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材料物理化學論文范文1
關鍵詞：研究生；Seminar；教學模式；表面物理化學
中圖分類號：G643文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2018）09-0216-02
一、引言
研究生學位課常常為理論性較強的課程，過去常采用老師講學生聽的傳統“填鴨式”教育模式，教學過程中學生參與感不強，被動接受書本知識，缺乏主動性和積極性。為此，迫切需要對目前的教學方式進行改革和調整。Seminar源自拉丁文的Seminarium，原意為“苗圃”、“發祥地”，國內多將其譯為“討論課”、“研討課”、“席明納”或“習明納爾”，也有學者將其理解為“學者之間的對話”。歐美各大學普遍采用的Seminar，源于19世紀初期的柏林大學，以洪堡（W.VHumboldt）倡導的學術自由、教學與科研相結合教育思想為基礎。它具有教學與科研雙重職能，是以高深學問為研究內容、以討論和辯論為基本交流形式、師生平等交流的教學范式，其目的是探究高深學問，促進教學相長，以創新性研究為其精髓，以趨近和發現真理為最終目的[1]。國內清華大學、北京大學、浙江大學都有較為全面、較為成功的研討型課程教學[2]。從查閱的資料來看，深圳大學、浙江中醫藥大學、吉林大學、國防科技大學、中國科技大學、石河子大學、浙江工業大學、貴州財經大學等數十所高校都或多或少有人以seminar的方式開設專業課程，其中有的是全校性系統開設研討課，國防科技大學從2011年春季學期起在本科高年級學生中開設了21門專題研討課，全部以seminar的方式出現[3]。
二、Seminar教學組織過程
1.授課對象。授課對象為西南科技大學礦物加工工程專業學術型碩士研究生，所有學生經報送或通過全國碩士研究生招生統一考試錄取入學，學生學習成績較好，本專業理論基礎比較扎實。進行Seminar模式教學時，學生根據自己研究生期間可能遇到的研究課題，負責一個相近專題，以便提升學習的積極性，也能提高學生討論問題的興趣。
2.教材選擇和教師組織。在礦產資源開發利用過程中，由于礦物分離與富集的依據是有用礦物與脈石礦物之間的物理化學性質差異，表面物理化學的作用也不可替代[4]，因此，將《表面物理化學》作為礦物加工工程碩士點的學位課程之一；王中平等編著的《面物理化學》（同濟大學出版社，2015年）作為教材，內容包括界面和界面張力、表面化學三大經典公式、固-液界面的潤濕現象、固液界面電化學、范德華引力和膠體的穩定、固-固界面與粘附、氣-固界面的吸附、固體自溶液中的吸附、表面活性劑及其應用、常用表面分析技術、材料表面改性和制備應用[5]。其中界面和界面張力、表面化學三大經典公式和常用表面分析技術由教師主講，其余部分采用Seminar教學模式授課。教學團隊由1名主講教師、1名第二主講教師和1名助教組成，主講教師負責基礎理論授課，第二主講教師負責研討專題設置，助教負責成績評定表格設計以及成績統計。
3.授課內容。界面和界面張力、表面化學三大經典公式和常用表面分析技術由教師主講。其余內容結合學生研究課題設計研討專題，每次seminar完整教學過程包括理論課（2課時）—查閱研究文獻（教師指導課外完成，并制作PPT）—討論課（2課時）。三位授課老師緊扣教學大綱和培養方案，根據學生研究課題和當前研究熱點，討論確定專題方向，由第二主講教師引導學生查詢高水平文獻，初步判斷與課程內容的相關性和前沿性，選擇代表性論文，最終設置了“原子插層法測量石墨烯在石墨表面的粘附能”、“蒙脫石納米復合材料對Cr（VI）的吸附”和“三維石墨烯對水溶液中抗生素環丙沙星的吸附研究”等五個專題。學生仔細研讀論文，在指導老師探討相關問題過程中深刻理解論文研究內容的前提下，制作交流匯報PPT。介紹該論文與教材指導的相關性，如何將教材知識點應用于科學研究。
4.交流發言。與國外學生相比，中國學生受到傳統教育的影響，普遍不喜歡發表自己的意見，為此引導和調動學生發言的積極性和主動性是seminar教學模式成功與否的關鍵。要使學生踴躍發言，通常要做好以下三個方面的工作：（1）培養學生發言的品質，這種品質指的是發言者語言禮貌、態度大方，聽者虛心地學習和友好的幫助。對于正確的觀點見解，教師應加以贊同肯定，對于片面或錯誤的觀點，教師應進行修正和補充，課堂就會呈現出“百家爭鳴，百花齊放”的局面；（2）正確評價每位發言者，對科學問題每個同學都可以有自己的觀點，鼓勵不同的看法和見解，不主觀評價學生的對錯與否；（3）提高教師自身的親和力，我個人的習慣是多和學生交流，讓他們感覺和你討論問題是平等的，沒有任何壓力。討論結束后，教師應該對整個教學內容進行歸納總結，緊扣教材知識點，對各種觀點進行歸納點評。
5.成績評定。我們在《表面物理化學》Seminar教學模式中的成績考核主要包括三部分：文獻查閱（20%）、文獻閱讀探討（30%）、匯報交流（50%）。文獻查閱成績評定主要考慮時效性、針對性、論文質量等，文獻閱讀探討考慮閱讀熟練程度、問題認識深度、研究內容與教材知識關聯性認識、思考問題的深度等，匯報交流考慮PPT的質量、普通話水平、匯報邏輯性等。提前告知學生成績評定標準，各環節結束后，對學生表現進行成績評定。
