象外，大部分同学的表现还是很让人感到欣慰的。主要表现在几个方面：
（1）绝大多数同学都认真查阅了文献，并撰写了论文，部分论文已经投稿到学术期刊。大家实实在在地选择了自己喜欢的案例并进行了广泛而且比较系统的调研。相信这个过程对于开拓学生本人的视野、锻炼他们主动查阅文献、提高学习兴趣会很有帮助。（2）部分在“应试型”学习方面表现不是很理想的同学在感兴趣的案例资料检索、材料组织、PPT制作方面充分展示了他们的才能。当然，原来表现比较突出的学生，在这次活动中也有表现非常出色的。这样的对比告诉我们，单一的考核模式，确实很容易埋没人才。
2.2 实践工作中的不足
由于初次实施这种教学模式，本学期的项目实施过程中还是暴露了很多问题，值得我们吸取教训。
（1）探讨建立更多种类的教学考核模式，鼓励学生自愿选择研讨，不能强迫。（2）任课教师应该充分跟进和掌握学生的学习进度。虽然我们邀请了图书馆有经验的老师对学生专门进行了文献检索的讲座，也通过QQ群进行了部分指导。但是从学生们交上来的论文来看，对于大学二年级的学生，还是应该给予更多的课后研讨、资料整理和论文写作方面的指导。
（1）增加案例研究型团队学习模式所占学期成绩的比例。考虑到前边所述的部分不善于试卷考试同学在这方面有很好的表现，今后尝试将实验课单独设课的同时增加案例研究型团队学习模式的比重。（2）本学期本校同时开始了三个学时数、教学大纲和授课教师完全相同的物理化学授课班级。其中，A班进行案例研究型团队学习模式的教学，B&C班采用传统教学模式，其卷面考试难度基本相同。通过对三个班级的试卷进行目标达成度分析（另有论文专门讨论）发现，A班学生在试卷考试方面的表现大幅低于另外两个班级。究其原因，可能有以下两种：
①A班学生的培养计划中，物理化学课程是必修课，部分同学尤其是化学基础不太好的同学从学期开始就表现出部分排斥感。而B&C班的学生是选修课，对本课程接受能力相对来说要一些。②考试成绩后，有部分学生反映，“案例研究型团队学习模式”的试行，使得一部分同学以为这部分成绩（占学期总成绩的30%）完全由任课教师随意给分，应该很容易拿分。所以，没有给予卷面考试足够的重视（见表2）。
两方面因素的综合作用下，A班学生在出勤率、作业完成情况以及课后找老师问习题等方面表现都不尽如人意。应该说，学生的平时表现与卷面成绩反映出的结果基本上是一致的。这也反馈给我们一个重要的信息，像“物理化学”这种难度比较大的课程，如何帮助学生养成正确的学习态度和习惯非常重要。
3 结语
我们对案例研究型团队学习模式在《物理化学》课程中的应用进行了有效探索。实践证明，只要能够帮助学生养成正确的学习态度和习惯，这种教学模式不仅不会在学时数方面对传统教学模式构成太大冲突，还能够帮助学生从传统填鸭式被动学习中解脱出来，通过提高学生主动学习能力在提高其对课程内容的学习兴趣的同时增加研究能力的锻炼。如果任课教师能够比较恰当的选择研讨案例并给予学生较多的课外辅导，也能够有效帮助学生克服对新教学模式的不适应感。
参考文献
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[2] 钱国英，朱秋华，尹尚军.重构教学内容 改革教学方法训练创新思维培养应用型人才[J].中国大学教学，2009（6）：36-38.
[3] 李淑兰，唐红梅.大学英语课程团队学习模式的调查研究[J].吉林广播电视大学学报，2013（12）：143-145.
