時間：2022-03-16 14:51:50
序論：在您撰寫材料物理化學(xué)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
與圖1不同，鐵有三種固態(tài)，分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe為密排面心立方結(jié)構(gòu)，α-Fe和δ-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)。并且，圖2中有三個三相點，分別為氣-液-δ-Fe；氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下，F(xiàn)e是磁性的α-Fe，組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等；通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe，如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解，增強學(xué)生識別單組分相圖的能力。課堂上通過工業(yè)生產(chǎn)實例，加深了同學(xué)們對Fe的認識；并建立了物理化學(xué)相圖知識與學(xué)生專業(yè)—金屬材料之間的聯(lián)系。解決學(xué)生“材料專業(yè)為什么學(xué)物理化學(xué)？”的困惑。
2兩組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的相圖
雖然二組分系統(tǒng)的氣—液平衡相圖依據(jù)組分在液態(tài)的互溶情況各有其特點，但液態(tài)完全互溶系統(tǒng)構(gòu)成了這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)[4]。對于這種相圖，我們除了讓學(xué)生掌握相圖中各相區(qū)的組成、相態(tài)和杠桿規(guī)則外，還注重讓學(xué)生學(xué)習(xí)氣相線和液相線的繪制方法和細節(jié)信息。其繪制過程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測試混合物的熔點，通過描點—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗繪制相圖讀取相圖細節(jié)信息的全面能力。通過學(xué)習(xí)繪制相圖，可使學(xué)生對相圖的全部信息有較深刻的認識、理解及較好的運用。為了便于學(xué)生掌握此類相圖及其應(yīng)用，在教學(xué)中我們通過物相點隨溫度的變化的實例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點分析了第一個氣泡點產(chǎn)生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過程這一難點。并將相圖理論與工業(yè)精餾裝置聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生對該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。
3具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖
具有轉(zhuǎn)變溫度的二組分固態(tài)部分互溶、液態(tài)完全互溶的液固平衡相圖，是學(xué)生學(xué)習(xí)中最難掌握的內(nèi)容。我們通過講解物相點的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動畫展示具體過程，使該部分內(nèi)容更加形象和生動，便于理解和掌握。同時，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。
4相圖在金屬材料中的應(yīng)用
4.1在金屬材料設(shè)計中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和科研實踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統(tǒng)，所以其相圖更為復(fù)雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對材料進行設(shè)計和加工。相圖在材料設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用，例如，在設(shè)計奧氏體不銹鋼時，為了得到單一奧氏體組織，需擴大相圖中奧氏體區(qū)，使其在冷卻過程中不發(fā)生γ-Feα-Fe的轉(zhuǎn)變。根據(jù)相圖，改變系統(tǒng)的組成，增加穩(wěn)定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當(dāng)然，為了系統(tǒng)的平衡，其他元素也需做相應(yīng)的改變。應(yīng)用相圖時，為了提高設(shè)計組織的準(zhǔn)確性，需要考慮平衡相圖與實際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應(yīng)用在金屬材料的熱加工過程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發(fā)生相應(yīng)的變化?？赏ㄟ^控制軋制參數(shù)和冷卻過程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產(chǎn)中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過加大壓下量增加累積位錯，為相變過程提供更多的高能量相變形核點，以得到細小晶粒組織，提高鋼的強韌性。通過控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態(tài)，在650℃以上發(fā)生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區(qū)間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發(fā)生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應(yīng)用相圖不僅在金屬材料的設(shè)計和加工中具有指導(dǎo)下作用，而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應(yīng)用價值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發(fā)生在較低溫度區(qū)，得到低溫轉(zhuǎn)變組織。正火溫度需在γ-Fe相區(qū)，需要根據(jù)相圖和化學(xué)成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴格的說，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應(yīng)的相圖。通過相圖在金屬材料領(lǐng)域的應(yīng)用的介紹，學(xué)生對本專業(yè)和學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性均有了清晰的認識，他們的學(xué)習(xí)積極性也顯著提高。
5結(jié)語
［關(guān)鍵詞］科研實踐；物理化學(xué)；教學(xué)
物理化學(xué)是一門借助物理的基本原理，揭示化學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科，也是一門理論性、系統(tǒng)性、邏輯性很強的學(xué)科，具有理論公式多，推導(dǎo)復(fù)雜的學(xué)科特點。初學(xué)者往往感到抽象難懂，對數(shù)學(xué)知識要求高，容易產(chǎn)生畏難情緒，也往往認為理論知識學(xué)了沒有用途，導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)的興趣。為了解決物理化學(xué)中抽象難懂的問題，通常采用的方法是在教師授課時列舉一些與生活實踐相關(guān)的現(xiàn)象，借助物理化學(xué)知識加以解決，但是這只是一些簡單的應(yīng)用，并且借助于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都能得到容易理解的結(jié)果，但是對于有一定知識水平的大學(xué)生似乎顯得過于簡單，并不能激發(fā)他們對物理化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，解決他們對物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)的困惑，展示理論知識與科學(xué)實踐和生產(chǎn)實踐的緊密聯(lián)系，從而體現(xiàn)物理化學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科的價值。另外，物理化學(xué)中化學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)公式都是從科學(xué)實踐總結(jié)出來的，能指導(dǎo)科學(xué)實踐活動。因而，在物理化學(xué)實際教學(xué)中，除了要結(jié)合生活實踐之外，教師應(yīng)該適當(dāng)闡述理論公式的實際科研來源以及這些理論知識在科學(xué)前沿研究和生產(chǎn)實踐的應(yīng)用價值，才能引導(dǎo)學(xué)生逐漸認識到物理化學(xué)知識理論學(xué)習(xí)的重要性，同時也可以通過科研實例刺激學(xué)生的好奇心和求知欲，從而激發(fā)學(xué)生對物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師科研能促進物理化學(xué)理論教學(xué)，也能促進學(xué)生對當(dāng)前科研前沿的了解，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1科研實踐對物理化學(xué)教學(xué)的促進作用
