時間：2023-02-27 11:09:26
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【論文摘要】 《物理化學》作為藥學專業基礎課，與藥學專業課和藥學研究關系密切。通過加強理論知識與實際應用，特別是藥學實踐的聯系和融合，不斷推進教學方法改革，以激發學生的學習興趣，提高教學質量。
物理化學是從研究物理變化和化學變化的聯系人手，探求化學變化的基本規律的一門科學IlJ。對于高等醫藥院校藥學專業的學生來說．物理化學是一門重要的專業基礎課程和必修課程。是繼無機化學、有機化學之后的一門理論化學課程。其內容除了涉及無機化學、有機化學、分析化學的知識外。還與物理學、高等數學和生物化學等知識密切相關。同時．又為后繼課程如藥物化學、藥劑學等的學習提供方法和理論指導．它在基礎課程和專業課程之間起著橋梁和紐帶的作用，并且藥學研究的整個過程都與物理化學密切相關。由于該課程是一門專業基礎課。學時少內容多的矛盾較為突出。同時物理化學理論性強、公式多、邏輯性強．教師感到難教，學生覺得難學。學生覺得難學、枯燥的原因很大程度上在于在教學的過程中，教學內容缺乏與實際應用特別是藥學實際的密切聯系，致使學生覺得不能學以致用，導致缺乏學習的興趣。因此要提高教學質量，激發學生的學習興趣，就必須改進教學方法，加強物理化學理論知識與實際應用特別是藥學實踐的聯系和融合是至關重要的。
1理論聯系實際．強化藥學特色
1．1與藥學實踐相結合
物理化學理論抽象、概念多、公式多，初學者不易掌握。如果在授課時僅僅是教會學生如何應用概念、公式去解題。學生往往會感到課程既難學又似乎沒有實際應用價值。因此在教學中應注重理論聯系實際，注重結合藥學方面的實際問題進行講授．把抽象的物理化學原理與藥學實踐相結合．注意用理論知識去分析和解決實際問題．使學生達到學懂會用，學以致用的目的。
第一，物理化學可為藥物新劑型的開發提供理論指導。混懸液、乳狀液、膠體等劑型的藥物配制都需要應用表面化學和膠體的知識點。例如。固體分散體是提高藥物吸收效果和生物利用度的有效方法，利用物化中的低共熔相圖原理，使藥物與載體以低共熔比例共存時，制成的藥物具有均勻的微細分散結構。可大大改善其溶出速度。如灰黃霉素一酒石酸低共熔混合物的溶出速度比純灰黃霉素的大2．7倍：48％尿素與52％磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是純磺胺噻唑的12倍田。微乳作為新的給藥系統之一，近年來被用于多種藥物制劑的開發．其突出優點有增溶，促進吸收．提高生物利用度．減少過敏反應等。如抗腫瘤藥喜樹堿在微乳中的溶解度提高23倍。在介紹膠體分散體系時，通過給學生引入“微乳”的實例。不僅提高了學生的學習興趣，也加深了學生對物理化學中枯燥概念的理解和掌握。
第二，為藥物研究和病變檢驗提供實驗方法。人的體液均為膠體，利用膠體粒子帶電的特點，通過電泳方法可分離體液，判斷某器官是否病變等。例如在電場作用下．可將唾液中的消化酶分離出來，這對單獨研究酶的活性提供了方便。又如當人體的脂質代謝遭到破壞時，血液中紅細胞的電泳率就會低于正常值．通過電泳的測定就可判定人體的肝功能是否正常網。這些實際應用均與膠體知識相關。
第三，為新藥的研發提供理論指導。化學藥物中合成路線選擇、工藝條件確定，反應速率及機制的分析，這些都需要化學熱力學及化學動力學基礎，而產品的分離和純化又需要相平衡的理論知識；相平衡中結晶、蒸餾和精餾、萃取等方法為天然有效成分的分離純化提供了很好的理論指導基礎等。
