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材料物理化学论文

时间:2022-03-15 04:44:57

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篇材料物理化学论文,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。

材料物理化学论文

第1篇

1改革物理化学实验教学的教学方法探索

由于地方工科院校的物理化学实验教学存在上述问题,必须有针对性进行改革并探索新的教学模式。结合地方院校物理化学实验教学现状的共性及我校物理化学实验的教学现状,我们对物理化学实验教学采取一些改革措施,并探索新的教学方法。

1.1增加、更新物理化学实验教学内容

地方工科院校的物理化学实验教学内容设置受资金投入不足、实验仪器配置数量不足、设备落后、实验教学学时少等因素制约,因此,根据实际情况设置物理化学实验教学内容非常重要。而大多数工科院校一般根据物理化学理论课的教学内容开设相应的物理化学实验,导致有部分实验与先行的无机化学实验相同或者相似,因此,我们在新的物理化学实验教学内容设置上,必须统筹考虑无机化学实验和物理化学实验的教学内容,避免在物理化学实验教学中重复无机化学实验,浪费不必要的实验学时。更新物理化学实验教学内容,剔除一些内容过于陈旧的物理化学实验,补充一些先进的、有代表性的实验,如,原有的一级反应实验-过氧化氢分解实验,是利用气体体积随时间的变化关系来确定速率常数,但体积变化是通过手工移动水准瓶来测定的,难以准确测定,影响实验结果,因此,将该实验改为蔗糖溶液水解反应,通过旋光度测定反应体系溶液浓度随时间的变化关系,较精确地测定一级反应速率常数。在实验用时少的经典实验中增加一些与物理化学研究热点相关的物理化学实验,如,电极制备及电池电动势的测定,该实验用时较少,我们在实验教学中增加有关锂离子电池电压及充放电测试的实验内容。原有的物理化学实验内容为:燃烧热的测定、静态法测定液体饱和蒸气压、合金相图、电极制备及电池电动势的测定、电导法测定弱电解质的电离常数、一级反应―过氧化氢分解、氢氧化铁溶胶的电泳、溶液吸附法测定固体物质的比表面,改革后的物理化学实验教学内容调整为:燃烧热的测定、静态法测定液体饱和蒸气压、合金相图、电极制备及电池电动势的测定、Li/LiMn2O4锂离子电池的组装及电化学性能测试、二级反应-乙酸乙酯皂化、一级反应―蔗糖溶液水解反应、氢氧化铁溶胶制备及电泳、溶液吸附法测定活性炭的比表面、活性炭作为超级电容器电极的比电容测定、纳米TiO2对甲基橙的光降解。

减少内容固定、陈旧的验证性实验的实验数量,增加具有设计性、创新性的综合实验的实验数量。增加综合性物理化学实验数量,物理化学实验教材中不提供综合性实验具体的操作步骤,只提供实验原料和相应的仪器,要求学生预先查阅相关文献,自己设计实验方案,允许在实验过程不断修正实验方案,实验结束后,学生在教师的帮助下分析实验成败的原因。综合性物理化学实验的引入,可以较好地引导学生学会查阅文献、比较周全地考虑问题并设计实验方案,有助于培养学生的逻辑推理能力和实验操作能力,为今后的相关专业学习以及科研创新能力打下基础。

1.2改革物理化学实验教学模式

目前大部分工科院校仍采用教师板书讲解实验原理和演示实验操作细节、学生按要求进行实验的传统物理化学实验的教学模式,导致教师花费较长的时间讲解和纠正学生实验操作,实验效果和效率较差。我们改进传统的物理化学实验教学模式,采用现代教育方法和手段结合传统的实验教学模式,倡导多种教学模式的综合运用的新教学模式。为了节省教师讲解实验原理和演示实验操作的时间,将要讲解的实验原理做成详细的PPT文件,以及将演示实验操作的详细过程制作成视频文件,并将这些文件上传到桂林理工大学的教育在线系统,以供学生网上观看或下载,让学生提前观看和预习实验教材,使学生明确实验目的、了解实验原理和实验操作,教师在物理化学实验授课时不再详细讲解实验原理和演示实验操作,为物理化学实验教学节省了时间。无形之中,压缩单个物理化学实验项目的实验用时,在整个物理化学实验教学32学时不变的前提条件下,物理化学实验的实验项目数由原来的8个增加到11个,解决实验教学课时少导致实验项目少、学生实验操作训练不足的难题,同时,可以进一步提高学生的实验操作技能和增强学生对实验相关的物理化学理论基础知识的理解,从而提高物理化学实验的教学质量。

1.3强化和提高学生实验数据处理和分析能力

提高学生的实验数据处理和分析能力也是物理化学实验教学的一个主要目的,加强学生数据处理和分析能力的培养,对学生实验设计能力、独立思考能力、误差分析能力等综合实验能力的提高具有重要的意义。大部分的物理化学实验数据处理比较复杂,通常需要经过复杂的公式计算、作图、线性拟合、非线性拟合等复杂过程,只有借助数据处理和作图软件才有可能获得精确的实验结果。但传统的物理化学实验教学并不要求学生利用作图软件处理数据,因此,大部分学生只采用手工计算和利用坐标纸手工绘图的粗略方法处理数据,在描点画线和选取坐标比例时易引入较大的误差,导致数据处理结果误差较大,甚至不准确。针对这种现象,我们在新的物理化学实验教学过程中,要求学生要利用常用的Origin作图软件处理比较复杂的实验数据,并在物理化学实验开课前对学生进行Origin软件授课和培训,使学生初步掌握Origin软件的使用方法。学生采用origin软件进行公式计算、数据作图、数据拟合、相关性等分析,不仅简化了数据处理的过程,提高了结果分析的精确度、准确度,而且还能培养对实验现象和数据分析的科学严谨态度,同时,进一步提升学生的计算机应用能力,为学生今后的科研实验打下良好的数据分析基础。

1.4改革实验考核方法

传统的实验考核方法主要是根据实验报告确定学生的物理化学实验成绩,实验报告只体现出学生的数据记录及数据处理,难以体现学生的实验态度、实验操作技能以及综合能力,因此,实验报告难以准确判断学生是否掌握实验原理和实验操作。针对传统考核方法的不足,我们对传统考核方法进行了改进,采用实验成绩包括平时成绩和考试成绩的考核方法。平时成绩包括预习、实验操作和实验报告,占实验总成绩的40%。在课程结束后进行闭卷考试和实验操作考试,考察学生实验原理和技能的掌握情况,考试成绩占实验总成绩的60%。采用新的考核方法,促使学生更加重视物理化学实验原理、相关的理论知识以及实验操作,有利于巩固学生的理论基础知识和熟练掌握相关的实验操作,有利于提高学生的实验综合能力,为今后相关课程的学习及科研工作打下坚实的基础。

2物理化学实验教学改革的初步成效

改革后的物理化学实验教学授课的对象为2008、2009、2010、2011级的化学工程与工艺、材料化学、无机非金属材料工程、高分子材料科学与工程等专业的学生,这部分学生的物理化学实验项目数量比同年级其他专业的学生多3个,实验操作技能及数据处理和分析能力也明显优于其他专业的学生。根据我们对桂林理工大学2012、2013届的本科毕业论文优秀率以及广西高校化学化工类论文及设计竞赛获奖率的统计数据来看,可以看出,通过改革后的物理化学实验教学培训的学生的实验操作技能、数据处理和分析能力等综合能力明显高于采用原教学模式授课的学生。

第2篇

为满足学术型和应用型研究生以及交叉学科研究生培养的需要,对我校研究生全校公选课“表面物理化学”进行了教学改革和实践。建立了满足研究生分类培养的课程内容体系,基于不同类型研究生的学习需求和本科基础来组织实施教学和考核,教学中注重教学与科研相结合、理论与实践相统一,使课程适应两类研究生和交叉学科研究生人才培养的需要。

关键词:

全校公选课;硕士研究生;表面物理化学;分类教学

2007年,哈尔滨工业大学(哈工大)开始在一级学科进行硕士研究生分类培养的改革试点工作[1,2]。2009年,哈工大化工学科开始实施硕士研究生培养模式改革,确定了学术型和应用型研究生培养方案,其中“表面物理化学”既是学术型研究生的学位课程,也是应用型研究生的学位课程。同时由于表面、界面科学在化学、化工学科和其他交叉学科研究中作为共性的基础理论支撑作用,“表面物理化学”在研究生院统一协调下确定为全校公选课,除化学、化工学科外,还服务于其他交叉学科研究生的培养。那么,“表面物理化学”成为全校公选课后,针对各种类型学生的学习需求和研究生分类培养的需要,如何确定课程内容体系?如何组织和实施教学?以及如何在教学过程中实现教学与科研、理论与实践的有机结合?这些问题则成为“表面物理化学”课程建设和改革的关键。针对以上问题,我们基于“表面物理化学”课程特点,从学术型和应用型人才培养以及交叉学科研究生培养的具体要求出发,进行了全校公选课“表面物理化学”分类教学改革和实践。

1“表面物理化学”分类教学内容体系的确立

表面科学因其学科交叉特色突出,越来越受到人们的重视。国内外各理工科类高校一般都为研究生(材料、化学、化工学科居多)开设了表面科学类课程。从课程内容看,主要是讲授表面科学基本原理及应用和表面科学分析方法,并有针对性地对表面科学不同应用领域(如催化、纳米材料等)进行深入介绍。各个学校讲授的内容侧重各不相同,课程名称也不一致。我校化工学科从20世纪80年代起就为化学、化工学科研究生开设了“表面物理化学”课程,在长期的课程建设和发展过程中形成了适于(学术型)研究生培养的课程体系。

1.1分类教学的必要性

研究生分类培养是教育发展过程的必然选择[3,4],它涉及研究生培养的各个方面和环节,其中也包括课程内容体系的确定及教学的组织和实施。虽然2009年制定的培养方案中“表面物理化学”作为全校公选课,供化学、化工学科以及其他交叉学科的研究生选修。但是,在开始的教学实施过程中仍然为各类学生集中上课。在教学过程中,注重表面物理化学原理的讲授以强化基础,还注重将基本原理与能源、材料、生物、环境等国际热门领域和学术前沿相结合,启发学生的科研思路和创新意识。在教学过程中,采用了多种教学方法(设立讨论课、自学报告和课程作业等),针对不同类型的研究生提出不同的学习要求:如学术型研究生在讨论课中要求讲述表面物理化学在当今学术前沿领域的研究成果和进展,应用型研究生要求讲述表面物理化学基本原理在工程实际中的具体运用,而交叉学科的研究生则要求讲述表面物理化学基本原理与本学科的交叉实例。在自学报告和课程作业方面也根据学生类型的不同而提出了不同的要求。这样,一定程度上满足了学生分类培养的要求。然而,从前期的教学实践效果看,该课程教学中存在如下问题:(1)这种统一集中上课的教学模式,存在着教学追求全面性与不同类型研究生学习需求不同的矛盾,使得分类培养的针对性不强。(2)从学生反馈来看,学术型研究生认为表面物理化学基本原理的学习过于简单,而交叉学科的研究生由于化学基础薄弱而认为理论介绍难度过大,内容偏多。这一问题还导致学生成绩分布不合理,交叉学科学生选课的积极性不高。因此,“表面物理化学”课程切实的分类教学改革势在必行。