1．1物理化學(xué)理論在科研實踐中的應(yīng)用
盡管物理化學(xué)科研實踐的實驗方法和手段比較復(fù)雜，但是常常使用了大學(xué)物理化學(xué)書本上的基本原理和基礎(chǔ)知識，因而，我們可以選擇一些合適的科研實踐活動將其應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中，以提高學(xué)生對物理化學(xué)基礎(chǔ)理論重要性的認識，幫助他們更好地理解這些基礎(chǔ)知識，激發(fā)他們對物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應(yīng)用來闡述物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)的重要性。已有文獻報道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中，通過原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子［1］。這金屬離子自發(fā)還原沉積碳納米管上的現(xiàn)象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應(yīng)，電極反應(yīng)分別是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根據(jù)電極電勢的數(shù)學(xué)公式計算出PtCl42－和AuCl4－的還原電勢以及碳納米管的氧化電勢，并比較它們的大小，從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進一步地研究表明利用原電池效應(yīng)可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價態(tài)的金屬氧化物，計算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通過控制溶液的pH值和碳納米管的結(jié)構(gòu)等反應(yīng)條件實現(xiàn)中間價態(tài)的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面，關(guān)鍵是通過原電池效應(yīng)合成的碳納米管－金屬氧化物復(fù)合材料在催化加氫反應(yīng)、苯酚羥基化反應(yīng)等催化反應(yīng)中展示了比其他方法合成的該種復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能，體現(xiàn)了合理的使用電化學(xué)方法合成材料具有重要的應(yīng)用價值［2－4］。盡管這些科研工作涉及的內(nèi)容比較廣泛，考慮的因素復(fù)雜，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學(xué)中原電池電極電勢的相關(guān)基礎(chǔ)知識。實際上，物理化學(xué)中熱力學(xué)、溶液中的化學(xué)勢、物質(zhì)的相圖、吸附脫附、動力學(xué)研究等基本知識在當(dāng)前的科研都有廣泛的應(yīng)用，利用這些基本知識來驗證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科中更深層次的機理或者原理［5－7］。因此，物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識在當(dāng)前的科學(xué)研究工作中仍然具有重要的價值，是學(xué)生為今后工作和學(xué)習(xí)所必須要掌握的。
1．2科研實踐對學(xué)生物理化學(xué)學(xué)習(xí)的促進作用
物理化學(xué)中的基礎(chǔ)知識都是比較抽象，數(shù)學(xué)公式比較多，這增大了學(xué)生學(xué)習(xí)的困難，但是這些基礎(chǔ)知識都是來自科學(xué)實踐，相應(yīng)地能用來指導(dǎo)科學(xué)實踐活動，因而，學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識的時候借助于科研實踐來展示這些知識，能幫助學(xué)生更好了解和掌握這些知識。首先，科研實踐的學(xué)術(shù)論文為了更好地解釋相關(guān)原理往往都使用大量的圖表或者視頻，直觀地展示和支撐他們的實驗結(jié)果，幫助讀者理解論文的結(jié)論。教師可以根據(jù)物理化學(xué)相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容提煉這些學(xué)術(shù)論文，在教學(xué)中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學(xué)生展示對應(yīng)的知識點，使得抽象的知識圖像化、具體化，同時將枯燥無味的理論知識形象生動地呈現(xiàn)到學(xué)生的面前，加深學(xué)生對該知識點的印象，促進學(xué)生對該知識點的理解和掌握。其次，物理化學(xué)的教學(xué)過程中可以借助科研實踐論文生動地展示給學(xué)生，不僅能幫助學(xué)生理解這些知識點，更能讓學(xué)生意識到物理化學(xué)課程中基礎(chǔ)知識與生產(chǎn)實際有緊密的聯(lián)系，而不是為了學(xué)習(xí)抽象的知識而學(xué)習(xí)這些知識。它們能夠直接應(yīng)用到實際科研和生產(chǎn)實踐中，并指導(dǎo)科學(xué)實踐和生產(chǎn)實踐活動，使得學(xué)生不再認為理論知識難學(xué)而沒有用途，更不會消極地學(xué)習(xí)和理解這些物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識。學(xué)生會更加積極主動理解和掌握所學(xué)知識點，甚至通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等相關(guān)工具，更進一步地詳細了解與物理化學(xué)書本上相關(guān)知識內(nèi)容，從而間接地提高他們的自學(xué)能力，培養(yǎng)他們積極主動學(xué)習(xí)的能力。最后，借助物理化學(xué)教學(xué)引入科研生產(chǎn)實踐的概念，讓學(xué)生接觸基礎(chǔ)知識應(yīng)用到令人好奇的未知世界，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識的興趣。既使學(xué)生學(xué)習(xí)到必須掌握的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識，同時又接觸到物理化學(xué)方向科研和生產(chǎn)實踐的前沿，掌握當(dāng)前物理化學(xué)科研和生產(chǎn)實踐的動態(tài)。讓學(xué)生從一開始學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識灌輸科研實踐的相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本學(xué)科發(fā)展前沿和科研動態(tài)，使學(xué)生浸潤在科研的氛圍下，產(chǎn)生濃烈的科研傾向［8］。從而使學(xué)生尋找自身喜歡的學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)興趣，建立嚴謹?shù)目蒲泻蛯W(xué)習(xí)態(tài)度，刺激學(xué)生對未知世界的求知欲望，并潛移默化地培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的工作學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。因此，物理化學(xué)教學(xué)中引進科研實踐，不僅將枯燥無味的理論知識形象生動化，而且能讓學(xué)生認識到物理化學(xué)理論知識學(xué)習(xí)的重要性，培養(yǎng)他們的基本科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)他們對未知世界的求知欲望。
1．3教師科研實踐對物理化學(xué)教學(xué)的重要影響
