時(shí)間：2022-04-08 10:38:09
導(dǎo)語：在材料化學(xué)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1材料化學(xué)工程的概述
材料化學(xué)工程是由化學(xué)工程學(xué)科和材料學(xué)科交叉滲透所形成的一門分支學(xué)科,其研究方向主要有兩個(gè)：一是以新材料為基礎(chǔ)，不斷發(fā)展反應(yīng)過程的反應(yīng)技術(shù)，比如吸附過程、膜過程、催化過程等。該方向主要是通過材料的特征將其分離并進(jìn)行反應(yīng)，其目的是揭示材料微觀結(jié)構(gòu)中物質(zhì)進(jìn)行傳遞和反應(yīng)機(jī)理，進(jìn)而總結(jié)出適用于材料設(shè)計(jì)和反應(yīng)過程優(yōu)化的理論方法和工藝技術(shù)。二是在材料制備的過程中，用化學(xué)工程的理論方法解決所遇到的關(guān)鍵問題,比如如何運(yùn)用微結(jié)構(gòu)的性能關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的控制,從而完成從材料制備到定向制備的轉(zhuǎn)化。新材料的開發(fā)是材料化學(xué)工程發(fā)展的關(guān)鍵和先導(dǎo)，直接可以衡量出國(guó)家的材料化學(xué)發(fā)達(dá)與否，因此，開發(fā)新材料對(duì)于材料化學(xué)工程的發(fā)展至關(guān)重要。材料化學(xué)包括陶瓷材料、聚合物材料、磁性材料、化學(xué)傳感材料、電子材料、超硬材料、無機(jī)非金屬材料、催化和吸附材料和薄膜材料等，這些材料很大程度上豐富了材料化學(xué)工程的領(lǐng)域，對(duì)其發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
2新材料的開發(fā)
我國(guó)在新材料的開發(fā)領(lǐng)域取得了很多亮點(diǎn)，這些新材料的開發(fā)成為分離和反應(yīng)過程的重要基石。一些研究所和大學(xué)正在開發(fā)一種非晶態(tài)的金催化材料,這種材料很有發(fā)展前途，因?yàn)樗哂蟹浅Ｃ黠@的催化特性，而且其催化活性還具有特殊的選擇性，具有顯著的催化活性和特殊的選擇性。對(duì)這種材料進(jìn)行流程綜合和技術(shù)集成，可以有助于我國(guó)新型石油化工技術(shù)的構(gòu)建。石油化工科學(xué)研究院也開發(fā)出一種新型的鈦硅分子篩催化材料，這種材料具有定向氧化催化作用，可以實(shí)現(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)”，使“零排放”工藝成為可能，而且也具備工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。而在新材料的分離技術(shù)方面,我國(guó)也取得了很大的進(jìn)步，其中南京工業(yè)大學(xué)發(fā)展了以陶瓷膜材料為原料的新單元技術(shù),同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)集成單元技術(shù)的開發(fā),這些研究不僅使我國(guó)陶瓷技術(shù)更加趨于成熟，而且還形成了陶瓷膜新產(chǎn)業(yè),為我國(guó)帶來巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
3材料化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)展
材料化學(xué)主要是對(duì)產(chǎn)品微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，其主要手段是在加工材料時(shí)，將化學(xué)方法引入進(jìn)去，這樣我們就可以通過宏觀條件來調(diào)控產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)，從而為材料的加工和制備提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。因此，化學(xué)工程技術(shù)的改進(jìn)將直接促進(jìn)材料化學(xué)工程的發(fā)展。我國(guó)在化學(xué)工程技術(shù)改進(jìn)方面已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)展。清華大學(xué)在碳納米粉體材料的制備過程中,引入了傳統(tǒng)的流化床技術(shù)，大大降低了生產(chǎn)成本，從而使此生產(chǎn)技術(shù)可以用于工業(yè)化生產(chǎn)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。北京化工大學(xué)則用超重力場(chǎng)技術(shù)來放大納米材料生產(chǎn)過程中的形貌控制問題,這樣就可以通過調(diào)節(jié)超重力場(chǎng)的強(qiáng)度來調(diào)節(jié)和改變產(chǎn)品的粒徑,。通過這種方法，我國(guó)已經(jīng)成功制備出碳酸鋇、碳酸、碳酸鋰、氫氧化鋁和碳酸鍶等納米粉體,并且形成了工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系，為我國(guó)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
4展望
材料化學(xué)工程作為一門交叉學(xué)科，不僅促進(jìn)了材料工業(yè)的發(fā)展，而且也豐富了傳統(tǒng)化學(xué)工程學(xué)科的內(nèi)容，因此，具有非常重大的研究意義。我國(guó)材料化學(xué)工程的研究已經(jīng)取得很多可喜的成就，很多成果在世界上都位于領(lǐng)先水平。但是，材料化學(xué)工程中仍然有很多問題需要我們解決，因此，我們需要再接再厲，爭(zhēng)取使材料化學(xué)工程的研究更加深入，使其更好地為人類服務(wù)。
5結(jié)語
材料化學(xué)工程在新材料的開發(fā)、材料技術(shù)的改進(jìn)以及技術(shù)的工業(yè)化普及過程中都具有非常重要的作用，且有著非常大的研究?jī)r(jià)值，其研究前景十分廣闊，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。本文主要分析了材料化學(xué)的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合新材料的開發(fā)和技術(shù)制備兩方面，闡述了我國(guó)取得的巨大進(jìn)展和成就，希望可以看到更多研究成果的出現(xiàn)，以促進(jìn)我國(guó)材料化學(xué)的發(fā)展，為我國(guó)創(chuàng)造更多的效益。
作者：劉玉琴單位：渾江區(qū)東興街道辦事處
1鐵的相圖圖
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(gè)三相點(diǎn)，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(qiáng)學(xué)生識(shí)別單組分相圖的能力。課堂上通過工業(yè)生產(chǎn)實(shí)例，加深了同學(xué)們對(duì)Fe的認(rèn)識(shí)；并建立了物理化學(xué)相圖知識(shí)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(diǎn)，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(duì)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(xì)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(cè)試混合物的熔點(diǎn)，通過描點(diǎn)—連線得到相圖。從而培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繪制相圖讀取相圖細(xì)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(duì)相圖的全部信息有較深刻的認(rèn)識(shí)、理解及較好的運(yùn)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(diǎn)隨溫度的變化的實(shí)例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點(diǎn)分析了第一個(gè)氣泡點(diǎn)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(diǎn)。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(duì)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(diǎn)的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動(dòng)畫展示具體過程，使該部分內(nèi)容更加形象和生動(dòng)，便于理解和掌握。同時(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)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(jì)中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)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(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工。相圖在材料設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，例如，在設(shè)計(jì)奧氏體不銹鋼時(shí)，為了得到單一奧氏體組織，需擴(kuò)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(shí)，為了提高設(shè)計(jì)組織的準(zhǔn)確性，需要考慮平衡相圖與實(shí)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(cuò)，為相變過程提供更多的高能量相變形核點(diǎn)，以得到細(xì)小晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)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(jì)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(jià)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(yán)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(duì)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(rèn)識(shí)，他們的學(xué)習(xí)積極性也顯著提高。
5結(jié)語
相圖在金屬材料領(lǐng)域中起著非常重要的作用，本文將日常生活、作者在鋼廠的工作經(jīng)歷、科研實(shí)踐及相關(guān)相圖知識(shí)鏈接至課堂，通過提出問題，實(shí)例講解和動(dòng)畫演示等多種形式組織教學(xué)，建立金屬材料專業(yè)與物理化學(xué)相圖之間的內(nèi)部聯(lián)系，便于金屬材料專業(yè)的學(xué)生掌握較廣闊、深入的物理化學(xué)知識(shí)，以期為學(xué)生正確理解和應(yīng)用相圖提供指導(dǎo)。
作者：孫紅英 李占君 單位：安陽工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院
1改變課程考核評(píng)價(jià)體系，注重實(shí)驗(yàn)過程考核
在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核的過程中，僅憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和期末考試成績(jī)，不能準(zhǔn)確地衡量學(xué)生的實(shí)際實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。為了科學(xué)地評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ枰獌?yōu)化傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程考核體系，建立全面的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合考核辦法。將學(xué)生的課程成績(jī)分為實(shí)驗(yàn)過程成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、實(shí)驗(yàn)理論考試成績(jī)，單項(xiàng)成績(jī)不合格，則總成績(jī)不合格。這種考核方式促使學(xué)生認(rèn)真地對(duì)待每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，有效地提高了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)過程成績(jī)是教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)學(xué)生實(shí)際操作情況給出的評(píng)價(jià);實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)主要是根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫、數(shù)據(jù)處理及分析等來評(píng)判;在實(shí)驗(yàn)理論考試中，除了常見考題外，還結(jié)合材料化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，增加了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等考核內(nèi)容，突出了綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的考核，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ娜姘l(fā)展。
2創(chuàng)建適合材料化學(xué)專業(yè)發(fā)展需求的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
進(jìn)入21世紀(jì)以來，材料科學(xué)發(fā)展愈加迅速，新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷問世，與此相適應(yīng)，對(duì)材料化學(xué)人才培養(yǎng)也提出了新的要求。材料化學(xué)專業(yè)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課模式必需緊跟時(shí)展步伐，及時(shí)調(diào)整課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容，引入學(xué)科發(fā)展的最新成果，介紹學(xué)科內(nèi)容中的多種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)及學(xué)術(shù)背景和發(fā)展動(dòng)態(tài)，開闊學(xué)生學(xué)術(shù)視野，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教無定法，教要得法。要使課程教學(xué)生動(dòng)活潑，教師必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法與手段，增強(qiáng)課程教學(xué)的趣味性，促使學(xué)生積極參與，在實(shí)驗(yàn)中勤于動(dòng)手、動(dòng)腦，實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變。
2.1采用多媒體輔助教學(xué)和建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)
多媒體教學(xué)是利用多媒體軟件對(duì)文本、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫等信息進(jìn)行處理，教師配合多媒體放映進(jìn)行講解，將教學(xué)內(nèi)容用特技方法顯現(xiàn)出來，能充分創(chuàng)造一個(gè)有聲有色、圖文并茂、生動(dòng)直觀的教學(xué)環(huán)境，從視覺、聽覺等多方面給學(xué)生留下深刻印象。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以采用多媒體(視頻)教學(xué)，它不僅教學(xué)信息量大，而且可以非常直觀地演示實(shí)驗(yàn)操作和過程。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有些實(shí)驗(yàn)可以采用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)，如基本操作單元、儀器的使用等。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息量大，操作細(xì)節(jié)多，僅靠教師在課堂教學(xué)有限的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行演示和講解往往是不夠的，而且總有學(xué)生沒有注意到一些具體操作細(xì)節(jié)，因此，可以將這些實(shí)驗(yàn)演示制成多媒體課件或視頻資料，放在課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，學(xué)生可以不受時(shí)間、空間的限制，反復(fù)觀看，自主地開展預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)。這樣不僅增強(qiáng)了課堂教學(xué)的可視性，而且增加了教師演示的可再現(xiàn)性，延長(zhǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，從而有益于提高學(xué)生操作的規(guī)范性，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到延伸。
2.2將生產(chǎn)生活實(shí)例和教師科研項(xiàng)目引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂
不同專業(yè)對(duì)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求是不一樣的。我院材料化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備材料化學(xué)相關(guān)的基本理論知識(shí)和基本技能的應(yīng)用型高級(jí)專門人才。因此，學(xué)生必須掌握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、性能的關(guān)系，這需要在教學(xué)中注意教學(xué)內(nèi)容的層次性。在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們盡可能選擇與專業(yè)相關(guān)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)課題和實(shí)驗(yàn)樣品，將生產(chǎn)生活實(shí)例引入實(shí)驗(yàn)課堂，營(yíng)造實(shí)戰(zhàn)氛圍，做到知識(shí)性、實(shí)用性、趣味性的統(tǒng)一。同時(shí)，我們還選取了一些與生活息息相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如鋰離子電池正極材料的制備、膠囊殼中鉻含量測(cè)定等，這樣的實(shí)驗(yàn)學(xué)生感興趣，實(shí)驗(yàn)熱情高，有助于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。為了進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)質(zhì)量，我們還在課堂教學(xué)中引入教師最新科研課題成果，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加貼近科研實(shí)際，既豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，又增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的先進(jìn)性、新穎性，在加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)技能的熟悉時(shí)，還能培養(yǎng)他們的科研興趣，提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，對(duì)科研工作產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。
2.3實(shí)施開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生往往處于被動(dòng)地位，教師處于主動(dòng)地位。從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇、實(shí)驗(yàn)方案選擇、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑選擇，都由實(shí)驗(yàn)老師預(yù)先完成。在這種照方抓藥的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，學(xué)生往往興趣不高，應(yīng)付了事。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，強(qiáng)化教學(xué)效果。在學(xué)生自主的基礎(chǔ)上，利用學(xué)生課余自由時(shí)間開放實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于實(shí)驗(yàn)技能較差的同學(xué)，讓他加強(qiáng)基本操作單元和基本技能的練習(xí)。在學(xué)生較好地掌握實(shí)驗(yàn)基本操作技能后，可以讓學(xué)生自主選擇一些設(shè)計(jì)型、綜合型、應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并認(rèn)真進(jìn)行總結(jié)，以全面鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞岣呔C合素質(zhì)。
3結(jié)語
為了適應(yīng)地方工科院校工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革一直在討論和進(jìn)行中。我們根據(jù)我院材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，對(duì)目前無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段及考核方式等方面進(jìn)行了改革，以全面培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的要求。通過幾年來的教學(xué)實(shí)踐與探索，我們已初步建立一套具有可操作性的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與體系，使學(xué)生在實(shí)際操作能力、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、求真務(wù)實(shí)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面得到了良好的鍛煉。
作者：李谷才 單位：湖南工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院
1“兩平臺(tái)雙能力”體系的內(nèi)涵
基于中國(guó)計(jì)量學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)的教育實(shí)踐，在分析目前及今后本專業(yè)的社會(huì)需求和用人單位對(duì)材料類專業(yè)學(xué)生素質(zhì)、能力等人才規(guī)格要求的基礎(chǔ)上，對(duì)照政府和社會(huì)加快教學(xué)改革、提高高等教育質(zhì)量的迫切希望，我們充分認(rèn)識(shí)到實(shí)踐和創(chuàng)新是專業(yè)人才培養(yǎng)的核心，決定共同搭建分院專業(yè)培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力的課程教學(xué)與培養(yǎng)實(shí)踐能力的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)(校內(nèi)綜合性實(shí)驗(yàn)、自主創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)及校外實(shí)習(xí)等)兩大平臺(tái)，作為學(xué)生能力培養(yǎng)的有效載體。通過這兩個(gè)平臺(tái)的搭建，把材料專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的應(yīng)用型人才，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)能力、知識(shí)應(yīng)用能力和專業(yè)發(fā)展能力。