第四，為專業課程學習和研究提供理論基礎。實際上物理化學各章節的內容．都與藥學專業主要專業課如藥物化學、天然藥物化學、藥理學和藥劑學有千絲萬縷的聯系。藥理學中有關藥物的穩定性及體內代謝等直接與化學動力學規律相關；藥劑學中溶膠的性質需要電化學知識；在藥代動力學研究中，首先要確定模型是一室、二室還是三室，應用的則是化學動力學中一級反應和零級反應的知識等。
1．2與教師科研相結合
高校中的教學與科研是相輔相成、相互促進、缺一不可的，堅持教學與科研相結合，是培養學生創新能力的主要途徑，也是理論聯系實際的重要環節。將教師成熟的科研成果及時轉化為實驗教學內容，編寫為教材，保證實驗內容新穎，既有廣度，又有深度。學生把掌握的理論知識融會貫通地運用到實際中，把枯燥、抽象的知識變成了生動易懂的實驗，激發了學生的求學欲望，增加了學生學習的興趣和動力。筆者在教學中，結合有關抗氧化劑的構效關系研究與設計方面的科研工作。將化學熱力學、化學動力學等理論內容與科研實際結合起來，收到了良好的教學效果。課外，通過布置課程小論文，以物理化學原理知識在藥學方面的應用為題．讓學生主動搜尋資料，閱讀參考書，促使他們在論文撰寫中更進一步地理解理論知識和相關方法，同時也培養了他們基本的科研素養。
1．3與學科發展前沿相結合
物理化學作為基礎理論化學。往往給人一種遠離科技前沿的錯覺。實際上，物理化學原理是許多高新技術的基礎。且在高新技術領域有著重要的應用。因此。教師要密切關注物理化學領域的最新發展，結合學生專業特點和學校的科研特色，介紹基礎知識在相關領域的應用趨勢，引導學生思考，要站在學科發展的前沿反觀基礎、改造基礎、重建基礎。如在學習拉烏爾定律時，將拉烏爾定律與滲透、反滲透方法結合，講解其在宇航員制造太空水過程中的應用．使學生了解了科學技術和社會的關系。激發了學生強烈的求知欲望和學習熱情明；又如在學習表面現象這一章時，結合舉例2007年諾貝爾化學獎獲得者埃特爾有關一氧化碳在金屬鉑表面的氧化過程的研究，催生了汽車尾氣凈化裝置，從而了解表面化學的研究領域對制藥、化工產業影響巨大，物質接觸表面發生的化學反應對工業生產運作至關重要。加深學生對表面化學在物理化學學習中的相關內容的理解。通過這些前沿概念性的介紹，使學生在開闊眼界的同時啟發了創新性思維。通過在教學中不斷滲透前沿科學知識。不僅使物理化學教育富有生命力、感染力與時代感，而且培養了學生的科學素質，使他們的學習目標更加明確。教師在介紹前沿科技時表現出的熱愛化學、崇尚科學的情感和價值觀。也會對學生科學精神的形成產生深遠的影響。
1．4與生活實際相結合
比如我們在實際生活中遇到的氣泡，液滴，肥皂泡為什么都是球形的?在江河人海處為什么能夠形成三角洲等，通過與這些生活實際相結合，引導學生在物理化學的學習中得到解答。
2實現理論與實踐融合的途徑與手段
2．1加強藥學知識學習，提高教師藥學知識水平
要實現物化理論知識與藥學專業的融合，教師的業務水平至關重要。教師只有具備深厚的藥學和生命科學方面的專業知識，才能理解物化課程在藥學中的作用，在教學中將物理化學與藥學融為一體。目前從事物理化學教學的教師大多畢業于化學專業，缺少必要的藥學知識背景，而藥學專業的物理化學教學是要能更好地服務于藥學專業課的學習和藥學科學研究。這就要求教師除了花費大量的時間和精力備課外，還需要對藥學知識有所了解和掌握，需要教師不斷加強藥學知識學習，提高自己的藥學知識水平。有的學校要求化學基礎課教師必須聽完一輪藥學專業的相關課程，甚至參與某些專業課程的教學，這的確是非常有效的舉措。物化教師一旦了解和掌握了藥學專業知識，對于自身知識結構的優化，實現物理化學與藥學專業的融合都有十分重要的作用。
