时间：2023-06-21 08:55:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学分子工程，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
计算机变得与试管一样重要
在漫长的历史时期，对化学家而言，试管是他们最为重要的工具，另外通过小棒和小球，他们就可以搭建出一些化学反应的分子结构。但是当人类进入计算机时代以后，对化学研究人员而言计算机开始逐步变得与试管同样重要。
中科院化学研究所分子反应动力学国家重点实验室主任边文生表示，化学反应是一个微观过程，许多化学反应的发生可能只需要几微秒，传统上用实验手段描述出反应过程的每一个步骤几乎不可能实现，而此次获奖的三位科学家使计算机成了描述一些化学反应的重要工具。
诺贝尔评审委员会说，卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔研究的开创性在于，他们让经典物理学与迥然不同的量子物理学在化学研究中“并肩作战”。以前，化学家必须二选其一。依靠用塑料棒和杆创建模型的经典物理学方法的优势在于计算简单且能为大分子建模，但其无法模拟化学反应。而如果化学家选择使用量子物理学计算化学反应过程，但巨大的计算量使得其只能应付小分子。为此，在20世纪70年代，这三位科学家设计出多尺度模型，让传统的化学实验走上了信息化的快车道。在由这三位科学家研发出的多尺度模型的辅助下，化学家们就可以让计算机做“做帮手”来揭示化学过程。
诺贝尔化学奖评选委员会在当天发表的声明中说，现在，对化学家来说，计算机是同试管一样重要的工具，计算机对真实生命的模拟已为化学领域大部分研究成果的取得立下了“汗马功劳”。并且通过模拟，化学家能更快获得比传统实验更精准的预测结果。
研究成果被广泛应用
事实上，也正是三位科学家上个世纪70年代的开创性研究，让计算机模拟揭示复杂的化学反应过程成为可能。此后，经过长期努力，科学家们建立了更加准确和普遍适用的量子化学和分子力学结合的多尺度计算模型。
边文生表示，卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔所发明的多尺度模型的意义在于其具有普遍性，可用来研究各种各样的化学过程，从生命分子到工业化学过程等，都可以应用到他们研究的模型。
北京大学化学与分子工程学院长江特聘教授夏斌表示，如今无论是在化学领域，还是分子生物学领域，三位获奖者的研究成果都已被予以应用，其已经成为了很多研究人员十分重要的研究工具。
“如今，蛋白质、核酸、碳氢化合物等生物大分子的研究，最新研究与开发的药物设计等相关研究，几乎都离不开三位获奖者通过计算机模拟出的化学分子模型。”边文生说。
关键字：sbs卷材；建筑防水材料；检测技术
中图分类号：TU57文献标识码： A 文章编号：
一、快速检测方法
1.1解析实验仪器
使用傅里叶变换红外光谱仪进行检测，该设备对指纹功能检测效果比较明显，检验得出的特征是一种红外光谱图类型。该设备是依据每种材料中的化学分子分布情况进行检测，解析化学分子组建情况，这些综合特征能够识别出混合物的性质和结构类型。SBS卷材化学成分主要是石油沥青，另外还由玻纤毡以改性剂组成。FT-IR检测方法，它是基于计算机辅助原理下，对材料中的成分进行检验。定量、定性的分析神经网络变动情况，最终由准确的数据进行评析。其检测时间比较短，在几分钟之后便可获得检测结果，该检测方法能够帮助人们实现区分材料组分目的。
1.2解析检测材料
时常需要试剂及材料是：需要化学物质三氯甲烷、需要氯化钠、需要，窗片包括溴化钾以及溴化元素等等。这些材料要准备充足，进行检测时，保障具备足够的量，提升检测质量。需要的检测仪器有，FT-IR仪器，该仪器能够保障波段在40000到400-1范围内，检测使用的样品是4cm-1，当达到这个分别率需求便可。另外，还需要保障检测环境，一般要求为室内温度要在18摄氏度到25摄氏度以内。室内的湿度要保障在大于或者等于60%。样品的制备应该在规定需要内进行制定，在定性分析中，准备的样品性能要强，它的吸收峰透过率应该保障在10%左右。进行检测时，应该依据SBS防水卷材性能，分析该材料物理性能以及化学性能之后，再使用备置的试样进行取样。在进行检验时，应该使用刮刀将沥青表面的材料刮下1到2mg样品。将这些样品磨成粉末，将其放置溴化钾中，一般而言，该溴化钾等级应该保障在A.R级别中，粉末的数量为100mg。这些材料融合在一起之后，将其放置磨具中，使用压片机进行压缩，样品就这样被研制而成。
1.3讨论
进行鉴定时，使用的是特征峰，该特征峰不完全放置在指纹区内，它可以在外表得到覆盖，而且执行整个波段覆盖。举个例子：在这些材料中，煤焦油同石油沥青性能比较相似，都会具有大量的特征峰，而且还会重叠在一起。在这特征峰的范围一般都在860cm-1到760c-1之间，随着这些峰值的累积，会形成多蜂群。这些蜂群积累数量越多，对人体的危害越大，因为这些材料一般都会含多环芳烃。当含量增加时，人体的健康便受到危害。经过研究发现，沥青的特征峰重叠现象比较复杂，但是这两者之间却有明显的区分。例如，甲基的区分就比较明显，在3030到3050cm-1范围内时，就被分析出来。实验人员根据沥青的材质以及数据类型进行分析，便可获取准确分析结果。而且，从全谱图景上看，它的填料、固化以及增塑剂等等覆盖率比较高，每个阶段的峰值也不尽相同。存在明显的差异，可以根据才差异做出准确的检测，这样能够达到检测目的。
二、常规检测方法
根据国家检测技术进行检测，这些检测要求在《弹性体改性沥青防水卷材》已经有明确规定。检测项目也比较清晰，一般而言，主要检测项目有耐热度检测、不透水性能检测以及拉力检测等等，检测项目比较繁多。在进行检测时，一般会包含四种检测指标要求，根据指标进行检测会取得较佳效果。在进行检测时，时常会发现问题，SBS卷材检测结果主要有低温柔度检测和耐热力度检测，这两项检测技术比较成熟，在进行检测时，将其定位为二项检测指标。在往后检测时，应该着重检查可溶物，使用小尺度的方式进行检测，这样扩建索氏萃取效率，提升检测效率。国家标准要求，进行检验时，要将国标要求的100mm*100mm转化成50mm*50mm，另外，萃取器大小也应该进行调整，将其高度扩大到1000MI。在保障其他条件不变的情况下，可以提升检验结果。通过实践发现，实验时间明显缩短，从最初的75小时到95小时之间下降到40小时到60小时。虽然时间缩短，但是最终的检验结果不会改变。这实验结果达到降低实验成本、提升实验质量目的。
三、外观鉴别
从材料外观上看，可以适当的加入一些改性剂，当SBS材料容量达到12%时。卷材具有弹性效果，而且柔性也比较好。当触摸这些材料时，会感觉手感轻柔。材料的表面比较平整，看起来比较美观，不会出现裂纹等现象。而且该材料的粘结比较牢固，在烈日照射下，不会有浓重的气味。只要加入少量的SBS材料进行改性或者使用想缴费进行处置会取得良好效果，假设那些会出现冒油的SBS卷材，弹性比较差，而且表面会出现斑点，一旦被太阳照射气味比较浓。在进行选择材料时，应该根据材料性能进行选取。通过实验结果发现，材料的化学性能和物理性能影响材料使用途径。在实际应用中，应该把握住材料性质，隐去材料弊端，放大材料优势，这将取得良好效果。
四、结束语
经过大量的检测发现，样品的可溶物含量比较高，进行溶解时具有不透水性质，而且拉力延伸率比较高。在进行检测时，着重注意低柔度检验，如果不通过该指标检验，应当将其定位为不符合要求之材料。因此，进行检验时，低温柔度以及耐热度成为评判sbs卷材是否适合需求条件之一。
参考文献
[1]贾垒,温贵祥.亨斯迈纺织染化推出PHOBOT-EX系列无氟防水防污产品[J].纺织导报,2013年4期
[2]杨勇,朱建潮.科威特中央银行新总部大楼地下室防水混凝土施工技术[J].施工技术,2013年6期
[3]李美华,蒋小军.切割鳍和扫帚鳍磨片组合打浆提高防水铜版原纸品质[J].纺织导报,2013年4期
――摘自张建日记
最后一次见到张建时，他已经躺在了医院的病房里。双颊深陷，本已不太结实的身板更显瘦弱。即使眼珠内的眼白已经变成黄色，眼睛里仍有青春阳光的神采。
他仿佛一眼看穿了笔者的难过和不安，用浅浅的微笑安慰着。那丝笑容，成为定格在笔者脑海中关于他的最后印象。
2014年4月15日，二炮某基地作战保障团警防营技术室助理工程师张建因长期高强度、满负荷的工作，导致身体透支、积劳成疾，献出了他年仅32岁的生命。
革命人永远是年轻。张建，从军13年，历任学员、排长、副指导员、助理工程师，无论在什么岗位，给人的印象始终充满斗志和激情。几个月过去了，对于熟悉他的人来说，追忆张建，青春依旧，热血沸腾。
追梦少年
热爱历史、文学，喜欢爬山、打篮球、踢足球……在父母亲的眼里，张建永远是那个长不大的“追梦少年”。
高中毕业那年，本可以保送上大学的张建，听到军校招生信息，就像打了兴奋剂：这就是我想去的地方！
出于同样的原因，防化学院毕业时他选择了艰苦的青海高原。然而，他在学校所学专业是防化指挥，到技术室后，面对新的化验分析岗位，他头一次感到了力不从心。为了尽快适应新的工作岗位，张建经常一个人“泡”在学习室。通过努力，几十张密密麻麻的常见有毒有害物质化学分子结构图，他都能熟练地默画、背讲下来。张建总是说，知识是自己的，谁也夺不走，那才是真正的财富。
有一次，二炮通过厂家给营里送来了一套“质谱、光谱、色谱”化学分析的新装备，并指派一名专家负责交接。为了在专家离开前，掌握新装备的性能和操作，张建紧紧跟着专家，不断地提问，不断地记录。专家无可奈何调侃道：“给你们送装备，连我的休息时间也送给了你们！”
这些年，经过不懈努力，张建的追梦之旅不断结出果实：先后排除化验装备故障30起，解决技术难题10起，创新专业方法3项，编写防化专业教材、规程、工作流程等35册，参加二炮防化专业比武，取得化验组第一名并荣立二等功。