2教學(xué)平臺(tái)建設(shè)及管理體制
自主學(xué)習(xí)是新課程改革大力倡導(dǎo)的重要學(xué)習(xí)方式。學(xué)院以“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”的指導(dǎo)思想，遵循認(rèn)知規(guī)律，遵照由提高動(dòng)手能力到培養(yǎng)創(chuàng)新思維的宗旨，對(duì)原有教學(xué)課程體系進(jìn)行了改革。除課堂正常教學(xué)外，搭建專業(yè)教學(xué)課程平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)課程資源網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成和能力的提高。通過BB平臺(tái)的課程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)課程資源網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)在中國(guó)計(jì)量學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院推出了多門重點(diǎn)建設(shè)課程，例如《應(yīng)用電化學(xué)》《材料表面處理》等，教師在充分掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，針對(duì)大多數(shù)同學(xué)，課上按教學(xué)大綱講授基本要求范圍內(nèi)的內(nèi)容；對(duì)于能夠進(jìn)行更深度學(xué)習(xí)、對(duì)課程某方面需要進(jìn)行知識(shí)面擴(kuò)展的學(xué)生，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上呈現(xiàn)更多的學(xué)習(xí)資料、相關(guān)文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)視頻、應(yīng)用軟件、學(xué)習(xí)網(wǎng)站等，方便他們自主學(xué)習(xí)、加深知識(shí)理解；最終針對(duì)學(xué)生個(gè)體差異，實(shí)現(xiàn)分層次教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提高及知識(shí)的鞏固。教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的所有課程，將對(duì)本專業(yè)所有學(xué)生公開，方便他們對(duì)教學(xué)資源的獲取及問題反饋。
3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)及優(yōu)化
大學(xué)本科教育中，實(shí)踐科研反哺理論教學(xué)是重要研究課題之一。學(xué)生只有通過充分的實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐，才能更有效率地促進(jìn)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)改革效果。目前，主要在以下方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建及完善。
3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革
首先，改變傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置依附于理論課體系的橫向模式，超越單門課程的范圍，建立實(shí)驗(yàn)課程之間的系統(tǒng)聯(lián)系，在原有實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上設(shè)立相對(duì)獨(dú)立的縱向聯(lián)系的課程，形成縱橫交叉的網(wǎng)狀專業(yè)實(shí)驗(yàn)課課程體系，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程之間的縱向聯(lián)系和貫通。其次，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)由單一課程和學(xué)生班級(jí)為單位的組織形式，形成交叉型的教學(xué)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)和興趣型的學(xué)生學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)。最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，重新確定了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)4個(gè)層次結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)開發(fā)了幾個(gè)培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)，以及培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用現(xiàn)論和方法的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革中，減少了驗(yàn)證性、分析性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加了設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
3.2依據(jù)功能實(shí)驗(yàn)室條件，實(shí)現(xiàn)資源共享
高?？蒲衅脚_(tái)往往擁有大量貴重實(shí)驗(yàn)設(shè)備，根據(jù)儀器屬性，可巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，綜合利用儀器，充分發(fā)揮儀器能效。部分科研設(shè)備課充當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的資源。學(xué)生通過學(xué)會(huì)儀器操作，能掌握儀器基本原理和簡(jiǎn)單維護(hù)知識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)生動(dòng)手能力，為以后從事相關(guān)專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。大部分從事教學(xué)科研的老師，課余時(shí)都有自己的研究課題。對(duì)于學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以積極參與教師的科研，甚至儀器設(shè)備熟練操作后，獨(dú)立自主完成其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)其科研的縝密思維及細(xì)致耐心、精確的實(shí)驗(yàn)操作能力等。目前，不少大三及大四的學(xué)生在指導(dǎo)教師的幫助下，承擔(dān)了省級(jí)、校級(jí)、院級(jí)等科研項(xiàng)目，在綜合利用實(shí)驗(yàn)室資源的條件下，獲得了有效的實(shí)驗(yàn)成果，并在SCI收錄的國(guó)際雜志及國(guó)內(nèi)核心雜志發(fā)表數(shù)篇論文。
3.3實(shí)驗(yàn)管理網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)化
實(shí)驗(yàn)管理過程中，可通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)管理，實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師的實(shí)驗(yàn)前、后的部分互動(dòng)。對(duì)于學(xué)生來說，可在網(wǎng)上自主選擇時(shí)段并預(yù)約感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完成預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、提問等各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)；對(duì)于教師而言，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)諸如學(xué)生網(wǎng)上分組、網(wǎng)上考勤、數(shù)據(jù)整理及分析、網(wǎng)上答疑等功能，從而使學(xué)生實(shí)驗(yàn)在老師的指導(dǎo)下有效開展。
3.4建設(shè)產(chǎn)學(xué)研基地，促進(jìn)學(xué)生社會(huì)實(shí)踐綜合能力培養(yǎng)
中國(guó)計(jì)量學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)，主要以高性能磁功能材料與器件、先進(jìn)炭材料、材料表面處理技術(shù)、化學(xué)電源等為研究對(duì)象，解決企業(yè)技術(shù)難題及生產(chǎn)中存在的各種關(guān)鍵性難題，滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，達(dá)到科研為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)的目的。我院與企業(yè)共建校內(nèi)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)3個(gè)、校外產(chǎn)學(xué)研基地21個(gè)，建立了材料類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程技術(shù)實(shí)踐教學(xué)以及課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)等課外實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。近期我院又與紹興康健精密不銹鋼有限公司全面開展產(chǎn)學(xué)研合作，共建“中國(guó)計(jì)量學(xué)院——紹興康健精密不銹鋼有限公司磁性材料研發(fā)中心”，在技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)品研發(fā)、平臺(tái)搭建、獎(jiǎng)學(xué)金資助等全方位的合作，支持和激勵(lì)大學(xué)生開展科學(xué)研究和創(chuàng)新實(shí)踐。在生產(chǎn)科研基地，要加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的組織和團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)，讓學(xué)生參與到協(xié)作單位實(shí)際的工程項(xiàng)目中，在教師和工程技術(shù)人員的指導(dǎo)下承擔(dān)實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和管理，讓學(xué)生接觸技術(shù)的核心，使學(xué)生通過實(shí)戰(zhàn)鍛煉掌握工藝創(chuàng)新技能。
4結(jié)語
根據(jù)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的德、智、體全面發(fā)展，且具有扎實(shí)專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的材料人才是推進(jìn)材料領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。通過認(rèn)真研究國(guó)內(nèi)外高校相關(guān)專業(yè)特點(diǎn)，探索并執(zhí)行“兩平臺(tái)雙能力”材料化學(xué)專業(yè)教學(xué)—實(shí)踐體系的構(gòu)建，制定并落實(shí)材料專業(yè)人才培養(yǎng)模式的具體實(shí)施方案，必定能夠促使專業(yè)教學(xué)課程體系不斷的完善，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)培養(yǎng)的實(shí)踐和創(chuàng)新能力不斷提高。
作者:江莉李冬云金頂峰衛(wèi)國(guó)英孫麗俠余云丹單位:中國(guó)計(jì)量學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院
摘要：普通化學(xué)是材料專業(yè)的一門化學(xué)理論基礎(chǔ)課，內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)。通過在緒論課教學(xué)中介紹化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史、講授材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)前沿知識(shí)，使學(xué)生了解材料在人類文明進(jìn)程中所起的作用，了解材料與化學(xué)之間的關(guān)系，從而提高學(xué)生對(duì)材料專業(yè)的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：材料專業(yè)；普通化學(xué)；緒論課；教學(xué)
普通化學(xué)是高等學(xué)校材料專業(yè)的一門重要的理論基礎(chǔ)課。但由于授課對(duì)象是大一新生，學(xué)生們對(duì)于這門課程在材料專業(yè)中的基礎(chǔ)地位與重要性，以及與所學(xué)專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系缺乏了解或認(rèn)識(shí)不足。如何能讓學(xué)生迅速了解化學(xué)與材料科學(xué)之間的密切聯(lián)系，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性，是普通化學(xué)教學(xué)過程中面臨的首要課題。
緒論課是普通化學(xué)課堂教學(xué)的第一課，在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)的重要性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣方面起著非常重要的作用[1，2]。對(duì)于材料專業(yè)的學(xué)生來說，最感興趣的莫過于各類材料對(duì)人類文明、社會(huì)發(fā)展所起的重要作用。通過講解化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史、材料在社會(huì)發(fā)展中所起的作用，增加學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。近幾年，筆者通過對(duì)緒論課內(nèi)容的不斷更新完善，以及對(duì)多媒體課件的精心設(shè)計(jì)，使學(xué)生及時(shí)認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)化學(xué)的必要性和重要性，取得了良好的教學(xué)效果?，F(xiàn)就緒論課的教學(xué)實(shí)踐做幾點(diǎn)總結(jié)。
一、從材料發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步的巨大作用講述材料發(fā)展史，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)自豪感和自信心
材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一種新材料的應(yīng)用往往成為人類進(jìn)步的重要里程碑。例如，歷史上的石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代都是以材料作為時(shí)代特征標(biāo)志的。一種新型材料的研制成功，可以引起社會(huì)生活的新變化。如石器、陶瓷、鐵、銅、玻璃、水泥、單晶材料、有機(jī)高分子材料等的發(fā)明與創(chuàng)造，都曾為社會(huì)進(jìn)步提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，可以說，沒有半導(dǎo)體材料，就不可能有計(jì)算機(jī)技術(shù)；沒有耐高溫、高強(qiáng)度的特殊結(jié)構(gòu)材料，便沒有宇航工業(yè)；沒有低損耗的光導(dǎo)纖維，也就沒有現(xiàn)代光通訊；沒有有機(jī)高分子材料，人們的生活也不可能這樣豐富多彩。特別是到了現(xiàn)代，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，各國(guó)都想在生物、信息、空間、能源、海洋等技術(shù)領(lǐng)域占有一席之地。而開發(fā)這些高新技術(shù)的關(guān)鍵往往與材料的發(fā)展有關(guān)。
通過一個(gè)個(gè)生動(dòng)鮮明的事例，讓學(xué)生了解不同材料在人類文明進(jìn)程中所起的巨大推動(dòng)作用，增加他們對(duì)自己所學(xué)專業(yè)的自豪感；通過介紹材料在高新技術(shù)領(lǐng)域的價(jià)值及應(yīng)用前景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)的興趣。同時(shí)，結(jié)合筆者的科研經(jīng)歷、科研體會(huì)，講述一些新型材料設(shè)計(jì)合成的案例，激發(fā)學(xué)生的求知欲，增強(qiáng)學(xué)生的自信心。
二、介紹化學(xué)發(fā)展史，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀
人類化學(xué)知識(shí)的獲得，是從認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象開始的：動(dòng)植物的腐爛、火山爆發(fā)、空氣和水對(duì)物質(zhì)的侵蝕等。遠(yuǎn)古時(shí)代人類通過摩擦生火和鉆木取火等方法學(xué)會(huì)了利用火，不僅增進(jìn)了健康，發(fā)展了智力，而且利用火能產(chǎn)生各種化學(xué)反應(yīng)這個(gè)特點(diǎn)，開始了制陶工藝。制陶過程實(shí)際上就是在高溫下，使粘土中的二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣、氧化鎂等成分發(fā)生一系列的化學(xué)變化。制陶工藝不僅提供生活必需品，改進(jìn)農(nóng)耕工具，而且改善了人類的居住條件。人們逐漸走出巖洞，住進(jìn)了磚瓦房，并用陶制農(nóng)具開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，人們從燒陶工藝中掌握了高溫技術(shù)，并該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于冶煉銅礦和鐵礦。如將銅礦石和木炭混合加熱得到了金屬銅；但純銅質(zhì)地較軟，不利于制造工具和兵器。在冶煉銅時(shí)摻入錫、鉛，可制得硬度很高的青銅。青銅器如銅幣、編鐘、青銅鼎的出現(xiàn)，推動(dòng)了當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)、兵器、金融、藝術(shù)等方面的發(fā)展，把社會(huì)文明向前推進(jìn)了一大步。除了冶煉銅以外，人們用木炭不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳，還原鐵礦石中的氧化鐵為金屬鐵。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期鐵制工具如犁鏵、鐵D、鐵錛等農(nóng)具得到廣泛應(yīng)用，帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的發(fā)展。這樣，隨著冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)工具的不斷革新，在人類歷史上相繼出現(xiàn)了青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代[4]。
此后到了煉丹術(shù)和煉金術(shù)時(shí)期。雖然煉丹家和術(shù)士的目的沒能達(dá)到，但他們?yōu)榛瘜W(xué)學(xué)科的建立積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過做原始的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)明了大批實(shí)驗(yàn)器具，制造出很多化學(xué)藥劑，記錄了大量的實(shí)驗(yàn)方法，寫下了許多煉金著作。正是這些理論、實(shí)驗(yàn)方法、化學(xué)儀器以及丹術(shù)著作，開創(chuàng)了化學(xué)學(xué)科的先河。與此同時(shí)，人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)本質(zhì)的探索與論證也從未停息過。但直到1661年英國(guó)化學(xué)家波義耳給元素下了明確的定義、1803年英國(guó)化學(xué)家道爾頓創(chuàng)立原子學(xué)說、1811年意大利化學(xué)家阿伏加德羅提出分子學(xué)說，人們才逐步認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及發(fā)生的化學(xué)變化，逐漸形成了完整的化學(xué)體系，化學(xué)才真正成為一門科學(xué)。
到了19世紀(jì)末，隨著X射線和電子的發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)逐漸深入，打破了道爾頓原子不可分割的觀念。此后，隨著建立在盧瑟福有核原子模型、普朗克量子理論和愛因斯坦光子學(xué)說基礎(chǔ)之上的波爾原子結(jié)構(gòu)理論的提出，標(biāo)志著現(xiàn)代化學(xué)的興起；薛定諤方程的建立，更直接揭示了微觀世界微粒運(yùn)動(dòng)的深層奧秘；而在量子力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的化學(xué)鍵理論，使人類進(jìn)一步了解到分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，大大地促進(jìn)了化學(xué)與材料科學(xué)的聯(lián)系，為發(fā)展材料科學(xué)提供了理論依據(jù)。通過化學(xué)發(fā)展史的介紹，使學(xué)生豐富化學(xué)歷史知識(shí)，了解各個(gè)時(shí)期化學(xué)發(fā)展的標(biāo)志性成果及對(duì)社會(huì)發(fā)展所起的巨大作用，由此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)普通化學(xué)的興趣，為以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
除了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，化學(xué)史的講授還可以給人以智慧，即尊重事實(shí)、追求真理的科學(xué)情感和態(tài)度，百折不回、鍥而不舍的科學(xué)品德和情操，勇于探索、勤奮創(chuàng)新的科學(xué)精神和方法。如講述諾貝爾這樣的偉大科學(xué)家的奮斗歷程、學(xué)術(shù)成就、品德修養(yǎng)，描繪科學(xué)家實(shí)事求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，鍥而不舍、持之以恒的拼搏精神，對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)會(huì)起到潛移默化的作用，更為重要的是，在這個(gè)過程中還可以培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良的道德品質(zhì)，以及正確的人生觀和價(jià)值觀[5]。
三、闡明材料專業(yè)只有以化學(xué)為基礎(chǔ)，方能引領(lǐng)科技的發(fā)展，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情