除了不斷提高自身的藥學知識水平外，加強與藥學專業課教師的聯系和合作也是實現理論與實踐融合的重要途徑。筆者在教學中，經常與藥劑學等專業課程教師交流。開展集體備課，了解物化基礎知識和理論在藥劑學中的應用，從而明確了教學中的重點，加強了理論與實踐的融合。突出了物理化學的基礎課地位和作用，取得了良好的教學效果。
2．2設立專題講座
結合藥學特點，開設與藥物化學、天然藥物化學、藥理學、生物電化學、藥劑學等藥學專業密切相關的系列知識講座，也是加強物理化學與藥學融合的一個重要途徑。
2．3開設綜合性、開放性實驗
理論知識與藥學專業的融合也體現在融合藥學特色的物理化學實驗的設計上。通過改進實驗內容，開設綜合性、開放性實驗，體現面向藥學專業的特色。例如，根據旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數實驗，可增加研究藥物有效期的實驗；將凝固點降低法測萘的分子量改為測葡萄糖的分子量，同時利用該實驗的原理和方法測定中藥注射液的滲透壓等。
在學習化學動力學章節時，教師結合藥學專業特色，參考藥物穩定性和代謝動力學知識，給出學生明確的提綱，讓學生查閱文獻，師生共同設計實驗方案，開設開放性實驗。讓學生在開放性實驗的設計、完成過程中，將物理化學理論知識更好地運用到藥學研究中，同時也可以培養學生基本的科研思維。
2．4吸納學生參與科研項目
為滿足學術型和應用型研究生以及交叉學科研究生培養的需要，對我校研究生全校公選課“表面物理化學”進行了教學改革和實踐。建立了滿足研究生分類培養的課程內容體系，基于不同類型研究生的學習需求和本科基礎來組織實施教學和考核，教學中注重教學與科研相結合、理論與實踐相統一，使課程適應兩類研究生和交叉學科研究生人才培養的需要。
關鍵詞：
全校公選課；碩士研究生；表面物理化學；分類教學
2007年，哈爾濱工業大學(哈工大)開始在一級學科進行碩士研究生分類培養的改革試點工作[1,2]。2009年，哈工大化工學科開始實施碩士研究生培養模式改革，確定了學術型和應用型研究生培養方案，其中“表面物理化學”既是學術型研究生的學位課程，也是應用型研究生的學位課程。同時由于表面、界面科學在化學、化工學科和其他交叉學科研究中作為共性的基礎理論支撐作用，“表面物理化學”在研究生院統一協調下確定為全校公選課，除化學、化工學科外，還服務于其他交叉學科研究生的培養。那么，“表面物理化學”成為全校公選課后，針對各種類型學生的學習需求和研究生分類培養的需要，如何確定課程內容體系？如何組織和實施教學？以及如何在教學過程中實現教學與科研、理論與實踐的有機結合？這些問題則成為“表面物理化學”課程建設和改革的關鍵。針對以上問題，我們基于“表面物理化學”課程特點，從學術型和應用型人才培養以及交叉學科研究生培養的具體要求出發，進行了全校公選課“表面物理化學”分類教學改革和實踐。
1“表面物理化學”分類教學內容體系的確立
表面科學因其學科交叉特色突出，越來越受到人們的重視。國內外各理工科類高校一般都為研究生(材料、化學、化工學科居多)開設了表面科學類課程。從課程內容看，主要是講授表面科學基本原理及應用和表面科學分析方法，并有針對性地對表面科學不同應用領域(如催化、納米材料等)進行深入介紹。各個學校講授的內容側重各不相同，課程名稱也不一致。我校化工學科從20世紀80年代起就為化學、化工學科研究生開設了“表面物理化學”課程，在長期的課程建設和發展過程中形成了適于(學術型)研究生培養的課程體系。
1.1分類教學的必要性