创新“刀锋”
说起张建，技术室主任王猛印象最深的就是那张标志性的“空铺”。他说，很少能见到张建按时休息，他自己也经常加班，但几乎每次都发现张建比自己睡得还晚。
那年，营里接回一台新型检测车，但苦于没有操作使用教材，检测车的专业训练一直没有开展。得知此事，张建找到营长胡金波：“我们可以组织官兵自己编教材，要不让我试试！”得到首肯后，张建说干就干。他每天只睡三四个小时，为了不影响同宿舍人休息，后来直接住在了检测车上。最终，张建编写完成了6万多字的某新型检测车操作使用教材。书稿出来了，张建像大病了一场，体重降了10多斤。如今，这本教材早已被第二炮兵推广到各基地防化分队使用。
一次，在准备参加核生化防护比武竞赛的过程中，张建发现在进行毒剂样品检测这个环节中，按照教材上规定的单样品检测法，时间过长。“战时争分夺秒，而这种检测方法显然太慢！”他寝食难安，同事不理解他：“这种检测方法是多少化验前辈在实际操作中总结出来的，你就不要瞎折腾了！”张建依然执着。经过几十次的反复试验，他终于提炼出了一种多样品同步检测法，比原来的时间提高了近6分钟。同时，他还大胆提出“同时分析法”，把原本6套依次走的流程，改成4套一起走的流程，大大提高了分析效率。
生命终曲
今年2月以来，张建经常感到全身无力，有时呼吸困难，肩不能抬，手不能提，蹲下去站不起来，经部队医院诊断为肌无力。医生嘱咐他按时服药，定期到医院复诊。“工作狂”的张建常常把医生的话不当回事，而是更拼命地工作着……
然而，病魔却没有因他拼命工作而退却。事实上，他并没有把肌无力这种病当回事，后慢慢发展为重症肌无力并伴有恶性胸腺瘤，逐渐出现了胸痛、吞咽困难和呼吸困难等症状。到最后，他的胃部被打开时里面已是肿瘤遍布。
生命不息，战斗不止。就是在住院前一天他还带病参加了战场救护训练，他硬是坐在操场上完成了他生命中的最后一堂训练课。
手术后，张建晚上疼得睡不着觉，陪床的李戴吾心疼地对他说：“张工，疼你就喊出来吧，这样会舒服些。”他却执拗地说：“这点病痛就想让堂堂军官妥协，没门！”
接下来的几日，张建病情经常出现反复，有时呼吸困难，有时昏迷，最后无法言语。在他恢复意识时，便吃力地伸出右手，比划某个动作。可是，当笔递在张建手里、纸摆在张工面前时，他却仅仅能握住笔杆，无法写清楚任何一个字。洁白的纸面上，只留下一串串密密麻麻的黑色线条。
那是给妻子最后的情书吗，为了未能兑现相伴一生的承诺而黯然长叹？还是在向年迈的父母说话，诉说为了尽忠而未能尽孝的深深抱撼？抑或是他心中始终牵挂和没有完成的工作？
法国斯特拉斯堡大学的让-彼埃尔・索维奇（Jean-Pierre Sauvage）教授、美国西北大学的詹姆斯・弗雷泽・斯图达特（James Fraser Stoddart）爵士以及荷兰格罗宁根大学的伯纳德・L・费林加（Bernard L. Feringa）教授共享2016年诺贝尔化学奖，他们因在分子机器的设计和合成上的贡献而获奖。这让许多人不禁感慨，诺贝尔化学奖终于颁给了属于纯化学范畴的“分子机器”。此前历届诺贝尔化学奖都授予了交叉学科，比如生物化学和生物物理等。
简单来说，这是一个有关在分子层面微观尺度上设计机器的故事。这几位获奖人成功地将分子连在一起，开发出了只有头发丝千分之一粗细的“分子机器”，共同设计了包括分子电梯、分子马达、分子人造肌肉在内的各种分子机器。正如诺奖委员会所言：“他们掌握了在分子层面上控制运动的技术。”
分子机器的幻想
“分子机器”又称生物纳米机器，是在1959年作为纳米技术的概念被提出的。简单来说，“分子机器”就是在分子水平上，由一个分子或几个分子，通过分子的运动，实现宏观机器的运动。它主要由蛋白质等生物分子构成，具有小尺寸、多样性、自适应，以及仅依靠化学能或者热能驱动等其他人造机器难以比拟的性能，对促进生物学以及仿生学的发展具有重要意义。
早在1959年，当时著名的物理学家理查德・费曼（Richard Feynman）就大胆预测，在纳米尺度下打造机器是可能的，分子机器未来将会在纳米机器人操作手术和定位药物在人体内的输送方面起到关键作用。他说：“虽然这个想法听起来很疯狂，但是如果人们能够吞下一个纳米外科医生，这样的手术会很有意思。”他描绘道，只要把这个外科医生放进人体的血液中，它就能够抵达心脏，并且查看哪里出了问题，然后纳米机器人会拿出小刀，把不好的地方（比如肿瘤部位）切除。
费曼的想法很快在1966年美国的一部科幻影片《神奇旅程》（Fantastic Voyage）中得到了体现。影片讲述了一名科学家因脑血管遭到间谍破坏而命在旦夕，为了救他，5名美国医生乘坐飞船，在被集体缩小后注射进他的体内进行血管手术，完成任务后经眼睛逃出，从而拯救了他的生命。
50年后的今天，人们虽然仍然未能将科幻变成现实，但是很多人还在努力去证实费曼的预言，当然这个证明过程是漫长的。
索维奇研究出分子机器的雏形
在科学研究中，灵感常常来自完全不同的领域。让-皮埃尔・索维奇一开始的研究领域是光化学，这个领域的化学家试图开发能够捕获太阳能并用它驱动化学反应的分子复合物。当索维奇建好了其中一个光化学分子模型之后，他突然发现这个模型与分子链的相似之处：一个核心离子周围缠着两个分子。这灵光一闪使得索维奇的研究方向大转，从而复兴了拓扑化学领域。
1983年，让-彼埃尔・索维奇踏出了分子机器研发的第一步。当时，他成功地将两个环形分子连接起来，形成一根链，并将其命名为“索烃”（Catenanes）。其中一个环能在接受能量后受控绕另一个环旋转，这是非生物分子机器的最初雏形。通常，分子是由共价键（原子共享电子）结合而成，但在“索烃”里它们是通过更自由的机械结合连接。机器要完成任务，必须要有相互之间能够相对移动的部件，这两个相互扣合的环形分子就能符合这个要求。
斯图达特向分子机器迈出第二步
詹姆斯・斯图达特小时候成长在苏格兰一个没有电也没有任何现代设施的农场，他用拼图游戏来打发时间。这就给了他一个化学家所需要的训练：辨认形状，发现它们可以怎样组合在一起。他还被化学中的一种可能性所吸引，就是可以成为分子艺术家――雕琢出世界上从来没有人见过的形状。
斯图达特在1991年完成了分子机器研发的第二步――利用分子间的互相吸引，研究出“轮烷”（Rotaxane）。他将一个分子环穿入一个细的分子轴，证明了环状分子能随轴运动。于是他得到了“轮烷”：一个环状分子以机械作用套在一个轴上。
接下来斯托达特利用了环能在轴上移动的特性（加热时，环会在轴之间前窜后跳――就像一个微型梭），在1994年做到了完全控制其运动，使得它不再只会自由随机移动。之后，他和他的团队以“轮烷”为研究基础，构建多种分子机器：分子电梯（2004年），它可以将自己从表面上抬高0.7纳米；还有人造肌肉（2005年），能把一块非常薄的金箔弄弯。斯托达特还和其他研究者联手开发了一种基于“轮烷”的计算机芯片，能储存20KB的数据。现今计算机芯片中的晶体管已十分微小，但是和“轮烷”芯片一比都要算是巨型了。我们相信分子计算机芯片能够像当年的硅片晶体管那样，给计算机技术带来又一次革命。
费林加是研究出分子马达的第一人
正常情况下，分子的运动是随机的，一个旋转的分子向左与向右转动的概率大体相同。对于分子机械工程来说，重要的目标是制造出一个能够在同一方向上持续旋转的马达。在20世纪90年代，该领域的研究者们作出了许多不同的尝试，但是最先取得突破的是荷兰人伯纳德・L・费林加。
1999年，费林加研究出分子转动叶片，成功地使叶片持续朝一个方向旋转，并保持此方向不变。分子由两个像旋翼叶片般的结构组成，由一对碳碳双键连接。每个叶片分别与一个甲基相连，它们和叶片一起如同棘轮般运作，迫使分子朝同一方向转动。当分子被暴露在紫外线脉冲下时，一个旋翼叶片围绕中心的双键翻跃了180度。接着，棘轮运转到位。当下一束脉冲到来时，叶片又再翻跃了180度。这个过程不断重复，分子就按照相同方向旋转，就像一个“分子马达”一样。这被视作分子机器领域的标志性事件。
虽然第一个“分子马达”的速度并不快，但费林加还是成功用“分子马达”转动了比它大一万倍的玻璃杯。在2011年，研究组还制造了一个四轮驱动的“纳米车”，一个分子底盘将四个“马达”联结在一起，当作车轮使用。当车轮旋转时，纳米车就在表面上向前行驶。后来费林加的研究组对“分子马达”进行了优化，在2014年，使旋转速度达到了每秒1200万转。
在宏观层面上，如果数以亿计的分子机器共同协作，确实能够改变材料的某些宏观性质。比如能够根据光或化学信号进行伸缩的智能凝胶就可以用来制造可调节型镜片或传感器。费林加曾说，“我敢打赌，在未来5年之内，嵌入了分子开关的新型智能材料就会问世。”
迈向全新而充满活力的化学
所有的化学系统都会力图达到平衡，这是一种低能量状态，但这更是一种僵局。这些研究之所以能获得2016年的诺贝尔化学奖，很重要的一部分原因在于研究者驱动着分子系统远离了这种僵局。他们还开创出分子机器发展的道路，使分子的运动具有可控性，因此诞生的一系列化学结构，成为全世界研究者用于进一步创作的工具箱。其中最令人震撼的例子是一个可以抓取并连接氨基酸的分子机器人，它是2013年以“轮烷”为基础建造出来的。
[关键词]材料；有机化学；分子模拟；创新；教学改革
1前言