材料是人類生存、社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化革命的先導(dǎo)，人們把信息、材料、能源作為社會(huì)文明的支柱。如今，材料已成為與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和人民生活息息相關(guān)的重要組成部分。通過功能材料的設(shè)計(jì)合成，如超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料等，制造各種高科技功能元器件。發(fā)展功能材料正在成為國(guó)家提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，甚至是強(qiáng)化軍事優(yōu)勢(shì)的重要手段。
當(dāng)前，化學(xué)在推動(dòng)人類進(jìn)步和科技發(fā)展中起到了核心作用。化學(xué)首先是基礎(chǔ)的核心科學(xué)，它不僅可以制造或創(chuàng)造出自然界已有的或不存在的物質(zhì)，提供分析手段，還可以預(yù)測(cè)、裁剪、設(shè)計(jì)分子，揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能之間的關(guān)系；其次化學(xué)還在相關(guān)學(xué)科的發(fā)展中起了牽頭作用，化學(xué)研究不僅帶動(dòng)了其他學(xué)科的過程研究（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源），而且極大地帶動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展。材料學(xué)科的發(fā)展、功能材料的設(shè)計(jì)，只有以化學(xué)為基礎(chǔ)，才能合成出具有特殊物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等的功能材料。通過講解材料領(lǐng)域的前沿知識(shí)，使學(xué)生了解材料與化學(xué)之間的密切聯(lián)系，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，為材料專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
四、多種教學(xué)手段的綜合運(yùn)用，進(jìn)一步改善教學(xué)效果
興趣是學(xué)好知識(shí)的基礎(chǔ)和保障，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的源動(dòng)力。為吸引注意力，提高興趣，在課堂教學(xué)中，筆者運(yùn)用多種教學(xué)技巧提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果。首先是充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。多媒體課件可以綜合多種教學(xué)藝術(shù)效果，根據(jù)緒論課的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特色，通過精心設(shè)計(jì)，恰當(dāng)使用圖片、文字、聲音、動(dòng)畫等形式，充分發(fā)揮多媒體形象、直觀、交互性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造生動(dòng)的教學(xué)氛圍，增強(qiáng)趣味性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到最佳教學(xué)效果。其次，通過查閱相關(guān)歷史及文獻(xiàn)資料，以材料知識(shí)為主線，以化學(xué)知識(shí)為背景，通過講授化學(xué)史上的中國(guó)人及中國(guó)化學(xué)史上的世界第一，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。最后，結(jié)合自己的科研方向和研究成果，講授材料領(lǐng)域的前沿學(xué)科進(jìn)展，讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴，拉近師生間的距離，提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。總之，通過多種教學(xué)技巧的運(yùn)用，增加課堂表現(xiàn)力和感染力，從而有效地激發(fā)學(xué)生的興趣。
普通化學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)是材料專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一項(xiàng)必修課程，是培養(yǎng)專業(yè)人才的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。培養(yǎng)高素質(zhì)的合格人才，激發(fā)學(xué)生的求知欲，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀和價(jià)值觀，做好緒論課教學(xué)，至關(guān)重要。俗話說，“良好的開端是成功的一半”，“學(xué)貴刻苦、教貴善誘”。教師通過不斷充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、滲透科研前沿、總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，講授一堂重點(diǎn)突出、條理清晰、內(nèi)容翔實(shí)，集科學(xué)性、歷史性、趣味性、藝術(shù)性于一體的生動(dòng)的緒論課，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)普通化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，還將對(duì)學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及綜合素質(zhì)的提高打下良好的基礎(chǔ)。
摘要：物理化學(xué)是高校材料類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程。介紹了石河子大學(xué)近幾年來材料科學(xué)與工程專業(yè)物理化學(xué)課程體系中出現(xiàn)的一些問題，以及教學(xué)改革與探索的幾點(diǎn)建議，包括教學(xué)體系的重構(gòu)、改進(jìn)教學(xué)方法、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)配套教學(xué)。以此為舉措，推動(dòng)提高教學(xué)質(zhì)量提高。
關(guān)鍵詞：材料類專業(yè)；物理化學(xué)；教學(xué)改革；建議
物理化學(xué)課程是高?；瘜W(xué)專業(yè)最重要的一門基礎(chǔ)課程，該課程內(nèi)容豐富、前后連貫、邏輯推理清晰、理論性強(qiáng)，不僅可對(duì)化學(xué)、化工、環(huán)境專業(yè)學(xué)生開設(shè)，也可為生物、材料、食品、水建等專業(yè)學(xué)生設(shè)置。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高等學(xué)校不斷深化教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)物理化學(xué)學(xué)科的課程講授和發(fā)展也提出了更高的要求。結(jié)合我校的實(shí)際情況，以及我們近幾年在建設(shè)校級(jí)精品課程的探索與實(shí)踐，重新審視材料科學(xué)與工程專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)目前我校材料專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)中還存在以下的問題：
1.現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃中，無機(jī)化學(xué)相關(guān)課程以及后續(xù)一些專業(yè)課，與物理化學(xué)授課內(nèi)容中有一些重復(fù)之處。
2.教材中抽象理論太多，造成了學(xué)生對(duì)這門基礎(chǔ)課程產(chǎn)生了比較枯燥無味的感覺；加之內(nèi)容多，課時(shí)量有限，老師在課堂講授中不能針對(duì)某一化學(xué)原理或原理推導(dǎo)過程進(jìn)行深入的剖析和講解。
3.與之配套的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，經(jīng)常采用多個(gè)班級(jí)集中循環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)的模式，有時(shí)理論部分未講授到，但實(shí)驗(yàn)課程因?yàn)檠h(huán)時(shí)間到，又必須開始，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容超前于理論教學(xué)的進(jìn)度，或者理論課早已講授完畢，而實(shí)驗(yàn)課程卻推后進(jìn)行，學(xué)生不能及時(shí)將理論和實(shí)驗(yàn)相聯(lián)系，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。目前我校物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基本以驗(yàn)證基礎(chǔ)理論為主，缺少綜合性、設(shè)計(jì)性及性能測(cè)試試驗(yàn)，因此物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系缺少培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的意識(shí)以及提高學(xué)生動(dòng)手能力的舞臺(tái)。
因此，需要積極推進(jìn)課程體系改革，充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而全面提高物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。
一、優(yōu)化整合相關(guān)學(xué)科內(nèi)容，打破學(xué)科壁壘，構(gòu)建新的教學(xué)體系
對(duì)于我校材料科學(xué)與工程專業(yè)，按照2013版教學(xué)大綱的要求和已制定的教學(xué)計(jì)劃，其中包含的課程，如無機(jī)化學(xué)、無機(jī)非金屬材料、催化作用原理、膠體與界面化學(xué)等專業(yè)課，它們都與物理化學(xué)課程密切相關(guān)，有些課程如催化作用原理和膠體與界面化學(xué)，直接是從物理化學(xué)的大體系中劃分出去的。由于我院材料專業(yè)招生時(shí)間不長(zhǎng)，而這些課程總是不同的教師授課，教師之間就授課內(nèi)容未來得及進(jìn)行充分的交流，經(jīng)過幾年的授課，發(fā)現(xiàn)同一知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單重復(fù)難以避免。因此，建議課程組就這一現(xiàn)象，加強(qiáng)教師間的交流與合作，將這些課程的內(nèi)容進(jìn)行有效的整合，突破原來以學(xué)科和專業(yè)來劃分的粗放型的課程體系，建立起適合于自己專業(yè)的有效課程體系，是目前我院物理化學(xué)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。
我校材料學(xué)科專業(yè)物理化學(xué)課程采用的是南京大學(xué)沈文霞主編的《物理化學(xué)核心教程》第二版教材，主要的授課內(nèi)容包括熱力學(xué)（熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、化學(xué)平衡和相平衡）和動(dòng)力學(xué)部分（包括化學(xué)反應(yīng)速率、電化學(xué)、表面現(xiàn)象和膠體化學(xué)），共56課學(xué)時(shí)，大學(xué)二年級(jí)上半年授課；而無機(jī)化學(xué)，同分析化學(xué)一起共48學(xué)時(shí)，無機(jī)部分主要講授熱化學(xué)（熱力學(xué)第一定律）、稀溶液的性質(zhì)、膠體溶液、化學(xué)平衡及化學(xué)反應(yīng)速率；根據(jù)教學(xué)大綱的安排，膠體和界面化學(xué)、催化作用原理這兩門課程各安排24個(gè)學(xué)時(shí)，在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期開展。通過幾年授課，經(jīng)老師觀察和學(xué)生反映不難發(fā)現(xiàn)，以上所述這些課程，在知識(shí)內(nèi)容上相互之間都存在著一定的重復(fù)性和交叉性。
針對(duì)課程內(nèi)容重復(fù)的問題，為了避免盲目浪費(fèi)學(xué)時(shí)數(shù)，有效改善不同課程之間的重復(fù)授課，充分利用大學(xué)課堂掌握更多的知識(shí)，使我們?cè)谡n堂上的幾十分鐘內(nèi)有效地完成教學(xué)任務(wù)，這里提議對(duì)材料系開設(shè)的幾門相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，使每門課都有其側(cè)重點(diǎn)，建議組建一個(gè)全新的教學(xué)體系，同時(shí)要照顧到這些學(xué)科知識(shí)的完整性和獨(dú)立性。例如，講授無機(jī)化學(xué)課程時(shí)，建議把化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)平衡作為重點(diǎn)內(nèi)容詳細(xì)講授，而其他內(nèi)容，如電化學(xué)、相平衡和化學(xué)反應(yīng)速率這些內(nèi)容作為物理化學(xué)課程的授課側(cè)重點(diǎn)。物理化學(xué)理論課程中的膠體、表面現(xiàn)象則可放在膠體和界面化學(xué)以及催化作用原理這兩門課程中主要講授，物理化學(xué)課程就不講授這部分內(nèi)容。這樣既節(jié)省了時(shí)間，又突出了重點(diǎn)，不僅使教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立而完整，還可以適當(dāng)減輕因課時(shí)量小帶來的物理化學(xué)的教學(xué)壓力，彌補(bǔ)了物理化學(xué)課程內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾，老師在授課的過程中再也不擔(dān)心時(shí)間不夠用而只能淺顯的表述；對(duì)于學(xué)生來說，仍然是掌握了整個(gè)物理化學(xué)的原理，而且更加堅(jiān)實(shí)。
二、掌握專業(yè)知識(shí)框架，改革教學(xué)方法
通過對(duì)物理化學(xué)課堂的觀察，發(fā)現(xiàn)學(xué)生們剛開始對(duì)這門課還保持有神秘感，大多數(shù)同學(xué)對(duì)這門課還是很有興趣的，加之從師哥師姐們那里聽說這門課容易掛科，因此學(xué)生們剛開始上課的時(shí)候都很認(rèn)真。但是隨著課程的深入，部分同學(xué)開始松懈，開始排斥這門課程，以至于后來干脆放棄學(xué)習(xí)。經(jīng)過細(xì)心調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們?cè)谑W(xué)習(xí)興趣后，慢慢迷失在這門課程中。盡管老師在課堂上一再?gòu)?qiáng)調(diào)要理清楚各章節(jié)之間內(nèi)容的聯(lián)系，重點(diǎn)記憶關(guān)鍵結(jié)論，但大部分同學(xué)仍然做不到，不能掌握物理化學(xué)課程的知識(shí)框架，也沒有選擇性的記憶關(guān)鍵問題，總是被動(dòng)地接受課堂上講授的內(nèi)容，甚至被很多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程迷惑。而實(shí)際上這門課程內(nèi)容銜接緊密，邏輯性很強(qiáng)。把各章節(jié)之間的知識(shí)框架理清楚之后，就坦然的接受和明白了各章的結(jié)論，也有利于知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)記憶。在教學(xué)過程中，注重課程之間的聯(lián)系，通過知識(shí)點(diǎn)的連接和相關(guān)內(nèi)容銜接相關(guān)的課程，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的內(nèi)容納入到學(xué)科的框架中，幫助學(xué)生建立較完整的知識(shí)框架，不要迷失在盲目的理論推導(dǎo)中。
物理化學(xué)這門課理論性很強(qiáng)，內(nèi)容較多而抽象，公式又多，學(xué)生接受很困難，這就對(duì)老師的課堂教學(xué)提出了更高的要求。為了能夠進(jìn)行有效的課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，常把日常生活現(xiàn)象中涉及的物理化學(xué)原理介紹給學(xué)生。比如，舉例高溫下食物容易變質(zhì)的問題，聯(lián)系化學(xué)動(dòng)力學(xué)的理論加以說明；講解溫度對(duì)反應(yīng)平衡和反應(yīng)速率的雙重影響時(shí)，例舉合成氨工業(yè)中如何選擇最佳溫度；涉及講授表面化學(xué)的理論時(shí)，可以例舉農(nóng)民鋤地能防止水分蒸發(fā)的現(xiàn)象，或者小氣泡、液滴、呈球形的現(xiàn)象，加以解釋后，學(xué)生就會(huì)對(duì)表面性質(zhì)有清晰的認(rèn)識(shí)；講授滲透壓的時(shí)候，聯(lián)系滲透壓的作用，提問為什么肥料用多了農(nóng)作物會(huì)“燒死”？打吊瓶時(shí)為什么會(huì)感覺到疼痛？讓學(xué)生帶著問題聽課，面對(duì)生活中各種現(xiàn)象去思考，多問幾個(gè)為什么，自己到物理化學(xué)中去尋找答案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣，也就達(dá)到了提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
除此之外，在課堂上還可以采用小班討論或者Seminar討論式教學(xué)模式，以教師和學(xué)生為共同的教學(xué)主體，就某些共同關(guān)注的問題，在和諧的氣氛中進(jìn)行討論，加強(qiáng)教師和學(xué)生之間的交流和溝通。課下，利用我校教務(wù)處網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，與學(xué)生進(jìn)行課下的交流和習(xí)題討論、小測(cè)驗(yàn)等，與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式相比，它具有互動(dòng)性、合作性、學(xué)術(shù)性的優(yōu)勢(shì)。
三、強(qiáng)化配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理化學(xué)課程的教學(xué)中占有十分重要的地位，它與物理化學(xué)課程緊密配合，鞏固和加深對(duì)物理化學(xué)原理的理解，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)靈活應(yīng)用的創(chuàng)新能力，還培養(yǎng)了觀察和分析問題的能力。
為了避免實(shí)驗(yàn)課程超前理論課程，建議在學(xué)習(xí)完物理化學(xué)相關(guān)理論后，及時(shí)在學(xué)期后半學(xué)期開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。課程組已經(jīng)設(shè)置獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課并計(jì)算學(xué)分，如：配合表面現(xiàn)象，開展了液體表面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)、粉體粒度分析實(shí)驗(yàn)；為了鞏固反應(yīng)速率反應(yīng)章節(jié)的學(xué)習(xí)，開設(shè)蔗糖反應(yīng)速率常數(shù)、乙酸乙酯反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)等。同時(shí)，也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開展綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的題目、要求等內(nèi)容，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，并利用學(xué)過的理論知識(shí)，選用相關(guān)的儀器、藥品，分析實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)和關(guān)鍵步驟等，自行完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、并上講臺(tái)講授實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。
經(jīng)過幾年的探索和實(shí)踐，我院化學(xué)化工學(xué)院材料專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)改革將有助于提高學(xué)校物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，促進(jìn)了物理化學(xué)這門校級(jí)精品課程的建設(shè)和發(fā)展。
摘 要：我國(guó)高等教育已進(jìn)入大眾化階段，地方本科院校材料化學(xué)專業(yè)應(yīng)以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，突出地方特色，科學(xué)定位辦學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化專業(yè)課程體系，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，改革課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校;材料化學(xué);教學(xué)改革
推進(jìn)教育教學(xué)改革，提高教育教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量，是高等教育發(fā)展的核心任務(wù)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)的本科教育進(jìn)入大眾化教育發(fā)展階段，客觀上要求多數(shù)本科院校轉(zhuǎn)向以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才為主?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020）》、教育部頒布的《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（高教三十條）等相關(guān)文件均指出：地方本科院校的辦學(xué)應(yīng)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求為導(dǎo)向，遵循高等教育基本規(guī)律，要深化教學(xué)改革，突出優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化特色，培養(yǎng)符合地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型本科創(chuàng)新人才。因此，結(jié)合材料化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，優(yōu)化課程體系，改革教學(xué)內(nèi)容，突出專業(yè)特色，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，改革課程評(píng)價(jià)機(jī)制，推動(dòng)材料化學(xué)專業(yè)的教學(xué)改革，是新形勢(shì)下應(yīng)用型本科院校的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。
一、材料化學(xué)專業(yè)建設(shè)存在的問題
（一）辦學(xué)目標(biāo)不明確