研究生分類培養是教育發展過程的必然選擇[3,4]，它涉及研究生培養的各個方面和環節，其中也包括課程內容體系的確定及教學的組織和實施。雖然2009年制定的培養方案中“表面物理化學”作為全校公選課，供化學、化工學科以及其他交叉學科的研究生選修。但是，在開始的教學實施過程中仍然為各類學生集中上課。在教學過程中，注重表面物理化學原理的講授以強化基礎，還注重將基本原理與能源、材料、生物、環境等國際熱門領域和學術前沿相結合，啟發學生的科研思路和創新意識。在教學過程中，采用了多種教學方法(設立討論課、自學報告和課程作業等)，針對不同類型的研究生提出不同的學習要求：如學術型研究生在討論課中要求講述表面物理化學在當今學術前沿領域的研究成果和進展，應用型研究生要求講述表面物理化學基本原理在工程實際中的具體運用，而交叉學科的研究生則要求講述表面物理化學基本原理與本學科的交叉實例。在自學報告和課程作業方面也根據學生類型的不同而提出了不同的要求。這樣，一定程度上滿足了學生分類培養的要求。然而，從前期的教學實踐效果看，該課程教學中存在如下問題：(1)這種統一集中上課的教學模式，存在著教學追求全面性與不同類型研究生學習需求不同的矛盾，使得分類培養的針對性不強。(2)從學生反饋來看，學術型研究生認為表面物理化學基本原理的學習過于簡單，而交叉學科的研究生由于化學基礎薄弱而認為理論介紹難度過大，內容偏多。這一問題還導致學生成績分布不合理，交叉學科學生選課的積極性不高。因此，“表面物理化學”課程切實的分類教學改革勢在必行。
1.2適應分類教學的“表面物理化學”課程內容體系的確立
“表面物理化學”分類教學要依據研究生培養目標所需要的知識結構，統籌考慮本科已有的基礎和不同授課對象的需求。在研究生分類培養的新形勢下，“表面物理化學”課程作為全校公選課，在教學內容上既要滿足化學、化工學科學術型和應用型這兩類人才培養模式的需要，又要滿足非化工學科研究生選修本課程的新需求。在教學過程中，既要滿足學術型研究生對表面/界面科學知識的深度和系統性的需求，又要滿足應用型研究生將表/界面科學知識有效運用于工程實際的需求，還要使得其他交叉學科研究生能夠建立界面觀點、掌握表/界面基本原理并能運用于自身的科研工作中。此外，本課程還要為不同研究方向的研究生奠定理論基礎。化工學科目前有9大具體研究方向(表面與界面化學，高分子復合與改性，化學電源，金屬電沉積與化學沉積，功能材料制備與性能，催化劑與催化反應工程，生物合成與分離工程，生物分子工程，新能源化工)，涉及到能源、材料、生物、環境四大國際熱門領域和學術前沿。這些領域都需要從分子水平上研究材料、能源、生命中的相界面物理化學變化規律，這里涉及界面的共性知識和理論是本課程重要的內容體系。因此，本課程以表面/界面的物理化學原理和規律為基礎，以界面科學及應用新進展為前沿，以拓展科研思路與方法、培養創新精神和能力為目標，把各具體學科研究方向要求的知識結構細化為知識點，用知識點間的邏輯關系，協調界面物理化學原理、規律、應用及前沿進展的內容，進行分類教學內容體系的構建。本課程從化工學科9大研究方向中，凝練出3個共性的表面科學知識和理論方向，即表面熱力學基礎、固體表面與界面以及表面活性劑。在此基礎上，針對化學、化工學科的學術型研究生的需要，重點介紹固/液界面的電化學熱力學與電結晶過程中成核與長大的影響因素及潤濕規律等；針對化學、化工學科的應用型研究生及食品、航天、材料等交叉學科的研究生，重點講授固體表面態和鍵合、表面層結構性質及表面改性技術，以及潤濕現象的應用等內容。基于上述思路，修改了化工學院的研究生培養方案，取消了原來的“固體表面與鍵合”課程，將其有關內容納入“表面物理化學II”，作為應用型研究生的學位課程及非化學、化工學科研究生的全校公選課；原“表面物理化學”改為“表面物理化學I”，作為學術型研究生的學位課。
2“表面物理化學”課程分類教學的組織和實施