材料物理化学论文范文3
关键词：物理化学 药物制剂 教学内容 教学方法
物理化学是学生在具备了高等数学、普通物理、无机化学、分析化学等基础理论课后，一门必修的理论基础课，是药学院药物制专业的一门主干基础理论课程。现代物理化学是研究物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科，物理化学作为化学学科的一个重要分支，它所研究的内容主要包括三大块：（1）化学的反应方向和限度问题，（2）化学反应的速率和机理问题，（3）物质的结构和性能之间的关系问题。特别是有关相平衡、化学动力学、胶体化学以及表面化学的知识，为后续专业课程如药剂学、药理学、药物化学和药物动力学等专业课程的学习提供理论指导和方法。因此物理化学在药物制剂专业的基础课和专业课之间起到了桥梁和纽带的作用。
一、药物制剂专业学生在学习物理化学课程存在的主要问题
吉林医药学院（我校）自2004年药物制剂专业招生以来，经过了十多年的物理化学教学工作，我们的实践经验表明在药物制剂专业的课堂上，针对物理化学的教学模式主要存在以下四方面的弊端。首先，教学内容上强调面面俱到，没有注重精华素材的重点讲解，忽视了物理化学与药物制剂专业知识的联系与衔接。其次，学生基础参差不齐，基础相对较差的学生失去了学习物理化学的兴趣，从而导致对后续专业课的学习不够深入。再次，实验数据处理过于复杂繁琐，理论教学与实验内容存在脱节现象。最后，在考核方式上侧重对理论知识的考核，弱化学生的平时表现和实验操作成绩。这些缺点，制约了学生综合素质的提高，脱离了高校对药物制剂专业人才的培养要求，限制了本学科的发展，因此，对于物理化学的教学改革势在必行。
二、物理化学教学改革的初步探索
1.提倡知识的“少而精”、注重与专业课的联系
正确的教育思想是课堂教学的灵魂，在教学活动中尽量减少与专业课程联系不大的知识的讲解，而应该侧重构建物理化学与药剂学相关的理论框架。物理化学所包括的公式较多而且公式推导繁琐，可以有针对性地对相关内容进行删减；无机化学中讲过的知识点也可以略讲，以学生自主学习为主。例如，针对多组分系统热力学的这一章节，在无机化学中已经对稀溶液的四个依数性（蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压）做了比较详细的讲解，只要安排几道习题巩固相关的知识，就能够使同学们比较容易地掌握这部分内容；而应该把剩余的时间分配给新的知识-化学势，因为它是后续课程的基础，对药物的配伍、新材料和纳米药物机理的研究起着重要的指导作用。采用少而精的教学方法，可以使教师更加灵活地合理分配学时，对于与药物制剂专业结合密切的重点内容如果讲授得越深入，那么学生对知识的理解就越透彻，他们在解决实际问题的时候才能够举一反三、触类旁通。再比如，化学动力学这一章节一共包含二十多项教学内容，讲授者应选择与药物制剂专业有紧密联系的知识点进行详细地讲解。其中涉及反应级数的知识点很多，但只有对简单级数反应掌握的比较熟练，同学们在解决其他复杂反应的时候才会更有信心。而且一级反应是必须重点讲解的知识点，许多热分解反应、分子重排反应、药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，常常被看作一级反应或者准一级反应来处理。表面现象是自然界中随处可见的现象，特别是从药物的合成、提取、分析、制剂的准备、制剂的性质、药物在体内的作用和代谢均与表面现象有关。而表面活性剂及其重要作用是药剂专业应该重点掌握的内容，它们对药物制剂的生产工艺及药剂的质量都具有重要的指导作用。
2.重视理论联系实际，激发学生学习兴趣
美国心理学家和教育家布卢姆说过：“学习的最大动力，是对学习材料的兴趣。”物理化学的原理枯燥难懂，单单讲授物理化学中书本的知识，而缺少与实际生活的联系，或者授课者忽视了物理化学与专业知识的联系，学生们学习的兴趣就不大。然而针对晦涩难懂的理论要点既要讲清楚又要讲透彻，因此为了激发学生的学习兴趣，务必要注重理论联系实际，通过物理化学知识的学习来解决本专业或者生活中常见的问题。比如，应用热力学第一定律和第二定律是学好热力学的基础，讲授者可以通过解释人体能量的新陈代谢作用帮助学生理解内能与热量和功之间的关系；热力学第二定律引入熵的概念，对于孤立体系可以利用熵增加原理来判断自发过程，实际上如果一个健康的生物体应该保持deS0的条件，才能够维持生命的延续。