目前全國(guó)各應(yīng)用型本科院校中開設(shè)的材料化學(xué)專業(yè)，其專業(yè)建設(shè)并沒有形成自己的辦學(xué)特色，不少新建本科院校很多只是簡(jiǎn)單地照搬其他重點(diǎn)大學(xué)如“985”或“211”高校的材料類專業(yè)或者化學(xué)化工類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，并沒有把其他高校的培養(yǎng)方案引進(jìn)來后，根據(jù)本校本地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行充分吸收與相互融合，這樣造成很多新建本科院校在專業(yè)設(shè)計(jì)上同質(zhì)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，學(xué)生所學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識(shí)和技能越來越不能適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要。因此，目前應(yīng)用型本科院校的材料化學(xué)專業(yè)在辦學(xué)過程中普遍存在辦學(xué)目標(biāo)不夠明確，辦學(xué)定位缺乏一定準(zhǔn)確性的問題。
（二）課程體系不合理
不同規(guī)格的人才培養(yǎng)需要有相應(yīng)的課程體系來保證和支撐，課程體系是人才培養(yǎng)的總體藍(lán)圖，是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的主要依據(jù)和手段[1]?？傮w而言，目前我國(guó)新建本科院校的課程結(jié)構(gòu)不夠科學(xué)合理，課程體系不夠完整，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊。作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型學(xué)科，材料化學(xué)專業(yè)的課程體系應(yīng)體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)特色，綜合考慮所設(shè)置的相關(guān)課程之間的有機(jī)聯(lián)系，但目前各本科院校在課程體系構(gòu)建方面存在以下主要問題：一是少數(shù)專業(yè)課程由于師資力量不夠存在因人設(shè)課現(xiàn)象;二是專業(yè)課程的部分內(nèi)容重復(fù)較多，學(xué)時(shí)分配也不夠合理;三是專業(yè)主干課程缺乏系統(tǒng)性，理論課程的門數(shù)和學(xué)時(shí)偏多，實(shí)踐課程的門數(shù)和學(xué)時(shí)偏少。此外，課程設(shè)置上必修課的比重較大，而選修課的比重較小，且缺乏整體的有機(jī)聯(lián)系?？傊?，這些傳統(tǒng)的課程結(jié)構(gòu)設(shè)置不能體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，達(dá)不到應(yīng)用型本科院校“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力”的培養(yǎng)目標(biāo)，不利于應(yīng)用型本科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。
（三）師資力量薄弱
在我國(guó)高等學(xué)校序列中，地方高校占高?？倲?shù)的90%以上，是我國(guó)高等教育的主體部分，地方高校師資隊(duì)伍的建設(shè)與優(yōu)化是國(guó)家“人才強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的重要保障[2]。目前，各應(yīng)用型本科院校的材料化學(xué)專業(yè)專任教師雖然人數(shù)不算少，但由于所處地域原因以及待遇因素，引進(jìn)的高素質(zhì)專業(yè)人才數(shù)量仍然偏少，不能滿足本科院校新形勢(shì)下的教學(xué)需求。與此同時(shí)，由于應(yīng)用型本科院校大多是由專科學(xué)校升格而成，雖然升格以來引進(jìn)了一大批具有博士或碩士學(xué)位的青年教師充實(shí)到教師隊(duì)伍中來，但這些青年教師大多缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高校而言，極大地影響教學(xué)質(zhì)量，從而影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。此外，高層次人才是引領(lǐng)和帶動(dòng)學(xué)校學(xué)科建設(shè)和專業(yè)發(fā)展的“領(lǐng)頭羊”，應(yīng)用型本科院校不同程度地存在著高層次人才匱乏，尤其是學(xué)科帶頭人緊缺的問題，著力解決好高層次人才相對(duì)匱乏的問題是當(dāng)前應(yīng)用型本科院校持續(xù)發(fā)展和提升辦學(xué)水平的迫切工作[3]。
二、材料化學(xué)專業(yè)教學(xué)改革的路徑
（一）科學(xué)定位辦學(xué)目標(biāo)
應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)目標(biāo)要充分考慮本地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況，積極挖掘特色質(zhì)點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，合理設(shè)置專業(yè)方向，形成與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要相適應(yīng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的專業(yè)辦學(xué)特色。材料化學(xué)專業(yè)是教育部近年來新設(shè)置的一個(gè)專業(yè)，各本科院校應(yīng)該明確本校的專業(yè)定位，結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，突出專業(yè)特色，科學(xué)合理設(shè)置專業(yè)辦學(xué)目標(biāo)。人才培養(yǎng)定位是高校實(shí)施教學(xué)計(jì)劃的主要依據(jù)，明確自身定位、提高教學(xué)質(zhì)量是高校辦學(xué)育人的基礎(chǔ)所在[4]。湖南人文科技學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是：培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，具有較高的思想道德素質(zhì)、人文素質(zhì)和良好身體心理素質(zhì)，掌握材料化學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，了解材料化學(xué)領(lǐng)域的理論前沿、最新動(dòng)態(tài)和應(yīng)用前景，具有運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，能夠在材料化學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)、應(yīng)用開發(fā)和管理工作的應(yīng)用型人才。
（二）優(yōu)化課程體系與教學(xué)內(nèi)容
課程體系是指一所大學(xué)根據(jù)本校制訂的培養(yǎng)目標(biāo)而設(shè)計(jì)的課程整體，課程體系不是簡(jiǎn)單的指課程設(shè)置，不同類型的學(xué)校，其課程體系也應(yīng)當(dāng)是不同的，這是創(chuàng)辦富有特色大學(xué)的必要條件[5]。因此，應(yīng)用型本科院校對(duì)本校的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化時(shí)，既要突出本校的專業(yè)辦學(xué)特色，又應(yīng)體現(xiàn)應(yīng)用型本科院校注重應(yīng)用的特點(diǎn)。湖南人文科技學(xué)院的材料化學(xué)專業(yè)本次重新修訂了人才培養(yǎng)方案，對(duì)課程體系進(jìn)行了整體優(yōu)化，并對(duì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，使之更符合專業(yè)辦學(xué)特色和專業(yè)綜合改革的要求。
1.優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)
湖南人文科技學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)根據(jù)市場(chǎng)人才需求寬口徑招生，強(qiáng)化通識(shí)教育，培養(yǎng)綜合素質(zhì)，不斷優(yōu)化課程體系，在本次人才培養(yǎng)方案修訂中將理論課程設(shè)置為公共必修課、專業(yè)必修課、專業(yè)限選課、專業(yè)任選課和公共任選課共5個(gè)課程模塊。
第一，公共必修課主要是培養(yǎng)學(xué)生具有正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀和較強(qiáng)的民主法制觀念與較高的社會(huì)責(zé)任感，具有健康的體魄和良好的心理素質(zhì)。公共必修課包括“思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)”、“馬克思主義基本原理概論”、“思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論”、“形勢(shì)與政策”、“大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)”、“大學(xué)生健康教育”、“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”、“大學(xué)物理”、“大學(xué)英語”、“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”、“大學(xué)體育”、“大學(xué)語文”等。
第二，專業(yè)必修課主要包括“無機(jī)及分析化學(xué)”、“有機(jī)化學(xué)”、“物理化學(xué)”、“材料概論”、“工程力學(xué)”、“工程制圖”、“化工原理”、“材料科學(xué)基礎(chǔ)”、“材料測(cè)試方法”、“材料制備原理”、“熱工基礎(chǔ)”等，目的是培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的材料化學(xué)專業(yè)知識(shí)，具有較強(qiáng)的分析問題和解決問題的能力。
第三，根據(jù)企業(yè)實(shí)際和市場(chǎng)需求以及地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，專業(yè)限選課設(shè)置兩個(gè)專業(yè)方向：陶瓷材料方向和能源材料方向。陶瓷材料方向開設(shè)“陶瓷工業(yè)機(jī)械設(shè)備”、“陶瓷工藝學(xué)”、“無機(jī)材料物理性能”、“特種陶瓷”等課程;能源材料方向開設(shè)“現(xiàn)代新能源材料”、“化學(xué)電源基礎(chǔ)與應(yīng)用”、“化學(xué)電源設(shè)計(jì)與制造工藝學(xué)”、“新能源材料與器件發(fā)展動(dòng)態(tài)”等課程。
第四，專業(yè)任選課包括“金屬材料概論”、“復(fù)合材料概論”、“專業(yè)外語”、“材料工廠設(shè)計(jì)”、“粉體工程”、“信息檢索與應(yīng)用”、“納米材料”、“標(biāo)準(zhǔn)化概論”、“材料科學(xué)新進(jìn)展”、“計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用”等課程，學(xué)生從中任選6門課程學(xué)習(xí)。這些專業(yè)任選課的開設(shè)可使學(xué)生更多了解材料化學(xué)專業(yè)的理論前沿、最新發(fā)展動(dòng)態(tài)及應(yīng)用前景，了解與本專業(yè)相關(guān)的學(xué)科和邊緣學(xué)科現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，從而可拓展學(xué)生的專業(yè)視野，為今后就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)而寬廣的專業(yè)基礎(chǔ)。
第五，公共任選課由學(xué)校其他系部開設(shè)，包括中華傳統(tǒng)文化類、藝術(shù)素養(yǎng)類、科學(xué)素養(yǎng)類、應(yīng)用技術(shù)類、教師教育類、其他類別類等六大系列課程，學(xué)生從中任選5門課程學(xué)習(xí)。通過該類課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生實(shí)現(xiàn)文理科相關(guān)知識(shí)的交叉滲透，也是大學(xué)教育的努力方向。
為了突出專業(yè)培養(yǎng)特色，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)企業(yè)實(shí)踐知識(shí)的了解和熟悉程度，在材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，我們從專業(yè)課程中選擇其中6門體現(xiàn)專業(yè)特色的課程，組建校企聯(lián)合授課模塊，包括“材料測(cè)試方法”、“熱工基礎(chǔ)”、“材料工廠設(shè)計(jì)”、“材料科學(xué)新進(jìn)展”、“材料產(chǎn)品技術(shù)概論”、“標(biāo)準(zhǔn)化概論”等。
2.合理構(gòu)建實(shí)踐課程類型
材料化學(xué)專業(yè)是一個(gè)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系非常密切的應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè)，在對(duì)理論課程整體調(diào)整和優(yōu)化的同時(shí)，也必須重視實(shí)踐教學(xué)課程，以提高學(xué)生動(dòng)手能力以及分析和解決問題的能力。該專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)課程主要設(shè)置為校內(nèi)和校外兩個(gè)實(shí)踐模塊。校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)模塊主要包括公共實(shí)踐必修課、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課、專業(yè)實(shí)驗(yàn)課等。公共實(shí)踐必修課主要包括“大學(xué)計(jì)算機(jī)技能訓(xùn)練”、“軍事理論與訓(xùn)練”、“素質(zhì)拓展教育”、“就業(yè)實(shí)踐”等。專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課主要包括“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“化工原理實(shí)驗(yàn)”、“材料測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)”等。專業(yè)實(shí)驗(yàn)課主要有“陶瓷制備與性能實(shí)驗(yàn)”、“化學(xué)電源綜合實(shí)驗(yàn)”等。材料化學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要充分考慮其科學(xué)性和系統(tǒng)性，既要強(qiáng)化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課必須掌握的各項(xiàng)理論知識(shí)和基本實(shí)踐技能，同時(shí)又要多設(shè)置一些綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，減小驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比重，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力以及分析問題與解決問題的能力。校外實(shí)踐課程主要包括“校企合作教育（一）”、“校企合作教育（二）”、“校企合作教育（三）”以及“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”等，這些課程的開設(shè)可擴(kuò)大學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，增加實(shí)踐技能，同時(shí)可將所學(xué)專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)崗位，提升學(xué)生解決實(shí)踐問題的能力，使學(xué)生得到系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，成為更符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。
（三）加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
材料化學(xué)專業(yè)應(yīng)用性強(qiáng)，與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，因此要培養(yǎng)出高素質(zhì)的材料化學(xué)專業(yè)人才，就必須擁有一支高素質(zhì)的教師隊(duì)伍。針對(duì)應(yīng)用型本科院校目前的師資隊(duì)伍現(xiàn)狀，有必要重構(gòu)師資素質(zhì)，既要重視教師專業(yè)理論知識(shí)與學(xué)術(shù)水平的提高，也要注重在新形勢(shì)下專業(yè)教師創(chuàng)新能力與實(shí)踐知識(shí)的培養(yǎng)。筆者認(rèn)為，可從以下幾個(gè)方面考慮來加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)：一是鼓勵(lì)教師進(jìn)修攻讀碩士和博士學(xué)位，進(jìn)一步增強(qiáng)教師專業(yè)知識(shí)，全面提升教學(xué)理論水平和能力;二是加強(qiáng)青年教師的教育教學(xué)培訓(xùn)工作，重點(diǎn)對(duì)新進(jìn)教師進(jìn)行教學(xué)方面的長(zhǎng)期培訓(xùn)，建立考核機(jī)制，同時(shí)完善老教師指導(dǎo)制度，以幫助青年教師過好教學(xué)關(guān);三是確定2―3個(gè)專業(yè)帶頭人培養(yǎng)對(duì)象，通過3年左右時(shí)間的培養(yǎng)，遴選出本專業(yè)的帶頭人;四是可考慮選擇5―7門專業(yè)主干課程進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)，每門主干課程的建設(shè)周期為2―3年，加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，整體提升教師隊(duì)伍的專業(yè)能力和教學(xué)水平;五是鼓勵(lì)和遴選專業(yè)教師分期分批到相關(guān)企事業(yè)單位進(jìn)行短期掛職鍛煉（3―6個(gè)月），拓寬教師視野，增強(qiáng)實(shí)踐知識(shí)與理論知識(shí)的結(jié)合，使教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步調(diào)整和充實(shí)，從而提高專業(yè)教師的實(shí)踐動(dòng)手能力和知識(shí)更新能力;六是聘請(qǐng)校外相關(guān)企事業(yè)單位的“雙師型”人才為專職教師或兼職教師，充實(shí)到教學(xué)團(tuán)隊(duì)中，參與校內(nèi)專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂、專業(yè)課程教學(xué)等工作，提高教師實(shí)踐能力的整體水平。此外，學(xué)校還可定期通過舉辦講座等形式，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)著名高校、科研院所的專家學(xué)者以及有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)老總或者技術(shù)開發(fā)人員來校講學(xué)，讓相關(guān)教師能夠更多地了解和熟悉本專業(yè)的最新研究進(jìn)展，及時(shí)更新自己的專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)。
（四）改革課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制
逐步建立“考核內(nèi)容綜合化、考核形式多樣化、考核過程全程化”的多元型課程考核模式，以考核方式改革促進(jìn)教學(xué)模式改革。首先，對(duì)于“材料科學(xué)基礎(chǔ)”、“材料制備原理”、“工程力學(xué)”、“化工原理”等專業(yè)理論課程，改變期末考試的單一考核方式，可采取課程教學(xué)的過程性考核（如增加平時(shí)考核、期中考核等方式）和期末考核相結(jié)合，實(shí)行課程考核方式多樣化;而對(duì)于專業(yè)性比較強(qiáng)的理論課程（如“復(fù)合材料概論”、“材料工廠設(shè)計(jì)”、“化工制圖”、“專業(yè)英語”等），可實(shí)行半開卷或開卷考試，在考試內(nèi)容上盡量多采用綜合性試題來衡量學(xué)生對(duì)該門課程的掌握程度，側(cè)重學(xué)生思維能力和專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力的考核。其次，對(duì)于專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程（如“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“化工原理實(shí)驗(yàn)”、“材料測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)”等）的考核，如果單純地以每次實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī)?yōu)橐罁?jù)進(jìn)行考核，容易出現(xiàn)高分低能現(xiàn)象。可考慮采用平時(shí)成績(jī)（占30%，包括出勤情況、實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等綜合考評(píng)）、期末實(shí)驗(yàn)操作考試（占30%，包括對(duì)所隨機(jī)抽中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)過程熟悉程度、操作規(guī)范度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等綜合考評(píng)）以及期末筆試測(cè)試（占40%，包括對(duì)平時(shí)所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行考評(píng)）等多樣化考核對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。最后，對(duì)“畢業(yè)論文”、“校企合作教育”、“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”等實(shí)踐課程，要細(xì)化考核指標(biāo)體系，實(shí)行實(shí)踐課程的全過程考核評(píng)價(jià)機(jī)制，加大平時(shí)考核的成績(jī)比重，把對(duì)學(xué)生的平時(shí)考核與期末總結(jié)性考核有機(jī)結(jié)合，科學(xué)評(píng)價(jià)該類課程的實(shí)際教學(xué)效果。
[摘 要]高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一門重要的實(shí)驗(yàn)課程，該課程既能使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握理論知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及科研素養(yǎng)。通過讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等活動(dòng)，對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?
[關(guān)鍵詞]材料化學(xué)專業(yè)；高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革
《高分子化學(xué)》是有機(jī)化學(xué)的后續(xù)課程，但同時(shí)更是高分子材料科學(xué)的啟蒙課程，是學(xué)生掌握高分子科學(xué)基本理論和分析、解決高分子材料加工過程中的問題的基礎(chǔ)課程?？紤]到我校材料化學(xué)專業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向是高分子材料， 《高分子化學(xué)》被選為材料化學(xué)專業(yè)的核心課程。高分子化學(xué)是一門以聚合物合成實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程，聚合物合成實(shí)驗(yàn)教學(xué)有別于一般有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但又是以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它是培育創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是材料化學(xué)專業(yè)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)用性教學(xué)。高分子化課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比于理論課程教學(xué)更具趣味性、實(shí)踐性、復(fù)雜性、研究創(chuàng)新性。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)高分子化學(xué)的教學(xué)活動(dòng)中起著重要的推動(dòng)作用。