在課堂教學組織與實施中，首要考慮的是學術型和應用型這兩類研究生培養目標的不同及交叉學科研究生的學習需求。“表面物理化學I”是針對化學、化工學科的學術型研究生開設，重點在于基本理論的深度理解和掌握。在教學過程中偏重于演繹法，從解釋表面現象開始，深入到基本原理的推導過程和基本規律的理論分析，注重知識體系的系統性和完整性；將表面科學的學術前沿與表面科學基本理論結合起來，提高學生對學術前沿中表面科學問題的認識深度；同時，在教學過程中注重培養學生的科研意識、科研興趣和科學思維習慣。“表面物理化學II”是針對化學、化工學科的應用型研究生和交叉學科的研究生開設的。其教學過程中偏重于采用歸納法，從各類表面現象及工程實際應用入手，在物理化學知識的基礎上介紹表面科學的基本知識和理論，注重基本理論與工程應用實踐的結合，加強培養學生在工程應用過程中發現表面科學問題和運用表面科學原理的能力，突出表面科學原理在工程實際中的應用創新和實踐創新。其次，在教學過程中還要考慮研究生原本科階段的表面化學以及物理化學課程的知識基礎。我校化工學科為本科生開設了表面化學類課程“應用表面化學與技術”，化學學科開設了“表面化學”，還有服務于全校本科生的創新研修課“應用表面化學基礎”。但是化學、化工學科每年招收的碩士研究生有相當一定比例的學生在本科階段沒有學過表面化學類課程，而交叉學科的研究生學習過此類課程的人數更少。為解決這一類研究生表面化學基礎薄弱的問題，我們建議有條件的學生選修相關的表面化學類本科生課程。另外，由于本課程對本科生的物理化學知識要求較高，因此針對沒有物理化學基礎的學生(主要是來自交叉學科的研究生)，要求課外自學由授課教師指定的相關內容，或利用緒論課適當補講相關內容。再次，通過累加式考核的導向作用，細化各項考核的要求，加強不同類型研究生的分類培養。“表面物理化學I”針對學術型研究生對系統的基礎理論和學術前沿知識要求高的特點，確定考核內容如下：閉卷考試，占60分，考核基本理論和原理等；討論課每名學生以PPT方式講述與本人課程相關的表面科學前沿問題，占20分；以理論推導和討論為主的開卷考試，占10分；以教材為藍本自學其中的第二章固體表面的自學報告，占10分。“表面物理化學II”針對應用型研究生和交叉學科研究生注重理論與工程實際相結合的特點，采用如下考核方式：閉卷考試，占50分，考核基本理論和原理等；討論課每名學生以PPT方式講述表面科學問題或表面分析方法在工程實際的應用，占20分；作業占20分，包括運用表面基本原理對某一表面現象和問題進行解釋和綜述某一固體材料表面或界面的幾何結構和電子結構兩個方面；隨堂開卷測驗2次，共10分。
3通過教學與科研相結合、理論與實踐相統一，服務于兩類研究生人才培養
研究生的課程教學不僅是傳授基礎理論和專業知識，也是拓展科研思路與方法、培養創新精神和能力的有效途徑。表面物理化學內容的學科交叉特色突出，使得該課程具有教學與科研、理論與實踐相結合的優勢。本課程在滿足教學基本要求的前提下，利用界面化學涉及面廣的特點，引導學術型研究生從界面的物理化學原理和規律走向學術前沿、應用型研究生將表面化學基本理論應用到工程實際，使“表面物理化學”課程教學有效地服務于研究生的分類培養。
3.1教學過程中注重教學與科研相結合
本課程在長期的建設和發展過程中形成了課程組，建立了適合于研究生培養，特別是學術型研究生培養的課程體系，在教學與科研相結合方面也進行了大量卓有成效的工作。本課程組的授課教師利用自身的科研優勢，將自己與表面科學相關的研究成果運用于教學之中，啟發學生的科研思路、培養科研興趣；課程組成員的部分研究成果直接轉化為與課程內容對應的實驗項目，納入學院的研究生實驗平臺[5]之中，建立學院層面的“表面物理化學”課程實踐環節；此外，課程組教師在研究生培養環節上，服務于科研方向與表面科學密切相關的研究生導師，對研究生學位論文中與表面科學相關的內容進行把關和理論指導，反饋于科研工作。