1.2适应分类教学的“表面物理化学”课程内容体系的确立

“表面物理化学”分类教学要依据研究生培养目标所需要的知识结构,统筹考虑本科已有的基础和不同授课对象的需求。在研究生分类培养的新形势下,“表面物理化学”课程作为全校公选课,在教学内容上既要满足化学、化工学科学术型和应用型这两类人才培养模式的需要,又要满足非化工学科研究生选修本课程的新需求。在教学过程中,既要满足学术型研究生对表面/界面科学知识的深度和系统性的需求,又要满足应用型研究生将表/界面科学知识有效运用于工程实际的需求,还要使得其他交叉学科研究生能够建立界面观点、掌握表/界面基本原理并能运用于自身的科研工作中。此外,本课程还要为不同研究方向的研究生奠定理论基础。化工学科目前有9大具体研究方向(表面与界面化学,高分子复合与改性,化学电源,金属电沉积与化学沉积,功能材料制备与性能,催化剂与催化反应工程,生物合成与分离工程,生物分子工程,新能源化工),涉及到能源、材料、生物、环境四大国际热门领域和学术前沿。这些领域都需要从分子水平上研究材料、能源、生命中的相界面物理化学变化规律,这里涉及界面的共性知识和理论是本课程重要的内容体系。因此,本课程以表面/界面的物理化学原理和规律为基础,以界面科学及应用新进展为前沿,以拓展科研思路与方法、培养创新精神和能力为目标,把各具体学科研究方向要求的知识结构细化为知识点,用知识点间的逻辑关系,协调界面物理化学原理、规律、应用及前沿进展的内容,进行分类教学内容体系的构建。本课程从化工学科9大研究方向中,凝练出3个共性的表面科学知识和理论方向,即表面热力学基础、固体表面与界面以及表面活性剂。在此基础上,针对化学、化工学科的学术型研究生的需要,重点介绍固/液界面的电化学热力学与电结晶过程中成核与长大的影响因素及润湿规律等;针对化学、化工学科的应用型研究生及食品、航天、材料等交叉学科的研究生,重点讲授固体表面态和键合、表面层结构性质及表面改性技术,以及润湿现象的应用等内容。基于上述思路,修改了化工学院的研究生培养方案,取消了原来的“固体表面与键合”课程,将其有关内容纳入“表面物理化学II”,作为应用型研究生的学位课程及非化学、化工学科研究生的全校公选课;原“表面物理化学”改为“表面物理化学I”,作为学术型研究生的学位课。

2“表面物理化学”课程分类教学的组织和实施

在课堂教学组织与实施中,首要考虑的是学术型和应用型这两类研究生培养目标的不同及交叉学科研究生的学习需求。“表面物理化学I”是针对化学、化工学科的学术型研究生开设,重点在于基本理论的深度理解和掌握。在教学过程中偏重于演绎法,从解释表面现象开始,深入到基本原理的推导过程和基本规律的理论分析,注重知识体系的系统性和完整性;将表面科学的学术前沿与表面科学基本理论结合起来,提高学生对学术前沿中表面科学问题的认识深度;同时,在教学过程中注重培养学生的科研意识、科研兴趣和科学思维习惯。“表面物理化学II”是针对化学、化工学科的应用型研究生和交叉学科的研究生开设的。其教学过程中偏重于采用归纳法,从各类表面现象及工程实际应用入手,在物理化学知识的基础上介绍表面科学的基本知识和理论,注重基本理论与工程应用实践的结合,加强培养学生在工程应用过程中发现表面科学问题和运用表面科学原理的能力,突出表面科学原理在工程实际中的应用创新和实践创新。其次,在教学过程中还要考虑研究生原本科阶段的表面化学以及物理化学课程的知识基础。我校化工学科为本科生开设了表面化学类课程“应用表面化学与技术”,化学学科开设了“表面化学”,还有服务于全校本科生的创新研修课“应用表面化学基础”。但是化学、化工学科每年招收的硕士研究生有相当一定比例的学生在本科阶段没有学过表面化学类课程,而交叉学科的研究生学习过此类课程的人数更少。为解决这一类研究生表面化学基础薄弱的问题,我们建议有条件的学生选修相关的表面化学类本科生课程。另外,由于本课程对本科生的物理化学知识要求较高,因此针对没有物理化学基础的学生(主要是来自交叉学科的研究生),要求课外自学由授课教师指定的相关内容,或利用绪论课适当补讲相关内容。再次,通过累加式考核的导向作用,细化各项考核的要求,加强不同类型研究生的分类培养。“表面物理化学I”针对学术型研究生对系统的基础理论和学术前沿知识要求高的特点,确定考核内容如下:闭卷考试,占60分,考核基本理论和原理等;讨论课每名学生以PPT方式讲述与本人课程相关的表面科学前沿问题,占20分;以理论推导和讨论为主的开卷考试,占10分;以教材为蓝本自学其中的第二章固体表面的自学报告,占10分。“表面物理化学II”针对应用型研究生和交叉学科研究生注重理论与工程实际相结合的特点,采用如下考核方式:闭卷考试,占50分,考核基本理论和原理等;讨论课每名学生以PPT方式讲述表面科学问题或表面分析方法在工程实际的应用,占20分;作业占20分,包括运用表面基本原理对某一表面现象和问题进行解释和综述某一固体材料表面或界面的几何结构和电子结构两个方面;随堂开卷测验2次,共10分。

3通过教学与科研相结合、理论与实践相统一,服务于两类研究生人才培养

研究生的课程教学不仅是传授基础理论和专业知识,也是拓展科研思路与方法、培养创新精神和能力的有效途径。表面物理化学内容的学科交叉特色突出,使得该课程具有教学与科研、理论与实践相结合的优势。本课程在满足教学基本要求的前提下,利用界面化学涉及面广的特点,引导学术型研究生从界面的物理化学原理和规律走向学术前沿、应用型研究生将表面化学基本理论应用到工程实际,使“表面物理化学”课程教学有效地服务于研究生的分类培养。

3.1教学过程中注重教学与科研相结合

本课程在长期的建设和发展过程中形成了课程组,建立了适合于研究生培养,特别是学术型研究生培养的课程体系,在教学与科研相结合方面也进行了大量卓有成效的工作。本课程组的授课教师利用自身的科研优势,将自己与表面科学相关的研究成果运用于教学之中,启发学生的科研思路、培养科研兴趣;课程组成员的部分研究成果直接转化为与课程内容对应的实验项目,纳入学院的研究生实验平台[5]之中,建立学院层面的“表面物理化学”课程实践环节;此外,课程组教师在研究生培养环节上,服务于科研方向与表面科学密切相关的研究生导师,对研究生学位论文中与表面科学相关的内容进行把关和理论指导,反馈于科研工作。

3.2加强理论与实践相统一,强化应用型研究生工程实践能力培养

针对我国研究生人才培养和实际需求脱节的问题,2009年起教育部即宣布研究生培养将从过去的学术型为主转变为应用型为主,现在应用型研究生招生比例逐年增加[6]。为提高我校化学、化工学科应用型研究生的工程实践能力,化工学科在研究生院的支持下建立了校内外实践基地[7],并与“表面物理化学II”有机结合起来,工程实践活动成为课程的生动实例。如在课程组成员参与建立的“化工学科应用型研究生校内实践基地”,研究生可以在生产线上进行锂离子电池制造各个环节的实践活动,包括材料合成、电极制备、电池组装及电池性能检测,全面系统地掌握锂离子电池的制造技术,培养化工学科研究生的工程实践能力,提高其对产品设计、产品制造的系统观、全局观,特别是使学生体会到了本课程的基本原理和规律在电池制备中的理论指导作用,真正做到了理论与实践的统一。再如在化工学科的“上海山富数码喷绘复合材料有限公司校外实践基地”,研究生可以进行从胶水、涂料、涂布、贴合、分切,到产品包装的一条龙生产实践,使应用型研究生能真实了解企业生产和研发的基本过程,又深刻体会到界面问题的重要性。

4“表面物理化学”课程分类教学实践效果

全校公选课“表面物理化学”课程的分类教学在我校研究生院支持下正式实施以来,本课程的学生成绩分布更趋合理,学生选课情况和学习兴趣都呈现了良性的发展态势。从学习效果看,此前本课程闭卷考核中成绩优秀的学生都集中在化学、化工学科,并以学术型研究生居多;现在由于分类教学中基于不同类型学生的学习需求,调整了教学内容和考核要求,使得学术型和应用型研究生各出现一定比例的优秀生,特别是来自交叉学科的研究生成绩也出现了优秀。其二,分类教学实施后,选“表面物理化学II”课的交叉学科研究生从航天、食品、材料学院又增加了机械、电子和能源等学院,表明分类教学法的实施符合交叉学科研究生对表面化学类课程的学习需求。因此,可以预期“表面物理化学”全校公选课会吸引更多的交叉学科研究生选课,选课波及面也会进一步加大。其三,由于课程学习内容与各类研究生的培养目标更为一致,从而使得研究生的学习兴趣提高,学生主动学习的意识明显增强。特别是课间学生找老师讨论问题的现象明显增多,既有对课堂上课程学习内容的讨论,也有把自己课题方向中与表面科学相关的问题与授课教师交流。学生反馈结果表明,选修此课的研究生对“表面物理化学”分类教学普遍认可。另外,我院应用型研究生在培养上增加了校内外实践基地的实践与考核环节,从学生对校内外实践基地实践活动的总结报告中可以发现,有相当一部分学生将表面科学问题与具体的工程实践结合起来,将在“表面物理化学”课程中学习的知识原理直接运用到具体实践之中。在教学过程中设置的讨论课上,有一定比例的研究生将自己将要进行的硕士研究课题中的表面物理化学问题在课堂上与老师和同学直接交流,这样授课教师可以直接进行理论指导,使教学更好地服务于研究生的学位论文工作。

5结束语

我国高校研究生阶段人才培养的全校公选课一般为英语、数学或思想政治理论课等。而理论性较强的“表面物理化学”课程如何发挥其全校公选课的作用、有效地服务于研究生的分类培养,是“表面物理化学”课程建设的首要问题。哈工大化工学院“表面物理化学”课程组在我校研究生院和化工学院的支持下,对“表面物理化学”分类教学改革进行了有益的探索。但是要真正实现从原来单一地服务于学术型研究生培养到服务于学术型和应用型两类研究生的分类培养,还需要进一步的理论研究和实践。

作者:姚忠平 姜兆华 黄玉东 岳会敏 安茂忠 韩晓军 尹鸽平 单位:哈尔滨工业大学化工学院

参考文献

[1]丁雪梅,甄良,宋平,杨连茂,魏宪宇.学位与研究生教育,2010,No.2,1.