三、結語
本文以西南科技大學礦物加工工程專業研究生學位課的《表面物理化學》教學過程中的授課對象、教材選擇和教師組織、授課內容、交流發言、成績評定進行了相關介紹。采用Seminar教學模式進行學位課授課，學生反響較好，覺得這樣的授課方式比“填鴨式”好，收獲更多，對基礎理論知識的認識更加深刻。但仍然存在些問題：（1）如何融合課程全部知識點，設置研討專題；（2）如何建立學生課堂表現的科學評講體系；（3）如何才能更好地培養學生探索問題和解決問題的能力；（4）如何科學合理評價學生學習成績等。我們將會在未來的教學中繼續探索和實踐，以期用Seminar教學模式進行學位課授課能成為可復制和推廣的模式。
參考文獻：
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材料物理化學論文范文2
關鍵詞：案例研究型 團隊學習 物理化學
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0040-02
在傳統化學四大分支中，《物理化學》對學生的高等數學和物理知識要求比較高，也比較抽象，因此，被公認為比較難學的一門課。與此同時，對于非化學專業的學生而言，拼命理解、記憶到的那些枯燥的公式和定律，也并不見得就會在后續的專業課程中需要掌握得特別熟練。
本?！段锢砘瘜W》課程面向超過20個專業進行學科教育基礎課授課，學生的知識基礎、課程期望以及專業培養方案對本課程的教學需求都不盡相同。如果不能給學生很有針對性地提供教學案例，在挖掘學生的學習興趣方面存在一定的困難。
面對這種狀況，從2013年上半年開始，課程組決定對本課程的教學和考核模式進行改革。改變以往課堂教學為主和以卷面考試定成績（卷面考試占70%）的方式，大膽引進案例研究型團隊學習模式，通過增加課外研討的成績比重，充分調動學生的主動性，實現因材施教。
1 教學與考核方案的制定
為了確保案例研究型團隊學習模式的順利實施，筆者在查閱兄弟院校研究論文[1～5]的基礎上，重點參考了萬里學院省級精品課程《免疫學》課程的實踐經驗，并通過書面問卷調查的方式廣泛征求了學生的意見，根據本校實際情況基本確定了具體實施方案。同時，通過對課程知識點進行精心篩選，并認真考察了該專業的一些情況，確定了30個知識點的近40個案例，供12個小組的同學自由選擇。
1.1 實施方案
1.1.1 研討小組分組規則
根據實際情況，每個小組組員人數控制在5人左右。在小組成員結構安排上，主要由學生自由組合。組長負責人任務分配、課后研討召集和書面材料的收集；主持人和記錄員分別負責課后研討的主持和記錄；發言人負責根據小組成員討論的結果撰寫小組學習報告，并在課堂討論中制作PPT進行工作匯報。
1.1.2 研討主題的確定
（1）由主講教師根據授課內容擬訂備選研討主題，再提交課程改革小組集體討論確定。主題選擇主要涉及授課內容中的一些重點、難點、熱點與前沿問題，以及一些理論授課無法展開而又需要學生掌握的問題。各小組在研討過程中，可根據實際情況對備選主題做適當調整，并與主講教師及時溝通。（2）主講教師提前2～3周向各學習研討小組分配研討主題，各研討小組組長進一步將本分組承擔的研討任務細分到每個小組成員，確保每個組員負責承擔一個研討主題下子題目的研討資料收集及研究報告的撰寫工作。
1.1.3 學習研討資料的收集與學習（課堂研討之前完成）
（1）在主講教師指導下，各小組及其成員應就其承擔的研討主題開展資料收集工作。（2）每一研討主題應制作一份學習研討資料清單，資料數量為5～10篇。（3）要求收集資料的組員認真閱讀并歸納總結所收集的資料。
1.1.4 各小組組長在本組資料收集工作結束后、課堂研討活動開展之前，召集本組成員就所承擔的各項研討主題進行課余自主研討（課堂研討之前完成）
該課余學習研討活動要由指定的記錄員做好相應的分組學習研討記錄，并及時提交給小組發言人。
1.1.5 學習研究報告的撰寫
（1）每一個分組成員應就其承擔的研究主題撰寫一份個人自主學習研究報告，并提交給本次學習研討活動的小組發言人。（2）小組發言人在綜合課余研討主要觀點、參考分組學習研討記錄和全體組員的個人自主學習研究報告基礎上，撰寫一份小組“學習研討”發言報告（規范格式文件略）。
1.1.6 自主學習小組課堂研討活動的開展流程
（1）發言人就《小組學習研討發言報告》中的核心內容做簡明扼要的發言。（2）其他小組的同學以及主講老師就該發言人的發言以及該發言人所在分組承擔的研究主題相關問題展開提問，發言人及其小組的其他成員予以做答。（3）主講教師就上述發言、提問及應答情況予以現場評分，并做簡短總結。
1.1.7 自主學習分組學習研討活動相關資料的匯集、整理與上交
各小組本次學習研討活動的發言人應于本次研討活動結束后，在小組組長、記錄員及其他組員的配合下，將本次活動中形成的各類書面資料與電子文稿按要求加以匯集整理，并制作本次《學習研討活動書面材料匯編》的封面與目錄（格式文件略），上交給主講老師。
1.2 考核方法
本課程主要從對課程理論知識的掌握程度（期末考試）、實驗（數據處理能力、儀器操作能力和實驗原理的掌握）和討論（應用本課程知識點解決本專業相關問題）三個方面對學生進行考核，詳細指標體系如表1所示。