表面上看这与熵增加原理存在相互矛盾的地方，但实际上生物体属于一个热力学开放体系，处于非平衡态，以摄取食物并加以分解为代价而成长，使生物体从无序进入有序的耗散状态，这与热力学学第二定律理论并不冲突。对于分歧较大的问题和较难的知识点，可以通过小组讨论的方式，结合教师的最终讲解，确定正确的理论观点，使同学们加深对知识点的理解。为了激发学生的学习兴趣，我们教研室也尝试着通过学生主动参与科研课题的研究工作，帮助学生建立科研小组，让他们在了解科学前沿的基础上，通过主动学习与科研课题相关的知识来增加对物理化学的兴趣。例如我们科研小组通过测定不同复合材料对废水中的染料或者重金属离子的吸附能力，对材料的最大吸附量、吸附等温线和热力学曲线等相关数据进行研究、分析和处理。要想对实验结果做出比较合理地解释，这就要求科研小组成员有主动学习的能力，能够较好地掌握吸附等温线以及热力学函数的相关知识。通过理论与实践的联系，不仅培养了学生对学习物理化学的兴趣，同时也提高了学生的动手能力、逻辑思维能力和解决实际问题的能力。
3.引入计算机软件处理技术，优化物理化学实验
物理化学实验通常会产生大量的实验数据，最常见的方法就是通过计算器处理非常复杂的实验数据，然后将处理过的数据用坐标纸作图，通过描点法确定线性或非线性关系。这种简单的处理数据的方法受人为因素影响很大、重现性很差、浪费时间、获得的实验结果与理论值存在很大的偏差。采用传统的数据处理方法使同学们产生很大的挫败感，容易使学生失去对物理化学的学习热情，因此在物理化学实验课中引入计算机数据处理软件显得尤为重要。相对Excel、Powerpoint和Matlab等数据处理软件，Origin具有功能强大、快速、灵活、使用方便等特点，在学术科研领域有着广泛的应用。例如，物理化学实验中的B-Z振荡反应中求算振荡反应的表观活化能实验：首先测定在一定的温度条件下反应所用的振荡时间t振，再根据阿伦尼乌斯方程ln（1/t）=-（E/RT）+lnA（式中E为表观活化能，R=8.314J/Kmol，T为热力学温度，A为经验常数），分别以1/T为横坐标和ln（1/t振）为纵坐标，最后将获得的具体数值输入到Origin软件里，选中数据在Plot菜单中选scatter选项得到散点图，点击Analysis菜单选择FitLinear，就会得到经过计算机拟合后的直线。软件会给出拟合直线的斜率、截距及相关系数，然后从已知直线的斜率求算出反应的表观活化能E振=52.92kJ/mol，相关系数为R=0.9993。在物理化学实验教学中也要注意与药剂专业知识的联系，例如将蔗糖水解速率常数测定的实验改为同样符合一级降解动力学的硫酸链霉素水解速率常数的测定，利用相似的教学方法也可以完成对硫酸链霉素水解反应速率常数的测定，以ln（αt-α∞]）对时间t作图，可得一条拟合的直线，通过计算机直接得出的斜率求算药物的半衰期。以上实例说明：将计算机数据处理软件引入物理化学实验课堂，简化了数据处理过程，得出的实验结果更具有科学性，这不仅能够提高学生学习的主动性和积极性，同时也能够激发他们的学习兴趣，为今后从事论文的书写和科研实践打下良好的基础。
4.改革考核方式，注重能力培养
良好的课程考核方式能积极、有效地引导学生形成良好的学习习惯，激发学生的学习兴趣。传统的知识记忆性考试在一定程度上制约了学生的创新思维，使学生对知识的学习缺乏主动性；加之物理化学的公式较多，计算题的难度较大，学生往往会具有畏难情绪和挫败感。因此，单纯以终结性考试为主要形式的考核方式，并不能够全面反映学生对物理化学课程的学习质量，只有对考核方式进行革新，才能让教育评价真正发挥导向功能。考核成绩由平时成绩、实验成绩和理论成绩三部分组成，针对药物制剂专业物理化学课程的考核方式，应紧密围绕该专业特点，针对与专业知识有重要联系的章节进行平时成绩的考核，要求学生独立完成，把成绩计入总分，其比例可占总成绩10%-20%。物理化学实验成绩主要由出勤率、实验操作技能、实验报告的书写和实验台面的整洁程度来全面评定，每次实验结束后都要进行综合评价，直接给出本次实验分数。实验分数的透明化使他们不仅对每次成绩具有知情权，也使他们认识到自身的不足，督促他们在后续的实验中继续改进和提高，物理化学实验成绩占总成绩的20%～40%。期末采取闭卷考试形式，命题时应尽量减少套用公式的题目，避免与专业知识的脱节，适当增加一些与药物制剂相关的知识点，这样可以有助于提高学生综合解决问题的能力，避免学生搞临时突击学习而不注重知识积累现象的发生。