[2]丁雪梅,甄良,宋平.研究生教育研究,2011,No.5,1.

[3]阮平章.学位与研究生教育,2004,No.8,21.

[4]吴爱祥.中国高等教育,2013,No.18,58.

[5]丁雪梅,甄良,宋平,杨连茂,魏宪宇.学位与研究生教育,2009,No.11,13.

第3篇

针对目前的物理化学实验教学的现状,讨论了在物理化学实验课程教学改革中如何激发学生兴趣,拓宽学生视野,构建多样化的实验教学模式,以期达到培养具有创新意识和创新能力的人才目标。

【关键词】

物理化学实验;教学改革

物理化学实验课程是理工科化学专业教学计划中一门重要的基础实验课程,它既与物理化学课程有密切联系,又形成独立的教学体系。它综合了化学专业领域所需要的基本研究方法和技术,其目的是使学生了解物理化学实验的研究方法,掌握物理化学的实验技能,培养学生的分析问题、解决问题的能力。随着2l世纪科技飞速发展,社会对人才素质要求不断提高,不仅是要让学生掌握丰富的理论课知识,更要培养学生的创新能力。要实现这个目标,各学科就要根据其特点提出新要求,想出新办法。因此,物理化学实验的教学十分重要,必须予以高度重视。为此,本文首先剖析了在目前实验教学中存在的一些不利因素,结合本校的实际情况,在初步试行物理化学实验教学改革的基础上,谈谈自己的一些体会和做法。

1物理化学实验教学的现状和弊端

首先,传统的物理化学实验教学,教师常常从实验目的、原理、仪器的使用到实验的方法步骤进行逐一讲解,学生只需按实验教材上的步骤完成操作即可。只是重复学习的知识,少有真正的探索与创新,其次,从教学内容看,传统的物理化学实验项目以验证性实验居多,应用性、设计性和综合性实验占的比例很少。而教师对验证性实验的评价往往是“轻过程,重结果”,对那些动手能力很强但实验结果不理想的学生来说,无形中打击了他们的积极性,这样不能激发学生的积极性和创造热情,更不利于学生思维能力和创新能力的提高。为此,我们将重点分析讨论在教学过程中教师如何有效地改进教学方法以提高教学质量,从而使物理化学实验的教学适应时展的要求,为学生学习创造良好的学习环境,培养学生的创新精神和创新能力。

2重视实验理论课的讲座,培养学生严谨的科学态度

物理化学实验课的目的之一,就是培养学生严谨的科学态度。因此,为了加强学生的操作规范性,以及数据处理的准确性及严谨性,激发学生积极参与的热情,使学生能够很好地融入物理化学实验教学中,在实验课之前开设一定学时的理论课。通过理论课的学习,第一,使学生了解物理化学实验和其他实验课程的不同之处,要严格遵守实验中的各种规范。在理论课上还要告诉学生,要正确对待实验失败,对于实验中遇到的挫折,应该坦然面对,不应该畏惧或者逃避,正是由于这些问题的出现,才能锻炼我们独立处理问题的能力,通过发现问题、分析问题、解决问题才能真正意义上提高大家的实验能力;第二,要强调实验预习的重要性,要求学生在进入实验室之前要对所做的实验充分预习,仔细阅读实验教材的有关内容,了解实验目的和所依据的原理,明确需要测量的物理量和应该记录的数据,并据此写出预习报告,做到心中有数,有备而来。第三,强调利用计算机软件进行数据处理的重要性。物理化学实验中,大部分实验不仅数据繁多,计算量大,而且一些实验要求作图、拟合及求斜率等。采用手工绘图不仅费力费时,而且在曲线拟合或求斜率时造成较大的主观误差。为此我们利用理论课时间,结合实例,讲解Origin软件的使用方法及作图技巧。

3加大设计性实验比例,着重培养学生创新意识和创新能力

现行物理化学实验课程体系仍沿用“化学模式”。因此实验内容多为验证性实验,缺乏设计性和综合性实验,而验证性实验难以真正体现出物理化学的原理、技术在专业和实际中的应用,实验能力的培养应分为三个阶段或层次:首先是掌握基础知识、基本技能和基本方法;其次是能将“三基”融会贯通、综合运用的能力;第三是从实验过渡到研究及生产实践。因此,在选择实验时,使实验内容与代表科技前沿的现代科学技术和科研成果相结合。通过开设综合设计型实验,可以引导学生接触学科发展的前沿,开拓学生的视野,在培养学生的创新能力及实践能力方面十分有利。结合我校的资源环境,我们实验室可以选择与教师科研相关的一些前沿课题,比如,我们在做胶体制备的实验时,可设计利用水热或者共沉淀法制备磁性纳米材料,通过扫描电子显微镜观察纳米材料的形貌,还可利用X-射线衍射仪来测定纳米材料的结构,还可以让学生利用用磁铁吸附分离,观察纳米颗粒的磁性分离情况。根据实验结果,比较两种合成方法的优缺点。

4全面开放实验室,鼓励和引导学生自主设计科研性实验

实验室面向学生全面开放。在专业教学计划规定的有限实验学时数中,要达到既培养学生实验技能和动手能力,又要培养学生创新能力的目标是困难的。但我校每年都有大学生创新项目,再结合开放实验室,对于一些学有余力的同学,展开第二课堂教学,可充分利用学校现有的教学资源,发挥学生的主观能动性,提高其创新能力和自主意识。开放教学可以通过教师根据课程要求和自己的科研课题提出课题,也可以结合生产、实际生活中的问题,在探究中让学生试着用自然科学方法论为依据进行研究。这类实验由老师给出实验目的及要求,鼓励学生通过查阅资料,自行制定实验步骤,独立完成实验,并进行实验结果的讨论,最终实验报告以论文形式提交,通过这样一个比较完整的研究过程训练,使学生能够了解设计型实验的的基木过程和方法,从而对科学研究有感性认识。开放实验室需要学生灵活地和运用所学的物理化学基础知识和基本技能,需要学生掌握各种科学方法。具有严肃认真和敢于创新的精神,这不仅有利于学生科学方法的训练和科学态度的培养,而且给学生提供了充分的独立思考的空间,激发了学生的学习兴趣,极大的调动了其主观能动性,充分发挥其创造力,有利用培养创新人才。激发学生对该实验课程的兴趣,保证大部分同学的参与进来。

5结语

从我校的教学改革实践与探索过程的实效看,基本达到了预期设计的目的和要求。学生通过物理化学实验课程的学习,巩固了物理化学的基础理论知识,熟练地掌握了物理化学实验的基本技能,对培养良好的科学创新精神和独立的科研能力奠定了一定的基础。当然,物理化学实验教学的探索与改革是一项长期而艰巨的工作,还有很多有待研究的内容及发展的空间,也会出现一些新的问题。如何更深入的加大物理化学实验课程教学的改革力度,提高物理化学实验课教学水平,还需要我们运用先进的教育教学理念,不断地探索、研究、总结和实践。

作者:崔荣静 权英 陈梦玲 翟春 单位:常熟理工学院化学与材料工程学院

参考文献:

[1]陈艳.改革物理化学实验体系加强学生创新能力的培养[J].科教文汇,2010(27):111~111.

[2]穆筱梅,李英玲,徐华等.物理化学实验教学改革探索[J].广州化工,2014(9):212~213.

第4篇

1课堂+自主学习教学模式涵义

自主学习本质上是一种操作性行为,它是基于外部奖赏或惩罚而作出的一种应答性反应。自主学习包含自我监控、自我指导、自我强化三个过程。自我监控是指学生针对自己的学习过程所进行的一种观察、审视和评价;自我指导是指学生采取那些致使学习趋向学习结果的行为,包括制定学习计划、选择适当的学习方法、组织学习环境等;自我强化是指学生根据学习结果对自己作出奖赏或惩罚,以利于积极的学习得以维持或促进的过程。自主学习是主动的、有预定计划的学习,不是简单的对某门课程新知识的预习,也不是对已学内容的复习。

课堂+自主学习教学模式指学生在某个明确的教育目标的宏观要求下,根据自身的条件和需要,在教师要求终极学习目标的精神指导下,对所学课程较为自主地规划、制定并完成具体学习目标的一种系统的学习模式。

2课堂+自主学习教学模式实施的条件

2.1教师的主导作用

教师的主导作用是课堂+自主学习教学模式实施的先决条件。在课堂+自主学习教学模式实施过程中必须充分发挥教师的主导作用。学生要进行自主学习,必须有某个明确的教育目标的宏观要求,这是需要教师进行指导的。课堂的容量是有限的,教师在课堂上只能传授知识的基本框架、基本原理、基本方法和基本思路,要提高学习的层次和效果,必须利用好课外的时间和资源。教师除了在课堂上发挥主导作用,还应该在课外更好的发挥主导作用,改变以往忽视课外教学的积弊,努力提高课外学习的效果。在课堂教学中教师应启发兴趣,讲清知识脉络、辨析重点难点,讲授基本思路;在课外学习过程中,教师应推荐合适的参考书让学生研读,提供部分前沿文献,给出高水平的问题,指导学生阅读、引导学生思考,使教学与科研、生活相衔接,使学生能应用基本理论解决自己遇到的问题。

2.2学生的主体作用

学生的主体作用是课堂+自主学习教学模式实施的保障条件。师傅领进门,修行在个人。学生是学习的主体,教师的作用就是指导学生养成喜欢学习、善于学习、终身学习的习惯,调动学生学习的主动性,并发挥其创造性。能动性是自主学习的前提。自主学习把学习建立在人的能动性基础之上,它以尊重、信任、发挥人的能动性为前提。学生充分发挥主体作用,提高主动性,是课堂+自主学习的教学模式实现的保障条件。在教学过程中,学生只有充分发挥其主体作用,积极主动的进行学习,查阅文献,梳理知识,认真思考,按照教师的指导思想完成任务,才能达到较好的教学和学习效果。

3物理化学课程课堂+自主学习教学模式设计

3.1引入学科前沿知识,激发学生的学习兴趣

学习兴趣是一个人求知的起点,是自主学习的内在动力。兴趣是最好的老师,在有兴趣的情况下,学生的学习注意力最为集中。物理化学课程概念多、公式多,理论性强,比较抽象,学生在学习的过程中感觉比较枯燥,很难有浓厚的学习兴趣,但是先进技术的应用却能激发学生的学习兴趣。在物理化学教学过程中,可以引入学科前沿和当前热门问题,如在教授电化学时,可以引入新型燃料电池、电化学腐蚀等问题,让学生组成团队,在教师的指导下以小组的形式进行查阅文献、预习相关的知识,在学完相关的知识后,以作业、小组报告、小论文等形式完成总结,使学生在学习的过程中充满兴趣,充分发挥主观能动性,提高课堂教学效果。