2 實施效果
本學期第十四周的課程中，我們專門組織了這學期案例研究型團隊學習模式的論文答辯，請了教學經驗比較豐富的教師、課程組教師和工程專業教師各一名做評委。同學們的表現總體得到了評委老師們的一致好評，學生們對這種新的學習方式也給予了普遍肯定。
通過第一學期的探索，我們發現，這種教學模式比傳統的教學模式具有明顯的優勢，同時在具體實踐過程中也有一些需要不斷改進的地方。
2.1 相對傳統教學模式的優勢
一學期下來，除個別不盡如人意的現象外，大部分同學的表現還是很讓人感到欣慰的。主要表現在幾個方面：
（1）絕大多數同學都認真查閱了文獻，并撰寫了論文，部分論文已經投稿到學術期刊。大家實實在在地選擇了自己喜歡的案例并進行了廣泛而且比較系統的調研。相信這個過程對于開拓學生本人的視野、鍛煉他們主動查閱文獻、提高學習興趣會很有幫助。（2）部分在“應試型”學習方面表現不是很理想的同學在感興趣的案例資料檢索、材料組織、PPT制作方面充分展示了他們的才能。當然，原來表現比較突出的學生，在這次活動中也有表現非常出色的。這樣的對比告訴我們，單一的考核模式，確實很容易埋沒人才。
2.2 實踐工作中的不足
由于初次實施這種教學模式，本學期的項目實施過程中還是暴露了很多問題，值得我們吸取教訓。
（1）探討建立更多種類的教學考核模式，鼓勵學生自愿選擇研討，不能強迫。（2）任課教師應該充分跟進和掌握學生的學習進度。雖然我們邀請了圖書館有經驗的老師對學生專門進行了文獻檢索的講座，也通過QQ群進行了部分指導。但是從學生們交上來的論文來看，對于大學二年級的學生，還是應該給予更多的課后研討、資料整理和論文寫作方面的指導。
（1）增加案例研究型團隊學習模式所占學期成績的比例。考慮到前邊所述的部分不善于試卷考試同學在這方面有很好的表現，今后嘗試將實驗課單獨設課的同時增加案例研究型團隊學習模式的比重。（2）本學期本校同時開始了三個學時數、教學大綱和授課教師完全相同的物理化學授課班級。其中，A班進行案例研究型團隊學習模式的教學，B&C班采用傳統教學模式，其卷面考試難度基本相同。通過對三個班級的試卷進行目標達成度分析（另有論文專門討論）發現，A班學生在試卷考試方面的表現大幅低于另外兩個班級。究其原因，可能有以下兩種：
①A班學生的培養計劃中，物理化學課程是必修課，部分同學尤其是化學基礎不太好的同學從學期開始就表現出部分排斥感。而B&C班的學生是選修課，對本課程接受能力相對來說要一些。②考試成績后，有部分學生反映，“案例研究型團隊學習模式”的試行，使得一部分同學以為這部分成績（占學期總成績的30%）完全由任課教師隨意給分，應該很容易拿分。所以，沒有給予卷面考試足夠的重視（見表2）。
兩方面因素的綜合作用下，A班學生在出勤率、作業完成情況以及課后找老師問習題等方面表現都不盡如人意。應該說，學生的平時表現與卷面成績反映出的結果基本上是一致的。這也反饋給我們一個重要的信息，像“物理化學”這種難度比較大的課程，如何幫助學生養成正確的學習態度和習慣非常重要。
3 結語
我們對案例研究型團隊學習模式在《物理化學》課程中的應用進行了有效探索。實踐證明，只要能夠幫助學生養成正確的學習態度和習慣，這種教學模式不僅不會在學時數方面對傳統教學模式構成太大沖突，還能夠幫助學生從傳統填鴨式被動學習中解脫出來，通過提高學生主動學習能力在提高其對課程內容的學習興趣的同時增加研究能力的鍛煉。如果任課教師能夠比較恰當的選擇研討案例并給予學生較多的課外輔導，也能夠有效幫助學生克服對新教學模式的不適應感。
參考文獻
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材料物理化學論文范文3
關鍵詞：物理化學 藥物制劑 教學內容 教學方法
物理化學是學生在具備了高等數學、普通物理、無機化學、分析化學等基礎理論課后，一門必修的理論基礎課，是藥學院藥物制專業的一門主干基礎理論課程?，F代物理化學是研究物質體系的化學行為的原理、規律和方法的學科，物理化學作為化學學科的一個重要分支，它所研究的內容主要包括三大塊：（1）化學的反應方向和限度問題，（2）化學反應的速率和機理問題，（3）物質的結構和性能之間的關系問題。特別是有關相平衡、化學動力學、膠體化學以及表面化學的知識，為后續專業課程如藥劑學、藥理學、藥物化學和藥物動力學等專業課程的學習提供理論指導和方法。因此物理化學在藥物制劑專業的基礎課和專業課之間起到了橋梁和紐帶的作用。
一、藥物制劑專業學生在學習物理化學課程存在的主要問題
吉林醫藥學院（我校）自2004年藥物制劑專業招生以來，經過了十多年的物理化學教學工作，我們的實踐經驗表明在藥物制劑專業的課堂上，針對物理化學的教學模式主要存在以下四方面的弊端。首先，教學內容上強調面面俱到，沒有注重精華素材的重點講解，忽視了物理化學與藥物制劑專業知識的聯系與銜接。其次，學生基礎參差不齊，基礎相對較差的學生失去了學習物理化學的興趣，從而導致對后續專業課的學習不夠深入。再次，實驗數據處理過于復雜繁瑣，理論教學與實驗內容存在脫節現象。最后，在考核方式上側重對理論知識的考核，弱化學生的平時表現和實驗操作成績。這些缺點，制約了學生綜合素質的提高，脫離了高校對藥物制劑專業人才的培養要求，限制了本學科的發展，因此，對于物理化學的教學改革勢在必行。