三、结语
物理化学教学改革必须从根本上改变“重理论、轻实践”和“重结果、轻过程”的单一而陈旧的教学模式。药物制剂专业的物理化学课程建设只有从培养目标出发，以提高学生的专业技能为根本，结合药物制剂的专业特点进行教学改革，才能够培养出适应行业需要的高素质复合型专业人才。为此需要加强物理化学教学与药物制剂专业相关知识点的联系，提倡“少而精”的教授方法；在实践中强调科学技能与先进技术的结合，激发学生的学习兴趣；考核方式上采用能全面反映学生综合素质的评价体系。建立物理化学课程与药物制剂专业融合的教学模式是一个长期的教学实践过程，需要广大教师在日常教学中坚持、改进和不断完善。
参考文献：
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材料物理化学论文范文4
关键词：设计性实验 物理化学 实践教学改革
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0127-03
Abstract： Objective To explore the value in physical chemistry designing experiment from implementation plan， implementation process， evaluation standards and implementation effect in Xinjiang Pharmaceutical professional students. Methods The 2013 grade of students was chosen as the experimental objects and received the designing experiment. Result Questionnaire survey of satisfaction showed that students'satisfaction degree with the designing experiment was very high. And the designing experiment could improve their comprehensive quality such as learning initiative， practical enthusiasm and the ability of solving practical problems and so on. Conclusion The implementation of designing experiment contributed to prove students'autonomous learning ability， innovation ability， and scientific thinking ability. Moreover， it can also provide a certain reference for other pharmaceutical professional courses.
Key Words： Designing experiment； Physical chemistry； Practice teaching method
对于高等t药院校药学、药物制剂、工程制药专业的学生来说，物理化学是药学专业的重要专业基础课程之一，无论是理论还是实验都在整个医学检验、药学、药剂、工程制药等专业中起着承上启下的作用。新疆特殊的地理环境及多民族聚集的特点，决定了新疆药学专业发展的滞后和不足，但是该院始终坚持“以学生发展为本”，以培养能适应新疆经济建设需要，具有创新精神、实践能力、可持续发展能力和综合素质的研究型及应用型药学人才作为教育目标[1]，在药学专业的教学与实践上进行了多年的摸索与改革。当前新疆药学专业物理化学课程的实验项目的设立还是沿用化学模式，缺乏横向联系，实验教学内容偏重验证性，尤其是与药学相关的具有综合性、设计性的实验较少，没能真正体现出物理化学的原理和技术在药学中的应用。