高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)屬于課程內(nèi)教學(xué)，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中有一部分能夠很好地體現(xiàn)高分子科學(xué)的發(fā)展成果，學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力在某種程度上能得到鍛煉。但是仍然存在相當(dāng)一部分驗(yàn)證性、認(rèn)知性的實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)依然偏重于理論，注重高分子材料實(shí)用性的實(shí)驗(yàn)不多，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)高分子材料的制備與加工。在學(xué)生進(jìn)行高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生一般是按照已有的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前教師對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)、細(xì)節(jié)等方面進(jìn)行集中講解，學(xué)生只需按照教師提供的實(shí)驗(yàn)過程，即可順利完成實(shí)驗(yàn)。如此實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但阻礙了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力、分析與解決問題的能力以及創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新意識(shí)的提高，還使學(xué)生對(duì)教師產(chǎn)生依賴，并且抑制了學(xué)生的獨(dú)立思考及創(chuàng)新能力的挖掘。
我校材料化學(xué)專業(yè)具有工科特色，和高分子材料專業(yè)比，材料化學(xué)專業(yè)的高分子材料相關(guān)課程的課時(shí)相對(duì)較少，開設(shè)《高分子材料化學(xué)》（《高分子化學(xué)》）、《高分子物理》與《高分子材料加工工藝學(xué)》，總共課時(shí)不到140學(xué)時(shí)。如何在有限的時(shí)間內(nèi)，使我校的材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生既能掌握高分子科學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)科前沿，又可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高分子材料的興趣，是一個(gè)非常值得探討的問題。
一、分配學(xué)生參與教師的前期實(shí)驗(yàn)工作
前期實(shí)驗(yàn)工作是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提條件。相比基礎(chǔ)課程中的無機(jī)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)有更多的實(shí)驗(yàn)前期工作需要準(zhǔn)備，包括檢修與調(diào)試反應(yīng)儀器裝置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提純單體、引發(fā)劑）等。粘附在玻璃儀器上的聚合物難以清除，學(xué)生在清洗玻璃儀器等設(shè)備的過程中，既懂得實(shí)驗(yàn)的成功來之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性質(zhì)。如聚苯乙烯單體中一般要加入微量的對(duì)苯二酚等阻聚劑，以避免溶液在儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生聚合（變質(zhì)）。所以為了使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，縮短反應(yīng)時(shí)間，開始實(shí)驗(yàn)前，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生采用減壓蒸餾的方法對(duì)單體（加入阻聚劑）進(jìn)行提純。這樣，學(xué)生既加深了對(duì)阻聚劑阻聚原理的理解，又掌握了減壓蒸餾的操作方法。通過積極參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，學(xué)生懂得實(shí)驗(yàn)的成功不僅取決于實(shí)驗(yàn)過程，而且與實(shí)驗(yàn)前期工作密切相關(guān)，從而更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。更重要的是，通過參與教師實(shí)驗(yàn)前期工作的準(zhǔn)備，加深了對(duì)課堂理論知識(shí)的理解，熟悉蒸餾、重結(jié)晶等提純化學(xué)物質(zhì)的方法。
二、設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的實(shí)驗(yàn)
調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的一個(gè)重要舉措是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)最好是學(xué)生既熟悉又陌生的內(nèi)容。如尼龍66的制備實(shí)驗(yàn)，尼龍繩、尼龍襪子等，生活中很常見，但是如何在實(shí)驗(yàn)中采用己二酰氯與己二胺的界面縮聚來制備學(xué)生卻不清楚，這勢(shì)必將大大提高學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的興趣。而且實(shí)驗(yàn)裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，一個(gè)燒杯即可完成。當(dāng)學(xué)生將有機(jī)相與水相混合后，在兩相界面馬上就能看到一層聚合物薄膜的生成，而且該層薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以連續(xù)不斷地拉出，形成纖維狀物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)操作不復(fù)雜，成功率高，過程新穎，操作明了，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性高。
三、注重開設(shè)實(shí)用、應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)
高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)提供了良好的環(huán)境條件，尤其是一些能結(jié)合實(shí)際生活的應(yīng)用型高分子材料的制備，能使學(xué)生體會(huì)到高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用價(jià)值，有利于激發(fā)學(xué)生走向的創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新。如在“聚丙烯酸型高吸水性樹脂的制備”實(shí)驗(yàn)中，高吸水性樹脂可用于日常生活用品如尿不濕等，由于該產(chǎn)物的實(shí)用性強(qiáng)，一方面可以提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的積極性；另外一方面也使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到高分子材料是一個(gè)與人們的日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)的學(xué)科方向。類似的高分子材料還有粘接劑、涂料等，這些實(shí)驗(yàn)的開出將會(huì)使學(xué)生對(duì)未來從事該行業(yè)的信心倍增。
四、適當(dāng)設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)
教材內(nèi)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是認(rèn)知和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需要按實(shí)驗(yàn)參考書的步驟操作基本就能完成。如此實(shí)驗(yàn)雖然可以使學(xué)生的動(dòng)手能力得到一定程度的提高，卻不能使學(xué)生的綜合能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新的能力等方面得到合適的鍛煉。綜合型實(shí)驗(yàn)是內(nèi)容和步驟較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，其中包含多個(gè)的知識(shí)點(diǎn)和基本實(shí)驗(yàn)操作，需要結(jié)合多方面的理論知識(shí)和技能，才能夠順利完成。綜合型實(shí)驗(yàn)既能夠訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論和實(shí)踐的技能，又能培養(yǎng)和提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。在綜合型實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練過程中，學(xué)生主動(dòng)思考，敢于提出問題、分析問題和解決問題，學(xué)生的科學(xué)思考和創(chuàng)新意識(shí)獲得很大的提升。
五、開設(shè)研究型實(shí)驗(yàn)
學(xué)生經(jīng)過綜合型實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練后，實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能都有了一定程度的提高。為了使學(xué)生了解高分子科學(xué)學(xué)科前沿、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的動(dòng)機(jī)，教師允許學(xué)生采取自愿組合的方式組成若干個(gè)科研興趣小組。通過查閱文獻(xiàn)資料，小組討論提出實(shí)驗(yàn)方案，并與指導(dǎo)老師討論方案的可行性，最后開展實(shí)驗(yàn)。結(jié)束時(shí)，上交實(shí)驗(yàn)記錄由指導(dǎo)教師批閱給出評(píng)價(jià)，并討論實(shí)驗(yàn)的得失。整個(gè)過程中，要求學(xué)生提交文獻(xiàn)綜述、可行性方案、實(shí)驗(yàn)報(bào)告或科研論文，鍛煉寫作科研論文的能力。顯然研究型實(shí)驗(yàn)需要教師付出更多的勞動(dòng)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)立完成、接近實(shí)際科學(xué)研究的環(huán)境。研究型實(shí)驗(yàn)有利于提升學(xué)生分析問題、解決問題、獨(dú)立工作、團(tuán)隊(duì)精神及創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新等方面的綜合能力。
六、改革實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核方式
一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方式要能夠反映學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。僅憑一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)定學(xué)生的成績(jī)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、搭建裝置、清洗儀器設(shè)備、打掃衛(wèi)生等方面的工作都將得不到很好的體現(xiàn)，缺乏客觀性和公正性。因此，可以借鑒無機(jī)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核方式，將實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定方式細(xì)化：平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)60分，包括書寫預(yù)習(xí)10分、統(tǒng)一服裝5分、裝置搭建10分、規(guī)范操作10分、衛(wèi)生情況5分和提交報(bào)告20分；期末實(shí)驗(yàn)操作考試40分（隨機(jī)抽?。?shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)在開課前公布，使學(xué)生不得不復(fù)習(xí)鞏固所有開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到熟練掌握各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能的教學(xué)目標(biāo)。
七、結(jié)束語
高分子材料作為我校材料化學(xué)專業(yè)一個(gè)重要的培養(yǎng)方向，《高分子化學(xué)》成為材料化學(xué)專業(yè)的核心課程，直接影響《高分子物理》《高分子材料加工工藝學(xué)》等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。我校材料化學(xué)教研室已通過對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高分子化學(xué)科學(xué)的興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識(shí)等方面有所收獲。2015年3月5日，全國(guó)人民代表大會(huì)第十二屆第三次會(huì)議開幕，國(guó)務(wù)院總理同志在作政府工作報(bào)告中提及 “大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”。今后，我們將秉成這一新理念，繼續(xù)深入研究與探索，使高分子化學(xué)教學(xué)不斷適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，為培育更多材料化學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才做不懈的努力。
【摘 要】利用量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)方法可以研究電致發(fā)光材料的電子機(jī)構(gòu)、幾何構(gòu)型、光譜性質(zhì)等等。可為電致發(fā)光材料的合成和選用提供諸多指導(dǎo)性建議。本文通過對(duì)最近量子化學(xué)在電致發(fā)光材料合成和分析的應(yīng)用類文章進(jìn)行了歸納總結(jié)，粗略地說明了量子化學(xué)在電致發(fā)光材料合成中所起的作用。
【關(guān)鍵詞】量子化學(xué)；電致發(fā)光材料；合成
0 引言
有機(jī)及配合物電致發(fā)光（EL）和非線性光學(xué)材料在高新技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，受到人們的關(guān)注并得到積極的研究[1-3]。近30年來，隨著量子化學(xué)計(jì)算方法和分子模擬技術(shù)、以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)材料科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響。利用量子化學(xué)計(jì)算方法方法研究EL材料的電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)，以全自由度優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，計(jì)算化合物的電子光譜。對(duì)研究此類材料的性質(zhì)及合成有指導(dǎo)性意義計(jì)算結(jié)果是實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。本文主要介紹量子化學(xué)在EL材料研究中的應(yīng)用及進(jìn)展。
1 量子化學(xué)研究EL材料的方法及原理
就量子化學(xué)的幾種計(jì)算方法來看，從頭算法雖然有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撝С?，能得到較好的計(jì)算結(jié)果，但是當(dāng)遇到諸如酶、聚合物、蛋白質(zhì)等大分子體系時(shí)，計(jì)算很耗時(shí)，其計(jì)算代價(jià)無法承受[4]。為了在計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度上找到一個(gè)平衡點(diǎn)。采用量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)方法AMI進(jìn)行了理論計(jì)算包括構(gòu)型優(yōu)化、振動(dòng)分析電子光譜計(jì)算?？茖W(xué)家們以從頭算法為基礎(chǔ)，忽略一些計(jì)算量極大，但是對(duì)結(jié)果影響極小的積分，或者引用一些來自實(shí)驗(yàn)的參數(shù)，從而近似求解薛定諤方程，就誕生了半經(jīng)驗(yàn)算法。如：AM1，PM3，MNDO，CNDO，ZDO 等[5，6]。目前，對(duì)多類EL材料的研究大部分都是基于量子化學(xué)的半經(jīng)驗(yàn)方法。
2 光譜性能的量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算
EL材料的發(fā)光顏色與材料的熒光光譜有密切的關(guān)系，熒光即是電子由第一激發(fā)單重態(tài)躍遷回基態(tài)所產(chǎn)生的降級(jí)輻射。目前對(duì)光譜性能的量子化學(xué)計(jì)算多半基于量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)方法PM3和AM1，先對(duì)化合物的幾何構(gòu)型進(jìn)行了全參數(shù)優(yōu)化， 得到其穩(wěn)定構(gòu)型，再進(jìn)行振動(dòng)分析，在此基礎(chǔ)上利用單激發(fā)態(tài)組態(tài)相互作用方法（CIS）計(jì)算它們的電子光譜。
比如蘇宇，廖顯威[7]等人采用量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)方法PM3對(duì)三種黃酮類化合物的熒光光譜進(jìn)行了理論研究。對(duì)各化合物優(yōu)化后的構(gòu)型作了振動(dòng)分析，均未出現(xiàn)虛頻率。在此基礎(chǔ)上，采用單激發(fā)組態(tài)相互作用方法（CIS） 計(jì)算熒光光譜，所有計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。廖顯威，李來才[8]采用單激發(fā)組態(tài)相互作用（CIS）方法，分別計(jì)算了4 種稠環(huán)芳烴的電子光譜，選了801個(gè)組態(tài)進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。他們還對(duì)幾種含氮芳烴化合物有機(jī)EL材料，對(duì)FL-4、 FL-7、FL-10 和FL-12的光譜進(jìn)行研究，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本相符合。薛照明，張宣軍[9]等用PM3/SCI方法計(jì)算了三個(gè)分子的電子吸收光譜，測(cè)定了三個(gè)分子的電子吸收光譜和熒光光譜（DMF溶液）。結(jié)果表明理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值相當(dāng)吻合。高洪澤，石紹慶等利用量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)AM1及INDO/SCI方法研究了B與8-羥基喹啉的螯合（LiBq4）的電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)，計(jì)算得到基態(tài)到各激發(fā)態(tài)的垂直躍遷能和振子強(qiáng)度，獲得電子光譜。分析出由于配體中苯酚環(huán)、吡啶環(huán)對(duì)不同前線軌道的貢獻(xiàn)不一樣，所以在吡啶環(huán)和苯酚環(huán)上引入取代基會(huì)對(duì)光譜發(fā)生影響，為分子設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
3 量子化學(xué)對(duì)EL材料結(jié)構(gòu)的分析
結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系一直是量子化學(xué)的主要研究領(lǐng)域，它涉及的范圍非常廣泛，從無機(jī)小分子、有機(jī)分子到高聚物和生物大分子，從人為設(shè)計(jì)的理想模型分子到實(shí)用的藥物分子和材料分子等[10]。通過結(jié)構(gòu)與性能的研究，人們可以逐類地對(duì)一些化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)一的解釋，得出一般性的規(guī)律，進(jìn)而預(yù)言一新的化學(xué)事實(shí)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)。目前國(guó)際上關(guān)心的課題主要有：重要新型無機(jī)分子、有機(jī)分子和原子簇化合物的化學(xué)鍵本質(zhì)的研究；重金屬、稀土元素化合物的成鍵規(guī)律；（半）導(dǎo)體材料、磁性材料、光電材料等。
高洪澤，石紹慶[11]等通過量子化學(xué)半經(jīng)驗(yàn)方法研究了藍(lán)色有機(jī)薄膜電致發(fā)光材料LiBq4 電子結(jié)構(gòu)，國(guó)外研究人員在這方面已做了不少努力，合成了很多類型的藍(lán)色發(fā)光材料并且制備了相關(guān)器件[12-15]，但多數(shù)都沒有獲得突出的結(jié)果。由于LiBq4體系相對(duì)分子質(zhì)量較大，迄今未見有對(duì)其進(jìn)行理論研究的報(bào)道.他們通過計(jì)算結(jié)果表明，各個(gè)喹啉環(huán)基本保持各自的面共軛結(jié)構(gòu)。計(jì)算得到的穩(wěn)定幾何結(jié)構(gòu)和的主要鍵長(zhǎng)。為探討其發(fā)光機(jī)理及B和Li 元素在其中所起的作用及M ―N鍵的共價(jià)性、離子性對(duì)發(fā)光的影響，為進(jìn)一步探索合成與設(shè)計(jì)具有優(yōu)良性能的藍(lán)色發(fā)光材料提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
4 振動(dòng)分析
判斷分子是否處于穩(wěn)定構(gòu)型的一個(gè)重要方法是看它的振動(dòng)光譜是否出現(xiàn)虛頻率[16]。劉芳玲，張紅梅[17]等對(duì)萘及其鹵代化合物在B3LYP /6-31G水平下優(yōu)化了4種化合物的幾何構(gòu)型， 在振動(dòng)分析中，其振動(dòng)光譜均未出現(xiàn)虛頻率， 說明構(gòu)型優(yōu)化基本合理性。
5 前景與展望
近些年來雖然量子化學(xué)在研究和分析EL材料方面，解釋了一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，揭示了不少前期未被理解的機(jī)理，甚至預(yù)期了一些結(jié)構(gòu)性能關(guān)系。但量子化學(xué)的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些。隨著量子化學(xué)理論不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸拓寬，研究方法的不斷創(chuàng)新，今后將對(duì)電致發(fā)光材料的合成和選擇提供更好的理論依據(jù)和指導(dǎo)。將量子化學(xué)與EL材料的性質(zhì)分析結(jié)合起來，才能更好的選擇EL材料的構(gòu)成，合成性能更好的EL材料。