二、物理化學教學改革的初步探索
1.提倡知識的“少而精”、注重與專業課的聯系
正確的教育思想是課堂教學的靈魂，在教學活動中盡量減少與專業課程聯系不大的知識的講解，而應該側重構建物理化學與藥劑學相關的理論框架。物理化學所包括的公式較多而且公式推導繁瑣，可以有針對性地對相關內容進行刪減；無機化學中講過的知識點也可以略講，以學生自主學習為主。例如，針對多組分系統熱力學的這一章節，在無機化學中已經對稀溶液的四個依數性（蒸汽壓下降、沸點升高、凝固點降低和滲透壓）做了比較詳細的講解，只要安排幾道習題鞏固相關的知識，就能夠使同學們比較容易地掌握這部分內容；而應該把剩余的時間分配給新的知識-化學勢，因為它是后續課程的基礎，對藥物的配伍、新材料和納米藥物機理的研究起著重要的指導作用。采用少而精的教學方法，可以使教師更加靈活地合理分配學時，對于與藥物制劑專業結合密切的重點內容如果講授得越深入，那么學生對知識的理解就越透徹，他們在解決實際問題的時候才能夠舉一反三、觸類旁通。再比如，化學動力學這一章節一共包含二十多項教學內容，講授者應選擇與藥物制劑專業有緊密聯系的知識點進行詳細地講解。其中涉及反應級數的知識點很多，但只有對簡單級數反應掌握的比較熟練，同學們在解決其他復雜反應的時候才會更有信心。而且一級反應是必須重點講解的知識點，許多熱分解反應、分子重排反應、藥物在生物體內的吸收、分布、代謝和排泄過程，常常被看作一級反應或者準一級反應來處理。表面現象是自然界中隨處可見的現象，特別是從藥物的合成、提取、分析、制劑的準備、制劑的性質、藥物在體內的作用和代謝均與表面現象有關。而表面活性劑及其重要作用是藥劑專業應該重點掌握的內容，它們對藥物制劑的生產工藝及藥劑的質量都具有重要的指導作用。
2.重視理論聯系實際，激發學生學習興趣
美國心理學家和教育家布盧姆說過：“學習的最大動力，是對學習材料的興趣?！蔽锢砘瘜W的原理枯燥難懂，單單講授物理化學中書本的知識，而缺少與實際生活的聯系，或者授課者忽視了物理化學與專業知識的聯系，學生們學習的興趣就不大。然而針對晦澀難懂的理論要點既要講清楚又要講透徹，因此為了激發學生的學習興趣，務必要注重理論聯系實際，通過物理化學知識的學習來解決本專業或者生活中常見的問題。比如，應用熱力學第一定律和第二定律是學好熱力學的基礎，講授者可以通過解釋人體能量的新陳代謝作用幫助學生理解內能與熱量和功之間的關系；熱力學第二定律引入熵的概念，對于孤立體系可以利用熵增加原理來判斷自發過程，實際上如果一個健康的生物體應該保持deS0的條件，才能夠維持生命的延續。表面上看這與熵增加原理存在相互矛盾的地方，但實際上生物體屬于一個熱力學開放體系，處于非平衡態，以攝取食物并加以分解為代價而成長，使生物體從無序進入有序的耗散狀態，這與熱力學學第二定律理論并不沖突。對于分歧較大的問題和較難的知識點，可以通過小組討論的方式，結合教師的最終講解，確定正確的理論觀點，使同學們加深對知識點的理解。為了激發學生的學習興趣，我們教研室也嘗試著通過學生主動參與科研課題的研究工作，幫助學生建立科研小組，讓他們在了解科學前沿的基礎上，通過主動學習與科研課題相關的知識來增加對物理化學的興趣。例如我們科研小組通過測定不同復合材料對廢水中的染料或者重金屬離子的吸附能力，對材料的最大吸附量、吸附等溫線和熱力學曲線等相關數據進行研究、分析和處理。要想對實驗結果做出比較合理地解釋，這就要求科研小組成員有主動學習的能力，能夠較好地掌握吸附等溫線以及熱力學函數的相關知識。通過理論與實踐的聯系，不僅培養了學生對學習物理化學的興趣，同時也提高了學生的動手能力、邏輯思維能力和解決實際問題的能力。
3.引入計算機軟件處理技術，優化物理化學實驗
物理化學實驗通常會產生大量的實驗數據，最常見的方法就是通過計算器處理非常復雜的實驗數據，然后將處理過的數據用坐標紙作圖，通過描點法確定線性或非線性關系。這種簡單的處理數據的方法受人為因素影響很大、重現性很差、浪費時間、獲得的實驗結果與理論值存在很大的偏差。采用傳統的數據處理方法使同學們產生很大的挫敗感，容易使學生失去對物理化學的學習熱情，因此在物理化學實驗課中引入計算機數據處理軟件顯得尤為重要。相對Excel、Powerpoint和Matlab等數據處理軟件，Origin具有功能強大、快速、靈活、使用方便等特點，在學術科研領域有著廣泛的應用。例如，物理化學實驗中的B-Z振蕩反應中求算振蕩反應的表觀活化能實驗：首先測定在一定的溫度條件下反應所用的振蕩時間t振，再根據阿倫尼烏斯方程ln（1/t）=-（E/RT）+lnA（式中E為表觀活化能，R=8.314J/Kmol，T為熱力學溫度，A為經驗常數），分別以1/T為橫坐標和ln（1/t振）為縱坐標，最后將獲得的具體數值輸入到Origin軟件里，選中數據在Plot菜單中選scatter選項得到散點圖，點擊Analysis菜單選擇FitLinear，就會得到經過計算機擬合后的直線。軟件會給出擬合直線的斜率、截距及相關系數，然后從已知直線的斜率求算出反應的表觀活化能E振=52.92kJ/mol，相關系數為R=0.9993。在物理化學實驗教學中也要注意與藥劑專業知識的聯系，例如將蔗糖水解速率常數測定的實驗改為同樣符合一級降解動力學的硫酸鏈霉素水解速率常數的測定，利用相似的教學方法也可以完成對硫酸鏈霉素水解反應速率常數的測定，以ln（αt-α∞]）對時間t作圖，可得一條擬合的直線，通過計算機直接得出的斜率求算藥物的半衰期。以上實例說明：將計算機數據處理軟件引入物理化學實驗課堂，簡化了數據處理過程，得出的實驗結果更具有科學性，這不僅能夠提高學生學習的主動性和積極性，同時也能夠激發他們的學習興趣，為今后從事論文的書寫和科研實踐打下良好的基礎。