为了进一步培养学生独立分析问题、设计与解决问题、科研实验设计和科研创新等方面的综合技能，充分调动学生的积极性、主动性和动手能力，教研室结合药学及物理化学的关联性，学习各高校的优点[2-4]，从过去单纯的验证型实验逐渐发展为综合型、设计型等要求更高的实验类型。相比这几种类型的实验，设计性实验在培养学生的综合素质方面具有重要意义[5]，因此在紧扣新疆药学专业培养目标，结合各种教学经验[6-10]及实验室目前科研条件基础上，制订出了适合新疆少数民族地区药学专业物理化学的设计性实验项目的实施方案及考评体系，并对实施效果进行了综合评价。
1 设计性实验前期准备
1.1 实验项目的确定
设计性实验是指给定实验项目、目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案、组织实验系统、独立进行操作并得出结果的实验，旨在培养学生的创新意识和创新精神、提高学生分析问题和解决问题的能力，具有实验技能的综合性、实验操作的独立性和实验过程的研究性三个基本特点[11]。从该校物理化学实验条件及与后续药学专业课程实际应用联系出发，确定以“临界胶团浓度CMC的测定”及“药物贮存期的预测”两个实验为设计性实验项目。
1.2 设计性实验提纲的制定
教研室通过集体备课，制定设计性实验的提纲，包括阐明实验的目的要求，实验室现有的仪器设备，图书馆数据资源简介以及设计性实验开展计划。
2 设计性实验的对象与方法
2.1 实验对象
教研组选择了2013级药学专业大二学生78人，其中少数民族学生40人，汉族学生38人，均为4年制全国高考统一招生。
2.2 设计性实验的实施方法
2.2.1 设计性实验的组织实施
由教龄3年以上讲师和副教授组成教研组。每个实验项目指定2～3名指导教师，如果工作量过大，负责教师可自行指定其他指导教师。在教学第十三周将设计性实验项目、具体要求及考评方法介绍给学生，以实验小组（4～5人一组）为单位，每4组学生安排一名指导教师。负责教师负责实验项目的实施过程、各实验室的协调工作及实验教学效果的考评。
2.2.2 学生自主设计实验方案
实验小组以自己的兴趣和能力范畴为原则，自主选择实验项目。根据设计性实验项目要求，结合相关基础理论知识，利用图书馆及网络资源查阅相关的文献资料，了解国内外研究现状。经过小组集体酝酿、讨论确立一个既有科学性又有一定创新的实验方案。然后写出实验的设计报告（包括文献综述、所需实验仪器设备及材料药品、实验方案、实验过程及实验数据处理方案）。
2.2.3 开题和可行性论证阶段
学生对制订的实验方案进行现场PPT论证答辩，指导教师根据考评量表进行评分并对每组实验设计的可行性和正确性进行评价，学生根据意见进行修改，使方案尽可能达到合理、完善、可行，并确定最终实施方案。
2.2.4 实验项目的实施
方案确定并经指导教师审查批准后，即可进行实验。在实验实施过程中，以学生为主体，考验学生能否独立完成实验的能力以及发现问题、解决问题的能力。对学生在实验过程中遇到的问题，指导教师可与学生进行讨论，然后给以讲解。学生完成任务书规定的实验内容后，将实验结果进行整理、统计和分析，写出完整实验报告（内容包括文献综述、实验方法和步骤、结果与讨论、参考文献、建议和体会等）。
2.2.5 设计性实验考评
设计性实验考评包括教师评价，学生互评与学生自评3个部分，旨在考察学生设计实验的全过程，避免只注重结果的评价。指导教师依据每组设计性实验的设计方案、实验完成度、实验报告、开题与答辩等情况进行评分，该部分占设计性实验成绩的60%；学生互评（20%）及自评（20%）则结合方案设计的参与程度、实验动手能力及团队协作、论文书写贡献程度、回答解决问题的能力等进行评分。对小组中做出突出贡献者、能提出较高水平问题或在回答问题表现优秀的学生可以进行加分（每组不超过两名）。实行综合性的考核体系能够激励学生的学习和实验的兴趣，提高综合能力，掌握更多的实验技能和知识，为以后的工作打下扎实的基础[12]。
3 设计性实验效果评价
在设计性实验结束后，对设计性实验教学效果进行了问卷调查，发放调查表78份，回收率100.00%，调查内容及结果见表1。调查结果显示，75%以上的同学赞同设计性实验的实施方式；80%以上的同学认为设计性实验更能调动提高他们的学习主动性、积极性及综合素质；90%以上的同学认为设计性实验的数目在不占用过多学习时间的基础上可适当增加；对设计性实验的选题及实验方式大多数同学更愿意自主完成，而不依赖于指导教师。