[摘 要]目前我國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，隨之，化學(xué)化工的發(fā)展在科學(xué)領(lǐng)域也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁勢(shì)頭，化學(xué)化工材料憑借自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)不僅在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在人們的日常生活中也可以隨處可見化學(xué)化工材料的身影。化學(xué)化工材料已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域范圍內(nèi)受到了人們的認(rèn)可，化工材料的應(yīng)用技術(shù)也日新月異，呈現(xiàn)出迅猛的趨勢(shì)。隨著化學(xué)化工材料的蓬勃發(fā)展，在科學(xué)領(lǐng)域不斷出現(xiàn)新的學(xué)科和新的概念。本文就化學(xué)化工材料的應(yīng)用技術(shù)研究為大家進(jìn)行闡述。
[關(guān)鍵詞]化工材料 科學(xué)技術(shù) 應(yīng)用
隨著化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)化學(xué)化工材料的應(yīng)用也有了更為廣泛的要求，如何在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈中謀求創(chuàng)新和突破，也成為了化學(xué)化工應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的主要方向，目前，現(xiàn)代建筑業(yè)以及新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)都對(duì)化學(xué)化工材料提出了綠色環(huán)保的要求。那么化學(xué)化工材料在現(xiàn)代建筑業(yè)以及新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用具體情況是怎樣的呢，現(xiàn)在本文一一闡述。
一、化學(xué)化工材料在現(xiàn)代建筑業(yè)上的應(yīng)用
從2008年北京成功舉辦奧運(yùn)會(huì)開始，世界開始進(jìn)一步矚目中國(guó)，同時(shí)，綠色化工材料也被人們更為廣泛的認(rèn)同。從某個(gè)意義上來說，綠色奧運(yùn)的北京奧運(yùn)會(huì)環(huán)保理念，拉開了綠色化工材料在我國(guó)建筑行業(yè)的應(yīng)用新紀(jì)元。雖然奧運(yùn)會(huì)短暫的過去了，但是綠色化學(xué)化工材料在我國(guó)的應(yīng)用還有廣闊的市場(chǎng)。
奧運(yùn)會(huì)以來，在“水立方”等奧運(yùn)場(chǎng)館中采用的零揮發(fā)性有機(jī)化合物和低揮發(fā)性有機(jī)化合物水性涂料更為廣泛的在現(xiàn)代建筑業(yè)中得到應(yīng)用。其中水性聚氨酯涂料有著粘合持久、無污染、干燥快的性質(zhì)，維護(hù)起來也更為容易，同時(shí)，水性聚氨酯涂料還具有阻燃性，防火性能首屈一指。在“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)中使用的氟碳涂料，也是值得現(xiàn)代建筑業(yè)關(guān)注的化學(xué)化工材料的一種綠色涂料。它不但耐溶劑、耐候，還有耐酸堿性的優(yōu)勢(shì)。并且其涂刷后性質(zhì)高度穩(wěn)定，無害無毒，是當(dāng)之無愧的“涂料之王”。
談到化學(xué)化工材料在現(xiàn)代建筑業(yè)上的應(yīng)用，不得不說的就是隔熱保溫材料。像“鳥巢”建筑過程中采用的聚氨酯硬泡材料，其具有保溫節(jié)能、防止噪音和綠色環(huán)保的功能。是現(xiàn)代建筑業(yè)中不可或缺的化工材料之一。同樣，在奧運(yùn)場(chǎng)館座椅上采用的聚丙烯材料，具有阻燃和耐候的特性，同樣可以實(shí)現(xiàn)回收再次利用。還有值得關(guān)注的膜材料。在“水立方“建筑上廣泛使用的新型化學(xué)化工材料：乙稀-四氟乙烯共聚物。它主要用于膜材料，有著節(jié)能、保溫隔溫、自我清潔的功能。在控制溫度方面，其節(jié)能效果更為顯著，曾為“水立方”節(jié)省百分之三十的電能。對(duì)于新型建筑產(chǎn)業(yè)來說有突破性的建樹。
應(yīng)該說，化學(xué)化工材料的應(yīng)用滲透到了整個(gè)現(xiàn)代建筑行業(yè)，在綠色環(huán)保節(jié)能創(chuàng)新方面給現(xiàn)代建筑業(yè)帶來了新的春天。
二、化學(xué)化工材料在新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)谙M(fèi)農(nóng)產(chǎn)品時(shí)不再單單重視產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格，而是更加注重對(duì)品味、特色和安全保健等感性的因素。因此，為了適應(yīng)這一要求，新型農(nóng)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，要想滿足新型農(nóng)業(yè)的要求，就要求化學(xué)化工材料在微生物肥和生物農(nóng)藥研發(fā)上進(jìn)一步發(fā)展。然而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并不是一朝一夕的事，也并不是滿足了一代人就可以了，它是關(guān)系著我們下一代的發(fā)展問題。所以，持續(xù)性、發(fā)展性以及可循環(huán)性就成為了新型農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要特性。而要想能持續(xù)發(fā)展，與自然和諧共存，就需要化學(xué)化工材料應(yīng)用技術(shù)著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，從可持續(xù)發(fā)展角度進(jìn)行應(yīng)用和推廣。
傳統(tǒng)農(nóng)藥的害處不言而喻，因此綠色農(nóng)藥在新型農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用就越來越為重要?！笆晃濉币詠恚訌?qiáng)環(huán)境保護(hù)成為新的主要目標(biāo)之一。大力發(fā)展“安全、低毒、高效”的環(huán)保型農(nóng)藥，保持生態(tài)平衡，保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)品安全環(huán)保成為國(guó)家以及人民對(duì)農(nóng)業(yè)的更新要求。從而，有機(jī)農(nóng)藥應(yīng)運(yùn)而生。有機(jī)農(nóng)藥中重要的一種腐殖酸類的農(nóng)藥作用更為突出，一方面，腐殖酸類農(nóng)藥產(chǎn)自大自然，并沒有傳統(tǒng)農(nóng)藥的毒副作用。同時(shí)，大自然有豐富無窮的資源，使得有機(jī)農(nóng)藥豐富廣泛，是可持續(xù)發(fā)展的前提之一。另一方面，此類有機(jī)農(nóng)藥的經(jīng)濟(jì)效益可觀，又無毒無害，所以深受現(xiàn)代農(nóng)業(yè)好評(píng)。是發(fā)展前景大好的新型農(nóng)藥之一。
當(dāng)然，要想農(nóng)作物增產(chǎn)豐收，還需要一些促進(jìn)農(nóng)作物生產(chǎn)效率的有機(jī)農(nóng)藥。而這些增效方法可分為物理增效、化學(xué)增效、生物增效以及綜合增效四類。物理增效，就是不改變農(nóng)作物的分子，在農(nóng)作物的細(xì)胞間進(jìn)行各種性能的增效和提升。主要改善農(nóng)作物的細(xì)胞通透性、滲透性和表面活性和粘著性等。化學(xué)增效，就是在分子間進(jìn)行組合和作用，以達(dá)到改善農(nóng)作物的生長(zhǎng)形態(tài)的方法。生物增效，就是利用生物酶在農(nóng)作物之間進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而增加農(nóng)作物的生長(zhǎng)效率。而綜合增效就是利用以上各種方法，在不同要求下使用兩個(gè)以上的增效方法對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行增效生長(zhǎng)，以達(dá)到增產(chǎn)增收的效果。
隨著化學(xué)化工材料的不斷發(fā)展，人們也在嘗試將化學(xué)化工材料應(yīng)用到生物菌劑中。在生物菌劑的應(yīng)用構(gòu)成中，研究在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取得了較為明顯的效果，但是當(dāng)將這些研究完成的生物菌劑應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)田中，還是遇到了一些問題，因?yàn)檗r(nóng)田環(huán)境對(duì)生物菌群的發(fā)展環(huán)境有所破壞，使得菌劑不能發(fā)揮在實(shí)驗(yàn)室中的效果。然而，當(dāng)將化學(xué)化工材料與生物菌劑經(jīng)過合理配比后，再應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，我們可喜的發(fā)現(xiàn)了生物菌劑的完美優(yōu)勢(shì)，從而完成了生物菌劑與化學(xué)化工材料的完美組合，對(duì)控制土壤中的農(nóng)作物病原菌起到了顯著的作用。
我國(guó)針對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)藥的要求，通過農(nóng)藥企業(yè)在技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新和改革，以達(dá)到農(nóng)業(yè)企業(yè)發(fā)展多元化。這也要求化學(xué)化工材料應(yīng)用技術(shù)得到更為多元化以及多方面更為全面的研究，尤其是在現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)方面，對(duì)化學(xué)化工材料的應(yīng)用技術(shù)也要求更為系統(tǒng)和全面的研究和發(fā)展。現(xiàn)在，國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)化工材料應(yīng)用和建筑化工材料應(yīng)用越來越為重視，經(jīng)過文章的深入分析，希望能對(duì)我國(guó)化學(xué)化工材料的應(yīng)用和發(fā)展起到積極的影響。雖然現(xiàn)在我國(guó)的農(nóng)藥生產(chǎn)已經(jīng)有了一百萬噸的突破，但還是不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的需求，同時(shí)，進(jìn)出口業(yè)務(wù)的發(fā)展，也使得化學(xué)化工材料的應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢(shì)更為突出，在平穩(wěn)中促進(jìn)全國(guó)乃至全球化工化學(xué)材料的全面發(fā)展。
三、結(jié)語
在現(xiàn)代建筑業(yè)和新型農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，新型創(chuàng)新性化學(xué)化工材料得到了廣泛的應(yīng)用和重視，當(dāng)然，在全球經(jīng)濟(jì)不斷升溫的今天，只著眼眼前的化學(xué)化工材料應(yīng)用技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們還要不斷的研究和實(shí)驗(yàn)，使化學(xué)化工材料的應(yīng)用技術(shù)更為全面和多元化，應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，從而給我們的日常生活帶來更為專業(yè)、健康的產(chǎn)品和服務(wù)。相信只要通過不斷的追求和謹(jǐn)慎的研究，化學(xué)化工材料的應(yīng)用技術(shù)一定會(huì)得到進(jìn)一步的完善和升華。
作者簡(jiǎn)介
李俊鬧（1994.1），女，云南昆明人，中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院2012級(jí)本科生，材料化學(xué)專業(yè)
摘 要： 通過水熱法合成并使納米粒子附著在表面，形成復(fù)合光催化劑，通過兩種半導(dǎo)體材料之間的相互協(xié)同作用，提高復(fù)合材料的光催化性能及其光致穩(wěn)定性。并通過XRD、TEM、XPS、FT-IR等表征方法對(duì)光催化劑進(jìn)行分析；在可見光下以RhB （羅丹明B）和MB（亞甲基藍(lán)）為目標(biāo)污染物，高壓汞燈為光源，評(píng)估復(fù)合光催化劑的性能，并運(yùn)用XRD、紅外、DRS等表征了其結(jié)構(gòu)特征。通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生初步了解納米材料的基本知識(shí)，常用的表征分析方法，以及環(huán)境污染物降解處理方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋材料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、無機(jī)材料合成、儀器分析、光催化性能測(cè)試等方面。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)造能力。
關(guān)鍵詞： 環(huán)境化學(xué) 污染學(xué)習(xí)降解
隨著全球?qū)Νh(huán)境問題關(guān)注程度的日益提高，對(duì)從事環(huán)境研究人才的要求越來越高。 為了適應(yīng)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，培養(yǎng)理論實(shí)踐相統(tǒng)一的應(yīng)用復(fù)合型人才，要特別加強(qiáng)與重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)反映新的科研成果，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力，旨在使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到更好的綜合能力訓(xùn)練。
近年來，半導(dǎo)體光催化技術(shù)在凈化環(huán)境污染物領(lǐng)域的研究得到了廣泛關(guān)注。因其獨(dú)特的半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)和化學(xué)熱穩(wěn)定性，作為一種非金屬型可見光光催化劑被應(yīng)用于光催化領(lǐng)域，包括光解水制取氫氣、光催化降解環(huán)境有機(jī)污染物和光催化合成等，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-2]。不僅廉價(jià)易得，而且其化學(xué)組成和能帶結(jié)構(gòu)可調(diào)控，因此成為光催化材料研究領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，單體材料仍然存在缺陷，為解決該問題，本文采用的復(fù)合改善單體的光催化性能。
1.實(shí)驗(yàn)部分
1. 1 試劑和儀器
2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪、三聚氰胺、乙腈、釩酸鈉、硝酸銀和亞甲基藍(lán)（MB） （國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；電子分析天平（北京賽多利斯儀器有限公司）；Avatar360型FI-IR 光譜儀（美國(guó)Nicolet 公司）；紫外可見分光光度計(jì)（島津 UV-2450）；X射線粉末衍射儀（D/max2500PC）。
1.2 光催化劑的制備
g-C3N4的合成： 稱取一定量的2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪和乙腈放入反應(yīng)釜中攪拌，然后加入三聚氰胺攪拌。將反應(yīng)釜置于140℃烘箱中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻至室溫。溶液離心分離，蒸餾水洗滌，干燥，所得粉末即為。
的合成： 將含有的水溶液超聲后加入于25℃下攪拌。將準(zhǔn)備好的NaVO?12HO水溶液逐滴加入上述溶液。攪拌反應(yīng)后，溶液離心分離，蒸餾水洗滌，60℃干燥，所得粉末即。
1. 3 光催化降解實(shí)驗(yàn)方法
在可見光照射下，30℃條件下測(cè)量光催化材料的光催化性能。反應(yīng)光源為模擬太陽光燈源。實(shí)驗(yàn)中，將光催化劑和MB （10 mg/L）或者RhB （10 mg/L）水溶液加入光催化反應(yīng)玻璃瓶中，并通過循環(huán)水冷卻消除熱催化的影響。在光照之前，先將懸浮液在暗處磁力攪拌1 h，使MB （或RhB）染料與光催化劑混合均勻，達(dá)到物理吸附平衡。在光反應(yīng)過程中，MB （或RhB）光催化劑溶液連續(xù)磁力攪拌，每5 min （或15 min）取懸浮液，離心去除光催化劑粒子，取上清液測(cè)試。使用島津UV-2450分光光度計(jì)，通過測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)確定其濃度，MB （或RhB）的最大吸收波為664 nm （或553 nm）。根據(jù)朗伯-比爾定律，溶液的吸光度與濃度成正比，因此可用吸光度代替濃度計(jì)算去除率，以此為MB溶液的去除率。計(jì)算公式：降解率=（1-）×100%=（1-）×100%，其中C、C分別為光催化降解前后的濃度，A、A分別是降解前后的吸光度值。
2. 結(jié)果與討論
經(jīng)過XRD、IR、DRS表征發(fā)現(xiàn)，合成的為。光催化活性考察表明合成的具有較高的光催化降解活性。
學(xué)生在本實(shí)驗(yàn)過程中可以學(xué)習(xí)光催化劑的合成方法，鞏固掌握稱量固體、液體量取、催化劑洗滌等基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，并學(xué)習(xí)紫外可見分光光度計(jì)、紅外光譜和DRS的操作方法。學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)曲線建立的方法。材料的光催化活性最好，光照90 min后RhB的去除率達(dá)到85%，光催化降解速率常數(shù)最大，說明的存在能夠顯著提升基體的光催化降解性能。
3.結(jié)語
光催化技術(shù)已經(jīng)在制氫、還原，污染物降解等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體光催化劑是目前應(yīng)用廣泛的環(huán)境和能源保護(hù)功能性材料之一。本實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生了解環(huán)境污染物控制的新方法，使學(xué)生扎實(shí)環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能關(guān)注環(huán)境領(lǐng)域科技前沿信息， 將最新的科技知識(shí)融入基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)中，提高自身的專業(yè)技能。
摘 要：材料是社會(huì)現(xiàn)代化的物質(zhì)基礎(chǔ)與向?qū)?，是一切科學(xué)和技術(shù)發(fā)展必不可少的基石，是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑。而材料化學(xué)是材料化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程和主干課程，是由材料科學(xué)與化學(xué)兩大類學(xué)科交叉形成的。本文通過分析材料化學(xué)教學(xué)中存在的問題，針對(duì)材料科學(xué)學(xué)科特征和研究?jī)?nèi)容、任務(wù)，探討了材料化學(xué)教學(xué)的改革趨勢(shì)，希望能夠提高材料化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞：材料化學(xué)；教學(xué)問題；改革趨勢(shì)
材料化學(xué)是材料化學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程以及主干課程，是在化學(xué)學(xué)科、材料科學(xué)的相互交叉、滲透的過程中，形成、發(fā)展起來的，屬于新興的交叉、邊緣學(xué)科。我們所采用的材料化學(xué)課程包括了晶體學(xué)基礎(chǔ)、金屬材料、有機(jī)高分子材料等等內(nèi)容。材料化學(xué)的課程目的是為了使學(xué)生具有初步分析、解決材料中的化學(xué)問題的能力，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉材料的合成方法、表征手段，使學(xué)生掌握材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論，熟悉材料應(yīng)用領(lǐng)域中的一系列知識(shí)，掌握材料性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系等。并且為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過對(duì)材料化學(xué)課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
1 材料化學(xué)教學(xué)中存在的問題
隨著新材料、新技術(shù)、新理論等的出現(xiàn)，材料化學(xué)的快速發(fā)展要求教材不斷更新，材料科學(xué)具有了新的生命力和發(fā)展前景。材料科學(xué)與工程技術(shù)日益融合，材料科學(xué)研究已經(jīng)深入到源自尺度，發(fā)生了深刻的變化，并開拓了新的研究領(lǐng)域，如：微納結(jié)構(gòu)材料等等。并且材料化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，作為教材，在日新月異發(fā)展的同時(shí)，需要具備基礎(chǔ)性、前沿性和應(yīng)用性特征。但是目前，教材對(duì)學(xué)科的原理、規(guī)律等難以闡明，缺乏較強(qiáng)的理化基礎(chǔ)，根本無法適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展變化。一些大學(xué)畢業(yè)生就算具備很好的理論基礎(chǔ)，也缺乏適應(yīng)能力，后勁不足的缺點(diǎn)。對(duì)于材料化學(xué)研究的目的來說，教材具備應(yīng)用型能夠?qū)W以致用，目的明確；而教材具備前沿性，能夠有利于學(xué)生較快地適應(yīng)日后的科研工作，能夠恰當(dāng)?shù)胤从巢牧峡茖W(xué)發(fā)展。隨著科技的不斷發(fā)展，新型材料的研發(fā)已經(jīng)成了高科技中作為活躍的部分，從實(shí)驗(yàn)開發(fā)到工業(yè)應(yīng)用，材料研究的周期大大縮短，因此，在材料化學(xué)的教材中，需要有意識(shí)的突出這一特征。另外，材料化學(xué)學(xué)科發(fā)展實(shí)踐短，研究范圍廣，是一門新興學(xué)科，課程參考教學(xué)資料少，存在本學(xué)科中的新理論、新技術(shù)不能及時(shí)充實(shí)到教材中的現(xiàn)象，對(duì)教材編著人員素質(zhì)要求高，因此，材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)出與時(shí)俱進(jìn)的理念，要進(jìn)行很好的選取、改革和優(yōu)化。
2 材料化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革趨勢(shì)
2.1 材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的選取