4.改革考核方式，注重能力培養
良好的課程考核方式能積極、有效地引導學生形成良好的學習習慣，激發學生的學習興趣。傳統的知識記憶性考試在一定程度上制約了學生的創新思維，使學生對知識的學習缺乏主動性；加之物理化學的公式較多，計算題的難度較大，學生往往會具有畏難情緒和挫敗感。因此，單純以終結性考試為主要形式的考核方式，并不能夠全面反映學生對物理化學課程的學習質量，只有對考核方式進行革新，才能讓教育評價真正發揮導向功能?？己顺煽冇善綍r成績、實驗成績和理論成績三部分組成，針對藥物制劑專業物理化學課程的考核方式，應緊密圍繞該專業特點，針對與專業知識有重要聯系的章節進行平時成績的考核，要求學生獨立完成，把成績計入總分，其比例可占總成績10%-20%。物理化學實驗成績主要由出勤率、實驗操作技能、實驗報告的書寫和實驗臺面的整潔程度來全面評定，每次實驗結束后都要進行綜合評價，直接給出本次實驗分數。實驗分數的透明化使他們不僅對每次成績具有知情權，也使他們認識到自身的不足，督促他們在后續的實驗中繼續改進和提高，物理化學實驗成績占總成績的20%～40%。期末采取閉卷考試形式，命題時應盡量減少套用公式的題目，避免與專業知識的脫節，適當增加一些與藥物制劑相關的知識點，這樣可以有助于提高學生綜合解決問題的能力，避免學生搞臨時突擊學習而不注重知識積累現象的發生。
三、結語
物理化學教學改革必須從根本上改變“重理論、輕實踐”和“重結果、輕過程”的單一而陳舊的教學模式。藥物制劑專業的物理化學課程建設只有從培養目標出發，以提高學生的專業技能為根本，結合藥物制劑的專業特點進行教學改革，才能夠培養出適應行業需要的高素質復合型專業人才。為此需要加強物理化學教學與藥物制劑專業相關知識點的聯系，提倡“少而精”的教授方法；在實踐中強調科學技能與先進技術的結合，激發學生的學習興趣；考核方式上采用能全面反映學生綜合素質的評價體系。建立物理化學課程與藥物制劑專業融合的教學模式是一個長期的教學實踐過程，需要廣大教師在日常教學中堅持、改進和不斷完善。
參考文獻：
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材料物理化學論文范文4
關鍵詞：設計性實驗 物理化學 實踐教學改革
中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：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
對于高等t藥院校藥學、藥物制劑、工程制藥專業的學生來說，物理化學是藥學專業的重要專業基礎課程之一，無論是理論還是實驗都在整個醫學檢驗、藥學、藥劑、工程制藥等專業中起著承上啟下的作用。新疆特殊的地理環境及多民族聚集的特點，決定了新疆藥學專業發展的滯后和不足，但是該院始終堅持“以學生發展為本”，以培養能適應新疆經濟建設需要，具有創新精神、實踐能力、可持續發展能力和綜合素質的研究型及應用型藥學人才作為教育目標[1]，在藥學專業的教學與實踐上進行了多年的摸索與改革。當前新疆藥學專業物理化學課程的實驗項目的設立還是沿用化學模式，缺乏橫向聯系，實驗教學內容偏重驗證性，尤其是與藥學相關的具有綜合性、設計性的實驗較少，沒能真正體現出物理化學的原理和技術在藥學中的應用。為了進一步培養學生獨立分析問題、設計與解決問題、科研實驗設計和科研創新等方面的綜合技能，充分調動學生的積極性、主動性和動手能力，教研室結合藥學及物理化學的關聯性，學習各高校的優點[2-4]，從過去單純的驗證型實驗逐漸發展為綜合型、設計型等要求更高的實驗類型。相比這幾種類型的實驗，設計性實驗在培養學生的綜合素質方面具有重要意義[5]，因此在緊扣新疆藥學專業培養目標，結合各種教學經驗[6-10]及實驗室目前科研條件基礎上，制訂出了適合新疆少數民族地區藥學專業物理化學的設計性實驗項目的實施方案及考評體系，并對實施效果進行了綜合評價。
1 設計性實驗前期準備
1.1 實驗項目的確定
設計性實驗是指給定實驗項目、目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案、組織實驗系統、獨立進行操作并得出結果的實驗，旨在培養學生的創新意識和創新精神、提高學生分析問題和解決問題的能力，具有實驗技能的綜合性、實驗操作的獨立性和實驗過程的研究性三個基本特點[11]。從該校物理化學實驗條件及與后續藥學專業課程實際應用聯系出發，確定以“臨界膠團濃度CMC的測定”及“藥物貯存期的預測”兩個實驗為設計性實驗項目。
1.2 設計性實驗提綱的制定
教研室通過集體備課，制定設計性實驗的提綱，包括闡明實驗的目的要求，實驗室現有的儀器設備，圖書館數據資源簡介以及設計性實驗開展計劃。