3.2加強理論與實踐相統一，強化應用型研究生工程實踐能力培養
針對我國研究生人才培養和實際需求脫節的問題，2009年起教育部即宣布研究生培養將從過去的學術型為主轉變為應用型為主，現在應用型研究生招生比例逐年增加[6]。為提高我校化學、化工學科應用型研究生的工程實踐能力，化工學科在研究生院的支持下建立了校內外實踐基地[7]，并與“表面物理化學II”有機結合起來，工程實踐活動成為課程的生動實例。如在課程組成員參與建立的“化工學科應用型研究生校內實踐基地”，研究生可以在生產線上進行鋰離子電池制造各個環節的實踐活動，包括材料合成、電極制備、電池組裝及電池性能檢測，全面系統地掌握鋰離子電池的制造技術，培養化工學科研究生的工程實踐能力，提高其對產品設計、產品制造的系統觀、全局觀，特別是使學生體會到了本課程的基本原理和規律在電池制備中的理論指導作用，真正做到了理論與實踐的統一。再如在化工學科的“上海山富數碼噴繪復合材料有限公司校外實踐基地”，研究生可以進行從膠水、涂料、涂布、貼合、分切，到產品包裝的一條龍生產實踐，使應用型研究生能真實了解企業生產和研發的基本過程，又深刻體會到界面問題的重要性。
4“表面物理化學”課程分類教學實踐效果
全校公選課“表面物理化學”課程的分類教學在我校研究生院支持下正式實施以來，本課程的學生成績分布更趨合理，學生選課情況和學習興趣都呈現了良性的發展態勢。從學習效果看，此前本課程閉卷考核中成績優秀的學生都集中在化學、化工學科，并以學術型研究生居多；現在由于分類教學中基于不同類型學生的學習需求，調整了教學內容和考核要求，使得學術型和應用型研究生各出現一定比例的優秀生，特別是來自交叉學科的研究生成績也出現了優秀。其二，分類教學實施后，選“表面物理化學II”課的交叉學科研究生從航天、食品、材料學院又增加了機械、電子和能源等學院，表明分類教學法的實施符合交叉學科研究生對表面化學類課程的學習需求。因此，可以預期“表面物理化學”全校公選課會吸引更多的交叉學科研究生選課，選課波及面也會進一步加大。其三，由于課程學習內容與各類研究生的培養目標更為一致，從而使得研究生的學習興趣提高，學生主動學習的意識明顯增強。特別是課間學生找老師討論問題的現象明顯增多，既有對課堂上課程學習內容的討論，也有把自己課題方向中與表面科學相關的問題與授課教師交流。學生反饋結果表明，選修此課的研究生對“表面物理化學”分類教學普遍認可。另外，我院應用型研究生在培養上增加了校內外實踐基地的實踐與考核環節，從學生對校內外實踐基地實踐活動的總結報告中可以發現，有相當一部分學生將表面科學問題與具體的工程實踐結合起來，將在“表面物理化學”課程中學習的知識原理直接運用到具體實踐之中。在教學過程中設置的討論課上，有一定比例的研究生將自己將要進行的碩士研究課題中的表面物理化學問題在課堂上與老師和同學直接交流，這樣授課教師可以直接進行理論指導，使教學更好地服務于研究生的學位論文工作。
5結束語
我國高校研究生階段人才培養的全校公選課一般為英語、數學或思想政治理論課等。而理論性較強的“表面物理化學”課程如何發揮其全校公選課的作用、有效地服務于研究生的分類培養，是“表面物理化學”課程建設的首要問題。哈工大化工學院“表面物理化學”課程組在我校研究生院和化工學院的支持下，對“表面物理化學”分類教學改革進行了有益的探索。但是要真正實現從原來單一地服務于學術型研究生培養到服務于學術型和應用型兩類研究生的分類培養，還需要進一步的理論研究和實踐。
作者：姚忠平 姜兆華 黃玉東 岳會敏 安茂忠 韓曉軍 尹鴿平 單位：哈爾濱工業大學化工學院