材料有机化学作为化学学科的基础课程，其主要研究化学材料的结构与性能。相较于其它课程，材料有机化学的理论性强、知识点多、化合物结构抽象、化学反应机理复杂。在传统的教学中教师往往采用实物模型展示的方式，然而现今材料化学中的化合物种类繁多，现有的简单模型已经不能满足日常教学的需要，因此在教学过程中学生很难理解部分复杂结构的化合物及其反应机理。如何将材料化学中的结构形象化、具体化是提高该课程效率的关键。随着计算机的飞速发展，计算化学作为一门新兴学科在生物、医药、化工等领域发挥越来越重要的作用[1-2]。传统的物理、化学研究方法面临着周期长、设备复杂、资金不足等问题，而模拟计算从量子力学角度进行材料结构与性能研究，被认为是揭示微观机理与加速宏观研究的有效手段。当前，模拟计算已经大规模的应用在科学研究中。在众多模拟软件中，Materialstudio(MS)具有友好化的Wiondows操作界面，可以将微观结构立体化，使得原本抽象的结构具有可操作性，同时它能够解决很多宏观上难以触及的问题，诸如：分子轨道、偶极矩、分子间作用力、热力学性质、结构稳定性和化学反应过程机理等。将MS应用在材料有机化学的教学中，可以将课本理论与实体化的反应历程结合，提高学生的理解力，形成长效记忆。下面笔者将从材料有机化学的教学现状、模拟软件介绍以及模拟计算用于材料有机化学教学中的实例展开详述。
2材料有机化学的教学现状及存在的问题
材料有机化学课程的服务面大，基本是生物、化学、化工、医药等专业的必修课程之一，对本科生后续课程学习乃至科研工作都起着关键作用。然而对于多数学生而言，该课程通常被认为是一门可怕的、挂科率高的课程，部分原因是知识点分散且抽象化。现阶段，板书和幻灯片教学是众多高校及科研院所的主要教学模式，缺少革新。正如国际化学联盟化学教育委员会前主席所感慨的那样[3]：“我们的许多教科书和教学方法都停留在过去的30~50年里，没有太大的改变。”然而抽象的书本教学使得学生在学习、理解该课程上出现了困难。学生难从本质上理解材料化学涉及的微观结构、分子间作用力、反应机理，从而觉得有机化学是一门枯燥乏味的理论课程。在研究材料有机化学教学现状中，渥太华大学化学教授艾莉森·弗林发现学生很不擅长对长链有机物进行命名，同时多数学生在思考反应机理时，很随意的将电子从一个分子分配给另一个分子，而不考虑这些分子之间化学键的限制。弗林教授归其原因是学生不能将材料分子的空间结构绘制出来，从而无法理解成键规则。总结而言，现阶段的有机学习教学中主要存在以下问题：(1)单靠阅读书本，学生很难构思出三维立体的分子结构；(2)抽线的理论知识使得学生无法从本质上理解反应机理，从而加剧对有机化学课程的厌学情绪。值得一提的是，特别是进入冠状病毒病大流行的特殊时期，晦涩抽象的材料化学在远程教学中面对着更大的挑战。
3分子模拟及模拟软件简介
尽管如此，新挑战也预示了新契机。现今随着计算化学的飞速发展，分子模拟被认为是一种提高学生学习化学知识兴趣的有效手段。诸如：Gaussian、Vasp、CP2K、Materialstudio等，这类模拟软件均基于一系列的半经验公式，包含密度泛函以及从头算方法等，被广泛的应用于材料有机化学中的微观结构解析以及反应机理探究，其在数字教学中或将发挥巨大作用。渥太华大学弗林教授他们借助可视化的OrgChem101模拟计算程序帮助学生了解化学语言和符号，并掌握长链有机物的命名及成键规则。此外，新加坡国立大学的化学教育者最近开发了一种方法，将化学模拟软件融入实验教学，改进了当地的教学策略。在国内，安徽医科大学提出将Gaussian模拟软件用于波谱分析的教学，利用模拟光谱有效区分出手性对映异构体[4]。此外，重庆文理学院采用化学模拟软件辅助反应机理的教学也取得很好成果[5]。然而如何融合模拟计算更形象的呈现材料有机化学中的抽象模型，相关报道较少，亟需我们进行深入的研究探讨。笔者自高校工作以来一直从事材料有机化学的教学科研工作，对材料化学课程的现状以及突破点有一定的理解，因此提出以模拟软件辅助材料有机化学的教学模式。BIOVIAMS拥有一套完整的建模和模拟环境[6]，包括：量子力学、分子力学、分子动力学、介观动力学等，旨在让材料科学和化学领域的研究人员预测和理解材料的原子和分子结构性质及其表现出的宏观性能。众多科研人员正在利用MS软件设计开发各种类型材料，包括催化剂、聚合物、复合材料、金属、合金、制药、电池等。本文笔者将阐述自己在材料有机化学教学中，采用理论模拟辅助教学的一些实例，包括发展三维立体教学，通过MS这一可视化模拟软件，在线搭建三维长链分子及其空间构型，更直观的获取材料分子的结构信息；为化学反应提供可视化的动态过程，让学生对反应历程、过程机理有本质性的理解。实践证明，将模拟软件融入材料化学的教学中，充分调动了学生的学习激情，提高了学生对基础知识的深入理解。
4软件模拟在材料有机教学中的应用实例
4.1分子三维结构的在线搭建及其空间结构分析
在材料有机化学课程中，分子结构、同分异构体以及立体异构体等是一个重要概论。初次接触的学生往往会由于缺乏空间想象力，而无法在脑海中操纵、旋转复杂这些结构。利用MS中Visualize模块可以绘制分子的微观结构以提升学生对空间想象力的培养。图1可视化的有机分子及其空间结构Fig.1Visualizedorganicmoleculesandtheirspatialstructure如图1a中，我们可以看到不同杂化方式的碳原子，并且能够从三维角度观测它们的空间构型。再如，判断同分异构体的构象是教学中的一个重难点。我们知道同分异构体是由于分子中单键的旋转而产生了相同原子而不同排列形式的构象，同分异构体间的化学性质截然不同。如图在1b-c中，如何判断1,2-二氯代丁烷两种同分异构体的内内消旋性？MS模拟软件可以轻松解决该教学问题。首先通过在MS绘制出1,2-二氯代丁烷的两种空间构象，可以清楚看到图1c中的对称性是由不对称性的碳原子引起，因此具有内消旋性，即为(2R，3S)1,2-二氯代丁烷。以上仅仅是简单分子的绘制，MS的功能强大在于它特别适用于复杂分子的绘制，如碳纳米管、C60、石墨烯等，如图1d。MS可以自定义的绘制任何有机物质，该软件的工具栏提供了多种杂化方式的碳键，方便在教学中随意的切换。利用该套绘制分子空间结构的功能，学生能够从不同角度观察分子的空间结构及成键方式，从而轻松解决材料化学中涉及键长、键角、轨道、电荷分布以及原子共平面等问题。通过在线搭建不同空间构型的有机化学分子，学生甚至可以远程亲手操控、旋转、增减该结构，加深对杂化理论以及同分异构的理解，极大增强对材料有机化学学习的兴趣。
4.2模拟计算分子间作用力
分子间作用力是指作用于原子和它相邻粒子之间的引力或斥力。分子间力相对于分子内力来说是很微弱的，主要包括氢键、配位键、范德华力、共价键、色散力等。深入理解分子间作用力对于材料有机化学学习非常重要。这里笔者将以氢键为例，阐述模拟计算在识别氢键中的有效作用。氢键指的是一个氢原子与一个电负性高的元素(通常是氮、氧或氟)以共价键的形式结合，键能介于成键作用和非键作用之间，常被描述为偶极-偶极键的一种极端形式。实际中，氢键的形成需要满足一定距离和角度要求。如何判断是否有氢键形成以及氢键形成的数量是判断材料稳定性的一个关键。在模拟计算中，通常根据以下两个标准进行氢键形成的判断(图2a)：(1)施体(指与氢原子成健的原子)与受体(指与氢原子形成氢键的原子)之间的距离小于等于0.35nm；(2)氢原子-施体-受体之间的夹角小于等于30度。为进一步在课堂上使氢键可视化，我们创建了水分子(图2b)，可以看到几何优化后的水分子氢氧键长为0.96Å，键角约为104.5度。而后构建1.0kg/m3的水盒子，能量最小化后计算出氢键分布。图2b中氢键用蓝色虚线表示，可以清楚看到中间水分子形成了3个氢键，进一步计算显示，水相中每个水分子约可形成3.5个氢键，跟文献报道一致。同时该模拟计算也给出了体系内的范德华及静电作用能分别为27.5kcal/mol，-150.9kcal/mol。MS为体系分子间作用提供了可视化的分析方法，在教学过程中，通过该套算法搭建分子间微观作用力与材料宏观性能之间的匹配性关系，将材料有机化学教学提升至一个新的高度。
4.3催化反应过渡态计算
过渡态理论认为化学反应中原子排列位置的变化是连续的，从反应物到生成物中间存在一个中间体，即过渡态，该中间体与反应物的能量差为反应活化能(图3a)。催化剂的加入能有效降低该活化能，使得化学反应更易进行。为了更直观的描述催化反应过程，笔者常用MS中的量化计算辅助课程讲解，使得原本抽象的催化反应历程具有可视化效果。甘油催化裂解是笔者在教学课堂中常举得一个例子。众所周知，甘油蒸汽在没有催化剂的情况下十分稳定，解离能很大，但是在Co催化作用下，其裂解活化能得以有效降低。为了探讨甘油蒸汽在Co0和Co2+界面处的转化过程，采用量子力学模拟计算甘油催化裂解。如图3b，计算过程中，由于能量最小化的驱使下，甘油分子最终停留在Co0和Co2+界面处，此时体系最稳定。随后根据公式计算出甘油四步裂解过程中的能垒数值，并绘制过程阶梯图，如图3c。根据该阶梯图，我们能清晰的看到甘油分子在界面处的裂解催化所需的能垒最低，即表明此反应最容易发生。材料化学教学中通过该实列的操作展示，学生可以更直观的看到化学反应是如何一步一步进行的，并且了解每一步都需要克服反应能垒，加深对催化反应及过渡态理论的理解。反应步骤一：CH2OHCHOHCH2OH→CH2OHCHOHCHO*+H2反应步骤二：CH2OHCHOHCHO*→CH2OHCH2OH+CO*反应步骤三：CH2OHCH2OH→CH3CHO*+H2O反应步骤四：CH3CHO*→CH4+CO*
5结束语
[关键词]农林；无机及分析化学；试题库
无机及分析化学课程是我国农林院校的一门公共基础课，以西北农林科技大学(西农)为例，每年有过一半的大一新生(近3000人)要学习该课程，足见其在农林院校的重要地位。一般有如此多学生的课程都会采用统考的方式考试，因此试卷的全面性、公正性、区分度和客观性就显得非常重要。然而由于某些原因，部分农林院校仍以人工命题的方式出卷。人工命题方式有其优点，但在当前信息科技越来越发达的时代，其缺点越来越突出。首先，人工命题往往易受出题人的主观影响，存在对课程内容覆盖面不全、难度把握不好、重点不够突出、题目容易跟往年类似或重复等缺点，对学生的考查不够细致，区分度可能也不好，达不到考试目的[1]。如果情况严重，甚至可能造成教学事故。其次，人工命题容易出错，如符号错误、分值错误、数据错误等。出题人的责任心不同，试卷的质量往往差别很大，责任心强的教师出的试卷质量还比较高，但责任心较弱的老师所出的试卷质量则不能保证。再次，人工命题效率低、成本高。命题一般在教师课程未结束的时候同时进行，教师在上课之余，要花很多时间命题，往往是人付出了很多精力，却没有得到相应回报，可能也没有得优良的试卷[2]。