2 設計性實驗的對象與方法
2.1 實驗對象
教研組選擇了2013級藥學專業大二學生78人，其中少數民族學生40人，漢族學生38人，均為4年制全國高考統一招生。
2.2 設計性實驗的實施方法
2.2.1 設計性實驗的組織實施
由教齡3年以上講師和副教授組成教研組。每個實驗項目指定2～3名指導教師，如果工作量過大，負責教師可自行指定其他指導教師。在教學第十三周將設計性實驗項目、具體要求及考評方法介紹給學生，以實驗小組（4～5人一組）為單位，每4組學生安排一名指導教師。負責教師負責實驗項目的實施過程、各實驗室的協調工作及實驗教學效果的考評。
2.2.2 學生自主設計實驗方案
實驗小組以自己的興趣和能力范疇為原則，自主選擇實驗項目。根據設計性實驗項目要求，結合相關基礎理論知識，利用圖書館及網絡資源查閱相關的文獻資料，了解國內外研究現狀。經過小組集體醞釀、討論確立一個既有科學性又有一定創新的實驗方案。然后寫出實驗的設計報告（包括文獻綜述、所需實驗儀器設備及材料藥品、實驗方案、實驗過程及實驗數據處理方案）。
2.2.3 開題和可行性論證階段
學生對制訂的實驗方案進行現場PPT論證答辯，指導教師根據考評量表進行評分并對每組實驗設計的可行性和正確性進行評價，學生根據意見進行修改，使方案盡可能達到合理、完善、可行，并確定最終實施方案。
2.2.4 實驗項目的實施
方案確定并經指導教師審查批準后，即可進行實驗。在實驗實施過程中，以學生為主體，考驗學生能否獨立完成實驗的能力以及發現問題、解決問題的能力。對學生在實驗過程中遇到的問題，指導教師可與學生進行討論，然后給以講解。學生完成任務書規定的實驗內容后，將實驗結果進行整理、統計和分析，寫出完整實驗報告（內容包括文獻綜述、實驗方法和步驟、結果與討論、參考文獻、建議和體會等）。
2.2.5 設計性實驗考評
設計性實驗考評包括教師評價，學生互評與學生自評3個部分，旨在考察學生設計實驗的全過程，避免只注重結果的評價。指導教師依據每組設計性實驗的設計方案、實驗完成度、實驗報告、開題與答辯等情況進行評分，該部分占設計性實驗成績的60%；學生互評（20%）及自評（20%）則結合方案設計的參與程度、實驗動手能力及團隊協作、論文書寫貢獻程度、回答解決問題的能力等進行評分。對小組中做出突出貢獻者、能提出較高水平問題或在回答問題表現優秀的學生可以進行加分（每組不超過兩名）。實行綜合性的考核體系能夠激勵學生的學習和實驗的興趣，提高綜合能力，掌握更多的實驗技能和知識，為以后的工作打下扎實的基礎[12]。
3 設計性實驗效果評價
在設計性實驗結束后，對設計性實驗教學效果進行了問卷調查，發放調查表78份，回收率100.00%，調查內容及結果見表1。調查結果顯示，75%以上的同學贊同設計性實驗的實施方式；80%以上的同學認為設計性實驗更能調動提高他們的學習主動性、積極性及綜合素質；90%以上的同學認為設計性實驗的數目在不占用過多學習時間的基礎上可適當增加；對設計性實驗的選題及實驗方式大多數同學更愿意自主完成，而不依賴于指導教師。
4 討論
經過物理化學設計性實驗的實施及效果調查，該實驗的優勢在于：（1）設計性實驗激發了學生的學習興趣，從實驗的積極性、參與度及動手能力等方面都有了較大的提高。 （2）學生能更加主動地探究實驗項目的背景并提出比較有深度的問題，實驗操作過程更加仔細，操作的規范程度提高。（3）開設設計性實驗可培養學生綜合運用知識、解決實際問題和分析問題的能力，加強動手能力和論文寫作能力，是培養適合社會要求的應用型人才的良好途徑。（4）設計性實驗可以增加教師與學生的互動與溝通，也能督促教師提高自身的教學水平。物理化學設計性實驗效果雖好，但也存在一定的問題。一是由于實驗條件有限，每組組員過多，少部分同學的參與程度不高；二是物理化學實驗在大二開設，學生整體的科研能力和基礎比較薄弱，實驗設計不夠完善，論文寫作上邏輯及思路比較差，結果分析能力低；三是設計性實驗較驗證型實驗更為耗時耗力，但從長遠的角度來看，一時的耗時耗力會讓學生的自主學習能力提高，能幫助學生鍛煉解決問題、分析問題的能力，同時會更加真實地幫助教師獲取教學反饋信息，改進教學方式，無疑對提高教學質量是有深遠意義的。
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材料物理化學論文范文5
關鍵詞：濃差電池；電極電勢；半透膜；離子選擇性
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0164-03
化學電源是將化學能轉變為電能的實用裝置，是高等學校本科生《物理化學》課程電化學一章重要的內容之一。由于化學電源已經進入人們的日常生活，因此學生能夠從親身的體會感受到化學電源的重要性?；瘜W電源主要包括一次電池和二次電池。一次電池是指電池中的電化學反應只能進行一次放電反應，而不能進行充電。二次電池即蓄電池，指的是電池中的電化學反應能夠進行可逆的充放電反應，而且充放電過程可以進行多次，即電池具有較長的壽命。一些新型的二次電池，如燃料電池、鋰離子電池和太陽能電池越來越受到人們的重視。因為這些新型的二次電池具有較高的化學能到電能的轉換效率，而且還具有環境友好、電池壽命長以及能量密度高等優點，在民用、軍事以及航空航天等領域得到廣泛的應用[1]。