對于普通本科院校來講，無論什么樣的教學(xué)改革都是圍繞教學(xué)方式和手段在課堂教學(xué)過程中的運用，無法代替教師的角色，無法改變教師授課主體的本質(zhì)，因而，教師在教學(xué)過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導(dǎo)和示范作用才能使課堂教學(xué)變得更加生動鮮活，也對學(xué)生的學(xué)習(xí)和行為有直接地引導(dǎo)作用。因而，教師自身的專業(yè)水平?jīng)Q定了他的教學(xué)水平和教學(xué)能力，而科研實踐活動對教師有很大的鍛煉和啟發(fā)作用，增加了教師的業(yè)務(wù)知識水平，對課堂教學(xué)有非常大的促進作用，因而，要提高教師的專業(yè)水平應(yīng)該鼓勵教師積極參與科研實踐工作［9］。首先，本學(xué)科專業(yè)教師開展科研實踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻資料，了解當(dāng)前科技發(fā)展的動態(tài)，及時跟蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新進展，更新和豐富本學(xué)科的理論和知識。這個過程有利于提高教師發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，并不斷更新和完善自己的知識體系，能更好地將當(dāng)前本學(xué)科科技發(fā)展動態(tài)傳授給學(xué)生，同時隨著知識水平的提高教師將以新的高度去思考學(xué)科發(fā)展趨勢，自然而然地應(yīng)用到教育教學(xué)和人才培養(yǎng)的模式，進而思考未來人才的發(fā)展趨勢和人才培養(yǎng)的最佳方法。其次，教師從事科研工作對該學(xué)科未知領(lǐng)域的探索研究是一個長期而艱苦的過程，能提高教師的邏輯思維能力和表達能力，能培養(yǎng)教師一絲不茍和勇于創(chuàng)新的嚴謹治學(xué)態(tài)度、頑強拼搏的精神以及良好的科研素質(zhì)，激發(fā)教師的創(chuàng)新思想，迎合當(dāng)前國家鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對學(xué)生起到表率作用，促進培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、頑強拼搏精神以及嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，對學(xué)生成才起到推動作用。此外，教師的科研成果能讓學(xué)生直接感受到科研并非遙不可及，對學(xué)生有很大的引導(dǎo)和促進作用，同時可以激發(fā)學(xué)生對科研的興趣和求知欲望，主動參與到教師的科研實踐，激起他們對物理化學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的熱情［9］。因此，教師要實現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的改革創(chuàng)新，適應(yīng)當(dāng)前形式下物理化學(xué)教學(xué)的發(fā)展，僅憑教學(xué)經(jīng)驗是遠遠不夠的，必須從事科學(xué)研究去實踐、去探索、去創(chuàng)新，進一步提高本學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)，從而加快教育觀念的更替，逐步形成具有自身特色的教學(xué)方式，將新理論、新方法滲透到物理化學(xué)教學(xué)實踐中，才能改變多年從教的疲憊與困惑，同時也激發(fā)了自身潛在的創(chuàng)造力。
2結(jié)論
［關(guān)鍵詞］科研實踐；物理化學(xué)；教學(xué)
物理化學(xué)是一門借助物理的基本原理，揭示化學(xué)基本規(guī)律的學(xué)科，也是一門理論性、系統(tǒng)性、邏輯性很強的學(xué)科，具有理論公式多，推導(dǎo)復(fù)雜的學(xué)科特點。初學(xué)者往往感到抽象難懂，對數(shù)學(xué)知識要求高，容易產(chǎn)生畏難情緒，也往往認為理論知識學(xué)了沒有用途，導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)的興趣。為了解決物理化學(xué)中抽象難懂的問題，通常采用的方法是在教師授課時列舉一些與生活實踐相關(guān)的現(xiàn)象，借助物理化學(xué)知識加以解決，但是這只是一些簡單的應(yīng)用，并且借助于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)都能得到容易理解的結(jié)果，但是對于有一定知識水平的大學(xué)生似乎顯得過于簡單，并不能激發(fā)他們對物理化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，解決他們對物理化學(xué)理論學(xué)習(xí)的困惑，展示理論知識與科學(xué)實踐和生產(chǎn)實踐的緊密聯(lián)系，從而體現(xiàn)物理化學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科的價值。另外，物理化學(xué)中化學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)公式都是從科學(xué)實踐總結(jié)出來的，能指導(dǎo)科學(xué)實踐活動。因而，在物理化學(xué)實際教學(xué)中，除了要結(jié)合生活實踐之外，教師應(yīng)該適當(dāng)闡述理論公式的實際科研來源以及這些理論知識在科學(xué)前沿研究和生產(chǎn)實踐的應(yīng)用價值，才能引導(dǎo)學(xué)生逐漸認識到物理化學(xué)知識理論學(xué)習(xí)的重要性，同時也可以通過科研實例刺激學(xué)生的好奇心和求知欲，從而激發(fā)學(xué)生對物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師科研能促進物理化學(xué)理論教學(xué)，也能促進學(xué)生對當(dāng)前科研前沿的了解，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1科研實踐對物理化學(xué)教學(xué)的促進作用
1．1物理化學(xué)理論在科研實踐中的應(yīng)用
盡管物理化學(xué)科研實踐的實驗方法和手段比較復(fù)雜，但是常常使用了大學(xué)物理化學(xué)書本上的基本原理和基礎(chǔ)知識，因而，我們可以選擇一些合適的科研實踐活動將其應(yīng)用到物理化學(xué)教學(xué)中，以提高學(xué)生對物理化學(xué)基礎(chǔ)理論重要性的認識，幫助他們更好地理解這些基礎(chǔ)知識，激發(fā)他們對物理化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。這里我們以原電池的基本原理在科研中的應(yīng)用來闡述物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)的重要性。已有文獻報道具有缺陷的碳納米管浸入到一定濃度的氯鉑酸或者氯金酸溶液中，通過原子力顯微鏡能夠觀察到在碳納米管的邊壁缺陷上快速形成金屬鉑納米粒子或者金納米粒子［1］。這金屬離子自發(fā)還原沉積碳納米管上的現(xiàn)象歸因于金屬離子與碳納米管之間的原電池效應(yīng)，電極反應(yīng)分別是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根據(jù)電極電勢的數(shù)學(xué)公式計算出PtCl42－和AuCl4－的還原電勢以及碳納米管的氧化電勢，并比較它們的大小，從而能判斷出金屬鉑或者金粒子是否能沉積在碳納米管的邊壁上。更進一步地研究表明利用原電池效應(yīng)可以在碳納米管的表面邊壁上沉積四氧化三鐵、氧化亞銅、二氧化釩等中間價態(tài)的金屬氧化物，計算這些金屬離子與碳納米管之間的電極電勢ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通過控制溶液的pH值和碳納米管的結(jié)構(gòu)等反應(yīng)條件實現(xiàn)中間價態(tài)的金屬氧化物沉積在碳納米管的表面，關(guān)鍵是通過原電池效應(yīng)合成的碳納米管－金屬氧化物復(fù)合材料在催化加氫反應(yīng)、苯酚羥基化反應(yīng)等催化反應(yīng)中展示了比其他方法合成的該種復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能，體現(xiàn)了合理的使用電化學(xué)方法合成材料具有重要的應(yīng)用價值［2－4］。盡管這些科研工作涉及的內(nèi)容比較廣泛，考慮的因素復(fù)雜，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化學(xué)中原電池電極電勢的相關(guān)基礎(chǔ)知識。實際上，物理化學(xué)中熱力學(xué)、溶液中的化學(xué)勢、物質(zhì)的相圖、吸附脫附、動力學(xué)研究等基本知識在當(dāng)前的科研都有廣泛的應(yīng)用，利用這些基本知識來驗證過程的可行性或者借助它們推斷出物理化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科中更深層次的機理或者原理［5－7］。因此，物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識在當(dāng)前的科學(xué)研究工作中仍然具有重要的價值，是學(xué)生為今后工作和學(xué)習(xí)所必須要掌握的。
1．2科研實踐對學(xué)生物理化學(xué)學(xué)習(xí)的促進作用