1试题库系统结构
我们已进入一个信息科技爆炸的时代，电脑、手机和网络已是我们日常生活、教学和工作必不可少的工具，农林院校的无机及分析化学课程也应该跟上时代步伐，建立计算机试题库系统。试题库系统的优点显而易见。首先，计算机试题库系统可有效避免人工命题的诸多缺点，如实现教考分离，更好把握课程内容的覆盖、难度分布、重点突出、不易出错等等[3]。再次，机器出卷效率高，只要设置好一些基本要求，就会很快组成试卷。另外，试题库系统还有其他方面的用途，如满足学生的日常练习，课程进行过程中，可以利用试题库系统出一些较简单的练习题，供学生加深对课程内容的理解之用。最后，考试完之后，考试情况可以反馈给试题库系统，进一步改进试题库系统，那么以后的试卷会越来越好越客观。当然电脑组卷也不是万能的，如果结合电脑组卷和人工修改，即可结合二者的优点，得到一份优秀的试卷。建立一个优秀的试题库系统，工作量巨大，需要大量细致长期的工作。总的来说，试题库系统首先应该有一套优秀的试题库软件，然后问题就在于要采集大量试题，最后就是管理与参与者的长期完善。针对无机及分析化学课程，应该包含以下几个方面。所示，应该包含四个基本子系统，即题型管理、试题管理、用户管理和组题管理子系统[4]。题型管理子系统可以设置加入不同类型题目，除传统的填空、选择、判断及计算题之外，用户可以定制自己的题型；试题管理子系统对试题进行管理、设置难度、归类等，如批量输入试题，设置修改难度系数等；通过用户管理子系统可设置不同权限的用户，用户通过网络可以登录系统，根据要求使用系统，保证多用户使用，同时保证安全；组题管理子系统可以设置不同组题方式，产生试卷。另外还有试题质量评价模块，为考完试后进行评价反馈而设置。
2试题库系统软件
试题库软件一般通过两种途径获得，即商业软件和使用者自己编写。对于非计算机专业的化学工作者来说，编写一套较好的软件有一定难度，故采用成熟商业软件比较可行。不管那种方式，试题库软件系统应包括以下方面：(1)界面友好，易于操作管理，功能齐全：试题库系统不仅管理员使用，普通老师也要用，如出一些练习题、小测验等。大多数化学老师的计算机水平有限，因此简单易用的界面能为更多人使用。界面简单易用的同时，还要保证内容丰富、功能齐全。如题型的设置，普通的选择、填空、判断、计算题必不可少，还有其他题型，如概念、证明、小论文之类。另外用户管理、组题出卷等都要包含。每个题目设置相应的难度系数，组试卷时根据难度系数的分布情况组卷，这样考试时一般都会比较符合正态分布，难度系数可由管理员修改。(2)化学语言友好：由于化学试题必不可少的出现化学语言，如无机及分析化学课中热力学部分的热化学方程式、热力学函数关系式，原子分子结构部分的分子杂化轨道显示、化学分子结构式，四大平衡对应的滴定实验示意图等。因此试题库软件应该正确显示这些化学语言，兼容CHEMDRAW等化学软件绘制结构图，而且必须是WORD软件友好的软件，以正确显示化学语言和数学公式。(3)网络题库：试题库系统不仅在考试时使用，平时也要发挥作用。无机及分析化学课本中的练习题非常有限，学生可能需要做更多些练习题以加强对知识的理解，试题库系统可以提供网络练习接口，让学生可以更灵活地获取知识。另外网络题库可以发挥其交互的优势，让学生和教师更好的交互反馈。(4)安全性：无机及分析化学课程为农林院校公共基础课，因此试题库软件的安全性一定要高，如果出现试题泄露、黑客入侵等情况，将严重影响教学工作，造成教学事故。因此，软件系统一定要提供良好的安全性。
3试题采集
试题库系统的另一大关键就是试题的数量和质量，即试题采集。大量试题需要大量人员完成，是一个大工程。有经验的老教师承担试题的核验、确定难度系数、试卷的把关等工作，其他老师可搜集试题，试题翻译，试题录入及管理等工作。系统管理可由几位老师承担，每位负责某种题型。试题采集是最为繁琐且庞大的工作，必须由多人承担，按章节划分，每1至2位老师负责一章，结合科学前沿有趣的东西，收集翻译编写题目。试题采集主要通过以下几种途径获得：(1)已有资料。西农无机及分析化学课程的命题近年都由不同老师轮流命题，教师一般都有出题经历，有一定量试题资料，因此首先将每个老师的试题资料收集、归类，就是试题库的基础试题。(2)外文课本翻译。相对于国内课本，国外教科书或参考书中一般都有大量题目，可以联系版权方，获得题目的使用权，然后进行翻译。(3)自编题目。组织教师自己命题，教师根据自己的授课经验，结合自己的专业特长和学校特点，负责某一章节试题的编写。(4)另外，试题库的题型可多样化，不局限于考试，可引导学生自己动手，查资料写小论文，将小论文的题目也可加入试题库共享。
4不断实践、反馈和改进
试题库系统是不断建设、实践及完善的长期工程，每次组卷考试后，根据考试情况进行反馈，然后对有问题的部分进行修改，如难度调整等。另外，每年都应该往系统里加入一定量的试题，淘汰陈旧试题，保持更新。经过几年的改进完善，最终会建设好一个优秀的试题库系统。
综上所述，无机及分析化学课是一门农林院校非常重要的基础课，应该充分重视其考核方式的公平性和客观性，实现教考分离，淘汰陈旧的人工命题方式，有效组织起来，建设试题库系统进行组卷考试。
作者:蒲亮 张忠 王文己 杨正亮 单丽伟 单位:西北农林科技大学
参考文献
[1]袁东华．高校试题库、试卷库建设问题的思考[J]．黑龙江教育，2013，4：77-78．
[2]陈红兵，贾俊仙，武英耀，等．创建农业院校化学网上试题库的探讨[J]．高等农业教育，2002，138(12)：50-51．
关键词：室内污染物；种类；来源；危害；防治
【分类号】：X6.3
由于室内装修引入能释放有害物质的污染源或室内环境通风不佳，导致室内空气中有害物质无论数量上还是种类不断增加，并引起人的一系列不适症状的现象，即为室内空气受到了污染[1]。就环境污染对人体健康的影响而言，由于人们生活、工作在室内环境的时间长，室内通风状况不良、不利于污染物稀释扩散自净等原因，室内环境质量比室外环境质量显得更为重要。
室内主要污染物来源及危害
《室内空气质量标准》和《民用建筑室内环境污染控制规定》的控制项目不仅有化学性污染，还有物理性、生物性和放射性污染。其中范围最广、影响最大的莫过于甲醛、苯、氨气、挥发性有机物、放射性氡这五类物质[2]了。
甲醛：化学分子式HCHO，也是近年来国内消费者及媒体最为关注的室内空气污染物。空气中游离甲醛是一种无色、具有刺激性且易溶于水醇、醚，其40%的水溶液称为"福尔马林"，具备防腐作用。而正是由于它的防腐（防虫）作用，甲醛被广泛应用于各种建筑装饰材料之中。甲醛的熔沸点很低，因而很容易从装修材料中挥发出来，甲醛的危害很大，居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m3[3]，当室内空气中的甲醛含量超过 0.06mg/m3 时就有异味和不适感，造成刺眼流泪、咽喉不适或疼痛、恶心呕吐、咳嗽胸闷、气喘甚至肺水肿；达到 30mg/m3，会立即致人死亡。而长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变，引起新生儿染色体异常、白血病、青少年智力下降。
氨气： 氨的化学式为NH3，是一种无色且具有强烈刺激性臭味的气体，比空气轻 （ 比重为 0.5） 。氨是一种碱性物质，溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。部分人长期接触氨可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等症状；短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难，可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合症，同时可能发生呼吸道刺激症状。
苯（苯系物）： 苯系物也是为人们所关注的室内空气污染物，苯（C6H6）、甲苯（C7H8）、二甲苯（C8H10）为无色透明油状液体，具有强烈芳香的气体，易挥发为蒸气、易燃有毒。苯被国际癌症研究中心确认为高毒致癌物质，对皮肤和粘膜有局部刺激作用，吸入或经皮肤吸收可引起中毒，严重者可发生再生障碍性贫血或白血病。
总挥发性有机化合物（TVOC）：TVOC是空气中三种有机污染物中影响较为严重的一种。TVOC可以分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。它们都以微量和痕量水平出现，所以容易被忽视。VOC是指室温下饱和蒸气压超过了133.32pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。TVOC可有嗅味，有刺激性，而且有些化合物具有基因毒性。世界卫生组织（WHO）、美国国家科学院/国家研究理事会（NAS/NRC）等机构一直强调TVOC是一类重要的空气污染物。
氡：氡由放射性元素镭衰变而生成，是一种放射性气体。近年来对氡的关注主要来自于媒体对石材放射性的报道。人体吸入氡后，衰变产生的氡子体呈微粒状，会吸入呼吸系统堆积在肺部，沉淀到一定程度后，这些微粒会损坏肺泡，进而导致肺癌。但并不是说生活在这种情况下的人都会得癌，一般从受到氡的照射到肺癌发病之间可能要经过几年时间。
室内空气污染的防治措施
1合理布局及分配室内外的污染源