3.2实行模块教学,构建课堂+自主学习教学知识体系

物理化学课程主要讲授化学热力学和化学动力学的知识,每一部分内容又分成若干章节,初学者一般是把内容机械分开,容易造成前后内容混淆,公式适用条件弄错。在物理化学过程中,根据知识体系构建模块,将物理化学分成热力学基础知识、化学平衡、相平衡、电化学、界面现象和胶体、化学动力学六大模块,实行模块教学,在课堂教学中,老师在讲解每一部分知识的同时,应注意把握各知识点的相互联系。

在每一章教学结束后,要求学生对知识模块进行归纳总结,找出重点及难点,同时注意各模块间的相互联系。如在热力学基础知识学完之后,让同学们总结七大函数Q、W、U、H、S、A、G的定义及各种过程Q、W、U、H、S、A、G的计算公式,可以让学生对七大函数有整体的认识并能较好的掌握相关知识。

3.3进行过程评价,形成全方位考核机制

考试是督促学生学习、检查教学效果的重要形式,也是激励学生,使学生获得成就感的一种形式。自主学习过程中除了要进行自我强化、自我鼓励、自我评价,使积极的学习得以维持或促进,教师的评价也是学生进行自主学习的一种动力。我们在物理化学课程中进行嵌段式评价,注重过程评价,采用平时成绩和期终考试成绩相结合,平时成绩占课程考核成绩的10%~30%,期终考试成绩占课程考核成绩的70%~90%。平时考试成绩的考核贯穿整个物理化学教学过程中,建立多元化考核体系,主要包括作业成绩、课堂纪律、课堂笔记、章节练习几部分。在学生团队以作业形式完成某一课题小论文或报告、章节总结时,都及时给予评价,打出成绩,激励学生的积极性,形成自主学习的动力。

第5篇

论文摘 要:根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点,通过改革原有的课程体系,优化课程结构,修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色,体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。

材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科,受到了各国政府的重视,许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求,经安徽省教育厅批准,我校于2003年增设了材料化学本科专业,并在当年正式招生,目前已经有5届毕业生,学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业,培养的是应用型理科人才,所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习,还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标,使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求,是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念,深化教育改革,革新教学体系,优化课程体系中实践性教学环节,才能培养出掌握基本理论知识,动手能力强,富有创造精神的材料化学专业人才,才能办出高水平的材料化学专业,以满足经济建设和社会发展的需求。

1 材料化学专业人才培养方案基本框架

从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发,设计培养方案、课程体系,优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。

公共基础课程包括:思想教育,体育活动,大学英语和计算机基础等。

通识教育课程包括:人文社会类,自然科学和艺术类等知识体系。

专业课程包括:大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。

专业选修课程包括:材料化学专业方向性选修课程。

实践性课程包括:课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。

2 材料化学专业课程体系设计

材料化学作为化学和材料科学的交叉学科,其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论,培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时,我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性,将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础,把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后,陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程,在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限,我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养,统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中,课程教学计划课内总学时为2633学时,学生毕业应取得总学分为154学分,其中,通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致;专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设,更加突显材料化学的特色。

3 构建相对完善的实践教学体系

3.1 构建新的实践教学体系

材料化学作为一门实践性很强的交叉学科,在教学计划中强化实践教学环节,确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位,我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次:一是基础实验层次,注重基础技能训练,培养学生对科学现象的观察和分析能力;二是测量实验层次,注重专业技能训练,设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容,培养学生的专业实践能力;三是综合实践层次,注重综合素质训练,设置了毕业设计(论文)、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容,培养学生对所学知识的综合运用能力。

3.2 更新重组实践教学内容

在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分,占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心,优化和重组了原四大化学(无机、有机、分析和物理化学)实验教学的内容与结构,将实践教学内容分层次进行教学,确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系,涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时,积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革,减少验证性实验,积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验,强化毕业论文实践环节的检查和指导;加强校企合作,积极安排生产实习和社会实践活动,进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养,培养学生的动手能力和创新能力。

4 结语

材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标,结合社会需求和学科发展实际,研究建立专业人才培养模式,提高材料化学专业毕业生的就业能力;以能力培养为本位构建专业课程体系,提高学生的理论知识水平,课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划,在四年教学计划的基础上,分析理论教学相关课程,优化教学内容,合理分配理论课程学时数,使课程体系逐渐趋于科学、规范,达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。

参考文献

[1] 禹筱元,罗颖,董先明.材料化学专业人才培养模式的改革与实践[J].高教论坛,2010(1):24-25,39.

[2] 宋金玲,蔡颖,王瑞芬,等.材料化学专业人才培养模式的研究与实践[J].价值工程,2011:273-274.

[3] 易清风,申少华,肖秋国,等.教学研究型高校材料化学专业创新人才培养模式的探索与研究[J].广东化工,2011,38(10):174-175.

[4] 郭琳琳.材料化学课程设置与教学初探[J].沧州师范专科学校学报,2010,26(1):115-116.

[5] 孙建之.材料化学专业实践教学体系的改革[J].中国教育技术装备,2011(1):66.

第6篇

论文关键词:寒冷地区基层材料,土壤加固剂,路用性能

 

1Base Seal固化剂加固土强度形成机理

Base Seal固化剂属于离子类固化剂,无色水溶性液体,按设计配比掺入水中后形成水溶液寒冷地区基层材料,用水稀释后迅速离子化,在土壤中固化形成胶结体,发生一系列的物理化学反应,这些反应导致土壤的结构发生变化,形成新的结晶体,使得土体结构由原来简单的凝聚结构变成复杂的结晶结构,正是通过这些新的结晶体之间的相互作用使得固化剂加固土的强度得到大幅度提高。其次寒冷地区基层材料,通过Base Seal固化剂在土壤中的作用,使土壤固化剂中离子之间的相互作用来改变土壤表面的电荷特性,有效的降低土壤吸水率,提高土壤密度,使其具有较高的抗渗性和耐久性。

2试验材料

2.1 BaseSeal土壤固化剂。材料符合工程环保要求,无毒无味。

2.2 石灰。本试验采用符合工程标准的三级石灰,有效钙镁含量达到59%。

2.3土。取自吉林省伊辽高速公路取土场寒冷地区基层材料,相应的性质分析如表:

 

第7篇

关键词:科技考古;计量分析;发展趋势

科技考古是考古学的一个重要分支,主要是指利用现代科技手段分析研究古代人类文化遗存以及与人类活动相关的自然遗存,获得更多的古代人类活动信息,从而尽可能地构建古代人类社会的面貌。

19世纪中叶,近代考古学开始形成。进入20世纪以后,各种自然科学和技术都有快速发展,并在国外考古学中得到广泛应用。中国的科技考古事业可追溯到20世纪50年代初期,逐渐发展到21世纪的今天已有较大进步和喜人成绩。

科技考古涉及的范围比较广泛国内已有学者专文介绍过,它包括年代学研究、环境、植物与动物考古学研究、体质人类学研究、物质结构及化学元素分析、田野考古新技术、计算机技术考古及文物保护等方面。

科技考古的文章主要发表于《考古》、《考古学报》、《文物》、《考古与文物》、《故宫博物院院刊》、《敦煌研究》、《中国历史文物》( 原《中国历史博物馆馆刊》) 、《江汉考古》八种考古类刊物上。其中《考古》、《文物》、《考古学报》是中国文物考古界公认的三大权威刊物,代表了中国文物考古的学术主流,都是重要的中文核心期刊。

有学者采用科技文献计量学的方法,在对九种中文核心期刊(其中八种考古类核心期刊,一种为物理核心期刊)《考古》、《考古学报》、《文物》、《考古与文物》、《故宫博物院院刊》、《敦煌研究》、《中国历史博物馆馆刊》(现《中国历史文物》)、《江汉考古》、《核技术》等所刊登的科技考古论文的统计中发现:我国科技考古论文统计曲线呈现三个平台,它印证了我国科技考古的三个历史发展阶段:即倡导期(1950-1977),初步发展期(1978-1989),快速发展期(1990-2002)。这种采用科技文献计量学的方法,对中文核心期刊所登载的科技考古论文进行文献计量统计,很有学术意义和价值。我们借鉴文献计量学的方法收集和整理我国科技考古文献,不仅看文献的数量,也分析文献的质量和内容。综合上面各种因素,本文选择了考古学界认可度较高、影响较大的考古三大刊近十年发表的文献进行统计和分析,以期了解和总结近年来我国科技考古的发展情况,进而提出对我国科技考古发展趋势的一些拙见。

考古三大刊十年来(2005-2014)来共发表科技考古论文150篇(见表1)。每年大约都有10多篇文章,每年文章的数量变化不大,其中《考古》最多,有87篇,占总数的58%,《文物》的数量也不少,约占33.3%,《考古学报》数量最少。

按大分类统计(见表2),年代学研究19篇,环境考古学(含动植物考古)研究32篇,体质人类学研究7篇,物理化学分析技术70篇,田野考古新技术16篇,计算机考古3篇,文物保护研究8篇。数量统计表明:高新技术在考古中应用的次数频率在增多,其中应用最多的是物理化学方法(含核技术),特别是金属分析占据重要位置,环境考古学研究呈上升趋势;传统的碳十四测年仍然占有一席之地。但是这里需要特别说明的是,许多考古新技术的应用无法从这三大期刊中反应出来,这三大期刊更多的反应的是这些技术对考古研究的促进作用,许多领域还没有广泛的推广开来,受众的群体还不多,所以科技考古要得到发展,首先就要突破传统考古,将自己的优势发挥出来,让更多的人参与进来,适当的降低门槛。

十年来我国科技考古事业的确有较快发展,得到学术界的普遍重视: (1)《文物》、《考古》杂志开辟的“科技考古”专栏,几乎每期都有科技考古文献发表。(2)各地的文物,考古杂志都有一些科技考古。(3)一些科学史研究杂志也有科技考古文献发表。(4)近年来发表的考古报告和出版的考古报告,大都附有科技考古分析报告。(5)有数量可观的“科技考古”论文集出版。(6)一些考古文集和科技史论文集中发表了部分科技考古论文。(7)近年来举办了数届“科技考古学术研讨会”。(8)一些高校纷纷成立科技考古系,培养科技考古方向的硕士和博士生。(9)部分高校和研究单位先后成立科技考古研究室(所)。(10)各种中外联合考古队在全国各地的考古工地上正在进行不同规模的科技考古调查和发掘。(11)中外学者合作的科技考古研究也正在进行中。

通过分析近年来科技考古的成果,我们可以发现一些问题:1、科技考古基础理论的建设很薄弱;2、科技考古学的多学科协作研究还不够深入;3、我国考古发掘和考古研究的国际合作还不够活跃。