物理化學(xué)中的基礎(chǔ)知識都是比較抽象，數(shù)學(xué)公式比較多，這增大了學(xué)生學(xué)習(xí)的困難，但是這些基礎(chǔ)知識都是來自科學(xué)實踐，相應(yīng)地能用來指導(dǎo)科學(xué)實踐活動，因而，學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識的時候借助于科研實踐來展示這些知識，能幫助學(xué)生更好了解和掌握這些知識。首先，科研實踐的學(xué)術(shù)論文為了更好地解釋相關(guān)原理往往都使用大量的圖表或者視頻，直觀地展示和支撐他們的實驗結(jié)果，幫助讀者理解論文的結(jié)論。教師可以根據(jù)物理化學(xué)相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容提煉這些學(xué)術(shù)論文，在教學(xué)中利用論文中直觀的圖片或者視頻給學(xué)生展示對應(yīng)的知識點，使得抽象的知識圖像化、具體化，同時將枯燥無味的理論知識形象生動地呈現(xiàn)到學(xué)生的面前，加深學(xué)生對該知識點的印象，促進學(xué)生對該知識點的理解和掌握。其次，物理化學(xué)的教學(xué)過程中可以借助科研實踐論文生動地展示給學(xué)生，不僅能幫助學(xué)生理解這些知識點，更能讓學(xué)生意識到物理化學(xué)課程中基礎(chǔ)知識與生產(chǎn)實際有緊密的聯(lián)系，而不是為了學(xué)習(xí)抽象的知識而學(xué)習(xí)這些知識。它們能夠直接應(yīng)用到實際科研和生產(chǎn)實踐中，并指導(dǎo)科學(xué)實踐和生產(chǎn)實踐活動，使得學(xué)生不再認為理論知識難學(xué)而沒有用途，更不會消極地學(xué)習(xí)和理解這些物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識。學(xué)生會更加積極主動理解和掌握所學(xué)知識點，甚至通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等相關(guān)工具，更進一步地詳細了解與物理化學(xué)書本上相關(guān)知識內(nèi)容，從而間接地提高他們的自學(xué)能力，培養(yǎng)他們積極主動學(xué)習(xí)的能力。最后，借助物理化學(xué)教學(xué)引入科研生產(chǎn)實踐的概念，讓學(xué)生接觸基礎(chǔ)知識應(yīng)用到令人好奇的未知世界，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)基礎(chǔ)知識的興趣。既使學(xué)生學(xué)習(xí)到必須掌握的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識，同時又接觸到物理化學(xué)方向科研和生產(chǎn)實踐的前沿，掌握當(dāng)前物理化學(xué)科研和生產(chǎn)實踐的動態(tài)。讓學(xué)生從一開始學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識灌輸科研實踐的相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本學(xué)科發(fā)展前沿和科研動態(tài)，使學(xué)生浸潤在科研的氛圍下，產(chǎn)生濃烈的科研傾向［8］。從而使學(xué)生尋找自身喜歡的學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)興趣，建立嚴謹?shù)目蒲泻蛯W(xué)習(xí)態(tài)度，刺激學(xué)生對未知世界的求知欲望，并潛移默化地培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)，為今后的工作學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。因此，物理化學(xué)教學(xué)中引進科研實踐，不僅將枯燥無味的理論知識形象生動化，而且能讓學(xué)生認識到物理化學(xué)理論知識學(xué)習(xí)的重要性，培養(yǎng)他們的基本科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)他們對未知世界的求知欲望。
1．3教師科研實踐對物理化學(xué)教學(xué)的重要影響
對于普通本科院校來講，無論什么樣的教學(xué)改革都是圍繞教學(xué)方式和手段在課堂教學(xué)過程中的運用，無法代替教師的角色，無法改變教師授課主體的本質(zhì)，因而，教師在教學(xué)過程中起著重要的作用。只有通過教師的教導(dǎo)和示范作用才能使課堂教學(xué)變得更加生動鮮活，也對學(xué)生的學(xué)習(xí)和行為有直接地引導(dǎo)作用。因而，教師自身的專業(yè)水平?jīng)Q定了他的教學(xué)水平和教學(xué)能力，而科研實踐活動對教師有很大的鍛煉和啟發(fā)作用，增加了教師的業(yè)務(wù)知識水平，對課堂教學(xué)有非常大的促進作用，因而，要提高教師的專業(yè)水平應(yīng)該鼓勵教師積極參與科研實踐工作［9］。首先，本學(xué)科專業(yè)教師開展科研實踐工作之前必須不斷查閱大量新的文獻資料，了解當(dāng)前科技發(fā)展的動態(tài)，及時跟蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新進展，更新和豐富本學(xué)科的理論和知識。這個過程有利于提高教師發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，并不斷更新和完善自己的知識體系，能更好地將當(dāng)前本學(xué)科科技發(fā)展動態(tài)傳授給學(xué)生，同時隨著知識水平的提高教師將以新的高度去思考學(xué)科發(fā)展趨勢，自然而然地應(yīng)用到教育教學(xué)和人才培養(yǎng)的模式，進而思考未來人才的發(fā)展趨勢和人才培養(yǎng)的最佳方法。其次，教師從事科研工作對該學(xué)科未知領(lǐng)域的探索研究是一個長期而艱苦的過程，能提高教師的邏輯思維能力和表達能力，能培養(yǎng)教師一絲不茍和勇于創(chuàng)新的嚴謹治學(xué)態(tài)度、頑強拼搏的精神以及良好的科研素質(zhì)，激發(fā)教師的創(chuàng)新思想，迎合當(dāng)前國家鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潮流。教師在科研中的鍛煉往往對學(xué)生起到表率作用，促進培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、頑強拼搏精神以及嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，對學(xué)生成才起到推動作用。此外，教師的科研成果能讓學(xué)生直接感受到科研并非遙不可及，對學(xué)生有很大的引導(dǎo)和促進作用，同時可以激發(fā)學(xué)生對科研的興趣和求知欲望，主動參與到教師的科研實踐，激起他們對物理化學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的熱情［9］。因此，教師要實現(xiàn)物理化學(xué)教學(xué)的改革創(chuàng)新，適應(yīng)當(dāng)前形式下物理化學(xué)教學(xué)的發(fā)展，僅憑教學(xué)經(jīng)驗是遠遠不夠的，必須從事科學(xué)研究去實踐、去探索、去創(chuàng)新，進一步提高本學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)，從而加快教育觀念的更替，逐步形成具有自身特色的教學(xué)方式，將新理論、新方法滲透到物理化學(xué)教學(xué)實踐中，才能改變多年從教的疲憊與困惑，同時也激發(fā)了自身潛在的創(chuàng)造力。
2結(jié)論
1改革物理化學(xué)實驗教學(xué)的教學(xué)方法探索
由于地方工科院校的物理化學(xué)實驗教學(xué)存在上述問題，必須有針對性進行改革并探索新的教學(xué)模式。結(jié)合地方院校物理化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀的共性及我校物理化學(xué)實驗的教學(xué)現(xiàn)狀，我們對物理化學(xué)實驗教學(xué)采取一些改革措施，并探索新的教學(xué)方法。
1.1增加、更新物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容