为了减少室外大气污染对室内空气质量的影响，对城区内各污染源进行合理布局是很有必要的。居民生活区等人口密集的地方应安置在远离污染源的地区，同时应将污染源安置在远离居民区的下风口方向，避免居民住宅与工厂混杂的问题。
2 装修材料选择上要严格把关
在选择装饰材料时，要谨慎地控制污染严重有毒的材料作为装饰材料，减少污染物的产生。如选择对人体无害的天然建筑材料，或有主管部门核发合格证的绿色环保证书的化学合成材料。当材料用量大时还应进行必要的抽检和复检，重点应以控制有害气体和挥发性有机化合物、放射性物质的含量为主要内容。
3 加强室内通风换气次数
对于甲醛、室内放射性氡物质等，应加强通风换气次数，尤其是对甲醛的污染治理。室内放射性氡的浓度，在通风时其浓度会下降；而一旦不通风，浓度又继续回升。因此保持居室场所的通风换气是必须的，它可以保持室内污染物浓度低于一定的水平，保持室内空气的清洁。
4用绿色植物治理室内污染
养花爱花，是中华民族的传统。古往今来，人们精心地将花种植在阳台，或培育于花盆中，摆设在窗台、走廊等处，供作欣赏，不仅美化了环境，更可净化空气，减少污染。、吊兰、虎尾兰、绿萝、芦荟等植物均可吸收和清除不同的化学污染物。
5进行必要的室内环境检测和空气处理
室内污染， 其实是化学污染， 所以， 不能简单地凭气味感觉来判断， 必须借助于专业设备由专业人员进行分析处理。室内污染以投入使用的第1、2年危害性最大， 采取自然通风方式并不能根本和完全处理这些污染， 所以， 室内污染一定要及时进行室内污染治理。
总结
室内装修等造成的室内空气污染及其防治措施是一个常新的研究课题， 室内污染的防治应以事前控制为主，事后处理为辅， 双管并重， 双管齐下， 在事前控制中， 研究开发绿色环保建筑装饰装修材料， 实现最大限度的降低污染物的排放量， 是减少装饰装修材料产生室内空气污染，改善室内空气质量的有效措施， 也是最根本的措施； 同时也必须注重建筑装修完成后投入使用前的污染处治， 把装饰污染对人的健康危害控制到最小程度。
参考文献
[1] 朱天乐.室内空气污染控制[M].北京： 化学工业出版社，2003.
关键词 视频公开课 建设 思考
中图分类号：G424 文献标识码：A
Construction and Thinking of "Life and Chemistry" Video Open Class
LIU Zheng， LI Heping
（College of Chemistry and Bioengineering， Guilin University of Technology， Guilin， Guangxi 541004）
Abstract In this paper， take Guilin University of Technology "life and Chemistry" video open class building for example， describes the characteristics of video open class and constructive and video open class curriculum design， classroom teaching， organizational shooting ways and means.
Key words video open class； construction； thinking
化学作为一门基础科学，无论是理科生还是文科生，通过中学阶段的学习都已经具备了一定的基础知识。然而在现实生活中很多大学生缺失生活中的化学常识，这种缺失在一定程度上影响了大学生科学素养和环境意识的提高。“生活与化学”选修课就是为达到提高大学生科学素质的目的而开设的。课程主要以发生在人们身边的各类现象以及化学在日常生活中的应用为线索，从化学角度给予科学的解释。具体的授课内容涉及人类的衣食住行中与化学密切相关的生活实用知识，并结合各种媒体已有的现代生活的化学信息，兼具趣味性和实用性，内容贴近生活，与时代同步。通过本课程的学习，使学生深切体会到化学就在他们的身边，提高基本科学素质，同时分析问题和解决问题的能力也得到一定程度的提高。
桂林理工大学“生活与化学”课程开设于1998年，计划学时32学时，是面对全校学生开设的选修课，授课对象为本校非化学化工类专业的学生，涉及地球科学学院、环境科学与工程学院、材料科学与工程学院、土木与建筑工程学院、测绘信息学院、机械与控制工程学院、信息科学与工程学院、人文社会科学学院、管理学院、旅游学院、艺术学院、外国语学院、理学院等十三个学院的40多个专业，每年近1000名学生选修这门课程。选用在国内有一定影响力的，由曹振宇、程顺达编《化学与现代生活》和王夔等编《化学与社会》作为教学的主要参考书。
长期以来，我们将“生活与化学”与同样为非化学化工类专业开设的国家级精品课程“普通化学”共同建设，使“生活与化学”教学质量有了极大的提升，在培养大学生科学素质方面发挥了极大的作用。2013年“生活与化学”课程入选桂林理工大学视频公开课的立项建设计划。经过一年的建设，使我们对视频公开课在拍摄内容的设计、授课特点、拍摄组织、字幕撰写和后期制作等方面有了一定的体会，下面谈谈我们对建设视频公开课的一点思考，与同行们分享。
1 视频公开课的特点和建设意义
2003年，教育部启动了高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作， 至 2010年，国家财政部和教育部评选与支持建设国家级精品课程有4000多门，经过“十一五”八年的时间建设，全国各高等学校“精品课程建设”，总体质量已达到较高的水平。“十二五”期间，教育部、财政部决定继续实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”（教高〔2011〕6号），组织建设包括精品视频公开课、精品资源共享课等建设项目在内的“本科教学工程”。①②视频公开课是在现代教育理念与新兴媒体技术促进下的公开课的一种新形式，是教育电视网络传输的新类型，是精品课程教学录像的丰富和发展。精品视频公开课的课程定位是“以大学生为服务主体，同时面向社会大众免费开放的科学、文化素质教育网络视频课程与学术讲座”， 精品视频公开课的建设理念主要体现在能“推动高等教育开放，广泛传播人类文明优秀成果和现代科学技术前沿知识，提升大学生及社会大众的科学文化素养，服务社会主义先进文化建设，增强我国文化软实力和中华文化国际影响力。”这一定位和理念与“十一五”期间的精品课程建设不同，同时精品视频公开课在主讲教师、课程内容、传播渠道、传播受众等方面具有鲜明特点。③
2 视频公开课内容设计
从各高校在高等教育出版社下属的“爱课网”已上线的精品视频公开课内容来看，课程内容的选题大多数集中在中国传统文化、科学技术和社会热点等题目上，课程内容不是太专精，而是具有普及性，这些课程的受众既有高校学生，也有社会大众的特点所决定的。选题确定后，一般根据选题（主题），设计各节课（或专题）的具体内容。首先，内容的设计要有思想性、科学性和启发性；其次，内容设计要凝聚精华、引人入胜和时间适宜；最后，内容的展现适合于网络传播。④根据以上思路，我们选定了“生活与化学”课程中的“中国古代化学科技成就”为主题，将这一选题分为“火药发明和化学成就”、“造纸术发明和化学成就”、“中国古代陶瓷工艺中的化学成就”、“中国古代金属的冶炼和铸造技术” 和“中国古代本草学中的化学成就”五个专题（五节课），这五个专题，内容相对独立，各专题之间又有一定联系。我们查阅了大量的相关文献，精心设计课内容，努力使同学通过学习这门视频公开课后，能够了解我国古代化学科技发展的历史，同时也可以汲取化学科技史中蕴涵的科学思想，树立科学的世界观。
3 视频公开课的课堂教学特点
国外名校网络公开课课堂教学最大的特点是课堂教学是一个开放探讨的过程，是一个交流思考的过程。⑤因此，我们在准备视频公开课时，加强了对视频公开课教学方法设计的研究，采用启发式、问题式、案例式、引导式、探究式多种教学方法组织教学，激发学生的学习兴趣，如以大量的中国古代化学科技成就作为案例、以火药、造纸术、陶瓷工艺的发明过程作为探究素材，设计多种富于启发式的问题，极大活跃了课堂气氛，营造了一种轻松、自由的学习氛围，提高了视频公开课的教学质量。
4 视频公开课拍摄组织，字幕撰写和后期制作
教育部高等教育司制定了《精品视频公开课拍摄制作技术标准（2013年版）》，我们在视频公开课拍摄过程中，严格按照此标准进行。首先主讲教师根据视频公开课内容，精心制作PPT，确保没有文字方面的错误，要有学校 LOGO 标题，并请多媒体课件制作专业人员对PPT进行美化修饰，以确保在拍摄时能有一个良好的效果；其次，主讲教师在拍摄前认真备课，熟悉教学内容，设计教学方法，把握好拍摄时间（30～50分钟），努力提高授课质量；第三，选择专业人士进行拍摄，采用高清数字设备，3机位以上进行多角度拍摄，选择好录制场地，特别要注意录制场地环境，不要在镜头中出现有广告嫌疑或与课程无关的标识等内容；第四，拍摄时，授课教师着装要庄重得体，同时在拍摄前，要对参加拍摄的学生进行动员，讲清拍摄的注意事项；第五，要高度重视包括字幕在内的后期制作，特别是唱词文件的制作，要认真校对唱词，每屏只有一行唱词，每行不超过20个字，唱词中的数学公式、化学分子式、物理量和单位，尽量以文本文字呈现，并与拍摄人员密切配合，制作独立的SRT格式的唱词文件。
5 结束语
视频公开课在我国刚刚处于启步阶段，与国外的视频公开课相比，还有一定的差距，但网络资源课程是中国开放教育的必然结果和新的起点，同时视频公开课也强化了大学服务社会、传播文明的基本职能。视频公开课的制作必然为中国开放教育奠定良好的基础。
基金项目：桂林理工大学视频公开课建设立项项目（桂理工教[2013]22号）
注释
① 朱志伟.精品视频公开课建设的探索与实践[J].黑龙江教育，2013（7）：42-43.