濃差電池在《物理化學》課程我們每年都會講述，但這類電池由于沒有使用化的器件，沒有受到同學們的足夠重視。往往在課程結束之后，同學們對其他的化學電源有很深的印象，但是對濃差電池一無所知。假若一個電池中總的反應是一化學反應，我們稱這類電池為化學電池。若電池中，總的過程僅僅是一種物質（包括單質或離子）從高濃度狀態向低濃度狀態轉移，這類電池我們稱之為濃差電池。簡而言之，濃差電池之所以能夠對外輸出電能是由于電池體系中存在物質的濃度梯度。濃差電池可以分為兩類，即電極濃差電池和電解質濃差電池。電極濃差電池指的是由于電極本身活性物質濃度的差別而引起的電勢差。這種濃差電池中只包含一種電解質溶液。電解質濃差電池指的是由于電池中電解質濃度的差異所引起的電極電勢的差異。這種濃差電池中包含至少兩種不同濃度的電解質溶液，而且電極電勢的大小與電解質溶液的濃度有關。實際上，濃度梯度是自然界生物體中的一個普遍存在現象。細胞膜內外的電解濃度存在差異。因此，細胞內外保持一個固定的膜電位，這個膜電位是生命的特征，失去膜電位意味著生命的結束。
能源是關系到人類社會發展的最主要問題之一。目前全球大部分的能量需求來源于化石燃料。由于化石燃料具有不可再生性，最終必將導致其枯竭。而且化石燃料的大量使用也將會導致嚴重的環境污染。因此，有關于新型化學電源的研究越來越受到人們的重視。濃差電池這一古老的原型器件也被推向了研究前沿。普遍的觀點認為自然界中存在大量的濃度梯度。如在黃河、長江及其他河流的入海口就存在海水與淡水之間的鹽（如氯化鈉、氯化鉀等）的濃度梯度。如果能夠將這些儲存在濃度梯度里的化學能轉換為電能，就能夠為我們的社會提供大量能源。美國和以色列等國家非常重視濃差電池的研究。中國、瑞典和日本等也開展了一些研究。總體上，有關于濃差電池的研究仍還處于實驗室實驗水平，離大規模應用還有漫長的路程。因此，本論文主要回顧物理化學中濃差電池的基本概念以及近期國內外在濃差電池領域的研究進展。希望同學們能夠對濃差電池的未來堅定信心，如果將來有可能，積極投身到濃差電池的研究中去。
一、《物理化學》中濃差電池的概念與實例
從電動勢的表達式我們可以看出，當Pt電極所負載的氫氣壓力相等時（即p1=p2），電池輸出的電動勢為0。當p1≠p2時，形成濃差電池。當p1>p2時，E>0，說明氫氣壓力大的Pt電極為電池的負極，壓力小的Pt電極為電池的正極。當上述濃差電池被短路時，我們來理解一下電池中電子以及氫離子的運動方向。氫氣在負極上發生氧化反應產生氫離子，電子從負極轉移到正極上。負極上產生的氫離子在溶液中擴散到正極表面，被從負極上轉移來的電子還原，產生氫氣。因此上述濃差電池在工作的時候，負極氫氣的壓力會逐漸降低，正極氫氣的壓力會逐漸升高。當兩側氫氣壓力相等的時候，電池無法輸出電能。
2.電解質濃差電池。電解質濃差電池的電勢差是由于電池中電解質濃度的差異所引起的。這種濃差電池中包含至少兩種不同濃度的電解質溶液，而且電極電勢的大小與電解質溶液的濃度有關。從電動勢的表達式我們同樣能夠看出，當兩個KCl溶液的濃度相等時（即c1=c2），電池輸出的電動勢為0。當c1≠c2時，形成濃差電池。當c1>c2時，E>0，說明氯離子濃度大的一側為電池的負極，氯離子濃度小的一側為電池的正極。當上述電解質濃差電池被短路時，我們來理解一下電池中電子和氯離子的運動方向以及電極上物質的變化。首先，我們看負極上的反應。在負極上，溶液中的氯離子和電極上的銀發生反應生成氯化銀，同時產生電子。電子經外電路轉移到正極上。在正極上，電子將氯化銀還原成銀和氯離子。因此，在電池開始工作時，負極消耗溶液中的氯離子，氯離子濃度降低。正極上的氯化銀分解產生氯離子，氯離子的濃度升高。為了達到電中性平衡，負極區氯化鉀溶液中的鉀離子需要通過半透膜進入正極區。在電池工作過程中，理想狀態時負極區的氯離子濃度降低，正極區的氯離子濃度升高，直到兩側氯離子的濃度達到平衡，電池將濃度梯度所儲存的化學能全部轉換為電能。在電解質濃差電池中，我們需要強調半透膜的重要性。從濃差電池的工作原理我們可知，在上述Ag/AgCl/KCl濃差電池中，理想的半透膜應該具有陽離子選擇性，即陽離子的遷移數等于1，陰離子的遷移數等于零。半透膜主要起到了兩方面作用。第一，半透膜能夠阻止不同KCl溶液之間氯離子的濃度擴散，從而減少了由于濃度擴散所引起的能量損失；第二，由于鉀離子能夠通過半透膜，因此在電池工作過程中，鉀離子能夠通過濃度擴散從負極區擴散到正極區，從而保持體系的電中性平衡。通過討論物理化學中濃差電池的概念我們可以發現電解質濃差電池能夠將溶液濃度梯度轉化成電能。由于自然界中存在濃度梯度，如海水與淡水之間的鹽濃度梯度都屬于溶液濃度梯度。因此發展濃差電池，大家最感興趣的是如何發展電解質濃差電池。而在電解質濃差電池中最核心的部分是具有離子選擇性的半透膜。因此，在電解質濃差電池研究領域，大家主要的研究目標就是發展新型的、高通量的、具有離子選擇性的薄膜。大家期望盡可能把這種半透膜的工藝簡單化、成本低廉化以及工藝簡單化。下面主要介紹新型的具有離子選擇性的半透膜的研究進展及其在電解質濃差電池上的應用。
二、電解質濃差電池的器件化