4 讨论
经过物理化学设计性实验的实施及效果调查，该实验的优势在于：（1）设计性实验激发了学生的学习兴趣，从实验的积极性、参与度及动手能力等方面都有了较大的提高。 （2）学生能更加主动地探究实验项目的背景并提出比较有深度的问题，实验操作过程更加仔细，操作的规范程度提高。（3）开设设计性实验可培养学生综合运用知识、解决实际问题和分析问题的能力，加强动手能力和论文写作能力，是培养适合社会要求的应用型人才的良好途径。（4）设计性实验可以增加教师与学生的互动与沟通，也能督促教师提高自身的教学水平。物理化学设计性实验效果虽好，但也存在一定的问题。一是由于实验条件有限，每组组员过多，少部分同学的参与程度不高；二是物理化学实验在大二开设，学生整体的科研能力和基础比较薄弱，实验设计不够完善，论文写作上逻辑及思路比较差，结果分析能力低；三是设计性实验较验证型实验更为耗时耗力，但从长远的角度来看，一时的耗时耗力会让学生的自主学习能力提高，能帮助学生锻炼解决问题、分析问题的能力，同时会更加真实地帮助教师获取教学反馈信息，改进教学方式，无疑对提高教学质量是有深远意义的。
参考文献
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材料物理化学论文范文5
关键词：浓差电池；电极电势；半透膜；离子选择性
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0164-03
化学电源是将化学能转变为电能的实用装置，是高等学校本科生《物理化学》课程电化学一章重要的内容之一。由于化学电源已经进入人们的日常生活，因此学生能够从亲身的体会感受到化学电源的重要性。化学电源主要包括一次电池和二次电池。一次电池是指电池中的电化学反应只能进行一次放电反应，而不能进行充电。二次电池即蓄电池，指的是电池中的电化学反应能够进行可逆的充放电反应，而且充放电过程可以进行多次，即电池具有较长的寿命。一些新型的二次电池，如燃料电池、锂离子电池和太阳能电池越来越受到人们的重视。因为这些新型的二次电池具有较高的化学能到电能的转换效率，而且还具有环境友好、电池寿命长以及能量密度高等优点，在民用、军事以及航空航天等领域得到广泛的应用[1]。
浓差电池在《物理化学》课程我们每年都会讲述，但这类电池由于没有使用化的器件，没有受到同学们的足够重视。往往在课程结束之后，同学们对其他的化学电源有很深的印象，但是对浓差电池一无所知。假若一个电池中总的反应是一化学反应，我们称这类电池为化学电池。若电池中，总的过程仅仅是一种物质（包括单质或离子）从高浓度状态向低浓度状态转移，这类电池我们称之为浓差电池。简而言之，浓差电池之所以能够对外输出电能是由于电池体系中存在物质的浓度梯度。浓差电池可以分为两类，即电极浓差电池和电解质浓差电池。电极浓差电池指的是由于电极本身活性物质浓度的差别而引起的电势差。这种浓差电池中只包含一种电解质溶液。电解质浓差电池指的是由于电池中电解质浓度的差异所引起的电极电势的差异。这种浓差电池中包含至少两种不同浓度的电解质溶液，而且电极电势的大小与电解质溶液的浓度有关。实际上，浓度梯度是自然界生物体中的一个普遍存在现象。细胞膜内外的电解浓度存在差异。因此，细胞内外保持一个固定的膜电位，这个膜电位是生命的特征，失去膜电位意味着生命的结束。
能源是关系到人类社会发展的最主要问题之一。目前全球大部分的能量需求来源于化石燃料。由于化石燃料具有不可再生性，最终必将导致其枯竭。而且化石燃料的大量使用也将会导致严重的环境污染。因此，有关于新型化学电源的研究越来越受到人们的重视。浓差电池这一古老的原型器件也被推向了研究前沿。普遍的观点认为自然界中存在大量的浓度梯度。如在黄河、长江及其他河流的入海口就存在海水与淡水之间的盐（如氯化钠、氯化钾等）的浓度梯度。如果能够将这些储存在浓度梯度里的化学能转换为电能，就能够为我们的社会提供大量能源。美国和以色列等国家非常重视浓差电池的研究。中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。总体上，有关于浓差电池的研究仍还处于实验室实验水平，离大规模应用还有漫长的路程。因此，本论文主要回顾物理化学中浓差电池的基本概念以及近期国内外在浓差电池领域的研究进展。希望同学们能够对浓差电池的未来坚定信心，如果将来有可能，积极投身到浓差电池的研究中去。