在內(nèi)容選取上，材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)兩條原則。首先，材料化學(xué)課程教學(xué)的目標(biāo)是“加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出應(yīng)用、提高素質(zhì)”，因此，要根據(jù)材料化學(xué)課程的研究?jī)?nèi)容和課程特征，處理好與其他學(xué)科的關(guān)系，材料化學(xué)專業(yè)的材料化學(xué)課程強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論，適當(dāng)?shù)亟榻B一些傳統(tǒng)材料，適當(dāng)?shù)丶尤胍恍﹥?nèi)容，如：晶體理論、能帶理論、熱力學(xué)基礎(chǔ)、金屬結(jié)構(gòu)近似模型等等。其中晶體理論包括晶體缺陷、X射線衍射基本原理、晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性等等，不能有物沒有理論，也不能有理論沒有物理，并且還要適當(dāng)?shù)慕榻B一些新型功能材料結(jié)構(gòu)、使用性能等。同時(shí)，還要突出其基礎(chǔ)理論性，要與金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料等聯(lián)系起來又區(qū)別開來，突出材料合成條件、結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。其次，要根據(jù)學(xué)校學(xué)科特點(diǎn)，遵循教學(xué)內(nèi)容的選取原則，如：整體優(yōu)化、精選內(nèi)容、跟蹤前沿等，根據(jù)教師的特長(zhǎng)及科研成果，體現(xiàn)出課程內(nèi)容的前沿性，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的廣度和深度，力求能夠反映出當(dāng)代材料化學(xué)新成就、新工藝等，讓學(xué)生充分了解到材料化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)，如：納米材料、能源材料等新材料，擴(kuò)大學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2 選取與優(yōu)化材料化學(xué)課程內(nèi)容的要求
首先，要了解化學(xué)在材料科學(xué)總的地位，熟悉材料化學(xué)的定義、材料類型、材料應(yīng)用，了解與材料科學(xué)有關(guān)的期刊，了解新型材料的制備方法、功能、用途。材料化學(xué)結(jié)構(gòu)理論要求掌握晶體結(jié)構(gòu)的周期性、對(duì)稱性概念與性質(zhì)，主要包括點(diǎn)陣?yán)碚摵途w結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)等。要求要了解常見的對(duì)稱元素系、瘋子的幾何構(gòu)型等等，熟悉金屬、離子化合物晶體，了解群的定義，常見分子點(diǎn)群，了解描述晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法，掌握金屬鍵能帶理論、金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似模型，了解晶體學(xué)語言轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)語言等的方法，熟悉分子之間作用力等，了解不同化學(xué)元素等對(duì)材料性能的影響，了解不同材料的本質(zhì)區(qū)別。材料化學(xué)合成原理與技術(shù)，要掌握材料制備技術(shù)，如：無定型材料的制備和晶體材料的制備等，熟悉無機(jī)材料制備基礎(chǔ)理論，如：化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等，熟悉高分析材料合成原理與方法。如：自由基聚合、高分子化學(xué)反應(yīng)等。并且要熟悉晶體X射線衍射原理等等。其次，要加深理解各種傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)決定性能的觀點(diǎn)，熟悉幾類重要材料，如：玻璃與陶瓷、聚合物等。另外，要熟悉納米材料概念、技術(shù)等應(yīng)用前景，了解光學(xué)功能材料、電性能材料等。
2.3 材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容選取措施
一為了幫助學(xué)生順利抵學(xué)習(xí)材料化學(xué)的基本原理，要重視由表入里、由淺入深的認(rèn)知過程，處理好材料結(jié)構(gòu)與性能、宏觀與微觀的關(guān)系。
二為了貫徹少而精、精而新、新而優(yōu)的原則，在講解課程基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，要注重理論的連貫性，注意適當(dāng)穿插新的研究成果，處理好課程內(nèi)容更新與精選、更新與基礎(chǔ)的關(guān)系，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，注重其他課程和學(xué)科的滲透、促進(jìn)作用。
三為了鞏固學(xué)生學(xué)到的知識(shí)，要充分發(fā)揮例題習(xí)題的作用，使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去分析、解決問題。加強(qiáng)學(xué)生的練習(xí)，拓展并深化對(duì)基本概念、原理的理解，檢查學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握程度，提高其分析問題和解決問題的能力。
四為了訓(xùn)練學(xué)生演繹法和歸納法兩種思維方式，要重視演繹法和歸納法的學(xué)習(xí)、運(yùn)用，為化學(xué)理論提供一種思維體制，總結(jié)更新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理等能力。
五為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)，要注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，處理好理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深對(duì)原理的理解。
摘要：關(guān)于建筑裝飾裝修材料有害物限量，我國(guó)雖制定了系列標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，但目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品仍是魚龍混雜，一般消費(fèi)者很難鑒別這些材料或物品的環(huán)保程度，導(dǎo)致一些高污染的裝飾裝修材料、物品進(jìn)入家庭，引發(fā)室內(nèi)空氣污染問題，危害居住者健康。
關(guān)鍵詞：建筑裝修；室內(nèi)裝修；室內(nèi)污染；防治對(duì)策
一、建筑裝修工程施工過程的特點(diǎn)
建筑裝修工程指的是通過相應(yīng)的施工操作，在原有的建筑物主體上添加一層裝修層，實(shí)現(xiàn)建筑物的美觀和整潔，提高建筑物業(yè)主的居住環(huán)境質(zhì)量。在建筑裝修工程施工過程之中，其主要是依托于建筑物的承重墻等結(jié)構(gòu)主體的支持才能夠進(jìn)行相關(guān)的裝修操作。而在裝修的過程中，所使用的漆料和木板由于經(jīng)過了相應(yīng)的化學(xué)加工處理，很有可能含有甲醛等對(duì)人體有危害的氣體，可能對(duì)人民群眾的身體造成危害，在加工的過程之中，也有可能或產(chǎn)生粉塵，影響到人民群眾的身體健康。
在建筑裝修工程施工過程之中，由于建筑物的施工環(huán)境限制，整個(gè)建筑裝修工程施工只能在一個(gè)有限的建筑物空間之內(nèi)進(jìn)行，這就很有可能發(fā)生建筑裝修工程施工和其他建筑物施工過程的平行交叉施工，這就導(dǎo)致在建筑裝修工程施工過程中會(huì)產(chǎn)生一些不安全的因素，導(dǎo)致一些質(zhì)量問題的產(chǎn)生。與此同時(shí)，由于建筑物業(yè)主的具體要求不盡相同，這也就導(dǎo)致進(jìn)行裝修使用的過程中所要進(jìn)行施工操作也不盡相同。除此之外，進(jìn)行建筑裝修工程施工的材料的類別也很多，這些材料所蘊(yùn)含的各種物質(zhì)可能造成對(duì)建筑物內(nèi)部的污染的效果也各不相同，其可能含有的污染物的種類就具有甲醛、粉塵等物質(zhì)。具體的說，就是在進(jìn)行建筑裝修工程施工的時(shí)候，建筑團(tuán)隊(duì)要選取不同的施工工藝來進(jìn)行施工，在保證建筑物室內(nèi)美觀的基礎(chǔ)上，保證室內(nèi)的環(huán)境不受污染。
二、建筑裝修材料中主要污染物及影響因素
1、涂料
目前室內(nèi)裝飾裝修主要用到的有衛(wèi)生間或陽臺(tái)的防水涂料、內(nèi)墻涂料和木器涂料。一般廚衛(wèi)用的防水涂料主要兩大類：聚氨酯類防水涂料和聚合物水泥基防水涂料，早期的聚氨酯類防水涂料因含有煤焦油或?yàn)r青，屬于嚴(yán)重污染環(huán)境損害健康的產(chǎn)品，已經(jīng)被淘汰，此外，聚氨酯防水涂料普遍使用的交聯(lián)劑是莫卡（MOCA），也屬于可疑致癌物，目前使用的新型聚氨酯類防水涂料為水固化型聚氨酯防水涂料以水為固化擴(kuò)鏈劑，不需交聯(lián)劑莫卡（MOCA），而且不含苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯酯等有害有毒溶劑，屬于環(huán)保產(chǎn)品。另外，內(nèi)墻涂料中以合成樹脂乳膠漆為主，屬水性涂料，內(nèi)墻膩?zhàn)拥闹饕煞忠矊儆跓o機(jī)成分，健康危害風(fēng)險(xiǎn)較低，但鑒于市場(chǎng)中很多淘汰工藝或禁用產(chǎn)品的盛行，需注意以下幾點(diǎn)：第一、合成樹脂乳膠漆屬水性涂料，雖然環(huán)保性較溶劑型涂料高，但乳膠漆的添加助劑較多，注意表面活性劑、成膜助劑、防霉殺菌劑、防凍劑中是否含有禁用物質(zhì)（烷基酚類、乙二醇醚和乙二醇酯、乙二醇）或強(qiáng)溶劑等；第二、內(nèi)墻膩?zhàn)又饕獮闊o機(jī)成分，嚴(yán)禁添加建筑膠（107、108、801、901膠水），以免帶來化學(xué)污染；第三、防水涂料中目前使用的濕氣固化聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水涂料屬環(huán)保型產(chǎn)品，嚴(yán)禁使用含煤焦油或含瀝青的聚氨酯涂料。
2、膠黏劑
與涂料組成類似，膠黏劑也是以高分子材料為主料，配合各種固化劑、增塑劑、填料、溶劑、防腐劑、穩(wěn)定劑和偶聯(lián)劑等助劑配制而成。高分子材料有熱塑性樹脂、熱固性樹脂、合成橡膠、天然高分子物質(zhì)等；溶劑有脂肪烴、酯類、醇類、酮類、鹵代烴類、醚類等；增塑劑用的較多的是鄰苯二甲酸酯類；固化劑種類有脂肪族多胺、芳香族多胺、芳環(huán)脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺、低分子聚酰胺、有機(jī)酸酐、咪唑類等；顏填料則包括氧化鐵紅、氧化鐵黃、云母氧化鐵、三氧化二鉻等。根據(jù)膠粘劑的原料組成，造成室內(nèi)污染的成分主要來源于溶劑中的揮發(fā)性有機(jī)化合物、有毒固化劑與增塑劑以及其他助劑等。
3、氨氣
氨氣是室內(nèi)裝修污染的污染源之一，是一種具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。建筑物的混凝土外加劑會(huì)造成氨氣污染，有的建筑單位為了縮短工期，使用了高堿混凝土，這些混凝土中含有大量的氨類物質(zhì)，隨著環(huán)境溫度、濕度等的變化，這些物質(zhì)會(huì)還原成氨氣，并從墻體中緩慢釋放，進(jìn)而造成室內(nèi)空氣中氨的濃度不斷增高。氨氣對(duì)人體的主要危害在于它會(huì)削弱人體的免疫能力。氨氣被人體吸入后，會(huì)與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，進(jìn)而破壞血紅蛋白的輸氧功能，長(zhǎng)期大量吸入氨氣會(huì)出現(xiàn)流淚、咽疼、聲音嘶啞、咳嗽、痰中帶血、胸悶和呼吸困難等一系列呼吸道疾病。
三、室內(nèi)建筑裝修危害的防止
1、嚴(yán)控建筑裝修工程施工材料質(zhì)量
施工團(tuán)隊(duì)在引進(jìn)施工材料的時(shí)候，要仔細(xì)地審查材料的性能，并根據(jù)工程的具體需要進(jìn)行裝修材料的選取工作。因?yàn)?，只有保證了建筑裝修工程施工材料質(zhì)量滿足相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，才能夠保證建筑材料之中所蘊(yùn)含的的有毒害物質(zhì)的組分控制在一定的范圍內(nèi)，才能夠保證建筑裝修工程的室內(nèi)環(huán)境控制達(dá)到相應(yīng)的水平。需要通過這樣的方式，以有效地保證建筑裝修工程的室內(nèi)環(huán)境。但是，截止目前為止，我國(guó)還沒有形成一個(gè)監(jiān)督管理嚴(yán)格，價(jià)格符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料市場(chǎng)，這就導(dǎo)致很多質(zhì)量并不符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定的材料的流入。這就需要建筑團(tuán)隊(duì)組織相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員，進(jìn)行對(duì)建筑材料的嚴(yán)格檢查，確保建筑裝修工程施工過程之中使用的建筑材料都是性價(jià)比高、綠色無污染、符合可持續(xù)發(fā)展原則的建筑裝修施工材料。具體地來說，就要求施工團(tuán)隊(duì)仔細(xì)審查建筑裝修材料的規(guī)格性能、建筑裝修材料的環(huán)保性能。針對(duì)目前越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，建筑團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行建筑材料選取的時(shí)候，必須嚴(yán)格遵守《民用建筑室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，使用綠色無污染的建筑物裝修材料。在建筑裝修工程施工過程之中，如果建筑團(tuán)隊(duì)想要更改施工的建筑裝修材料，必須要申報(bào)監(jiān)督管理部門，經(jīng)過認(rèn)可之后才能夠更改建筑裝修施工材料。
2、簡(jiǎn)化裝修模式，增添綠色植物
家居裝修應(yīng)以實(shí)用、簡(jiǎn)約為主，過度裝修會(huì)引發(fā)污染的“疊加效應(yīng)”。綠色植物可起到凈化室內(nèi)空氣的作用，比如蘆薈、常春藤、龍舌蘭、月季和玫瑰等，這些植物可吸收室內(nèi)裝修產(chǎn)生的有害物質(zhì)。
3、進(jìn)行必要的室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)和空氣處理
室內(nèi)污染，其實(shí)是化學(xué)污染，所以，不能簡(jiǎn)單地憑氣味感覺來判斷，必須借助于專業(yè)設(shè)備由專業(yè)人員進(jìn)行分析處理。裝修后的房屋不要急于入住，應(yīng)該先找室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門進(jìn)行檢測(cè)，聽取專家的意見，選擇合適的入住時(shí)間。
4、建立健全相關(guān)的法律法規(guī)
通過立法的方式可使室內(nèi)裝修污染物的防治控制有法可依、有章可循。應(yīng)從源頭抓起，政府部門要加強(qiáng)裝飾、裝修材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化工作，各級(jí)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門應(yīng)將建筑材料的環(huán)保性能作為一項(xiàng)重要內(nèi)容，并加對(duì)大建筑材料違法行為的懲處力度。各級(jí)的工商、質(zhì)量技術(shù)管理監(jiān)督部門應(yīng)加大聯(lián)合執(zhí)法的力度，在流通領(lǐng)域開展有效的監(jiān)督管理。
結(jié)束語
室內(nèi)裝修造成的室內(nèi)空氣污染及其防治措施是一個(gè)常新的研究課題，室內(nèi)裝飾污染的防治應(yīng)以事前控制為主，事后處理為輔，雙管并重，雙管齊下。通過施工團(tuán)隊(duì)和質(zhì)量監(jiān)督單位的共同努力，實(shí)現(xiàn)建筑裝修環(huán)境的有效提升，保證人民群眾不受裝修污染的干擾。
[摘 要]采用紅外光譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)一種涂料的化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)涂料的紅外光譜進(jìn)行解析、綜合定性，并用氣質(zhì)聯(lián)用數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，確定出涂料的溶劑及基料。
[關(guān)鍵詞]涂料；溶劑；紅外光譜；氣質(zhì)聯(lián)用；分析
隨著現(xiàn)代生活水平的不斷提高，對(duì)居室進(jìn)行不同程度的裝修在城市居民中已成為一種趨勢(shì)。在裝修中必然要用到大量的油漆和涂料，由此帶來的室內(nèi)空氣污染問題也日益突出，尤其是涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物在室內(nèi)不斷釋放，會(huì)引起不良建筑物綜合征，其對(duì)健康的影響已引起了人們的極大關(guān)注。揮發(fā)性有機(jī)化合物主要存在于涂料的溶劑中，因此關(guān)注涂料溶劑成分就顯得勢(shì)在必行。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及溶劑
分析采用Bruker公司的TENSOR27傅立葉變換紅外光譜儀；HP6890GC-5975BMS型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Angilent公司）；上海安亭科學(xué)儀器廠80-28型離心機(jī)；甲醇：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，分析純；二甲苯：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，分析純。
1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.2.1溶劑的鑒定
由于樣品是液狀涂料，考慮到其中含有一定量的溶劑或水，先對(duì)樣品進(jìn)行蒸餾，在圓底燒瓶中放入23.0g涂料樣品，采用常壓蒸餾裝置，用電熱套加熱，緩慢升溫，當(dāng)外部溫度計(jì)達(dá)到140℃時(shí)開始有無色液體餾出，該液體有芳香烴的氣味，蒸餾得到的餾分共重7.3g，計(jì)算可知溶劑所占比例為31.7%。
蒸餾出的溶劑先進(jìn)行有無水測(cè)試，結(jié)果顯示溶劑中不含水。將溶劑的原樣涂在干凈、平整、透明的NaCl晶片上，做紅外光譜，如圖1所示。
圖1所示的紅外光譜反映該溶劑是一個(gè)混合溶劑，3030cm-1和1606cm-1分別為苯環(huán)的C-H伸縮振動(dòng)和C=C伸縮振動(dòng)，說明有芳香烴化合物；1377cm-1是-CH3對(duì)稱變形震動(dòng)峰，是-CH3的特征吸收峰，900～650cm-1有芳基的3種取代類型的數(shù)據(jù)，說明溶劑中可能含有領(lǐng)、間及對(duì)位3種二甲苯。1241cm-1為羰基的伸縮振動(dòng)峰，說明溶劑中可能含有酸類或脂類。
為了證實(shí)溶劑的成分，采用GC-MS分析方法進(jìn)行驗(yàn)證。GC條件：IIP-5MS5%PhenglMethySikloxane型彈性石英毛細(xì)管柱（30.0m×250um×0.25um），模式為恒定流量，初始流量為0.8ml/min，額定初始?jí)毫?5.227KPa，平均速率為34cm/sec，分流進(jìn)樣，分流比為125：1，分流流量81.1ml/min，進(jìn)樣口溫度230℃。升溫程序：初始溫度40℃，保持2min，以2℃/min升至50℃，保持3min，再以2℃/min升至75℃，保持3min，再以2℃/min升至100℃，保持3min。進(jìn)樣量0.2ul。MS條件：EI源，離子源溫度230℃；接口溫度280℃；電子能量69.922EV；倍增器電壓1152V；四級(jí)桿溫度150℃；溶劑延遲0min；掃描范圍30～400amu。按照上述實(shí)驗(yàn)方法對(duì)樣品進(jìn)行分析，獲得了涂料溶劑成分的總離子流圖，如圖2所示。通過G1701BA化學(xué)工作站數(shù)據(jù)處理，檢索NIST05譜庫，確定樣品的組成；采用面積歸一化法計(jì)算出各組分的相對(duì)百分含量。
經(jīng)NIST05普庫檢索，共鑒定出6種化合物，結(jié)果見表1。GC-MS分析結(jié)果證實(shí)溶劑系統(tǒng)由甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸丁酯等組成，證實(shí)了紅外光譜圖的分析結(jié)果。
1.2.2成膜物的鑒定
在離心管中裝入涂料約1g，用二甲苯溶解，溶解的涂料做離心分離，將第一次離心得到的上層清液倒入干凈的錐形瓶中待用。取下層渾濁液用二甲苯洗滌重復(fù)離心6～8次，始終無沉淀出現(xiàn)，說明該涂料無無機(jī)涂料，開始的渾濁為未溶解的涂料樣品。將錐形瓶中的上層清液在紅外燈下濃縮至少量，用甲醇做沉淀劑，得到成膜物的沉淀，過濾，洗滌，將沉淀烘干至恒重，稱量得到0.58g。計(jì)算得成膜物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)58%。將烘干的成膜物做紅外光譜圖，如圖3.該譜圖與紅外標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)照[4]，可知該成分為短油醇酸樹脂。1730cm-1、1602cm-1、1581cm-1、1283cm-1和741cm-1為醇酸樹脂的特征吸收峰，其中1602-1和1581cm-1為弱的雙吸收峰。
由此粗略判斷該涂料為醇酸樹脂涂料，但考慮到氨基樹脂（由尿素或三聚氰胺與醛縮聚而成）和醇酸樹脂可以混合成氨基樹脂涂料，檢查譜圖中并無氨基樹脂的特征值1552cm-1和815cm-1及908cm-1或849cm-1或826cm-1[5]，所以可以判斷該涂料為醇酸樹脂涂料。
2 結(jié)論
該醇酸涂料的成膜物為短油醇酸樹脂，溶劑為甲苯、二甲苯及乙苯等毒性較大的揮發(fā)性化合物。揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatileorganiccompoubds，VOC）常見的有脂肪烴混合物、萜烯類、芳香烴類、醇類、酮類、醚類、醚醇類等，是造成室內(nèi)空氣污染的主要原因之一。有機(jī)溶劑大多揮發(fā)性有機(jī)化合物，裝飾裝修材料中的有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中污染空氣后，可直接對(duì)人體造成各種嚴(yán)重?fù)p害，甚至中毒死亡。該涂料中的揮發(fā)性VOC比重較大不能用于室內(nèi)裝修。
[摘 要]采用高溫固相法合成了鋰離子電池正極材料LiMn2O4，并采用溶膠凝膠法在其表面進(jìn)行了CeO2包覆。用XRD、SEM和循環(huán)測(cè)試分別對(duì)包覆后粉體的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：通過LiMn2O4表面包覆CeO2，其電化學(xué)性能得到顯著提高。綜合分析，當(dāng)LiMn2O4表面包覆CeO2為3.0%時(shí)，其綜合電化學(xué)性能最優(yōu)，首次放電容量可達(dá)120.9mAh/g，在20周循環(huán)后容量保持率仍為94.0%。
[關(guān)鍵詞]鋰離子電池；正極材料；CeO2包覆；LiMn2O4；性能
0 引言
目前對(duì)于尖晶石型LiMn2O4作為鋰離子電池正極材料的研究較多，主要因?yàn)槠渚哂袩o毒、價(jià)格低廉、安全性高等特點(diǎn)。但是尖晶石型LiMn2O4在充放電過程中會(huì)發(fā)生錳在電解液中的溶解[1]，造成在反復(fù)的充放電過程中有明顯的容量衰減現(xiàn)象，大大降低了電池的比容量及循環(huán)壽命。國(guó)內(nèi)外研究表明，表面包覆可以有效地改善鋰離子電池正極材料的性能。當(dāng)前，包覆物質(zhì)主要有C、CaF2、TiO2、Al2O3、Li3PO4[2～5]等。本文通過CeO2表面包覆LiMn2O4，研究不同CeO2包覆量LiMn2O4的結(jié)構(gòu)、形貌、包覆量及電化學(xué)性能，分析不同CeO2包覆量LiMn2O4的循環(huán)性能。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 CeO2改性LiMn2O4的合成
采用高溫固相法合成LiMn2O4，將摩爾比為1.05：4的Li2CO3（分析純）和電解MnO2（分析純）混合均勻，在800℃條件溫度下保溫9小時(shí)，冷卻到室溫，得到LiMn2O4正極材料。用合成的LiMn2O4正極材料作為包覆目標(biāo)，Ce（NO3）2?6H2O（分析純）為包覆原料，制備包覆量為1.0%，3.0%，5.0% CeO2的正極材料。分別取計(jì)量比的Ce（NO3）2?6H2O溶于去離子水中，攪拌溶解后，加入一定量的檸檬酸溶解。再取2.0g的LiMn2O4加入到混合溶液中，在75～85℃下攪拌至水分蒸發(fā)呈凝膠狀。將凝膠在100℃下真空干燥8h，再在750℃下熱處理6h，得到包覆量為1.0%，3.0%，5.0% CeO2的LiMn2O4正極材料。
1.2 電池制備
將制備的正極材料與乙炔黑、聚四氟乙烯按70：15：15的物質(zhì)量比均勻混合，配制成鋰離子電池的正極，用鋰片做負(fù)極， 隔膜為Celgard 2300，采用1mol/L的LiClO4/PC（碳酸丙烯酯）+DMC（碳酸二甲酯）+EMC（碳酸甲乙酯）（體積比為1：1：1）做為電解液，在德國(guó)M.Braun公司生產(chǎn)的LAB Master氬氣手套箱內(nèi)組裝成雙電極試驗(yàn)?zāi)M電池。
1.3 材料結(jié)構(gòu)分析及電化學(xué)性能測(cè)試