总起来看,随着考古学对生态环境、文化整体面貌以及文化间相互关系综合研究的不断加强,近年来科技考古的研究重心也在产生变化。如果说过去的研究更偏重于单个遗址、单一材料或某一种技术手段的应用,那么现在的研究更强调研究对象的整体性和研究方法的关联性,具体说来,如下3个趋势正变得越来越明显:

一是更加注重研究古代人类与社会及自然环境的关系,对古代遗物和遗迹的分析研究不再停留于“是什么”的层面上,而是要继续探究“为什么”的问题,也就是文化嬗变的动力问题。科技考古与考古的关系变得更加密切,因为两者的目标其实并无二致。科技考古越来越多地强调最大限度地提取考古遗物和遗迹所蕴含的信息,并从各个不同学科的角度加以释读或分析,以期更全面地了解研究对象所处的自然和社会环境及其演变的规律。

二是更加重视不同区域技术与文化发展所显示出的独特性,冶金考古对云南、新疆和陕西汉中等地区金属技术特征的揭示就是很好的例证,玉器考古对各地玉料矿物学特征的揭示亦复如是。注意技术与文化演进中的区域性特征,不仅有助于认识地理及环境背景的重要性,而且是为了更好地探讨不同区域或不同人群之间的文化交流与互动,从多种角度揭示文化演进背后的动力。

三是科技考古各分支学科之间的联系更加密切,这不仅体现在研究对象可能出自同一考古遗存,而且体现在研究手段上互相借鉴、互为补充,从而使得相关研究更加全面而深入。随着研究方法或手段的不断进步,研究者能够获得的信息也更加丰富,因而能以更广阔的视野、更多样的角度来分析或阐释这些信息,并有条件展开综合性的比较研究。

最后需要强调的是随着信息化时代的到来,计算机的应用越来越广泛,计算机软件越来越多样,许多都能很好的促进科技考古的发展,我们需要更多的了解,更多的向其他学科,其他国家,其它领域学习,拓宽视野,利用更好的科学技术来协助考古研究。

参考文献

[1]梅建军:《近两年我国科技考古研究的新进展》,《中国科技史杂志》第31卷, 2010年第1期。

[2]钱俊龙等:《从九种核心期刊的文献计量分析看中国科技考古的发展》,《文物保护与考古科学》2004年第7期。

[3]向安强:《从考古三大刊文献计量分析看中国科技考古十年(1995―2005)l展》,《华南农业大学学报(社会科学版)》2006年第4期。

第8篇

关键词:蛋白质工程 教材 科研 实践教学

中图分类号:G642.0

文献标识码:C

DOI: 1().3969/j.issn.1672-8181.2015.03.040

蛋白质工程是指通过对蛋白质进行修饰,改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术,是现代生物工程技术的重要内容。而《蛋白质工程》课程,已成为高校生物技术和生物工程类专业的一门重要专业课程。

蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上,融合了蛋白质化学、结构生物学、生物物理学、生物信息学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域,也是一种是综合性生物工程。这决定了《蛋白质工程》是一门综合性很强,对基础知识要求高,且内容繁杂,并不断发展的课程,教学难度较大。由于自身条件所限,地方医学院校在理工类课程,尤其在高等数学、有机化学、物理化学和计算机软件等课程方面的教学力量比较薄弱,课程设置的深度和广度不够,这些给《蛋白质工程》的教学,带来了难题。

桂林医学院生物技术专业已开设《蛋白质工程》课程,为适应医学院校特点,扬长避短,从培养应用型和创新型人才的目的出发,探讨《蛋白质工程》教学内容和教学策略。

1 教学内容

参考国内《蛋白质工程》主要教材和生物技术专业相关专业课程教学大纲,教学内容安排如下:

除绪论外,《蛋白质工程》包括以下六部分内容:①蛋白质分子基础;②蛋白质物理化学性质;③蛋白质分子设计、化学修饰及表达;④生物信息学和蛋白质组学;⑤蛋白质工程技术在现代生物技术中的应用;⑥蛋白质工程相关的现代生物技术。

以下就教学内容做具体说明。

1.1 蛋白质分子基础

在复习和巩固《生物化学》课程“蛋白质结构和功能”相关内容的基础上,提升“蛋白质分子基础”的深度和广度,加深对蛋白质结构和功能的关系的理解,熟悉蛋白质结构测定的方法,并了解蛋白质结构的预测。这部分内容虽然和《生物化学》内容有部分重叠,但不可轻视,它是这门课程的基础。具兄弟院校相关教师反映,不少学生对这部分基础内容的掌握确实不够扎实,从氨基酸的英文缩写,氨基酸和多肽在溶液中的带电性质,到二十种氨基酸对二级结构的贡献等,都需要强化记忆。这部分内容中,蛋白质结构测定的方法和蛋白质结构的预测是重点,尤其是前者,需详细讲解。其它部分,老师讲解为辅,学生复习和巩固为主。

1.2 蛋白质物理化学性质

这部分内容的学习需要一定的物理化学基础,而这可能是学生们的薄弱环节,应该在复习巩固化学热力学和动力学的基础上,以蛋白质折叠为核心,展开教学内容。

1.3 蛋白质分子设计、化学修饰及表达

这部分是本课程最主要的内容,也最能体现蛋白质工程的特色。通过讲授和学习,要求学生掌握蛋白质分子设计的原理,熟悉蛋白质分子设计和白质化学修饰的内容与方法,并熟悉蛋白质基因工程改造及重组蛋白表达,这些均需要详细讲授。

1.4 生物信息学和蛋白质组学

生物信息学和组学,是目前生命科学研究和生物医药研究开发的“利器”,因此,本课程为生物信息学和蛋白质组学单独设立一个章节。这部分内容,要求熟悉生物信息学和蛋白质组学的概念、基本方法及应用,了解生物信息学与蛋白质组学的关系,熟悉蛋白质数据库并了解其在蛋白质结构预测方面的应用。

1.5 蛋白质工程技术在现代生物技术中的应用

这部分内容主要由学生自主授课,由老师拟定大概的内容和范围,主要围绕组织工程、蛋白质芯片、生物传感器和生物制药等内容展开,也可不拘泥于这些内容。

1.6 蛋白质工程相关的现代生物技术

主要讲授近年来兴起的现代生物技术,例如蛋白表面展示技术、蛋白分子印迹技术、原子力显微镜技术等,可根据生物技术发展和更新做出调整。

2 教学策略

2.1 教材的选择

蛋白质工程是一门新兴的课程,并且发展速度很快,与其他科目相比,存在可选择范围小,更新速度不够快等问题。在现有的教材中,单独选择一本是不够现实的。我们选用汪世华教授主编的《蛋白质工程》(科学出版社,2008年出版),作为本课程的主要参考教材,该教材知识面广、难度适中,内容也较新。另外选择李维平主编的《蛋白质工程》(科学出版社2013年出版),和梅乐和主编的《蛋白质化学与蛋白质工程基础》(化学工业出版社,2011年)为参考资料。如果条件成熟,我们将自行组织编写更适合医学院校的教材。

2.2 体现以学生为主体的教学思想,着重学生自主学习能力的培养

在教学过程中,充分体现以学生为主体的教学思想,通过课堂内讲授和课堂外辅导相结合,增加师生沟通交流,积极了解学生对专业知识的自我要求,对教学内容和教学方法的意见和建议。要积极应对学生的反馈,必要时调整授课内容和方法。

在课堂讲授中,尽可能地介绍最新进展,并鼓励同学通过主动学习,了解自己感兴趣或老师布置的关于蛋白质工程的新内容、新技术、新进展。腾出一定的课时,让学生自行选择题目,制作多媒体课件,进行授课,让学生组织开展课堂讨论,由教师进行讲评和总结。另外,通过安排学生独立完成专题论文的撰写,进一步提高自主学习能力。

2.3 将科研工作引入教学,激发学生科研兴趣

在教学过程中,任课老师可将自己的科研成果或其他老师的科研成果,引入到相关教学内容中,通过自己的科研经历,讲述通过蛋白质工程和蛋白质化学相关技术,去解决科研问题,并取得创造性成果的过程。笔者承担过组织工程支架材料的制备和改性、蛋白质组学和生物信息学方面的研究,制备过小肠粘膜下层支架材料、胶原蛋白膜等生物材料,开展过蛋白二维电泳、质谱分析和生物信息学分析等实验。通过这些科研材料的展示,让学生了解到利用蛋白质技术,可开展生物村料和蛋白组学等应用和基础研究,从而加深对课堂讲授内容的认识,激发科研和开发兴趣。

2.4 加强实践教学,培养学生解决实际问题的能力

蛋白质工程的实践性很强,必须加强实践教学。我们安排实验课的学时和理论课的学时之比为1:1,安排了蛋白质分离纯化和活性鉴定、蛋白质改性和修饰、蛋白质的固定化和标记等实验内容,均为综合性实验,需要学生自主设计。这些实验课程,引导学生独立开展实验,利用所学理论和技术,解决将来可能遇到的实际问题。另外,我们安排学生到桂林的相关高新技术企业和实验室参观见学,有条件的可进行产品研发和科研实习,进一步拓展实践教学。

教学是一门技术,更是一门艺术,教师要不断加强理论学习,并在实践中摸索经验,不断改进自己的教学方式和方法,以提高自身的业务水平。笔者初步探讨了《蛋白质工程》教学内容和教学策略。希望这些教学内容和教学策略,能激发学生学习兴趣,培养学生的实践能力和创新能力,圆满完成教学任务,提高教学质量奠定基础;同时也将教学中的这些尝试和其他师生一起探讨和分享,互相学习和提高。

参考文献:

【1】汪世华.蛋白质工程【M】.科学出版社,2008.

【2】李维平.蛋白质工程【M】.科学出版社,2013.

【3】梅乐和.蛋白质化学与蛋白质工程基础【M】.化学工业出版社,2011.

【4】查锡良,药立波.生物化学与分子生物学【M】.人民卫生出版社,2008.

【5】尤晓颜,韩静.浅谈《蛋白质工程》教学体会【J】.中国科教创新导刊,2012,(32):139-140.