一、《物理化学》中浓差电池的概念与实例
从电动势的表达式我们可以看出，当Pt电极所负载的氢气压力相等时（即p1=p2），电池输出的电动势为0。当p1≠p2时，形成浓差电池。当p1>p2时，E>0，说明氢气压力大的Pt电极为电池的负极，压力小的Pt电极为电池的正极。当上述浓差电池被短路时，我们来理解一下电池中电子以及氢离子的运动方向。氢气在负极上发生氧化反应产生氢离子，电子从负极转移到正极上。负极上产生的氢离子在溶液中扩散到正极表面，被从负极上转移来的电子还原，产生氢气。因此上述浓差电池在工作的时候，负极氢气的压力会逐渐降低，正极氢气的压力会逐渐升高。当两侧氢气压力相等的时候，电池无法输出电能。
2.电解质浓差电池。电解质浓差电池的电势差是由于电池中电解质浓度的差异所引起的。这种浓差电池中包含至少两种不同浓度的电解质溶液，而且电极电势的大小与电解质溶液的浓度有关。从电动势的表达式我们同样能够看出，当两个KCl溶液的浓度相等时（即c1=c2），电池输出的电动势为0。当c1≠c2时，形成浓差电池。当c1>c2时，E>0，说明氯离子浓度大的一侧为电池的负极，氯离子浓度小的一侧为电池的正极。当上述电解质浓差电池被短路时，我们来理解一下电池中电子和氯离子的运动方向以及电极上物质的变化。首先，我们看负极上的反应。在负极上，溶液中的氯离子和电极上的银发生反应生成氯化银，同时产生电子。电子经外电路转移到正极上。在正极上，电子将氯化银还原成银和氯离子。因此，在电池开始工作时，负极消耗溶液中的氯离子，氯离子浓度降低。正极上的氯化银分解产生氯离子，氯离子的浓度升高。为了达到电中性平衡，负极区氯化钾溶液中的钾离子需要通过半透膜进入正极区。在电池工作过程中，理想状态时负极区的氯离子浓度降低，正极区的氯离子浓度升高，直到两侧氯离子的浓度达到平衡，电池将浓度梯度所储存的化学能全部转换为电能。在电解质浓差电池中，我们需要强调半透膜的重要性。从浓差电池的工作原理我们可知，在上述Ag/AgCl/KCl浓差电池中，理想的半透膜应该具有阳离子选择性，即阳离子的迁移数等于1，阴离子的迁移数等于零。半透膜主要起到了两方面作用。第一，半透膜能够阻止不同KCl溶液之间氯离子的浓度扩散，从而减少了由于浓度扩散所引起的能量损失；第二，由于钾离子能够通过半透膜，因此在电池工作过程中，钾离子能够通过浓度扩散从负极区扩散到正极区，从而保持体系的电中性平衡。通过讨论物理化学中浓差电池的概念我们可以发现电解质浓差电池能够将溶液浓度梯度转化成电能。由于自然界中存在浓度梯度，如海水与淡水之间的盐浓度梯度都属于溶液浓度梯度。因此发展浓差电池，大家最感兴趣的是如何发展电解质浓差电池。而在电解质浓差电池中最核心的部分是具有离子选择性的半透膜。因此，在电解质浓差电池研究领域，大家主要的研究目标就是发展新型的、高通量的、具有离子选择性的薄膜。大家期望尽可能把这种半透膜的工艺简单化、成本低廉化以及工艺简单化。下面主要介绍新型的具有离子选择性的半透膜的研究进展及其在电解质浓差电池上的应用。
二、电解质浓差电池的器件化
如前所述，发展具有离子选择性半透膜是构筑电解质浓差电池的关键。自然界中，最具有代表性的离子选择性半透膜是细胞膜。我们知道细胞是生物体中基本的结构和功能单位，细胞中的新陈代谢活动需要不断地与周围环境进行物质交换。物质选择性地进出细胞是通过细胞膜来实现的。细胞膜上的通道是由镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白构成。其独特的非对称结构（锥形结构）能够实现对特定离子的选择性。对于生物体而言，细胞膜对无机离子（如Na+、K+、Ca2+以及H+）的选择性控制，涉及到生命的根基以及某些疾病的机制，比如神经冲动的产生、心脏的节律性跳动、肌肉细胞的收缩以及能量的生成等。