地方工科院校的物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置受資金投入不足、實驗儀器配置數(shù)量不足、設(shè)備落后、實驗教學(xué)學(xué)時少等因素制約，因此，根據(jù)實際情況設(shè)置物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容非常重要。而大多數(shù)工科院校一般根據(jù)物理化學(xué)理論課的教學(xué)內(nèi)容開設(shè)相應(yīng)的物理化學(xué)實驗，導(dǎo)致有部分實驗與先行的無機化學(xué)實驗相同或者相似，因此，我們在新的物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，必須統(tǒng)籌考慮無機化學(xué)實驗和物理化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容，避免在物理化學(xué)實驗教學(xué)中重復(fù)無機化學(xué)實驗，浪費不必要的實驗學(xué)時。更新物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，剔除一些內(nèi)容過于陳舊的物理化學(xué)實驗，補充一些先進的、有代表性的實驗，如，原有的一級反應(yīng)實驗-過氧化氫分解實驗，是利用氣體體積隨時間的變化關(guān)系來確定速率常數(shù)，但體積變化是通過手工移動水準(zhǔn)瓶來測定的，難以準(zhǔn)確測定，影響實驗結(jié)果，因此，將該實驗改為蔗糖溶液水解反應(yīng)，通過旋光度測定反應(yīng)體系溶液濃度隨時間的變化關(guān)系，較精確地測定一級反應(yīng)速率常數(shù)。在實驗用時少的經(jīng)典實驗中增加一些與物理化學(xué)研究熱點相關(guān)的物理化學(xué)實驗，如，電極制備及電池電動勢的測定，該實驗用時較少，我們在實驗教學(xué)中增加有關(guān)鋰離子電池電壓及充放電測試的實驗內(nèi)容。原有的物理化學(xué)實驗內(nèi)容為:燃燒熱的測定、靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓、合金相圖、電極制備及電池電動勢的測定、電導(dǎo)法測定弱電解質(zhì)的電離常數(shù)、一級反應(yīng)―過氧化氫分解、氫氧化鐵溶膠的電泳、溶液吸附法測定固體物質(zhì)的比表面，改革后的物理化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容調(diào)整為:燃燒熱的測定、靜態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓、合金相圖、電極制備及電池電動勢的測定、Li/LiMn2O4鋰離子電池的組裝及電化學(xué)性能測試、二級反應(yīng)-乙酸乙酯皂化、一級反應(yīng)―蔗糖溶液水解反應(yīng)、氫氧化鐵溶膠制備及電泳、溶液吸附法測定活性炭的比表面、活性炭作為超級電容器電極的比電容測定、納米TiO2對甲基橙的光降解。
減少內(nèi)容固定、陳舊的驗證性實驗的實驗數(shù)量，增加具有設(shè)計性、創(chuàng)新性的綜合實驗的實驗數(shù)量。增加綜合性物理化學(xué)實驗數(shù)量，物理化學(xué)實驗教材中不提供綜合性實驗具體的操作步驟，只提供實驗原料和相應(yīng)的儀器，要求學(xué)生預(yù)先查閱相關(guān)文獻，自己設(shè)計實驗方案，允許在實驗過程不斷修正實驗方案，實驗結(jié)束后，學(xué)生在教師的幫助下分析實驗成敗的原因。綜合性物理化學(xué)實驗的引入，可以較好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會查閱文獻、比較周全地考慮問題并設(shè)計實驗方案，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和實驗操作能力，為今后的相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)以及科研創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。
1.2改革物理化學(xué)實驗教學(xué)模式
目前大部分工科院校仍采用教師板書講解實驗原理和演示實驗操作細節(jié)、學(xué)生按要求進行實驗的傳統(tǒng)物理化學(xué)實驗的教學(xué)模式，導(dǎo)致教師花費較長的時間講解和糾正學(xué)生實驗操作，實驗效果和效率較差。我們改進傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)模式，采用現(xiàn)代教育方法和手段結(jié)合傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，倡導(dǎo)多種教學(xué)模式的綜合運用的新教學(xué)模式。為了節(jié)省教師講解實驗原理和演示實驗操作的時間，將要講解的實驗原理做成詳細的PPT文件，以及將演示實驗操作的詳細過程制作成視頻文件，并將這些文件上傳到桂林理工大學(xué)的教育在線系統(tǒng)，以供學(xué)生網(wǎng)上觀看或下載，讓學(xué)生提前觀看和預(yù)習(xí)實驗教材，使學(xué)生明確實驗?zāi)康?、了解實驗原理和實驗操作，教師在物理化學(xué)實驗授課時不再詳細講解實驗原理和演示實驗操作，為物理化學(xué)實驗教學(xué)節(jié)省了時間。無形之中，壓縮單個物理化學(xué)實驗項目的實驗用時，在整個物理化學(xué)實驗教學(xué)32學(xué)時不變的前提條件下，物理化學(xué)實驗的實驗項目數(shù)由原來的8個增加到11個，解決實驗教學(xué)課時少導(dǎo)致實驗項目少、學(xué)生實驗操作訓(xùn)練不足的難題，同時，可以進一步提高學(xué)生的實驗操作技能和增強學(xué)生對實驗相關(guān)的物理化學(xué)理論基礎(chǔ)知識的理解，從而提高物理化學(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量。
1.3強化和提高學(xué)生實驗數(shù)據(jù)處理和分析能力
提高學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)處理和分析能力也是物理化學(xué)實驗教學(xué)的一個主要目的，加強學(xué)生數(shù)據(jù)處理和分析能力的培養(yǎng)，對學(xué)生實驗設(shè)計能力、獨立思考能力、誤差分析能力等綜合實驗?zāi)芰Φ奶岣呔哂兄匾囊饬x。大部分的物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜，通常需要經(jīng)過復(fù)雜的公式計算、作圖、線性擬合、非線性擬合等復(fù)雜過程，只有借助數(shù)據(jù)處理和作圖軟件才有可能獲得精確的實驗結(jié)果。但傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗教學(xué)并不要求學(xué)生利用作圖軟件處理數(shù)據(jù)，因此，大部分學(xué)生只采用手工計算和利用坐標(biāo)紙手工繪圖的粗略方法處理數(shù)據(jù)，在描點畫線和選取坐標(biāo)比例時易引入較大的誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理結(jié)果誤差較大，甚至不準(zhǔn)確。針對這種現(xiàn)象，我們在新的物理化學(xué)實驗教學(xué)過程中，要求學(xué)生要利用常用的Origin作圖軟件處理比較復(fù)雜的實驗數(shù)據(jù)，并在物理化學(xué)實驗開課前對學(xué)生進行Origin軟件授課和培訓(xùn)，使學(xué)生初步掌握Origin軟件的使用方法。學(xué)生采用origin軟件進行公式計算、數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)擬合、相關(guān)性等分析，不僅簡化了數(shù)據(jù)處理的過程，提高了結(jié)果分析的精確度、準(zhǔn)確度，而且還能培養(yǎng)對實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析的科學(xué)嚴謹態(tài)度，同時，進一步提升學(xué)生的計算機應(yīng)用能力，為學(xué)生今后的科研實驗打下良好的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。
1.4改革實驗考核方法
傳統(tǒng)的實驗考核方法主要是根據(jù)實驗報告確定學(xué)生的物理化學(xué)實驗成績，實驗報告只體現(xiàn)出學(xué)生的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理，難以體現(xiàn)學(xué)生的實驗態(tài)度、實驗操作技能以及綜合能力，因此，實驗報告難以準(zhǔn)確判斷學(xué)生是否掌握實驗原理和實驗操作。針對傳統(tǒng)考核方法的不足，我們對傳統(tǒng)考核方法進行了改進，采用實驗成績包括平時成績和考試成績的考核方法。平時成績包括預(yù)習(xí)、實驗操作和實驗報告，占實驗總成績的40%。在課程結(jié)束后進行閉卷考試和實驗操作考試，考察學(xué)生實驗原理和技能的掌握情況，考試成績占實驗總成績的60%。采用新的考核方法，促使學(xué)生更加重視物理化學(xué)實驗原理、相關(guān)的理論知識以及實驗操作，有利于鞏固學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識和熟練掌握相關(guān)的實驗操作，有利于提高學(xué)生的實驗綜合能力，為今后相關(guān)課程的學(xué)習(xí)及科研工作打下堅實的基礎(chǔ)。
2物理化學(xué)實驗教學(xué)改革的初步成效