第9篇

关键词:纳米零价铁 水化学 课程学习

中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)03(c)-0002-05

铁是地球上除碳、氢、氧以及钙以外第五大常用元素,其标准氧化还原电势Eh0为-0.44 V,性质较为活泼强,具有强还原能力。零价铁(铁粉或铁屑)具有丰富的物理化学性质,可以快速还原水体中有机物、重金属等,是地下水原位修复中常用的材料。在水中发生反应生成二价(Fe2+)、三价铁离子(Fe3+),并以羟基氧化铁和(或)四氧化三铁的形式沉淀出来。而由于水与铁之间的反应,释放出氢气,产生氢氧根,从而对溶液体系的pH产生影响[1]。铁在水中与溶解氧发生反应,从而影响水溶液的氧化还原电位(ORP),而pH和ORP是水化学反应中最重要的参数。通过研究零价铁在水体中的反应以及对水体理化性质的影响,对于水化学动力学、配位化学、酸碱化学、氧化还原化学和相间作用等水化学课程学习提供实验数据和实践支持。

纳米零价铁不仅具有零价铁特性,即优越的电化学、配位化学和氧化还原特哀荣2米零价铁被认为是应用于环境修复领域的第一代纳米材料。纳米零价铁的研究可以追溯到1995年,Glavee等采用硼氢化钠还原三价铁的方法制备出纳米零价铁胶体[8]。1997年,美国里海大学的张伟贤教授采用液相化学还原法合成纳米零价铁,开创了纳米零价铁在环境治理领域的先河[9]。自此纳米零价铁在环境中应用研究受到国内外许多学者的广泛关注。研究表明,纳米零价铁是以明显的核-壳结构的形式存在,即内部为Fe0核,外面包覆氧化铁化合物,壳层厚度约2~3 nm。在过去的20年中,关于纳米零价铁的合成表征方法[10]、在水体、土壤中重金属修复研究领域的基础理论及应用研究层出不穷,形成了比较系统的水化学相关研究的系统表征方法和体系[11-19]。

在水化学课程学习中,选择环境领域应用广泛的纳米零价铁为研究对象,通过研究纳米零价铁材料的合成、系统表征纳米零价铁材料及在水体中相关参数研究,使得研究生在学习水化学这一理论课程同时,通过系统的实验设计、夯实的科研基本功,为研究生素质培养打下基础。

1 实验部分

(1)化学试剂

硼氢化钠(NaBH4)和六水三氧化铁(FeCl3・6H2O)购自国药集团上海试剂公司,为分析纯等级,实验用水为二次蒸馏水。

(2)纳米零价铁的合成

采用硼氢化钠还原六水氯化铁方法制备纳米零价铁。将0.05 M的FeCl3溶液放在三口烧瓶中,将同体积0.2 M NaBH4溶液以0.625 ml/S的速度用蠕动泵滴加到FeCl3溶液中,在制备过程中保持机械搅拌。待硼氢化钠溶液滴加结束后,机械搅拌30 min。上述溶液静置30 min后抽滤,并用去离子水和5%乙醇进行清洗。将制备的纳米零价铁保存于乙醇中。纳米零价铁制备的化学反应方程式如下:

Fe(H2O)63 ++3BH4-+3H2OFe0+ 3B(OH)3+10.5H2

(3)表征方法和技术

①透射电镜(TEM)

采用日本电子JEOL2010透射电镜对纳米零价铁颗粒进行形貌和结构表征。将样品用乙醇分散,滴加到碳膜上,将其放置到电镜的真空系统进行抽真空后进行测试。

②X-射线衍射(XRD)

采用Bruke公司的X-射线衍射仪进行晶体表征,在操作电压为40 kV和电流为40 mA的条件下,采用Cu靶激发碳单色器产生的波长为1.54060 ? X-射线,样品放置在玻璃片上,扫描角度为20 °到60 °。该扫描范围能够覆盖所有的铁及铁氧化物。扫描速度为3.0 °/min.

③X-射线光电子能谱(XPS)

英国Kratos公司AXIS Ultra DLD型多功能能谱仪(XPS)用于铁纳米粒子的表层结构分析。为了避免氧化,零价铁纳米粒子在充满氮气的手套箱中干燥、保存,待测试时之际转移到XPS测试舱中。采用单色话Al靶X射线源对纳米零价铁的固体表面和界面的化学信息进行测试,并对铁、氧的含量进行半定量分析,同时测定元素的化学价态及化学环境的影响。仪器采用C(1s)的结合能在284.6 eV进行校正。

④pH/标准电位(ORP)测定

将去离子水放置在蒸馏烧瓶中,充氮气30 min后用橡皮塞塞紧。此时溶解氧的浓度小于0.1 mg/L。在该去离子水中,投加一定量的纳米零价铁,放入pH、氧化还原电位电极,测定水体的pH和氧化还原电位。测定过程中保持搅拌速度为300 rpm。

使用之前对pH计进行校正,采用Ag/AgCl作参比电极测定体系的pH和ORP值。以Ag/AgCl作为参比电极,测试读数加上+202 mV即为标准电极电位[20]。

2 结果与讨论

(1)TEM表征

图2是新鲜和在水中氧化10天的纳米零价铁颗粒的TEM图。从图2a中看出实验室合成的纳米零价铁颗粒为球状,大部分颗粒粒径在60~70nm之间,大多数小于100 nm(图2b)。图2c,d是在水中氧化10天的纳米零价铁的TEM图。图2b,c,d表明,纳米零价铁是以链球状聚集体形式存在,氧化10天以后,有部分零价铁被氧化,以片层形式脱落下来,但是被氧化的铁仍然有磁性,纳米颗粒彼此之间是以链状形式存在。这从表面形貌方面证实了纳米零价铁在水中的反应。在无氧水中,纳米零价铁与水之间发生如下反应:

在水中有溶解氧存在,则铁与水及存在的氧气发生反应,方程式如下:

另外,根据溶液中溶解氧的浓度及pH等条件,Fe2+反应产生Fe3O4和Fe(OH)2,而Fe(OH)2易被氧化形成Fe3O4[21]:

而当水中存在充足溶解氧时有利于进一步形成FeOOH [22]:

(s);

上述反应中生产的氢氧化铁、四氧化三铁、羟基氧化铁等化合物,解释了在水体中反应10 d后,透射电镜中鳞片状结构形貌的存在[21]。

(2)晶体结构表征(XRD)

纳米零价铁和在水溶液中反应10 d后的纳米零价铁颗粒XRD如图3所示。在新鲜纳米零价铁样品的XRD图3(a)中,我们观察到在44~45°处存在一个峰,这对应于单质铁的α-Fe的峰[23]。同时发现,该峰为宽峰,这表明纳米零价铁的颗粒较小。2θ为35.8 °和65.6 °处微弱的峰代表铁氧化物峰的存在。在水中反应10 d后,被氧化的纳米零价铁的XRD图3(b)中显示较多的峰存在。从图中可以看到,α-Fe的峰相对强度较小,氧化铁的峰明显增加。在2θ为27、35.4、52.5、56.9、63°处所出现的峰代表四氧化三铁、三氧化二铁及γ-FeOOH的存在,这是由于铁在含氧水体中反应而导致的[24]。

(3)新制备和在水中反应10天的纳米零价铁的X-射线光电子能谱表面分析

图4是新制备的和在水中反应10天的纳米零价铁的XPS谱图。图4(a)是样品XPS全谱分析,从图中可以看出,无论新制备还是在水中反应10 d的纳米零价铁,都是由铁、氧及碳等元素组成。从谱图看出,氧化后的样品中铁氧比变小,即铁的相对含量较小,这说明在水中氧化10 d后,零价铁发生氧化生成氧化铁。图4(b)为Fe2p谱,从谱图中观察到在710.6 eV、723.9 eV处有吸收峰,这分别代表Fe(2p3/2)和Fe(2p1/2)特征光电子结合能谱峰。该处存在的特征峰表明纳米零价铁颗粒表面层成分为铁氧化物[10]。

(4)纳米零价铁的氧化还原特性分析

零价铁的标准电极电位E0Fe2+/Fe0为-0.44V,容易失去两个电子形成Fe2+,对应的电化学半反应如下:

这说明铁具有提供电子的趋势,而在地下水环境中,主要电子接受体为水和溶解氧,即容易发生如下反应[13]:

根据上述方程式(2)、(3),我们发现,在水体中零价铁与水及溶解氧发生反应,使得体系的pH值升高。反应中释放出来Fe2+使得整个体系呈现还原性环境从而Eh下降。此外,根据方程2也表明,纳米零价铁颗粒表面首先吸附水分子,并进一步反应,从而在表面形成羟基基团。铁在水体系中发生反应,水的浓度远远高于其中铁的浓度,因此在纳米材料表面水的还原反应为主要反应。随着反应时间的增加,水中二价铁浓度增大,二价铁在水体中的存在使其成为强还原性环境。

图5是纳米零价铁在蒸馏水中的pH、Eh随着时间的变化曲线。从图5(a)中可以看出,由于水体中投加了纳米零价铁,溶液的pH由6上升到8~9。不管在溶液中投加几个毫克还是几百毫克的纳米零价铁,溶液最终的pH值的变化并不大,这表明纳米零价铁的投加量对于其值影响并不大。将纳米零价铁投加量增加到10g/L以上,整个体系平衡pH值仍然小于10(图未列出)。在缓冲溶液或流动的地下水环境中,纳米零价铁的含量对pH变化的影响更小。图5(b)是Eh随时间变化图。对于该反应体系中未加纳米零价铁时,反应体系的Eh为+400 mV;投加纳米零价铁后,迅速下降到-500 mV,这说明因为纳米零价铁具有大的活性表面和快速反应能力,反应产生的Fe2+使体系成为还原环境。根据图5(b),3 mg/L左右的纳米零价铁投加到水溶液中,短时间(

纳米零价铁具有能够迅速降低地下水Eh能力,不但被应用于水体中污染物的化学降解,同时可以形成模拟生物降解有机氯化物的环境。痕量的纳米零价铁投加到水溶液中,迅速降低溶液标准电位,并产生氢气和Fe2+,该环境适合厌氧微生物生长。

(5)纳米零价铁的去除污染物原理图

图6为纳米零价铁去除污染物的模型。研究表明纳米零价铁具有零价铁的还原性能和氧化铁的吸附性能[14]。由于其具有还原特性,不但可以用于有机氯化物中氯的脱除,还可以用于还原水体中重金属。由于铁氧化物良好的吸附性能,是水体中污染物去除的常用材料。在水中,铁氧化物不但可以作为配位化合物中心离子,而且作为配体形成配合物[25]。低pH条件下,铁氧化物表面带有正电荷吸引负电荷配体;pH值高于等电位点(pH值≈8)时,铁氧化物表面带有负电荷,与阳离子形成表面配合物。而足够量纳米零价铁(>0.1 g/L)投加到溶液中,溶液pH值维持在8-10之间[10]。

3 结语

纳米零级铁为具有丰富的物理化学性质的环境纳米材料。在水体中会发生一系列的物理化学性质变化,引起材料本身以及水体的物理化学指标改变。材料本身的物理化学性质变化,通过TEM、XRD、XPS进行表征。TEM结果表明,纳米颗粒粒径集中在1~100 nm之间,平均约60 nm同时在水体中反应过的纳米零价铁表面形貌有明显的差别,核壳结构的纳米零价铁的壳层变厚,同时有片层结构存在。XRD表征结果表明,新制备和氧化后的纳米零价铁的晶相成分明显不同,氧化后得样品含有多种铁氧化物。HR-XPS表征结果表明,纳米零价铁中单质铁成分的存在,在水体中发生氧化后,铁氧比变小,含氧量增加。纳米零价铁颗粒投入到水体中,pH、ORP等水化学指标也随之发生变化。水溶液中,投加2~3 mg/L的纳米零价铁就可使体系的ORP迅速下降到-500 mV的氧化还原电位。因此,以纳米零价铁为媒介,设计系列实验,安排到辅助水化学课程的学习中,具有重要的推动作用。纳米零价铁具有核壳结构,核主要是Fe0,壳层成分主要是铁氧化物,并具备还原性能和吸附性能双重性质。该材料对于许多污染物的修复具有良好效能,在环境修复领域广被研究,有系统成熟的科研方法可以借鉴,用于水化学的课程学习研究具有现实意义。

参考文献

[1] PONDER,S.M.;DARAB, J.G.;MALLOUK,T.E. Remediation of Cr (VI) and Pb (II) aqueous solutions using supported,nanoscale zero-valentiron[J]. Environmental

science & technology. 2000, 34(12): 2564-2569.