如前所述，發展具有離子選擇性半透膜是構筑電解質濃差電池的關鍵。自然界中，最具有代表性的離子選擇性半透膜是細胞膜。我們知道細胞是生物體中基本的結構和功能單位，細胞中的新陳代謝活動需要不斷地與周圍環境進行物質交換。物質選擇性地進出細胞是通過細胞膜來實現的。細胞膜上的通道是由鑲嵌在細胞膜上的特殊蛋白構成。其獨特的非對稱結構（錐形結構）能夠實現對特定離子的選擇性。對于生物體而言，細胞膜對無機離子（如Na+、K+、Ca2+以及H+）的選擇性控制，涉及到生命的根基以及某些疾病的機制，比如神經沖動的產生、心臟的節律性跳動、肌肉細胞的收縮以及能量的生成等。
通過學習細胞膜的結構，我們就能開發出新型的離子選擇性半透膜。例如Apel等在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）表面通過粒子軌跡優先化學刻蝕的技術構筑了結構非對稱的納米通道。通過在納米通道表面形成負電荷，實現了陽離子從納米通道的小孔端向大孔端方向的定向傳輸，得到了具有陽離子選擇性的半透膜[2]。半透膜的離子選擇性取決于納米通道表面電荷的性質。我們以具有規整孔結構的多孔陽極氧化鋁（AAO）為模板，在其一側制備一層TiO2多孔薄膜，通過煅燒使其結晶得到TiO2/AAO異質膜。然后用化學氣相沉積的方法將十八烷基三甲氧基硅烷分子修飾在TiO2/AAO異質膜上得到疏水納米孔道。通過紫外光照射在納米通道表面引入負電荷，得到了具有陽離子選擇的半透膜[3]。我們還通過采用電化學聚合的方法，在多孔陽極氧化鋁（AAO）一側沉積聚吡咯（PPy）層得到有機―無機雜化的非對稱納米通道。由于AAO和PPy的等電點不同，調節電解質的pH值可以調控雜化納米通道中的電荷分布，從而使膜表現出不同的離子選擇性。另一方面，PPy是一種光敏分子，光照能夠調控膜中通道的表面電荷分布，從而調控膜的離子選擇性[4]。
很多研究者把新型的離子選擇性半透膜應用到電解質。如Gao等人在多孔陽極氧化鋁（AAO）一側沉積介孔的碳層。AAO的孔徑為～80 nm，表面帶有正電荷。介孔碳的孔徑為～7 nm，表面帶有負電荷。這種復合膜表現出高的離子選擇性。他們以人工海水和河水來提供溶液濃度梯度，得到3.46 W/m2的能量輸出。這一值超過了其他商業可得到的離子選擇性膜[5]。
我們利用二氧化鈦（TiO2）膜制備了一種光誘導的濃差電池。TiO2作為一種被廣泛研究的無機光響應材料，具有光催化分解水的能力，光解水過程導致質子和電子的產生和轉移。受能夠產生跨膜電化學勢梯度的質子泵啟發，我們構筑了一個基于多功能光響應納米通道的光捕獲體系。在本體系中，鉑納米顆粒修飾的TiO2納米通道被作為紫外光的捕獲天線，利用TiO2與Pt的功函，非對稱性驅動納米通道兩側發生光化學反應產生跨膜電化學勢梯度，從而在納米通道兩側形成了電勢差，導致外電路中光電流的產生[6]。
三、結論
濃差電池作為物理化學里的一個古老的、容易被忽視的化學電源，在新能源領域越來越受到人們的重視。在課堂上通過對濃差電池原理及研究前沿的介紹使同學們認識到物理化學在研究前沿中的角色和作用，增強同學們對物理化學的學習興趣，從而使一門枯燥的課程變得更加生動。而且，濃差電池普遍存在于自然界中，通過課程的學習，同學們會對自然產生濃厚的興趣，培養他們學習自然、探索自然以及創造新材料的與器件的能力。
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材料物理化學論文范文6
1940年,肖鶴鳴出生于江蘇省泰興市,1963年畢業于南京大學化學系。他主講過《物理化學》《無機化學》《結構化學》《量子化學》《群論和化學》等大學課程十門以上,出版譯作和教材百萬余字,曾任南京理工大學教材建設委員會副主任,被評為首批“江蘇省優秀研究生教師”和“優秀博士生導師”,獲得國務院“政府特殊津貼”。
愛生如子傳道授業
肖鶴鳴教授大半時間從事研究生教育,教學質量之高是出了名的,他共指導出博士23位,如今他們或活躍于國際學術前沿,或服務于科教、國防和經濟部門,均取得優異的成績。當年在校期間,他們都發表SCI論文三篇以上。陳兆旭發表16篇SCI論文和22萬字學術專著,以四唑化學的系統理論研究獲2001年全國優秀博士學位論文獎,許曉娟和邱玲分別以有機籠狀和氮雜環高能物質分子、晶體和復合材料的理論設計,獲2009年和2010年全國優秀博士學位論文提名獎。
肖鶴鳴教授說:“作為老師,要愛學生如子女,切實關心愛護并盡力解決他們的實際困難,使他們能夠積極主動、全身心地投入學習和工作,這不只是盡人倫之道,其實也是促成事業發展的需要。”
三尺講臺,人生凈土。肖鶴鳴,猶如展翅翱翔的飛鶴,用悅耳動聽的叮嚀,在學子們的心中留下那永不可抹去的動人箴言。
任重道遠 成就卓越
對于他畢生從事的“量子炸藥化學”研究領域,肖鶴鳴教授曾說:“如果當初我是出于自己的科學興趣和對學校學科發展的責任來從事研究的,那么,現在則是出于對國家的責任了?！?0年如一日,肖鶴鳴教授用執著和責任,在他所傾情的科學研究中描繪著精彩的藍圖。終于使我國在該領域達到國際先進和某些方面的領先水平,例如:在有23國180位代表參加的2005年“第八屆含能材料研究新趨勢”國際會議上,肖鶴鳴關于“高能化合物熱解引發機理和撞擊感度理論判別”的大會特邀報告,被評為最優秀三篇論文之首,而榮獲第一名獎!