② 刘广，郑重.中国大学精品视频公开课的现状，特点与发展策略[J].现代教育技术，2012.22（10）：15-18.
③ 张凯，陈艳华.大学视频公开课示范效应分析与思考[J].中国远程教育，2013（1）：82-88.
【关键词】煤层气；DT3井；固井；排水采气
铁法煤田位于辽宁省东北部，距沈阳市约100KM，交通便利。已探明煤炭17.5亿吨。其中最有利于煤层气开发的大兴井田目前的煤炭保有储量6.87亿吨。煤层气资源量达187亿立方米。煤类为长烟煤和气煤。
1995年起，东北煤田地质局在该区的大兴井田共施工了DT1、DT2、DT3、DT4等4口煤层气参数及生产试验井。铁法煤业集团根据这四口井所取得的参数，截止2010年又相继施工了15口煤层气生产井。通过这些井的实践，使我们认识到，煤层气资源开发的成败与施工工艺及方法有着重要的联系，下面简介我们的施工方法和体会。
1 钻井工程
1.1 井身结构
根据大兴井田的地质条件，DT1井开孔井径为∮395mm。井深58.2m时，下入日本产钢级J-55.72m。上联28m，注入铁法产425#水泥4吨，清水1.5吨表套固井，固井后以244.5mm口经透孔并钻进。井深769.25m时下入日本产钢级J-55的∮177.8mm（内径161.7mm）技术套管，总长766.53m，然后换井径150mm钻进。从757m下入并悬挂∮127mm生产套管，其中与煤层相对应的筛管53m。
DT2、DT3、DT4井简化井身结构，开孔∮311mm井径，下入∮244.5mm（内径224.44mm）表层套管，穿过第四纪松散层段封隔第四纪含水层及风氧化带，坐在致密完整的岩层。表层套管固井，水泥浆返至地表。然后采用∮215mm井径钻止终孔（最后一个产气煤层以下50米，用作排水采气过程中的沉沙），下入∮139.7mm（内径124.3mm）生产套管，下深至井底。铁法煤业集团施工的井基本均采用以上简化后的井身结构。
1.2 储层测试
DT1、DT2、DT3井共进行7段次试井，分别由3个试井队完成。除DT2井的下煤段16、17煤层为管内测试外，其余6个层段均为裸眼测试。通过试井作业取得以下几点体会。
1.2.1 试井胶套规格应有多种，以适应不同井径的需要。
1.2.2 电子压力计最好不随油管一起上下，试井时预计的储层压力有变化时，可从油管中提上来，重新设置时间间隔，比全部提上油管方便。
1.2.3 套管内测试与裸眼测试比较其优点有二：一是可准确地测试煤层段的参数。二是安全可靠。
2 固井工程
2.1 裂隙发育。该井田地层裂隙，煤层割理比较发育。钻进过程中经常发生过程度不同的漏失，给固井造成一定的困难。
2.2 固井水泥浆比重偏大。平均比重1.65，钻进时泥浆发生漏失的层位，固井质量不好。
2.3 排量偏大。根据煤田钻探经验，同样地区使用绳索取心金刚石钻进，由于环宇间隙小，钻井液在上返时呈紊流，紊流状态的大排量形成较大的环空流动阻力，使本来就比较脆弱的地层造成局部层段压裂漏失。
2.4 套管检查不够严格。DT1、DT3井固井时，天气睛朗，套管检查严格细致，下入井内没有发生意外。DT2井于1997年1月中旬固井时，遇到大风雪，尽管也逐根进行检查，可能还是有不合格套管下入了井内。
2.5 根据固井操作规程要先堵漏后固井。钻井发现漏失层应及时进行水泥堵漏护壁。
3 排采工作
3.1 排采前的煤层改造
为了形成好的煤层气气流通道，我们经历了裸眼造穴清水压裂、清水携砂压裂、大规模高砂比高压力的过程。
3.1.1 裸眼造穴清水压裂对DT1井下煤组12、13、14煤层采用力水务冲割造穴工艺，∮150mm三翼钻头体侧钻眼，安装并焊死∮12mm钻头喷射水嘴2个，进行了水力切割造穴，根据捞取煤颗粒返出量估算洞穴大小。煤层厚6.37m，返到地表颗粒返到地表颗粒量2860kg,煤的容重1.3，其体积为2.2m3，加上井眼体积0.13 m3，洞穴容积为2.33 m3，则理论直径为0.68 m，加上沉淀坑中不可收集的煤粉，估算直径应大于0.7 m。接着下入∮127mm筛管尾管总长103.27m，气举洗井后压裂，压入清水170 m3，井口压力5.5Mpa。按设计∮177.8mm套管下在煤层顶板并进行了固井，由于断层因素实际煤层深度下延40m，造成裸眼段过长，水量小又无支撑砂，近井带煤层得到改造而远井带煤层没有得到较好改造。造穴改造效果与后来的压裂改造效果比较可看出铁法煤田的煤层改造应以压裂为宜。
3.1.2 清水携砂压裂，考虑到交联液的化学分子对煤层的污染伤害，不携砂会使所造的裂缝在地应力作用下重新闭合，对DT1井上煤组进行了清水携砂压裂改造压裂分两段进行。
（1）支撑石英砂充填地层裂隙，使泵压曲线平缓下降，煤层改造的不够理想；
（2）含砂比偏低，使导流能力提高不够
（3）理仅沟通天然裂隙割理，没造新缝。
3.1.3 细砂降滤失高压压裂，在DT3井压裂设计中，先用100-120目的细砂对地层裂隙进行堵漏降滤失，再充填20-40目石英砂作支撑剂，在现场施工条件允许下，尽量加大砂比，泵压曲线应有起伏，压裂规模根据美国的低渗透率大规模，高渗透率小规模的经验，结合DT3井所在断块该井距断层达界的距离，设计单翼支撑缝长202.1m，支撑缝宽4.12mm。
3.1.4 压裂施工的其它注意事项 煤层压裂以沟通煤层割理天然裂隙为主，以造新缝为辅，弯曲延长，如果较长保持一定的压力，也能沟通主应力方向的煤层割理，造出新缝。除DT1下煤组采用套管注入压裂外，其余压裂都采用油管混合注入压裂，便于处理万一发生的堵埋事故。
封隔方法，填砂法安全好，但准确程度差，压裂后探砂面比压裂前要低。用可捞式封隔器封隔，准确程度高，但易失效造成捞不上来的事故。
油田的设计压裂模型与煤田煤层压裂模型不同，现在还未听说有煤田压裂模型，用油田模型缝长设计时要加大系数，油田造直缝为主，煤田沟通弯曲缝为主。
3.2 排水采气
煤层气井的排水采气工作，是检验煤层气井设计，施工效果，是评价煤价煤层气田的重要工作。
DT1井十煤组造穴水力激发后，1995年12月5日下入井下杆式泵排水；11日甲烷气体从油套环行空间排出，点火成功，火焰2m左右，出日产气量1000m3，平均日产水量10余m3。分析认为当初为近井地带游离气体，煤层段没有改造，达不到长期采气要求。
DT1井上煤组压裂改造后，1996年11月27日开始排水采气，经过几个月的排水采气，最高日产气量417 m3，最高井口套压1.85Mpa，没有达到工业气流要求。
DT3井压裂后，根据水文地质资料，煤层及顶底板砂岩属弱含水层，最大日排水量61 m3（通常30-40 m3/d）。7月12日修井作业，增大排水量，日产气量稳步上升，由4月15日的14 m3/d上升到12月1日的6761 m3/d，最高井口套压2.8Mpa。从4月9日开始排采。10月以后将排水量控制在20-30 m3/d，控制日产气量2000 m3/d左右。经气样化验甲烷含量93%。
自从生物克隆技术被广泛应用以来，科学家利用激光、生化、计算机等高新技术在皮肤、骨骼等组织的人工再造方面取得了重大进展。洛杉矶的研究人员利用生物工程技术培育出人造皮肤，麻省的科研人员利用自体细胞使长出的更趋完善，而人造骨骼及其移植技术的精彩翻新，更让“人体雕塑”有了让人眩目的内涵。
“人造骨”，整形正当红
2000年初，美国加州大学的一个研究小组率先把“人造骨”移植体推向市场。这种形状类似绝缘小导管的移植体由聚四氟乙烯制成，与人体的亲和力比较强。人体自身的细胞和组织可以在中空的开口内生长，管状植入体既有利于固定，除去也非常容易，具有实心植入体所没有的优点。因此即使移植后效果不够理想，一个小手术就可以把它取出来，非常适用于那些对造型美感要求严格的各种面部整形手术。
“人造骨”可插入面部、鼻部或颈部皮肤下的软组织内，在临床运用中取得了较好的效果。研究报告表明：“人造骨”使受术的人们皮肤更加饱满，皱纹消失了，看上去充满生机。
目前，最常用的人工骨骼由氢磷化合物制作，它的化学分子式与骨骼一样，但却不像真骨骼那样具有多孔结构，在结实程度上也比不上真骨骼，植入最长寿命仅为10年。“骨骼中毛孔的作用十分重要，”美国CCACS研究中心主任斯乔文博士解释说，“它们是血液流动的通道，而且可有效降低骨骼重量并增大骨骼强度。同时，毛孔也提供了一种长期植入人造骨骼可借鉴的方法：如果真骨骼能在植入的人工骨骼的毛孔中生长，那就大功告成了――两者自然地结合在一起，不会再出现连接处损坏的现象。”
于是在今年，世界各国先后公布了一系列新型元素，逐步升级了“人造骨”及其移植技术。
造“骨”新元素
第一元素：生物降解泡沫骨架
最近，多伦多大学的生物医学专家约翰・戴维斯和他的同事利用经过改造的生物降解泡沫材料，成功地研制出了微孔人造骨。
首先，他们用生物降解泡沫材料为病人按照需修补部位做了一个骨架模型，模型上布满了无数个与人体软骨组织类似的微孔，然后在微孔中植入骨骼生长细胞。这种人造骨骼模型一旦被植入人体，其中的骨骼生长细胞可按骨架方向生长并形成新骨，从而达到修补骨骼的目的。
第二元素：计算机订制“陶瓷骨”