[2] MATHESON, L. J.; TRATNYEK, P. G. Reductive dehalogenation of chlorinated methanes by iron metal[J]. Environmental science & technology. 1994, 28(12): 2045-2053.

[3] ALOWITZ, M. J.; SCHERER, M. M. Kinetics of nitrate, nitrite, and Cr (VI) reduction by iron metal[J]. Environmental science & technology. 2002, 36(3): 299-306.

[4] JOHNSON, T. L.; SCHERER, M. M.; TRATNYEK, P. G. Kinetics of halogenated organic compound degradation by iron metal[J]. Environmental science & technology. 1996, 30(8): 2634-2640.

[5] CAO, J.; WEI, L.; HUANG, Q. etc. Reducing degradation of azo dye by zero-valent iron in aqueous solution[J]. Chemosphere. 1999, 38(3): 565-571.

[6] HUNDAL, L.; SINGH, J.; BIER, E.etc.Removal of TNT and RDX from water and soil using iron metal[J].Environmental Pollution. 1997, 97(1): 55-64.

[7] KIM,Y. H.;CARRAWAY,E. Dechlorination of chlorinated ethenes and acetylenes by palladized iron[J].Environmental technology. 2003,24(7):809-819.

[8] GLAVEE, G. N.;KLABUNDER, K.J.;SORENSEN,C.M.etc. Chemistry of borohydride reduction of iron (II) and iron (III) ions in aqueous and nonaqueous media. Formation of nanoscale Fe, FeB, and Fe2B powders[J].Inorganic Chemistry. 1995, 34(1): 28-35.

[9] WANG,C.B.;ZHANG,W.X. Synthesizing nanoscale iron particles for rapid and complete dechlorination of TCE and PCBs[J].Environmental science & technology.1997,31(7):2154-2156.

[10] SUN,Y.P.;LI,X.Q.;CAO,J.etc. Characterization of zero-valent iron nanoparticles[J]. Advances in colloid and interface science. 2006, 120(1-3): 47-56.

[11] PONDER,S.M.;DARAB,J. G.; BUCHER,J.etc.Surface chemistry and electrochemistry of supported zerovalent iron nanoparticles in the remediation of aqueous metal contaminants[J]. Chemistry of Materials. 2001, 13(2): 479-486.

[12] KANEL,S.R.;MANNING, B.; CHARLET,L.etc.Removal of arsenic (III) from groundwater by nanoscale zero-valent iron[J]. Environmental science & technology. 2005, 39(5): 1291-1298.

[13] KANEL,S.R.;GRENECHE,J. M.;CHOI,H.Arsenic (V) removal from groundwater using nano scale zero-valent iron as a colloidal reactive barrier material[J].Environmental science & technology.2006,40(6):2045-2050.

[14] LI,X.;ZHANG,W.Iron nanoparticles:the core-shell structure and unique properties for Ni (II) sequestration[J]. Langmuir.2006,22(10):4638-4642.

[15] LI, X.;ZHANG,W.Sequestration of metal cations with zerovalent iron nanoparticles a study with high resolution X-ray photoelectron spectroscopy (HR-XPS)[J]. The Journal of Physical Chemistry C. 2007, 111(19): 6939-6946.

[16] RAMOSs, M.A.V.;YAN,W.;LI, X.-Q.etc.Simultaneous Oxidation and Reduction of Arsenic by Zero-Valent Iron Nanoparticles: Understanding the Significance of the Core?Shell Structure[J]. The Journal of Physical Chemistry C. 2009, 113(33): 14591-14594.

[17] ELLIOTT,D.W.;Zhang,W.X.,Field assessment of nanoscale bimetallic particles for groundwater treatment[J]. Environmental science & technology.2001,35(24):4922-4926.

[18] YAN,W.;RAMOS,M.A.V.; KOEL, B.E.etc.As(III) Sequestration by Iron Nanoparticles: Study of Solid-Phase Redox Transformations with X-ray Photoelectron Spectroscopy[J]. The Journal of Physical Chemistry C. 2012, 116(9): 5303-5311.

[19] YAN,W.;RAMOS,M.A.;KOEL,B. E.etc.Multi-tiered distributions of arsenic in iron nanoparticles: Observation of dual redox functionality enabled by a core-shell structure[J]. Chemical communications. 2010, 46(37): 6995-7.

[20] SHI,Z.;NURMI,J.T.; TRATNYEK,P.G.Effects of Nano Zero-Valent Iron on Oxidation-Reduction Potential[J]. Environmental science & technology. 2011,45: 15861592.

[21] LIU, Y.; MAJETICH, S. A.; TILTON,R.D.etc.TCE dechlorination rates,pathways, and efficiency of nanoscale iron particles with different properties[J].Environmental science & technology.2005, 39(5):1338-1345.

[22] KIM, H.-S.; KIM, T.; AHN, J.-Y. etc. Aging characteristics and reactivity of two types of nanoscale zero-valent iron particles (FeBH and FeH2) in nitrate reduction[J]. Chem Eng J. 2012, 197: 16-23.

[23] WANG,Q.;LEE,S.;CHOI, H.Aging study on the structure of Fe0-nanoparticles: stabilization, characterization, and reactivity[J].The Journal of Physical Chemistry C. 2010, 114(5):2027-2033.

第10篇

关键词 基础化学实验;课程体系;人才培养

中图分类号:G642.423 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2013)24-0113-02

化学基础实验是化学化工类专业的重要基础实验课,是培养造就高素质创新人才的重要环节,在专业基础课程的教学中占有非常重要的地位。同时也是一门面向全校相关专业学生开设的实践类课程。

本课程由传统的无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验整合而成,既是一门独立的课程,又与相应的理论课紧密联系,具有自己独立的培养目标、教学思想、教学内容和方法。该课程突破了四大基础化学实验教学体系框架的限制,按化学学科的整体性在化学一级学科的层面上安排教学过程。通过本实验课程的开展,不仅加强了学生的“三基”能力训练和培养,而且增强了基本知识运用能力和基本研发能力的培养;加深了对所学无机化学、有机化学、分析化学、物理化学基础化学课程及相关课程的理论知识的综合理解与应用;同时,为后续的专业实验、综合设计实验、创新实践课程以及毕业论文等教学环节奠定坚实的基础,真正发挥理论与实践之间的重要桥梁作用。

1 课程内容的改革

化学基础实验课程按照创新型人才培养模式,以“化学”一级学科为平台,以能力、素质培养为基础,构建实验项目的课程教学新体系,彻底改变了原有化学实验的教学模式,建立了“一体化、三层次、四模块”的新型实验教学体系。

1.1 重组化学基础实验课程体系

随着科学技术的迅速发展,促进了各学科之间的相互渗透。一方面,学科之间的界限有时不再分得那么清楚,有些实验项目的重复开设,不仅造成了资源的浪费,也极大程度地影响了学生的积极性;另一方面,社会需要基础厚、知识新、素质高、能力强的创新型人才,从整体考虑,各学科适当地交叉融合,有利于创新性应用型人才的培养。在一级学科的指导思想下,进行重新组合、优化,确立了化学基础实验课程体系。实现了学大纲、统一实验教材、学内容、学管理、统一实验资源的5个统一,形成有机的统一整体。按照基础型实验——综合型实验——研究创新型实验“三个层次”开设实验。整个基础化学实验课程分成无机化学、分析化学、有机化学、物理化学“四模块”。各个模块之间既相互交叉,有机地结合成一体,又相互独立,各自有着本身的教学目标。

1.2 全方位的课程建设与改革

在继承原4门实验课程教改成果的基础上,更新内容、重组实验体系,按基础训练——综合训练——创新训练三层次推进实验进程;从基本实验训练、综合实验训练、课外开放实验和创新实验训练三个层次,全面提高学生的实验基本技能和素质。在实践的基础上,编写实验讲义和实验教材;课堂上采用音、视频教学素材,用讨论的方式进行教学;从教学内容、进度安排上,抓住合成与表征这条主线循序渐进,由简单到复杂逐步提高,使课程设置符合教育教学规律和学生成长成才规律,符合专业人才培养要求。

1.3 绿色化学的理念贯穿整个化学基础实验过程

化学对人类作出巨大的贡献,也对人类健康和生活环境带来负面影响。因此,对于低年级的学生来说,在实验过程中始终贯穿绿色化学的理念。

1)选择教学内容,尽量采用无毒的化学试剂,减少有毒物质的产生与使用,减少对环境的污染。如铁矿的分析采用无汞定铁法,尽量少用洗液、铅等有害物质。

2)化学实验微型化。实验过程中,在不影响实验结果和现象的情况下,所用试剂的量尽量减少。通过多次实践,取得一定的成果,有些研究成果还在中学化学实验中得到推广。

3)处理或回收有害物质,如将有毒的汞、铅变为无毒硫化物;致癌物重铬酸钾回收为无害的铁磁性材料;回收电池中的二氧化锰为碳酸锰。

1.4 依托重点学科和重点实验室开展教学

充分利用校级重点学科、山东省“十二五”高校重点实验室、德州学院分析测试中心等平台资源,发挥学科群体优势,高职称、高学历、高水平的教师直接参与实验教学,加强化学基础实验教学的师资队伍建设,较好地实现了科研促进教学和学科间的相互渗透融合。

2 课程改革的效果

通过大量的教学研究与改革和改革成果的应用和实践,优化了教学内容,革新了教学方法和手段,建立了适合本校实际的化学基础实验课程体系。

2.1 构建了实验教学内容新体系

在化学一级学科的平台上,科学地设置实验项目,按照力求先进性、科学性、开放性和创新性相结合的原则,研究探索适合专业特点和实际情况的、较为完整的、有一定特色的基础实验课程体系,全面培养学生的科学作风、实验技能、分析解决实际问题的能力和创新意识。

1)对原来四大基础实验教学内容进行认真筛选和重新归类,优化实验教学内容;