改革后的物理化學(xué)實驗教學(xué)授課的對象為2008、2009、2010、2011級的化學(xué)工程與工藝、材料化學(xué)、無機非金屬材料工程、高分子材料科學(xué)與工程等專業(yè)的學(xué)生，這部分學(xué)生的物理化學(xué)實驗項目數(shù)量比同年級其他專業(yè)的學(xué)生多3個，實驗操作技能及數(shù)據(jù)處理和分析能力也明顯優(yōu)于其他專業(yè)的學(xué)生。根據(jù)我們對桂林理工大學(xué)2012、2013屆的本科畢業(yè)論文優(yōu)秀率以及廣西高?；瘜W(xué)化工類論文及設(shè)計競賽獲獎率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，可以看出，通過改革后的物理化學(xué)實驗教學(xué)培訓(xùn)的學(xué)生的實驗操作技能、數(shù)據(jù)處理和分析能力等綜合能力明顯高于采用原教學(xué)模式授課的學(xué)生。
專業(yè)學(xué)術(shù)之路
孫益民教授是恢復(fù)高考制度后首屆大學(xué)生，就讀于安徽師范大學(xué)化學(xué)系，畢業(yè)后的第一份工作是在母校的化學(xué)系物理化學(xué)教研室從事《物理化學(xué)》等專業(yè)課的教學(xué)工作，第二年起擔(dān)任了化學(xué)系的實驗室主任一職。
孫益民教授兢兢業(yè)業(yè)，教學(xué)和科研工作兩手抓，兩方面都作出了突出成績。由于精湛的專業(yè)技術(shù)和深厚的學(xué)術(shù)功底，1987年國家教委將他派往到四川外國語學(xué)院學(xué)習(xí)，隨后前往瑞典皇家工學(xué)院物理化學(xué)系學(xué)習(xí)，從事計算機在物理化學(xué)、物理化學(xué)分析、化學(xué)工程教學(xué)與研究應(yīng)用的課題研究。在瑞典學(xué)習(xí)期間，進行了包括紅外、紫外可見光譜、質(zhì)譜、核磁共振、X射線、化學(xué)分析電子能譜等多項內(nèi)容在內(nèi)的波譜學(xué)及波譜儀器的使用維修理論和技術(shù)研究工作，均取得了優(yōu)異的成績。
回國之后的孫益民教授返回母校工作，擔(dān)任化學(xué)系物理化學(xué)教研室的講師、副教授，從事多門課程的教學(xué)事務(wù)，同時還承擔(dān)了學(xué)校的多個科研項目，與此同時，他也沒有停下自己在科研道路上不斷求索進取的腳步。自1994年起他在北京科技大學(xué)物理化學(xué)系攻讀工學(xué)博士學(xué)位，研究方向是“稀土金屬鹵化物相圖計算與模式識別評估”，在此期間參與了兩項國家重點自然科學(xué)基金研究項目，其中“冶金物理化學(xué)若干前沿問題探討”為重大項目，同時還在“無鉛焊料研究”課題項目中擔(dān)任了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算焊料的表面張力研究工作。
1996年至1998年，孫益民再次出國深造，就讀于加拿大蒙特利爾大學(xué)工學(xué)院，主要攻讀方向為材料熱力學(xué)研究。1998年10月份返回北京科技大學(xué)，就讀于冶金學(xué)院，1999年6月份以優(yōu)異成績通過了博士論文答辯，之后回到安徽師范大學(xué)，歷任有機化學(xué)研究所所長、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院科研副院長、教授、博導(dǎo)等專業(yè)技術(shù)職務(wù)。
回首孫教授的求學(xué)歷程，扎實的學(xué)術(shù)功底和嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神為他今時今日取得的成就奠定了堅實的基礎(chǔ)。
用心培育人才
孫益民教授在國內(nèi)外的權(quán)威學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了數(shù)十篇各類學(xué)術(shù)論文，在材料科學(xué)、物理化學(xué)、稀有金屬有機化合物物理性質(zhì)研究、超臨界流體提取技術(shù)系統(tǒng)研究等多個專業(yè)領(lǐng)域均有不凡的建樹，但是談及自己，他對自己的身份定位始終有著“大學(xué)教授”這一項，教書育人、為國家培養(yǎng)科技人才既是夢想，也是他從未曾偏離的堅持。
早在上世紀(jì)80年代大學(xué)畢業(yè)初期，那個時代的大學(xué)生是時代的驕傲、社會各行業(yè)都緊缺的人才，孫教授就已經(jīng)選擇了留校任教，從事緊張繁重的科研實驗工作的同時還擔(dān)任了化學(xué)系“物理化學(xué)”和“物理化學(xué)實驗”等課程的教學(xué)工作。
在瑞典皇家工學(xué)院學(xué)成歸國之后，回到安徽師范大學(xué)的孫益民作為科研中堅力量承擔(dān)起多個縱向和橫向研究項目，同時他依然沒有放松教學(xué)工作，擔(dān)任了“化工儀表自動化”、“分析儀器使用及維修”，用英文開設(shè)“物理化學(xué)”等多門課程的教學(xué)工作。
雖然因為繼續(xù)求學(xué)的原因，孫益民有五年時間分別在北京科技大學(xué)和加拿大蒙特利爾大學(xué)度過，取得博士學(xué)位回到安徽師范大學(xué)后的他研究工作更加繁忙、研究任務(wù)也更重，但是教學(xué)工作始終在他的工作當(dāng)中占了相當(dāng)?shù)谋戎?。他堅持在教學(xué)的第一線培養(yǎng)青年一代的科技工作者，在化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院先后擔(dān)任研究生導(dǎo)師和博士生導(dǎo)師，多年來，已經(jīng)為祖國培養(yǎng)出了多位在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)W有所長的青年人才。
研究碩果累累
孫益民教授的研究方向包括了材料熱力學(xué)的優(yōu)化與計算、天然產(chǎn)物提取的物理化學(xué)機制研究、金屬有機化合物物理性質(zhì)計算的應(yīng)用研究、多組分共存物系濃度同時測定計算應(yīng)用研究、相圖模式識別構(gòu)筑、新型結(jié)構(gòu)材料改性研究、微波法制備納米材料、熔鹽化學(xué)與技術(shù)、中藥現(xiàn)代化研究、農(nóng)作物脫農(nóng)殘研究、醫(yī)用復(fù)合材料研究、生物質(zhì)殺菌劑研究、超臨界流體提取有效成分群工藝系統(tǒng)研究、活性炭綠色生產(chǎn)工藝、重金屬同時檢測及脫除、農(nóng)藥殘留快速同時測定、大米脫農(nóng)殘研究等多個領(lǐng)域的項目，2010年提出室溫（常溫）瀝青概念，為節(jié)能減排二氧化碳做出貢獻。
研究項目當(dāng)中，其中有國家自然科學(xué)基金研究項目和安徽省自然科學(xué)基金項目以及高校自然科學(xué)基金項目，不少已經(jīng)獲得了發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯＠渲械尼t(yī)用復(fù)合材料已經(jīng)開始了有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
累累的研究碩果為孫益民教授贏得了榮譽，先后獲得北京市科學(xué)技術(shù)進步二等獎，中國高校科學(xué)技術(shù)進步二等獎以及安徽省教育廳優(yōu)秀教學(xué)成果獎等多個科研和教學(xué)獎項。
工業(yè)技術(shù)優(yōu)化
孫益民教授集三十年從事高等教育經(jīng)驗，二十多年的科研經(jīng)歷以及十多年的工業(yè)實踐，在數(shù)據(jù)采掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、非線性科學(xué)、材料計算設(shè)計等領(lǐng)域的探究，以及在化學(xué)化工領(lǐng)域、工業(yè)技術(shù)等方面積累的經(jīng)驗知識，在21世紀(jì)初自主研發(fā)了多因素多水平多目標(biāo)可視化分析m³VA方法?？梢暂^為有效地解決實驗科學(xué)和工業(yè)技術(shù)優(yōu)化的“多因素多水平多目標(biāo)問題(m³)”這一世界性難題。2005年起被聯(lián)合國經(jīng)濟及社會理事會聘為諮商專家，諮商領(lǐng)域為材料科學(xué)、天然產(chǎn)物科學(xué)、物理化學(xué)、計算化學(xué)。
M3VA方法在多個工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域方面得到了成功應(yīng)用，確實解決了很多困擾各類企業(yè)的技術(shù)難題。如常溫瀝青、瀝青混料研究、高分子材料改性研究、中醫(yī)骨傷外固定材料、大米脫農(nóng)殘、超臨界二氧化碳提取植物有效成分群系統(tǒng)研究、化工工藝優(yōu)化、多元物質(zhì)混合焓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究、重金屬同時測定研究等多個工業(yè)領(lǐng)域中的問題。孫益民教授多次出訪美國、加拿大，2011年1月又隨安徽省新能源團去德國進行技術(shù)學(xué)習(xí)交流。在國內(nèi)，孫益民教授一直堅持免費為企業(yè)提供工藝優(yōu)化設(shè)計。
目前列入推廣的工業(yè)化技術(shù)有：I²S-MH (中藥-保健品原料工業(yè)信息化系統(tǒng))；TOMDO(新材料設(shè)計與優(yōu)化技術(shù))；TOSMAS(一步法瀝青混料技術(shù))；I²S-C (化工工藝優(yōu)化技術(shù))；ACIP(活性炭精深加工產(chǎn)業(yè)化)；I²P-1 (高分子材料改性系統(tǒng)技術(shù))。
關(guān)鍵詞：研究生；Seminar；教學(xué)模式；表面物理化學(xué)