日本大阪OSU公司与大阪产业大学合作，开发出一种多层多孔结构的金属陶瓷材料。这种材料实际上是高温烧结的多层多孔碳化钛，其多孔结构的空隙率为50 %，比重比最轻的金属镁还要轻。研究人员认为，这种多层多孔的碳化钛是人造骨骼的最好材料。
用陶瓷制造骨骼是依靠X线来确定骨骼尺寸和形状的，精确度可达到0.1毫米。然后再将要替换的骨骼形状输入计算机，计算机根据骨骼形状将其分割为几部分，再自动制作出所需骨骼，之后还会在骨骼上钻一些小孔，这样便于手术医生将新骨骼与病人的旧骨骼连接起来。通过计算机系统为患者专门订做的“陶瓷骨”，完全适合面部整形患者的个性需要。另外，由于这种人造骨骼所用的材料与人体骨骼非常相似，因而会让植入者感到更加舒适。
第三元素：磷酸钙骨胶原复合骨
Cerasorb是德国curasan公司自行研制的人造骨骼再生材料，它由骨骼的基本成分――钙和磷酸盐组成，具有良好的生物兼容性，在很多美容整形手术中，使用这种材料可以维持空间、形成骨架，它的沉淀矿物质还可以促进骨质生长，并且在新的骨质形成时被完全吸收，没有疾病的污染，不会刺激植入部位发炎，减少了手术的危险和患者的疼痛。
目前，日本物质和材料研究机构公布了Cerasorb的升级版人造骨骼，它由磷酸钙和有机成分骨胶原组成，其强度与弹性均接近于真正的骨骼。把它移植到缺损部位，破骨细胞能把人造骨骼吸收，而骨芽细胞能在其周围生长出新的骨骼。在狗身上做的实验表明，大约3个月就可以再生出新的骨骼来。不过这一科研成果目前还处在动物实验阶段，尚需进行实用化研究开发，才能达到临床应用水平。
第四元素：骨髓细胞体外再生骨
日本奈良县立医科大学教授高仓义典使用骨髓细胞在体外再生骨骼获得成功。
在移植手术实验中，科学家先从患者骨盆的髂骨中抽出骨髓液，再提取其中的间叶干细胞培养两周，然后把它涂抹在陶瓷制人工关节的表面，在激素等的诱导下成长为成骨细胞，并吸收钙质。培养大约一个月，人工关节便被再生骨骼所覆盖。对需做四肢关节整形的移植手术而言，使用它不会发生排异症状，两名女性患者术前行走困难，但接受此手术后已可在室内自由活动。
第五元素：羟基磷灰石等离子喷涂骨
前几年年，我国科学家研制出一种崭新的人造骨骼制备方法――羟基磷灰石等离子喷涂法。它是在已有的金属钛复合材料表面，用高温等离子火焰喷涂上一层几十微米厚的羟基磷灰石，它既保持了金属钛材料的强度和韧性，也保持了羟基磷灰石的生物活性。这种涂层克服了一般简单植入再生骨所带来的生物机体排异性，实现了良好的生物兼容性，能够很好地为成骨细胞所接受。
第六元素：激光三维点铸金属钛骨
【关键词】支架式教学法；大专天然药物化学；黄酮；统计学比较
支架式的教学方法指的是，在日常的教学中，由我们的老师为同学们构建一个外观完整的知识框架结构，然后指引学生在这些结构对应的知识点上寻找新的内容，最后再对这些新的内容进行一个判断归纳的过程的一种教学方法。这个教学方法当然不是我们首创的，它在我国已有十余年的使用历史，早已被我们的专家学者运用在一些英语、汉语、物理等相关大众化课程中，并且取得的效果也是很好的。在一些偏专业化的课程比如计算机信息技术、电工电子等课程上，支架式教学方法也有被使用过。但是，在我们的医学领域，特别是我们的《天然药物化学》教学课程，支架式的教学方法很少被使用到。在医学教学上，《天然药物化学》是一门非常重要的专业学科，它主要讲解了常用的天然药物中各类化学分子的结构和特点，以及这些药物的药性提取和成分鉴定等方面的学习。这个学科知识点非常多，而且相互之间是交叉相连的，我们的学生在学习这门学科是经常很遇上知识点记漏和记错的现象。我们针对这样的问题就提出了在日常的教学中改用支架式的教学方法，帮助学生能更好更准确的掌握天然药物化学中各类知识点，同时也希望这样的教学方法能更好的提高学生的自主学习的能力，为他们以后进入社会打下扎实的学习基础。本次研究采用的是各个章节理论授课的方式，对采用传统方式教学的小组和采用我们新型的支架式教学方法的小组进行对比教学，最后对于教学效果进行判断。
1 教学实例
1.1 教学对象及教学内容
这次研究所选择的对象是我校2014级的药学专业一班和二班的学生，他们的分班是当初由电脑随机产生，且从入学以后都是由同一位辅导员进行管理，前期接受的教学课程也是一样的，我们对他们两个班的成绩进行的统计，比较结果发现，他们两个班在学习能力上不存在过大差别。所以，以上所有因素综合考虑，判断两个班具备对比的条件，没有太大的显著性差异。因此我们决定药学一班（110人）为我们本次研究的实验班，药学二班（112人）为我们本次研究的对比班。
本次对比教学所选取的内容是《天然药物化学》里面“黄酮”一节。黄酮类的药物在我们的日常医药中使用的量非常大，但是这类的药物结构比较复杂，涉及的理论也较多，提取分离的方法也比较麻烦，学生学习起来最为吃力。所以我们选择“黄酮”这一节作为我们的对比教学的课程进行教学，不仅具备教学的代表性，更能突出教学的差异性。
1.2 教学导入
教学的导入环节是指，是老师通过对前期知识的回归和相应的案例知识的运用，使同学们渐渐进入“黄酮”一节的教学中，老师在开始教学时通过使用案例分析和黄酮结构的描述来引起学生学习的兴趣点，在引起学生学习的兴趣以后，在慢慢的构建一个关于黄酮学习的知识框架，引领他们学习的方向。
1.3 拟定问题
老师在进行教学案例分析的时候，可以让学生们积极的讨论他们在日常或者是其他方面知道的有关黄酮的知识。比如，在哪些临床药品含有黄酮？哪些天然药品中有黄酮？哪些临床的症状会用到黄酮？等等。1.4 协作学习
我们对实验班的同学进行教学的过程中，将他们进行随机分组，每十人为一组，选一名为小组长，小组长负责在学习的过程中记录本小组成员讨论和分析的结果，再以小组为单位进行知识框架的连接，最后在整个班内形成一个完整的知识结构链。
小组成员之间讨论学习完成以后，每组再选择一名成员与其他组的成员进行组与组之间的讨论，完成一个对所研究知识的丰富和找错的过程。这样反复讨论和研究的过程中，丰富了我们学生对于黄酮类知识的相应的掌握。这样的学习方式使得我们的学生在个人研究、小组讨论和老师的指引下，不断的学习和巩固相应的知识，同时培养了我们的学生的分析、归纳、总结的学习能力。
1.5 独立探索
在独立探索的过程中，我们的老师要指导学生熟悉书本知识上的关于“黄酮”的知识点，同时引导学生在网络上或者是图书上去收集一些没有出现在书本上的知识，将这些知识收集来以后，可以更好的加深我们的学生对于“黄酮”的学习。而后，有了这样的学习经验以后，我们的同学就可以在相应的“蒽醌”“香豆素”“生物碱”等章节也采取这样的学习方法。在课余时间，我们的老师可以用课后作业的方式来让学生复习和巩固黄酮的结果、黄酮的物理和化学性质等。只要让我们的学生掌握了这种学习的方法，在进行举一反三的练习，就可以为完成对整本书的学习， 同时我们的学生也具备有了独立判断和学习的能力。
2 效果评价
对于这两个教学方法的结果的判断，我们设定了一些列的评价指标，来全面科学的判断支架式教学方法和传统教学方法的优劣。在主观方面，我们通过学生们对于黄酮章节学习效果的自我判断来进行评价；在客观方面，我们准备了相同的试卷来对学生进行测试判断。通过我们对实验班110名同学的调查问卷的统计发现，有96.12%的同学更喜欢支架式的教学方法，有95.35%的同学认为支架式的教学方法激发了他们对于学习的主动性和创造性，有96.22%的同学认为这种新的教学方法中他们找到了团队合作的乐趣。同时与传统教学班的试卷测试结果我们发现，实验室的成绩远远高于传统教学班的成绩。
3 讨论
3.1 支架的搭建
本次研究采用支架式的教学方法，在《天然药物化学》中的“黄酮”一节中，取得了良好的教学成果。在一系列的反复探索和研究中，我们发现，要想运用好支架式教学方法，最主要的就需要建好一个合理、完善的支架，再找到一个合适的切入口进行细化，尤其针对那些学习能力弱的同学，更需要老师建立一个合适的框架帮助其加深对于相关知识的学习。
3.2 教学个体化
在支架式的教学方法中，学生是这个方法的中心点，所有的支撑点都是围绕作学生的能力展开。老师只是一个知识的引导者和协助者。同时这个框架的构建也要因学生的学习能力来有所不同，学习能力好的学生，老师构建这个框架是不仅要使学生掌握其基本的知识点以外，还更多的有相应的发散的知识的延伸；对于学习能力不好的同学，老师在构建这个框架是主要还是以基础知识的积累来构建。
3.3 充分利用现代化手段
在支架式教学方法的运用中，会有一个知识收集的过程，知识的收集有利于学生的自主学习能力的培养和支架式教学目标的完成，这个过程学生会用到各种工具来收集知识，然而对这些工具的使用还需要老师的指导和推荐。比如，推荐学生去图书馆查询书籍，或者指导学生在网上收集信息等等。
支架式的教学方法其实质就是学生在教师的指导下自主学习的方法。《天然药物化学》这门学科的学习体系错综复杂，就需要运用支架式的教学方法来帮助我们的学生掌握知识点，提高相应的学习的能力。
【参考文献】
[1]赵悦涵.支架式教学模式在五年制师范英语写作教学中的应用研究[J].英语2015（13）：11-12.