采用日本理學(xué)D max-RD12kw旋轉(zhuǎn)陽極衍射儀進(jìn)行XRD分析材料的微觀結(jié)構(gòu)，測(cè)試條件：CuKα輻射，40kV管電壓，100mA管電流，掃速為8°/min；采用JSM-6390LA掃描電子顯微鏡分析材料形貌。電池組裝完畢靜置放置10h后，在室溫下，采用CT2001A Land電池測(cè)試儀進(jìn)行恒流充放電測(cè)試。以0.1C倍率進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，充放電區(qū)間為2.8～4.4V。
2 結(jié)論分析
2.1 LiMn2O4/ CeO2正極材料結(jié)構(gòu)
由圖1可知，當(dāng)CeO2包覆量達(dá)到3.0%后，LiMn2O4的XRD圖譜出現(xiàn)了CeO2的雜峰；隨著包覆量達(dá)到3.0%，該衍射峰變得更強(qiáng)。但包覆后，LiMn2O4的晶格常數(shù)并沒有明顯的變化，說明CeO2在LiMn2O4顆粒表面是作為一個(gè)獨(dú)立相存在的。
通過未包覆和包覆3.0%CeO2的LiMn2O4的SEM圖可知，采用高溫固相合成法制備的LiMn2O4顆粒尺寸主要在2～6μm之間，而包覆3.0%CeO2的LiMn2O4顆粒尺寸主要集中在3～5μm之間，其均勻度明顯優(yōu)于未包覆的LiMn2O4，有益于鋰離子的脫嵌。未包覆材料的LiMn2O4單晶顆粒形成完整，單個(gè)顆粒呈現(xiàn)立方結(jié)構(gòu)；表面包覆3.0%CeO2的LiMn2O4，樣品顆粒均勻性較好，表面較為光滑，顆粒之間存在明顯的邊界，沒有較大的團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生。
2.2 電化學(xué)性能
圖2是包覆0、1.0%、3.0%、5.0% CeO2的LiMn2O4在室溫條件下的首次充放電曲線。從圖中可以看出，未包覆的LiMn2O4首次放電容量為125.0mAh/g，比包覆CeO2的LiMn2O4首次放電容量要高，這可能是包覆后材料未完全活化的原因。隨著CeO2包覆量的增加，材料的首次放電容量有所減小，但減小幅度不大。當(dāng)CeO2的包覆量為3.0%時(shí)，其首次放電容量顯著減小。
圖3是包覆0、1.0%、3.0%、5.0%CeO2的LiMn2O4在0.1C放電倍率下的循環(huán)性能。從圖中可以看出，在室溫下充放電20周后，未包覆的LiMn2O4容量衰減最快，為初始容量的81.3%。當(dāng)CeO2包覆量從0增加到3.0%時(shí)，LiMn2O4的放電容量降低的幅度較小，但循環(huán)能力明顯提高。當(dāng)包覆量為3.0%時(shí)，其具有最佳的電化學(xué)性能，首次放電容量可達(dá)到120.9mAh/g，循環(huán)20周后容量保持率可達(dá)到94.0%。盡管包覆量為5.0%的試樣也表現(xiàn)出較好的循環(huán)能力，但包覆較多的CeO2使得離子通過CeO2和LiMn2O4界面的阻力增大，使得其放電容量較低。綜合考慮，CeO2最佳的包覆量為3.0%。
3 結(jié)論
（1）隨著CeO2包覆量的增加，LiMn2O4的放電容量雖逐漸降低，但幅度較小，其循環(huán)能力明顯提高，說明LiMn2O4表面包覆CeO2可顯著提高它的電化學(xué)性能。
（2）綜合考慮不同CeO2包覆量LiMn2O4的首次放電容量和循環(huán)性能，當(dāng)CeO2表面包覆量為3.0%時(shí)，其具有最優(yōu)的電化學(xué)性能，首次放電容量可達(dá)121.1mAh/g，在20周循環(huán)后容量保持率仍為94.0%。
作者簡(jiǎn)介：呂斌（1987―― ），男，陜西咸陽，助理工程師，主要從事鋰離子電池正極材料研究。
[摘 要]金屬材料化學(xué)成分的含量及形態(tài)決定著金屬的性能，準(zhǔn)確分析金屬材料的化學(xué)成分對(duì)鑒別材料性能及用途起著重要作用。利用傳統(tǒng)化學(xué)法進(jìn)行成分分析存在著過程復(fù)雜、效率低下的缺點(diǎn)，本文主要介紹紫外可見分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發(fā)射光譜法、X射線熒光光譜法等常見儀器分析方法在金屬材料化學(xué)成分分析中的應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]金屬材料，化學(xué)成本，儀器分析
金屬材料的化學(xué)成分是決定材料性能和質(zhì)量的重要因素，現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)絕大多數(shù)的金屬材料都規(guī)定了其必須保證的化學(xué)成分，有的甚至作為質(zhì)量、品種的指標(biāo)。金屬材料的化學(xué)成分分析依據(jù)分析原理和分析條件不同，分為化學(xué)法和儀器法。化學(xué)法主要根據(jù)金屬成分的化學(xué)反應(yīng)來確定金屬材料的組成成分，這種方法能夠準(zhǔn)確定性及定量分析金屬化學(xué)成分，但存在著試劑消耗量大、過程復(fù)雜、效率低下的缺點(diǎn)。儀器分析法則根據(jù)元素的的光學(xué)、電學(xué)等化學(xué)性質(zhì)，利用分析設(shè)備為依托，準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)成分分析。隨著儀器分析學(xué)科的發(fā)展和越來越多先進(jìn)分析設(shè)備的問世，紫外可見分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發(fā)射光譜法以及X射線熒光光譜法等儀器分析方法在金屬材料分析領(lǐng)域應(yīng)用越來越成熟。
一、 紫外可見分光光度法
分光光度法的原理是利用重金屬與顯色劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成有色的分子團(tuán)，反應(yīng)后溶液的顏色深淺與濃度成正比。在特定的波長(zhǎng)下與標(biāo)準(zhǔn)樣品比色檢測(cè)。目前分光光度分析主要有兩種，一種是利用物質(zhì)本身對(duì)紫外及可見光的吸收進(jìn)行測(cè)定，另一種是生成有色化合物，即“顯色”，然后測(cè)定。雖然不少無機(jī)離子在紫外和可見區(qū)都有吸收，但因一般強(qiáng)度較弱，所以直接用于分析的較少。加入顯色劑使待測(cè)物轉(zhuǎn)化為紫外和可見光區(qū)有吸收的化合物來進(jìn)行光度測(cè)定，是目前金屬材料分光光度分析方法最廣泛的手段。通過分光光度法，可測(cè)定金屬材料中的Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg等化學(xué)成分。與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，紫外可見分光光度法具有靈敏度高，儀器設(shè)備操作簡(jiǎn)單，操作便捷、快速的有點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用在各種金屬材料的化學(xué)成分分析中，但是相比較于化學(xué)法以及其他儀器分析方法，存在著樣品需要顯色處理、準(zhǔn)確度不高的不足。
二、 原子吸收光譜法
原子吸收光譜法是20世紀(jì)50年代創(chuàng)立起來的一種新型儀器分析方法，依據(jù)金屬材料中被分析的目標(biāo)元素能夠吸收特定波長(zhǎng)的特征譜線，根據(jù)特定元素對(duì)光吸收量的多少?gòu)亩美什┍葼柖扇ミM(jìn)行定量分析，實(shí)現(xiàn)金屬材料中元素含量的分析。該種方法能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料中70多種微量元素的成分分析。分析靈敏度根據(jù)原子化方式的不同有所不同，火焰原子吸收光譜法測(cè)定的金屬材料相對(duì)靈敏度為1.0×10-8～1.0×10-10g?mL-1，非火焰原子吸收分光光度法的絕對(duì)靈敏度為1.0×10-12～1.0×10-14g。原子吸收光譜法作為一種成熟且應(yīng)用廣泛的分析方法，應(yīng)用在金屬材料化學(xué)分析領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)：首先，該方法分析范圍廣，能夠分析金屬材料中70多種主次微含量的元素；其次，原子吸收光譜法采用的是銳線光源，減少了目標(biāo)元素之外的其他元素光譜干擾，有利于得到更為準(zhǔn)確的分析結(jié)果，測(cè)定微、痕量元素的相對(duì)誤差可達(dá)0.1%～0.5%，這點(diǎn)在基體復(fù)雜的金屬材料分析中尤為明顯；再次，該方法具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，精密度好，一般的儀器分析結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1%～2%，性能好的儀器可達(dá)0.1%～0.5%。第四，該方法分析的速度快，分析一個(gè)樣品只需要數(shù)十秒至幾分鐘。基于以上優(yōu)點(diǎn)，該方法已經(jīng)成為金屬材料化學(xué)成分分析的主要手段。但是該法也存在每次測(cè)試只能分析一個(gè)目標(biāo)元素，分析多元素時(shí)樣品用量大，以及只能分析液體樣品，金屬材料需要化學(xué)前處理的不足。
三、原子熒光光譜法
原子熒光光譜法是1964年以后發(fā)展起來的，是通過測(cè)量待測(cè)元素的原子蒸汽在特定頻率能激以下所產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度，以此來測(cè)定待測(cè)元素含量的方法。原子熒光主要有5種基本類型：共振熒光、直躍線熒光、階躍線熒光、敏化熒光和多光子熒光。大部分儀器分析工作時(shí)使用的是共振熒光因其躍遷的概率最大且普通線光源即可獲得相當(dāng)高的輻射密度。原子熒光光譜法在金屬材料化學(xué)分析中應(yīng)用最成功的是金屬材料中易形成氣態(tài)氫化物的As、Sb、Bi、Se、Ge、Pb、Sn、Te和Hg等8種元素的痕量分析，到20世紀(jì)末，又增加了Cd和Zn兩種元素。目前有些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)將原子熒光光譜法指定為金屬材料中個(gè)別元素分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。原子熒光光譜法分析金屬材料，具備以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：1、分析元素能夠與可能引起干擾的樣品基體分離，消除干擾；2、與溶液直接噴霧進(jìn)樣相比，氫化物法能夠?qū)⒋郎y(cè)元素充分預(yù)富集，進(jìn)樣效率接近100%；3、連續(xù)氫化物發(fā)生裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；4、不同價(jià)態(tài)的氫化物發(fā)生條件不同，可進(jìn)行金屬材料中痕量元素的價(jià)態(tài)分析。但是基于原子熒光光譜法的原理，能夠形成氣態(tài)氫化物的元素有限，所以原子熒光光譜法僅能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料中部分元素的分析，而不能實(shí)現(xiàn)所有成分元素的測(cè)定，存在一定的局限性。
四、原子發(fā)射光譜法
原子發(fā)射光譜法與原子吸收光譜法相輔相成，是金屬材料中無機(jī)元素定性和定量分析的主要手段。分析的原理是依據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測(cè)元素原子回到基態(tài)時(shí)發(fā)射的特征譜線，對(duì)元素進(jìn)行定性和定量分析。該方法分析目前最主要的儀器為ICP-AES，此類儀器可實(shí)現(xiàn)70多個(gè)元素的微量、痕量分析。與原子吸收光譜法不同，使用該儀器分析方法分析金屬材料時(shí)，一個(gè)樣品一經(jīng)激發(fā)，樣品中各元素都各自發(fā)射出其特征譜線，從而可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)金屬材料樣品同時(shí)測(cè)定其中的多個(gè)元素含量。使用原子發(fā)射光譜法分析的試樣，大多數(shù)不需經(jīng)過化學(xué)處理就可分析，且固體、液體試樣均可直接分析，若用光電直讀光譜儀，還可在幾分鐘內(nèi)同時(shí)做幾十個(gè)元素的定量測(cè)定。對(duì)于批量金屬材料的分析，體現(xiàn)出了快速和樣品使用量較少的優(yōu)點(diǎn)。原子發(fā)射光譜法的儀器大多都具備檢出限低，穩(wěn)定性及重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的不足，在金屬材料分析中，由于各個(gè)元素的發(fā)射譜線眾多，各個(gè)目標(biāo)元素有時(shí)會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況，影響結(jié)果準(zhǔn)確性；分析金屬材料中主元素含量時(shí)，由于含量過高，分析的準(zhǔn)確性會(huì)變差；該類儀器分析方法，只能分析金屬材料中的元素含量，而不能分析金屬材料中的化合物含量或者元素的形態(tài)；雖然缺點(diǎn)明顯，但是原子發(fā)射光譜法還是以其無法比擬的優(yōu)點(diǎn)贏得眾多金屬材料化學(xué)成分分析者的歡迎，成為金屬材料化學(xué)分析的首選手段。
五、結(jié)語
使用儀器分析方法進(jìn)行金屬材料的化學(xué)成分分析，每種方法適用的樣品類型以及分析的目標(biāo)不一致，優(yōu)缺點(diǎn)明顯。如何根據(jù)金屬材料的性質(zhì)以及分析的目標(biāo)選取適當(dāng)經(jīng)濟(jì)的分析方法，才是做好金屬材料化學(xué)分析的關(guān)鍵。隨著化學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步以及儀器性能的不斷提高，儀器分析手段將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用到金屬材料化學(xué)分析中。
【摘 要】材料化學(xué)是從化學(xué)的角度研究金屬、非金屬等多種材料的科學(xué)，課程內(nèi)容涉及面廣。以晶體學(xué)為主線的材料化學(xué)課程教學(xué)，通過對(duì)材料結(jié)構(gòu)的解析和比較使學(xué)生明確各類材料在合成、性能和應(yīng)用方面的異同，體現(xiàn)了基礎(chǔ)理論和應(yīng)用的結(jié)合。
【關(guān)鍵詞】晶體學(xué)；材料化學(xué)；課程模塊
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)賴以發(fā)展的各種材料主要以固態(tài)形式存在。按照基本粒子排列的有序程度，固態(tài)物質(zhì)可以分為晶態(tài)、非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)。鑒于大多數(shù)材料只存在于晶態(tài)之中且晶態(tài)材料具有特殊的規(guī)則性，在近代自然科學(xué)體系中，通過晶態(tài)獲得微觀立體結(jié)構(gòu)信息已成為極其重要的研究渠道。因此，晶體學(xué)是材料科學(xué)發(fā)展的重要支柱。
材料化學(xué)是材料科學(xué)的重要分支，是一門研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)[1-2]。在材料化學(xué)的課程學(xué)習(xí)中，對(duì)于材料結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)尤為重要[3]。本文結(jié)合本科教學(xué)實(shí)踐，分析了《材料化學(xué)》課程的特點(diǎn)和存在的問題，闡述了以晶體學(xué)為主線的課程設(shè)計(jì)及教學(xué)方法。
1 《材料化學(xué)》課程的特點(diǎn)及存在的問題
首先，《材料化學(xué)》是材料類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容多，涵蓋了材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用。從所涉及的材料來看，包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、納米材料、功能材料等。這就要求《材料化學(xué)》授課教師的知識(shí)面廣，在內(nèi)容組織上不僅能體現(xiàn)不同材料各自的特點(diǎn)，還要強(qiáng)調(diào)它們之間的聯(lián)系。
其次，不同于《無機(jī)化學(xué)》等課程，作為一個(gè)較新的學(xué)科和課程，《材料化學(xué)》不具備經(jīng)典、權(quán)威教材。目前，各大出版社的《材料化學(xué)》教材內(nèi)容各不相同，有些甚至差別較大。此外，新材料的開發(fā)、傳統(tǒng)材料的升級(jí)一直是研究熱點(diǎn)。因此，材料相關(guān)的理論和知識(shí)日新月異。如何將新技術(shù)、新成果引入到《材料化學(xué)》課程中，做到知識(shí)與時(shí)俱進(jìn)，是課程教學(xué)中面臨的一個(gè)重要問題。
2 以晶體學(xué)為主線的《材料化學(xué)》課程教學(xué)
2.1 課程內(nèi)容模塊化
按照材料化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及山東科技大學(xué)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，材料化學(xué)課程選用李奇教授編寫的《材料化學(xué)》作為教材。根據(jù)對(duì)本課程的理解，以晶體學(xué)基本原理為主線，將課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化整合，分為背景模塊、晶體學(xué)原理模塊、金屬材料模塊、無機(jī)非金屬材料模塊、高分子材料模塊和學(xué)科前景模塊。
2.2 課程設(shè)計(jì)及教學(xué)方法
背景模塊主要介紹材料化學(xué)課程在材料科學(xué)中的地位、材料化學(xué)課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的及學(xué)習(xí)方法，結(jié)合實(shí)際例子（如摔不碎的納米陶瓷刀，“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”――金屬玻璃等）激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣。
晶體學(xué)原理模塊中以晶體的周期性和對(duì)稱性為教學(xué)重點(diǎn)，結(jié)合宏觀實(shí)例解釋微觀的概念和原理。鑒于晶體學(xué)原理模塊內(nèi)容較為抽象，在教學(xué)過程中采用多媒體與模型（主要是球棍模型）相結(jié)合的方式，通過對(duì)比教學(xué)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基本概念和原理的掌握。從晶體與非晶體的異同入手引出晶體的周期性和對(duì)稱性，從晶棱、晶面和晶胞三個(gè)層次分析晶體的特點(diǎn)，結(jié)合X射線衍射完整講解晶體學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建完整的晶體學(xué)理論框架。
在學(xué)習(xí)晶體學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，金屬材料模塊、無機(jī)非金屬材料模塊和高分子材料模塊分別從三大類材料各自的結(jié)構(gòu)出發(fā)結(jié)合制備方法引出材料的性能及應(yīng)用。在金屬材料模塊的教學(xué)中，結(jié)合前期《無機(jī)化學(xué)》中有關(guān)金屬晶體的知識(shí)，引出“等徑圓球密堆積”的模型，從而分析金屬單質(zhì)一維、二維和三維密堆積的基本形式。為了使學(xué)生更好的理解二維密堆積中四面體空隙和八面體空隙的產(chǎn)生，在教學(xué)中將學(xué)生分成若干小組，每組發(fā)放一定數(shù)量的乒乓球（代表金屬單質(zhì)原子），請(qǐng)學(xué)生動(dòng)手排出密堆積的形式。另外，準(zhǔn)備已組合好的模型，讓學(xué)生從不同角度觀察二維密堆積，查找四面體空隙和八面體空隙的位置。通過二維密堆積的詳細(xì)講解和學(xué)生的動(dòng)手組裝，使學(xué)生更好的理解密堆積，為后續(xù)金屬單質(zhì)的三維密堆積和合金結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
在金屬材料中除了金屬晶體之外，還涉及到準(zhǔn)晶這一特殊的結(jié)構(gòu)。與晶體的長(zhǎng)程有序不同，準(zhǔn)晶具有長(zhǎng)程準(zhǔn)周期性平移序和非晶體學(xué)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。這部分的教學(xué)中著重強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)晶與晶體在結(jié)構(gòu)上的不同，并由此引出其制備和性能的特殊性。
在無機(jī)非金屬材料模塊的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生從比較離子晶體與金屬晶體的結(jié)構(gòu)區(qū)別入手，結(jié)合球棍模型的組裝，使學(xué)生掌握離子晶體結(jié)構(gòu)的解析方法。著重強(qiáng)調(diào)離子晶體結(jié)構(gòu)分析中以往學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤。例如氯化銫（CsCl）晶體的解析，學(xué)生在根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)示意圖（圖1）進(jìn)行分析時(shí)往往得出其為體心立方結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上CsCl晶體應(yīng)該是簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)。該錯(cuò)誤的出現(xiàn)是因?yàn)閷W(xué)生并未掌握離子晶體結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)。在離子晶體的結(jié)構(gòu)解析中，應(yīng)首先分析負(fù)離子（或正離子）的排列方式，然后查找正離子（或負(fù)離子）的位置及其占據(jù)的空隙類型，最后分析正負(fù)離子的配位數(shù)以及每個(gè)晶胞中所含正負(fù)離子個(gè)數(shù)。只有按照這樣的分析方式才能正確得出晶體結(jié)構(gòu)。在學(xué)生熟悉無機(jī)材料典型的晶體結(jié)構(gòu)后，引出無機(jī)材料的經(jīng)典制備方法，并比較各種方法間的差異，由此得出材料的性能和應(yīng)用。在晶態(tài)無機(jī)材料的教學(xué)中，穿插近代科研中比較熱門的碳材料（如碳納米管、石墨烯等）和分子篩材料，分析這些材料的特殊結(jié)構(gòu)及由此衍生出的特殊性質(zhì)和應(yīng)用。例如，分子篩材料特殊的孔道結(jié)構(gòu)使其具有擇形催化性能并在石油化工領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用。
另一方面，在無機(jī)非金屬材料中還涉及到非晶態(tài)材料。教學(xué)過程中通過晶體結(jié)構(gòu)的周期性和對(duì)稱性，引出非晶態(tài)材料（如玻璃等）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注重新興非晶態(tài)材料（如金屬玻璃）的合成及性能。
在高分子材料模塊的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)高分子與小分子在結(jié)構(gòu)上的差異，引出高分子的晶態(tài)、非晶態(tài)、液晶態(tài)和取向態(tài)。結(jié)合偏光顯微鏡對(duì)球晶的觀察，使學(xué)生進(jìn)一步明確晶態(tài)高分子與金屬晶體、離子晶體等的區(qū)別。通過高分子材料的晶態(tài)沒有小分子完善，而其非晶態(tài)的有序性卻高于非晶態(tài)小分子，引出高分子材料具有小分子所不具備的特殊性能和應(yīng)用。
在前景展望模塊，主要從化學(xué)的角度針對(duì)材料的發(fā)展進(jìn)行分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到材料的特殊魅力。結(jié)合材料化學(xué)的發(fā)展前沿，提高學(xué)生對(duì)材料學(xué)科今后發(fā)展趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生成為材料專業(yè)技術(shù)人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3 結(jié)語在材料化學(xué)課程教學(xué)中，以晶體學(xué)為主線將金屬材料、無機(jī)非金屬材料和高分子材料串聯(lián)在一起。采用比較式教學(xué)、多媒體和模型相結(jié)合的教學(xué)手段，加深學(xué)生對(duì)材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用的理解和認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生分析解決問題的能力。