中圖分類號：G643文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1674-9324（2018）09-0216-02
一、引言
研究生學(xué)位課常常為理論性較強的課程，過去常采用老師講學(xué)生聽的傳統(tǒng)“填鴨式”教育模式，教學(xué)過程中學(xué)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(xué)方式進行改革和調(diào)整。Seminar源自拉丁文的Seminarium，原意為“苗圃”、“發(fā)祥地”，國內(nèi)多將其譯為“討論課”、“研討課”、“席明納”或“習(xí)明納爾”，也有學(xué)者將其理解為“學(xué)者之間的對話”。歐美各大學(xué)普遍采用的Seminar，源于19世紀(jì)初期的柏林大學(xué)，以洪堡（W.VHumboldt）倡導(dǎo)的學(xué)術(shù)自由、教學(xué)與科研相結(jié)合教育思想為基礎(chǔ)。它具有教學(xué)與科研雙重職能，是以高深學(xué)問為研究內(nèi)容、以討論和辯論為基本交流形式、師生平等交流的教學(xué)范式，其目的是探究高深學(xué)問，促進教學(xué)相長，以創(chuàng)新性研究為其精髓，以趨近和發(fā)現(xiàn)真理為最終目的[1]。國內(nèi)清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)都有較為全面、較為成功的研討型課程教學(xué)[2]。從查閱的資料來看，深圳大學(xué)、浙江中醫(yī)藥大學(xué)、吉林大學(xué)、國防科技大學(xué)、中國科技大學(xué)、石河子大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、貴州財經(jīng)大學(xué)等數(shù)十所高校都或多或少有人以seminar的方式開設(shè)專業(yè)課程，其中有的是全校性系統(tǒng)開設(shè)研討課，國防科技大學(xué)從2011年春季學(xué)期起在本科高年級學(xué)生中開設(shè)了21門專題研討課，全部以seminar的方式出現(xiàn)[3]。
二、Seminar教學(xué)組織過程
1.授課對象。授課對象為西南科技大學(xué)礦物加工工程專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士研究生，所有學(xué)生經(jīng)報送或通過全國碩士研究生招生統(tǒng)一考試錄取入學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)成績較好，本專業(yè)理論基礎(chǔ)比較扎實。進行Seminar模式教學(xué)時，學(xué)生根據(jù)自己研究生期間可能遇到的研究課題，負責(zé)一個相近專題，以便提升學(xué)習(xí)的積極性，也能提高學(xué)生討論問題的興趣。
2.教材選擇和教師組織。在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，由于礦物分離與富集的依據(jù)是有用礦物與脈石礦物之間的物理化學(xué)性質(zhì)差異，表面物理化學(xué)的作用也不可替代[4]，因此，將《表面物理化學(xué)》作為礦物加工工程碩士點的學(xué)位課程之一；王中平等編著的《面物理化學(xué)》（同濟大學(xué)出版社，2015年）作為教材，內(nèi)容包括界面和界面張力、表面化學(xué)三大經(jīng)典公式、固-液界面的潤濕現(xiàn)象、固液界面電化學(xué)、范德華引力和膠體的穩(wěn)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(yīng)用、常用表面分析技術(shù)、材料表面改性和制備應(yīng)用[5]。其中界面和界面張力、表面化學(xué)三大經(jīng)典公式和常用表面分析技術(shù)由教師主講，其余部分采用Seminar教學(xué)模式授課。教學(xué)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(zé)基礎(chǔ)理論授課，第二主講教師負責(zé)研討專題設(shè)置，助教負責(zé)成績評定表格設(shè)計以及成績統(tǒng)計。
3.授課內(nèi)容。界面和界面張力、表面化學(xué)三大經(jīng)典公式和常用表面分析技術(shù)由教師主講。其余內(nèi)容結(jié)合學(xué)生研究課題設(shè)計研討專題，每次seminar完整教學(xué)過程包括理論課（2課時）—查閱研究文獻（教師指導(dǎo)課外完成，并制作PPT）—討論課（2課時）。三位授課老師緊扣教學(xué)大綱和培養(yǎng)方案，根據(jù)學(xué)生研究課題和當(dāng)前研究熱點，討論確定專題方向，由第二主講教師引導(dǎo)學(xué)生查詢高水平文獻，初步判斷與課程內(nèi)容的相關(guān)性和前沿性，選擇代表性論文，最終設(shè)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(fù)合材料對Cr（VI）的吸附”和“三維石墨烯對水溶液中抗生素環(huán)丙沙星的吸附研究”等五個專題。學(xué)生仔細研讀論文，在指導(dǎo)老師探討相關(guān)問題過程中深刻理解論文研究內(nèi)容的前提下，制作交流匯報PPT。介紹該論文與教材指導(dǎo)的相關(guān)性，如何將教材知識點應(yīng)用于科學(xué)研究。
4.交流發(fā)言。與國外學(xué)生相比，中國學(xué)生受到傳統(tǒng)教育的影響，普遍不喜歡發(fā)表自己的意見，為此引導(dǎo)和調(diào)動學(xué)生發(fā)言的積極性和主動性是seminar教學(xué)模式成功與否的關(guān)鍵。要使學(xué)生踴躍發(fā)言，通常要做好以下三個方面的工作：（1）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)言的品質(zhì)，這種品質(zhì)指的是發(fā)言者語言禮貌、態(tài)度大方，聽者虛心地學(xué)習(xí)和友好的幫助。對于正確的觀點見解，教師應(yīng)加以贊同肯定，對于片面或錯誤的觀點，教師應(yīng)進行修正和補充，課堂就會呈現(xiàn)出“百家爭鳴，百花齊放”的局面；（2）正確評價每位發(fā)言者，對科學(xué)問題每個同學(xué)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(xué)生的對錯與否；（3）提高教師自身的親和力，我個人的習(xí)慣是多和學(xué)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(jié)束后，教師應(yīng)該對整個教學(xué)內(nèi)容進行歸納總結(jié)，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(xué)》Seminar教學(xué)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(zhì)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(nèi)容與教材知識關(guān)聯(lián)性認識、思考問題的深度等，匯報交流考慮PPT的質(zhì)量、普通話水平、匯報邏輯性等。提前告知學(xué)生成績評定標(biāo)準(zhǔn)，各環(huán)節(jié)結(jié)束后，對學(xué)生表現(xiàn)進行成績評定。
三、結(jié)語
本文以西南科技大學(xué)礦物加工工程專業(yè)研究生學(xué)位課的《表面物理化學(xué)》教學(xué)過程中的授課對象、教材選擇和教師組織、授課內(nèi)容、交流發(fā)言、成績評定進行了相關(guān)介紹。采用Seminar教學(xué)模式進行學(xué)位課授課，學(xué)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(chǔ)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(shè)置研討專題；（2）如何建立學(xué)生課堂表現(xiàn)的科學(xué)評講體系；（3）如何才能更好地培養(yǎng)學(xué)生探索問題和解決問題的能力；（4）如何科學(xué)合理評價學(xué)生學(xué)習(xí)成績等。我們將會在未來的教學(xué)中繼續(xù)探索和實踐，以期用Seminar教學(xué)模式進行學(xué)位課授課能成為可復(fù)制和推廣的模式。
參考文獻：
[1]羅啟，高峰.Seminar教學(xué)范式的價值意蘊[J].長江大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011，34（10）：148-151.
[2]張海燕.seminar教學(xué)法的應(yīng)用模式探析[J].教育教學(xué)論壇，2014，（53）：170-172.
[3]劉國福，楊俊，熊艷.本科生專題研討課教學(xué)的認識與實踐[J].高等教育研究學(xué)報，2012，35（3）：63-64.
[4]馮博，汪惠惠.礦物加工工程專業(yè)表面物理化學(xué)教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2016，（3）：117-118.