[关键词]女学员 学习 能力
当今社会，信息弥漫在社会的各个角落，信息化带来的影响和挑战随处可见。知识经济社会的来临使个人的思维能力、创新能力、学习能力在社会发展、个人发展中的作用越来越重要。这种新类型的工作人员称作“知识工人”或“符号分析员”。他们必须具备较高的思维素质，操纵复杂的观念与符号，有效地获取和分析信息，并保持足够的灵活性及具有较强的学习能力以适应不断变化的环境和终身学习的需要。对于一个国家来说，有大量有知识会思考会学习的公民是最有价值的财富。对于个人而言，较强的学习能力和较高的思维素质是获得好的工作职位和高收入的保证。
目前，高等教育已成为提升女性社会地位的首要因素，女性在高等教育中的发展被看作是一个国家人权发展的重要标志。《中国性别平等与妇女发展评估报告（1995――2005）》将高等教育称为教育领域性别平等指数提高最快的一个领域。女生在校生总数、各高等教育层次女生数及比例都有较大增加。但男女两性在现代教育体系中的分布仍然是极不平衡的，这主要体现在高等教育中的性别隔离上，其中很重要的方面是学科的性别隔离，学科性别隔离是男女两性在教育上不平等的延伸。女生在语言文学、历史、外国语等学科专业中的比例远远高于男生，而在物理、力学与工程、数学、计算机技术、化学和化学分子工程等学科专业中，男生的比例则远远讥于女生。在科研院所中，女性指导老师占的比例低于男性指导教师；在中国科技队伍中，女科技人员的比例低于男科技人员。这一现象在某种意义上严重影响了男女平等均衡发展。虽然造成上述现象的原因是多种多样的，如社会文化历史传统、社会分工不同、生理特征不同等等，但不得不承认女学员学习能力的局限性也影响了她们接受更高层次的教育，影响了她们参与 尖端科学研究的能力。专门探讨女学员学习能力的培养显然意义重大。
一、学习能力的概念
学习能力本身是一个结构复杂、多维度、多层次的心理现象。
心理学、教育学和教育心理学一直将学习能力作为研究的重点，形成了很关于学习能力的研究学派和理论成果来看，对学习能力的概念、内涵和实质，还存在很多认识上的分歧。目前比较有代表性的观点主要有：（1）学习能力等于智力。迪尔本（W.F.Dearborn）认为“智力是学习能力或由经验中得益的能力”，而盖茨（A..L.Gates）认为：“智力是关于学习能力的综合能力”。（2）学习能力的条件反射理论。这一理论认为人的学习跟动物没有明显的区别，认为学习是对刺激不断反射形成行为习惯的过程，这一理论否认了人的主观能动性。（3）认知心理学家 认为，从认知的的过程来看，记忆力、思维能力、观察能力和想象能力是构成学生学习能力的四要素。（4）建构主义的认知心理学派认为学习是学习者个体主动建构的心理过程。学习者接受到的新的知识与已有的知识相互作用，是学习者顿悟的过程。（5）从心理过程来看，学习能力不仅包括传统的主要的认知过程，还应该包括操作和控制等因素。学习能力的构成包括：知觉动作综合能力，理解与记忆能力，学习计划和控制的元认知能力，学习的操作能力等。（6）从系统的观点来看，学习能力是直接影响学生学习效率、完成各项学业任务的个性心理特征。
尽管上述不同的研究角度和研究方向之间存在着很大的差异，但归纳起来，认知技能、学习策略、对学习过程管理与监控的无论智能力是构成学习者学习能力的主要因素。学习能力是其他能力的基础，是指在很多种基本活动中表现出来的一种较为稳定的心理特征，如观察力、记忆力、视听觉能力、思维能力、分析能力、抽象概括能力、意志力、理解能力等。
二、当代女学员学习能力的特点
（一）学习计划的能力不够科学合理。女学员中不乏有远大志向、强烈事业心和对学习有较高的期望值者，但相当数量的女学员把自己的学习目标定位在的较低的成就期望值上。有的女学员在中学里埋头苦读，自己最高的奋斗目标就是考大学，上了大学后便茫然不知所向。由于在个人事业发展方向上缺乏明确目标，在大学阶段的学习就失去了动力，变得胸无大志、懒懒散散，缺乏拼博奋斗进取的锐气。在对未来的考虑上，很少想到自己的社会责任，只希望有份稳定的好工作，找个女丈夫，建立一个好的家庭。这种对于未来规划的方向严重影响了女学员对于自身学习的期望和目标，学习上目标不明确，甚至缺乏学习的动力方向。
（二）学习动机不够端正。学习动机是学习的基础和前提，良好的学习动机是圆满完成学习任务的保证，学习的动机分为内部动机和外部动机。对学习和知识本身感兴趣是学习的内部动机，这种动机是稳定的、持久的。而自我提高的需要、交往和附属的需要属于学习的外部动机。女学员学习的动机偏向于自我提高、交往等附属的外部动机，受外部动机的影响，在学习上受到挫折的时候，耐挫力和坚持性相比较男生有较大差别。
（三）女学员的思维能力比较具体细致，不够发散开阔。女学员往往对具体的知识本身或细节 感兴趣，但对整个学科的结构、各章节的逻辑关系、不同学科之间关系的把握往往不够擅长。知识的广泛性发散思维的基础，根据建构主义理论，学习是学习者个体主动建构的心理过程。学习者接受到的新的知识与已有的知识相互作用，是学习者顿悟的过程，而达到顿悟的境界需要有开放的思维能力。当今社会是信息爆炸的社会，广泛知识的获得需要有较强的获取信息的能力。现代社会获取方方面面的信息需要运用高科技工具，而女学员运用高科技工具获取信息的能力相对男学员来说比较弱。
三、提高女学员学习能力的对策
首先，女学员应注意训练自己思维的开放性。思维广阔开放接受新知、创新知识的重要基础。由于受知识广度、兴趣广泛性的局限，女学员总体来说思维较男生封闭、局限，较难接受新事物，不乐意探究复杂事物，好奇心较弱，难以在学习上找到持久的兴趣和突破点。因此，培养自己涉及多个宽泛领域，多关注周围事物的变化，培养多样化的兴趣爱好就显得十分重要，了解的事物足够多，才可能有开阔的思维。
其次，要培养女学员的科技能力、应用工具能力。高科技领域中女性的比例较小，科学技术的进步是否有利于女性，还取决于女性是否愿意利用，是否有时间利用。随着网络技术不断深入我们的生活，长期以来，由于女性对技术的恐惧心理使不少女性对计算机网络、部分高科技产品等持观望态度，或者依赖男性去解决她们遇到的技术难题，这在一定程度上会形成恶性循环，使女性越来越对科技和工具技术等不感兴趣，也会影响到学业的进步。在高校中应鼓励女生理解数理领域对生活的重要性，积极支持女生追求数理领域的教育和职业，让她们走入计算机领域，能熟练驾驭并利用这一工具，更好地服务其学习和生活。
再次，要培养女学员筛选和处理信息的能力。人是在现有知识基础之上理解信息的意义、解决问题、创造新知识的。问题解决、知识创新的关键不是获得信息，而是如何处理大量的信息。在信息爆炸的今天，人们只需要几分钟就能从互联网上获得大量蝗信息，而如何选择、理解、消化、评价、学习和运用这些信息去创造新的知识就显得十分重要了。在学习当中，从互联网上获取的信息往往是杂乱、零碎不系统的，如果不处理好，可能是白费功夫反而没有成效。搜集和 处理信息要利用各种可以利用的渠道，计算机等工具检索的能力固然重要，但“人”在某种程度上是获取有用信息最有利的来源。与老师、同学、校友等的人际交往和沟通交通在筛选和处理信息中起着关键性的作用，女学员的交际范围总体上还是小于男性，不够积极主动，还急待于改善和提高。
然后，要培养女学员乐于计划和坚持的能力。计划是成功的一半，有严密的计划并坚定地坚持下去，才可能学有所成。坚持对于学术成功是十分重要的，思维是一项艰苦的活动，只有努力坚持才会有成功的可能。不管一个人有多高的天分，也不管他对自己的学业怀着多么强烈的兴趣，如果他是浮躁的、缺乏意志力的，而不是把自己的注意力长义的其二锲而不舍地集中在自己的思维对象上，那么要有创造性的思维是非常困难的。科学研究是一项极其艰辛的劳动，没有顽强的的意志力是什么也干不成的。而这一点正是目前许多女学员所欠缺的，她们当中的许多都没有坚定的学习目标或未来的发向，大都是持走一步看一步的观望态度，她们的目标选择总是受太多因素的影响，如就业、择偶等等，充满了变数。当然，这一现象的形成也是诸多因素综合影响的产物，但女学员们积极转变观念，自立自强，有坚定的目标并为之奋斗，对自身的学业成就，对整个社会女性的进步和发展是有重要意义的。
最后，培养女学员元认知监控的能力。元认知通常定义为“我们知道我们知道什么”，即 关于知识的知识，是一种“监控自己对目标理解及进展情况的倾向”，元认知对于学员学习能力的培养具有自我意识、计划、组织和监控的作用。应该指导学员了解自己的思维方式，形成一种检查自己思维过程与成果的习惯。元认知监控贯穿于学员学习的始终。调控包括确定哪些问题值得解决，如何分配时间和精力用于不同的问题及问题的不同部分，使自己的思维朝向预定的目标。元认知监控也就是不断进行反思，进行自我关注和评估，从而正确看待自己。培养元认知的能力有得于女学员更加正确的认识自己，树立强烈的自信心，在不同阶段定出适宜的目标，从而不断地前进。
总之，女学员是女性当中的精英和希望，也是整个社会进步和前进的重要推动力量。开阔的思维是学习的前提，科技和应用工具的能力是学习过程中的关键，乐于计划和坚持是学习的持久动力，元认知又贯穿学习过程的始终，注重并提高以上能力是必要且十分有效的。
[参考文献]
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