2)在基本操作训练、技术基础实验的基础上,由有教学经验的教师重新编排实验教学内容和实验教学大纲,学生自主选择实验内容,在教师的指导下进行实验,获取实验数据,学会处理实验数据,得出实验结论,充实综合设计实验项目;

3)注重将实验教学与科研结合起来,及时将科研成果转化为实验教学内容;

4)每个实验模块都提供一定数目的课内选做和课外选做的实验项目,对实验兴趣浓厚和学有余力的学生提供更多的实验机会,鼓励学生参与教师的科研课题,早期接受科学研究和开发应用意识。

2.2 实现了科研促进教学和学科间的相互渗透融合

依托重点学科和重点实验室开展基础化学实验教学。充分利用重点学科、重点实验室、实验中心、分析测试中心等平台资源,发挥学科群体优势,高职称、高学历、高水平的教师直接参与实验教学,加强化学基础实验教学的师资队伍建设,较好地实现了科研促进教学和学科间的相互渗透融合。

2.3 拓展了化学基础实验的外延

化学基础实验是一门对锻炼学生的动手能力、创新能力至关重要的实践类课程。学生通过该课程的学习,能够更深刻地理解所学过的理论知识,对启迪学生思维、培养学生学习化学的兴趣和积极性以及提高学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力具有十分重要的作用。学生可以更快地适应创新型实验和毕业论文环节,是其他二级化学实验课程所无法替代的。由于本课程的培养基础,连续在2009、2010、2011三届山东省实验技能大赛中获一、二、三等奖各3项;获省级优秀毕业论文2篇。

此外,化学基础实验课程教师团队发挥积极的带动作用,注重学科前沿知识的介绍,在近几年的大学生科技文化竞赛,在全国大学生节能减排、大学生“挑战杯”等社会实践与科技竞赛活动中,获全国三等奖3项。

参考文献

[1]欧阳玉祝,吴道宏,王迎春.基础化学实验精品课程的建设与实践[J].实验室研究与探索,2012(4):299-301.

第11篇

国家互联网信息办查处并公布一批违法违规网站[人民网]

6月7日,人民网“中国移动互联网研讨暨蓝皮书会”在北京召开,主题为“渗透?整合?共赢”,共有相关部门领导、专家学者、蓝皮书作者及编者、媒体等100多位嘉宾出席。

人民网研究院组织编写的《中国移动互联网发展报告(2012)》由社会科学文献出版社于5月24日正式出版。

《中国移动互联网发展报告(2012)》是中国移动互联网领域的第一本蓝皮书,由人民网研究院组织撰写,人民网副总裁兼研究院院长官建文主编,社会科学文献出版社出版发行。该书对2011年中国移动互联网的发展作了全景式的回顾和扫描分析,涉及中国移动互联网产业链、赢利模式、智能终端、竞争格局,以及无线阅读、移动支付、移动电子商务、移动游戏、移动音乐、移动视频、移动搜索、移动广告等各种应用与服务,并对2011年中国移动互联网发展的热点、亮点、引人注目之点作出介绍、点评。该书有近40位撰稿人,有大学教授、研究员、高级工程师、网络分析师,还有企业的CEO等等,都是移动互联网方面的研究专家,他们所写内容是其长期研究跟踪的对象,一些数据是其亲自调查研究所得,是第一手材料,有的还是首次。

该书是关于中国移动互联网发展状况的比较全面系统的分析、研究成果,此书经社会科学文献出版社审定,纳入了该出版社“十二五”国家重点图书出版规划项目的皮书系列,作为年度蓝皮书出版。

全书主要分为总报告、综合篇、产业篇、市场篇和专题篇等五部分,共收录30篇论文与报告,总字数约40万字,内容涵盖了截至2011年底中国移动互联网技术、产业、市场、研究等各个方面和诸多层面的发展状况,对2011年中国移动互联网发展特点、亮点、热点进行梳理与评析,并对未来发展趋势作出预测,提出对策建议。

6

中科院发出全球首封国际化多语种邮箱电子邮件[人民网]

6月20日,由人民搜索网络股份公司推出的即刻搜索商业系统正式上线。该系统将优先为中小企业服务,计划在未来三年内邀请1000家中小型企业免费试用,这些企业将免费获得为期一年的搜索引擎营销服务。

据介绍,即刻搜索商业系统尤其突出用户意图识别功能和用户体验。这一系统利用闪存技术等新型手段,加大了网页抓取力度,新平台的网页收录时间从15分钟缩短到5分钟,平均检索时间则从600毫秒提高到20毫秒,提高了搜索的便捷性和相关性。

人民搜索相关负责人表示,此次与即刻搜索商业系统一起上线的还有“即刻曝光台”与“即刻食品安全”。即刻曝光台将通过维权帮助、投诉曝光、企业库等板块,将与百姓生活息息相关的各种安全事件汇聚曝光,并为公众提供可靠透明的官方投诉通道。“即刻食品安全”则将通过食品安全资讯聚合、不合格食品公示及各地举报入口汇总等功能,让广大消费者及时了解切身相关的食品安全信息。

人民搜索相关负责人介绍称,即刻搜索商业系统不仅充分借鉴了现有的网络营销形式,还拥有用户意图识别功能和多样化的信息展现形式,能够更便捷地满足用户对商业化信息的需求,同时,即刻搜索商业系统还将整合移动互联网资源,利用手机、平板电脑等媒介进行全方位的信息推送。

此外,人民搜索公司方面称,即刻搜索还将与政府部门、银行、行业协会等相关机构合作,对广告投放企业的资质进行严格把关,最大限度地保证用户获取到真实、有效的信息。

Facebook上市后首现高管流失:CTO今夏离职

tech.省略/

internet/special/facebookipo/content-3/detail_ 2012_06/16/15345916_0.shtmll [凤凰网]

据科技博客AllThingsD报道,Facebook CTO布莱特·泰勒(Bret Taylor)将于今年夏季离职Facebook,计划前往一家初创公司工作,但目前尚未得知这家初创公司名称。

对于这家刚上市不久的科技企业,是否有能力留住这些创业的天才,特别是眼下无论媒体还是投资者,都对Facebook混乱无序的IPO进行广泛关注。同时,泰勒的离职会引发部分人士担忧:泰勒负责Facebook平台和移动业务,是公司极为关键的领域,其职位举足轻重。

人人公司宣布任命王传福为独立董事

tech.省略/

i/2012-06-15/18047274057.shtml[新浪科技]

第12篇

精品源自物理科

1公路工程中软土路基施工中所存在的问题

公路工程中软土路基施工中所存在的具体问题有:第一,软土路基在路堤填土施工完成之后和路堤填筑施工过程,公路的路基就会产生一定的路基沉降,以及剩余沉降。怎样才能有效的对路基沉降进行控制,并保证其沉降控制在预期的设定目标,同时还要保证公路路基不同结构结合处的平稳以及公路路基高度预留高度保障道路达到预期的设计标准,这些问题已经成为现代路基施工中所必须要解决的问题。第二,软土路基在正常的施工过程中,经常发生路堤滑坡的现象,这样就很容易的造成路基基础的失稳,而产生这一问题的主要原因就是因为软土路基中固结速度过慢,路基强度较低。怎样才能有效的对地基进行稳定性的保护,以及对施工工程的进度和质量进行保证,同时还能够有效的对提高填土速率,也已经成为必须要解决的问题。

2公路工程中软土路基施工中的关键技术

2.1排水法

通常可分为三种:一是砂井排水固结法,二是挤密砂桩法,三是振冲碎石桩。这种直排水法在软土层较厚的软土地基比较适用。一般情况下,为增强软土的强度,常通过两种途径实现,一是清楚表层淤泥,二是砂井排水固结,砂井排水,即通过预压砂井法先使排水固结,地基提前沉降。此方法能取得较为良好的效果,需注意的是,软土地基要想完全固结需要一个漫长的过程。

2.2换填管理法

换填管理法就是将基底下的软土挖出来,换一些材料进行填补,再加以夯实,不过有两点需要注意,第一,这些填补的材料必须满足低压缩性、无腐蚀性的要求;第二,挖出的软土必须在基底下一定的深度范围内。此方法有一定的限制,需根据具体的需求进行具体操作。换填的材料有相应的垫层,如砂和砂垫层,碎石与矿渣垫层。底层的材料不一样,相应的垫层也随之变化,垫层的功能很大程度上是不一样的,但也有共同点,最大的共同之处就是,代替软土来承载基础压力,填筑的材料要具备较高的抗剪度,其压缩性要小。在填充的同时,会有一些空隙出现,通过此刻发挥其透水性能,提高排水速度,使软土在较短时间内迅速固结,避免出现低温冻胀的情况。在水利施工中,利用此方法进行软基处理时,上部软土朝下施加的应力很小,能取得良好的效果。当然,在实际操作中,还是要考虑工程的规模和稳定性等问题。

2.3化学固结法

即通过一些化学手段对地基进行固结,以加强其强度,提升其稳定性。经常用的处理手段通常有三种:一是深层搅拌法。二是灌浆法,三是高压喷射注浆法。深层搅拌法,即在软土中掺加固化剂,经搅拌机搅拌,软土和固化剂会发生物理化学反应,从而提高地基强度和稳定性,将软土硬化,加强其整体性。固化剂的主要组成部分多是水泥石灰等,搅拌机为特质搅拌机,另外,软土和固化剂的黏合尽量在地基深处就开始进行。利用此方法,主要就是为了增强软土的强度,提升承载力,以达到减少沉降量的目的,从而为边坡的稳定性提供必要保证。此外,之所以要用搅拌机加固,主要是为了让软土和固化剂之间发生物理化学反应,它与混凝土的硬化有着很大区别,混凝土的凝固速度比较快,因为其进行的是水解水化作用。

2.4旋喷法

为加强地基的强度,常采用旋喷机制造旋喷桩,这就是旋喷法。将带有特制喷嘴的注浆管放在土层预定的深度,提升其高度,喷嘴会按照设定的速度开始旋转,同时喷射出水泥固化浆液,与软土合并并发生作用,进行凝固硬化,形成的桩就是旋喷桩,旋喷桩压缩性小,强度高,主要用于对粉细砂和软粘土地基的加固,但是对有机成分较高的地基加固效果较差。

2.5灰土挤密桩

当软土地层的含水量过大或过小时,应选择灰土挤密桩,含水量过小,需先将加固范围内的土层浸湿,接着按先外后内的间隔进行成孔的顺序;含水量过大,需利用干土粉或石灰粉吸收部分水分,或者快速成孔浇灌。在进行孔填料之前,先对孔底夯打大约三锤,夯锤形状以梨形和枣核形为佳,重量要在100公斤以上,然后以所测出的密实度为标准,对夯击次数和下料速度实行严格控制。对于已出现疏松、断裂或夹层的情况,应先将其取出,再依据设计要求填夯灰土,按照规范进行施工。此外,还有预压砂井法、加筋法、爆炸排淤法以及强夯法、井点降水发等许多方法。

3结束语