一、材料物理專業(yè)的特色
材料物理專業(yè)是“研究各種材料特別是各種先進結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料物理基礎(chǔ)、微觀結(jié)構(gòu)以及與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，為各種高新技術(shù)材料發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，是理工融合的學(xué)科”[1，2]。材料物理是物理學(xué)與材料科學(xué)的一個交叉學(xué)科，主要通過各種物理技術(shù)和效應(yīng)，實現(xiàn)材料的合成、制備、加工與應(yīng)用。主要研究范圍包括材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用；新型材料的設(shè)計以及材料的計算機模擬等[3]。材料物理將理科的知識傳授與工科的工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，使傳統(tǒng)材料工藝學(xué)與以現(xiàn)代物理學(xué)為基礎(chǔ)的材料科學(xué)相融合，具有“亦工亦理，理工相融”的特點。
二、材料物理化學(xué)在材料物理專業(yè)中的作用和地位
材料物理化學(xué)是貴州大學(xué)材料物理專業(yè)本科生的學(xué)位必修課程，這門課程是從物理化學(xué)的角度研究材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論問題，從基礎(chǔ)的具有共性的原理及方法來論述各種材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與合成、性能與應(yīng)用的相互關(guān)系。該門課程的教學(xué)目的在于提高學(xué)生的專業(yè)知識水平，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和獨立的創(chuàng)新能力，以及綜合運用基礎(chǔ)理論來解決實際問題的能力。材料物理化學(xué)是材料物理專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)化學(xué)、大學(xué)物理等理論基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)。高等數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要手段和工具，物理化學(xué)只有通過數(shù)學(xué)語言的表達才能成其為真正的科學(xué)。認識到大學(xué)物理和物理化學(xué)中熱力學(xué)內(nèi)容的銜接，了解大學(xué)物理中原子結(jié)構(gòu)知識的介紹，協(xié)調(diào)好與大學(xué)化學(xué)中原子結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容的關(guān)系，突出重點，避免重復(fù)，講清難點，是材料物理化學(xué)教學(xué)中值得注意和認真對待的問題[4]。材料物理化學(xué)同時也是材料物理專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課程（材料腐蝕與防護等）的基礎(chǔ)課程。材料腐蝕與防護課程中的金屬與合金的高溫氧化的熱力學(xué)部分，就要運用材料物理化學(xué)中諸多熱力學(xué)基本知識，如G-T平衡圖和克拉佩龍方程等。材料物理化學(xué)如同一座橋梁，將材料物理專業(yè)的前期基礎(chǔ)課與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)接起來，以完善專業(yè)知識的系統(tǒng)與連貫性。同時，材料物理化學(xué)作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是許多高等院校研究生入學(xué)考試的必考科目。材料物理化學(xué)與材料科學(xué)與工程各專業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。新材料的設(shè)計、合成以及產(chǎn)物性能的提高與可控自由基聚合反應(yīng)中所用的新型催化劑和引發(fā)劑息息相關(guān)。在材料表面改性過程中，界面效應(yīng)是起理論指導(dǎo)作用的。電化學(xué)在材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如：熔鹽電解法制取金屬鋁、多種稀土金屬及其合金，金屬在使用過程中的腐蝕及防護等，新型的化學(xué)傳感器、燃料電池、鋰離子電池的研究和生成都要用到電化學(xué)理論。而對于發(fā)展迅速的前沿材料納米材料，如何制備具有規(guī)定尺寸和組成的納米顆粒、測量其性質(zhì)、了解它們的特殊性質(zhì)與顆粒尺寸的關(guān)系等很大程度上依賴于科學(xué)測量手段和化學(xué)化工技術(shù)，這也離不開材料物理化學(xué)基本原理的指導(dǎo)。
三、材料物理化學(xué)的教學(xué)難點
根據(jù)在以往的教學(xué)過程中的觀察與經(jīng)驗，材料物理化學(xué)是一門老師難教、學(xué)生難學(xué)的課程。這首先是因為材料物理化學(xué)課程與數(shù)學(xué)物理聯(lián)系密切、抽象概念多、數(shù)理推導(dǎo)多、公式繁雜等特點。許多學(xué)生見到大段連篇的公式推導(dǎo)就會產(chǎn)生畏難心理，喪失學(xué)好該課程的信心，然后就逐漸厭學(xué)甚至放棄學(xué)習(xí)。再加上該門課程對于材料物理專業(yè)的學(xué)生來說，課時相對較少，要在有限的學(xué)時中掌握較多的內(nèi)容，使得以往的教學(xué)出現(xiàn)點到為止，認識學(xué)習(xí)不夠深入的現(xiàn)象[5]。該門課程的授課對象是大學(xué)二年級上學(xué)期的學(xué)生，處于這個時期的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情處于整個大學(xué)的全盛時期，求知欲強，精力充沛。面對這樣的學(xué)生，如何有效地利用他們的求知欲，激發(fā)起學(xué)習(xí)該課程的興趣，并針對他們的缺點，制定行之有效的方法及對策，使其通過該門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)起運用物理化學(xué)的方法進行科學(xué)研究和解決實際問題的能力，是值得我們教學(xué)工作者值得思考并認真對待的問題。
四、材料物理化學(xué)的教學(xué)改革
針對上述問題，為提高材料物理化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生能力，我們對材料物理化學(xué)課程教學(xué)進行了多方面的改革。
1.教學(xué)內(nèi)容上的改革。（1）教學(xué)內(nèi)容與材料物理專業(yè)特色相結(jié)合。針對材料物理專業(yè)“亦工亦理，理工相融”的特點，材料物理化學(xué)的教學(xué)思想與內(nèi)容安排也要做到理工相融。既要把重點放在物理化學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)技能的教育上，比如要對基本概念有比較深的理解，對重要公式能夠熟練掌握，對課程作業(yè)有嚴格的要求等，以加強學(xué)生對理論知識的認識和理解[6]。同時，教師也要認識到工程教育是材料物理專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中不可缺少的重要組成部分，要徹底改變傳統(tǒng)物理化學(xué)教學(xué)模式下工程教育處于從屬地位的狀況。我們既要強調(diào)物理化學(xué)學(xué)科的理論性和科學(xué)性，又要從工程需求的實際出發(fā)進行考慮，不能重科學(xué)輕技術(shù)、重理論輕實踐，不能從理論到理論，而應(yīng)注重相關(guān)結(jié)論的物理意義、適用范圍，注重科學(xué)理論與工程問題的結(jié)合。（2）教學(xué)內(nèi)容與科研實踐相結(jié)合。材料物理化學(xué)課程應(yīng)積極倡導(dǎo)科研與教學(xué)資源共享，以科研促進教學(xué)，適時地將最前沿的科研成果滲透到教材、教學(xué)和實驗中。將科研課題和教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)科研對教學(xué)的帶動作用。如能實現(xiàn)教學(xué)和科研的互動，這將為本科生完成畢業(yè)論文，繼續(xù)讀研深造奠定堅實的基礎(chǔ)，并能大大提高學(xué)生分析問題解決問題的能力、實驗操作能力以及計算機軟件的使用能力。同時將教學(xué)與教師的科研實踐相結(jié)合，還有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和進行實驗操作的積極性及興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)其探索精神。例如，可將材料物理系教師的科研課題“稀土氧化物納米顆粒的制備”與相關(guān)化學(xué)熱力學(xué)和界面現(xiàn)象的知識相結(jié)合來進行教學(xué)，將教師課題“激光熔覆制備生物陶瓷材料”與相關(guān)的熱力學(xué)知識相結(jié)合，如反應(yīng)吉布斯自由能的計算及其作為反應(yīng)判據(jù)的應(yīng)用，等等。還可以鼓勵感興趣的學(xué)生參與到教師的科研實驗中來，學(xué)以致用，加強知識點理解的同時，拓寬視野，鍛煉科研及動手能力。