通过学习细胞膜的结构，我们就能开发出新型的离子选择性半透膜。例如Apel等在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）表面通过粒子轨迹优先化学刻蚀的技术构筑了结构非对称的纳米通道。通过在纳米通道表面形成负电荷，实现了阳离子从纳米通道的小孔端向大孔端方向的定向传输，得到了具有阳离子选择性的半透膜[2]。半透膜的离子选择性取决于纳米通道表面电荷的性质。我们以具有规整孔结构的多孔阳极氧化铝（AAO）为模板，在其一侧制备一层TiO2多孔薄膜，通过煅烧使其结晶得到TiO2/AAO异质膜。然后用化学气相沉积的方法将十八烷基三甲氧基硅烷分子修饰在TiO2/AAO异质膜上得到疏水纳米孔道。通过紫外光照射在纳米通道表面引入负电荷，得到了具有阳离子选择的半透膜[3]。我们还通过采用电化学聚合的方法，在多孔阳极氧化铝（AAO）一侧沉积聚吡咯（PPy）层得到有机―无机杂化的非对称纳米通道。由于AAO和PPy的等电点不同，调节电解质的pH值可以调控杂化纳米通道中的电荷分布，从而使膜表现出不同的离子选择性。另一方面，PPy是一种光敏分子，光照能够调控膜中通道的表面电荷分布，从而调控膜的离子选择性[4]。
很多研究者把新型的离子选择性半透膜应用到电解质。如Gao等人在多孔阳极氧化铝（AAO）一侧沉积介孔的碳层。AAO的孔径为～80 nm，表面带有正电荷。介孔碳的孔径为～7 nm，表面带有负电荷。这种复合膜表现出高的离子选择性。他们以人工海水和河水来提供溶液浓度梯度，得到3.46 W/m2的能量输出。这一值超过了其他商业可得到的离子选择性膜[5]。
我们利用二氧化钛（TiO2）膜制备了一种光诱导的浓差电池。TiO2作为一种被广泛研究的无机光响应材料，具有光催化分解水的能力，光解水过程导致质子和电子的产生和转移。受能够产生跨膜电化学势梯度的质子泵启发，我们构筑了一个基于多功能光响应纳米通道的光捕获体系。在本体系中，铂纳米颗粒修饰的TiO2纳米通道被作为紫外光的捕获天线，利用TiO2与Pt的功函，非对称性驱动纳米通道两侧发生光化学反应产生跨膜电化学势梯度，从而在纳米通道两侧形成了电势差，导致外电路中光电流的产生[6]。
三、结论
浓差电池作为物理化学里的一个古老的、容易被忽视的化学电源，在新能源领域越来越受到人们的重视。在课堂上通过对浓差电池原理及研究前沿的介绍使同学们认识到物理化学在研究前沿中的角色和作用，增强同学们对物理化学的学习兴趣，从而使一门枯燥的课程变得更加生动。而且，浓差电池普遍存在于自然界中，通过课程的学习，同学们会对自然产生浓厚的兴趣，培养他们学习自然、探索自然以及创造新材料的与器件的能力。
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材料物理化学论文范文6
1940年,肖鹤鸣出生于江苏省泰兴市,1963年毕业于南京大学化学系。他主讲过《物理化学》《无机化学》《结构化学》《量子化学》《群论和化学》等大学课程十门以上,出版译作和教材百万余字,曾任南京理工大学教材建设委员会副主任,被评为首批“江苏省优秀研究生教师”和“优秀博士生导师”,获得国务院“政府特殊津贴”。
爱生如子传道授业
肖鹤鸣教授大半时间从事研究生教育,教学质量之高是出了名的,他共指导出博士23位,如今他们或活跃于国际学术前沿,或服务于科教、国防和经济部门,均取得优异的成绩。当年在校期间,他们都发表SCI论文三篇以上。陈兆旭发表16篇SCI论文和22万字学术专著,以四唑化学的系统理论研究获2001年全国优秀博士学位论文奖,许晓娟和邱玲分别以有机笼状和氮杂环高能物质分子、晶体和复合材料的理论设计,获2009年和2010年全国优秀博士学位论文提名奖。
肖鹤鸣教授说:“作为老师,要爱学生如子女,切实关心爱护并尽力解决他们的实际困难,使他们能够积极主动、全身心地投入学习和工作,这不只是尽人伦之道,其实也是促成事业发展的需要。”
三尺讲台,人生净土。肖鹤鸣,犹如展翅翱翔的飞鹤,用悦耳动听的叮咛,在学子们的心中留下那永不可抹去的动人箴言。
任重道远 成就卓越
对于他毕生从事的“量子炸药化学”研究领域,肖鹤鸣教授曾说:“如果当初我是出于自己的科学兴趣和对学校学科发展的责任来从事研究的,那么,现在则是出于对国家的责任了。”30年如一日,肖鹤鸣教授用执着和责任,在他所倾情的科学研究中描绘着精彩的蓝图。终于使我国在该领域达到国际先进和某些方面的领先水平,例如:在有23国180位代表参加的2005年“第八届含能材料研究新趋势”国际会议上,肖鹤鸣关于“高能化合物热解引发机理和撞击感度理论判别”的大会特邀报告,被评为最优秀三篇论文之首,而荣获第一名奖!