參考文獻
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【關鍵詞】活性炭；改性；發展趨勢；前景
與樹脂、硅膠等吸附材料相比，活性炭因其孔隙結構發達、表面積大的特點，受到了更多人的青睞。由此，活性炭的應用領域也就隨即擴大。在科技、經濟、社會不斷快速向前發展的今天，對于活性炭的要求也相應的有所提高。在“高吸附、多功能、高強度”的基本要求下，出現了專用炭質吸附材料，而且它的需求市場也在不斷的增大。在目前的情況下，傳統工藝生產出來的活性炭一般滿足一般需求，對于有特殊需求的訂單，傳統工藝無從下手。針對這種現象，對活性炭表面進行表面改性，成為了解決活性炭應用的有效手段。
一、活性炭的結構與特性
第一、活性炭的孔隙結構
活性炭的孔隙結構指的就是孔容、孔徑分布以及孔的形狀。因為活性炭的孔隙結構非常復雜，孔徑分布范圍廣，形狀也是多種多樣的，所以，活性炭的吸附能力要強大許多。活性炭本身具有吸附性和催化性，這二者之間的轉化也全依賴于它自身的多孔隙結構。活性炭的孔隙眾多，而且每一種空隙都以各自獨特的功能：在活性炭中，微孔（直徑小于2nm）數量很大，且比表面積巨大，活性炭將會呈現它強大的吸附性；中孔（又被稱之為介孔，直徑在2～50nm之間）可用于負載觸媒及化學藥劑的脫味劑；活性炭的大孔（直徑大于50nm），通過在其中繁殖微生物，可以做到無機碳材料發揮出生物質的功效。這三種空隙都具有吸附的特性，但是起主要作用的是微孔，所以說，活性炭的吸附容量的大小，主要取決于微孔的數量有多少。
第二、活性炭的表面化學性質
影響活性炭吸附性的不只是活性炭本身的孔隙結構，其表面的化學性質在一定程度上也決定了活性炭本身的吸附能力大小。活性炭表面的化學性質主要是由活性炭表面官能團的種類與數量、表面雜原子和化合物來確定的。不同的官能團、雜原子、及化合物，他們的吸附系也有著很大的區別。活性炭的表面化學性質差異，活性炭的酸堿性、潤濕性、吸附選擇性、催化性等也會產生相應的變化。在制備活性炭的過程中，灰分與其他原子共同存在，導致其自身出現基本結構缺陷，氧分子和雜原子在高溫碳化時附著在這些缺陷之上，形成了氧化官能團、中性官能團及堿性官能團，在這些官能團的互相作用下，活性炭給人們展現了了不同的吸附性能。
二、活性炭表面改性
活性炭通過表面的化學性質，也就是改變表面的官能團及周邊氛圍從而使活性炭本身的吸附性質也發生改變。活性炭的表面化學性質的改變，可以通過表面氧化改性、還原改性，還有負載雜原子和化合物等進行。
第一、活性炭表面氧化改性
活性炭的表面氧化改性，主要工作原理就是使用合適的氧化劑，在溫度適當的情況下對活性炭表面的官能團進行氧化處理，以此來提高活性炭表面官能團的含氧酸基團的數量。這種技術現今為止，氧化劑多采用HNO3、H2O2、H2SO4和HCIO。
在目前，國內外對于活性炭表面氧化性改造的研究表明，經過HNO3等氧化劑進行氧化改性后，活性炭表面的含氧官能團的數量明顯增加，在進行凈化時，對于亞硝酸鹽的吸附性明顯增強。
第二、活性炭表面還原改性
表面還原改性是通過還原劑（一般選擇氫氣或氮氣等惰性氣體）在適當溫度下對活性炭進行表面還原處理，以提高活性炭表面的堿基官能團的數量，增強對非極性物質的吸附能力。
活性炭表面的還原改性，主要是針對含有SO2、CO2、CO以及AU3+這些非極性物質，這些物質具有一定的疏水性，通過還原改性增加活性炭表面的堿基官能團，提高對他們的吸附能力。
第三、活性炭表面負載雜原子和化合物的改性
負載雜原子和化合物的化學改性，是通過液相沉積的方法，在活性炭表面引入特定的雜原子和化合物，利用這些物質與吸附質之間的結合作用，提高活性炭的吸附性能。
工業電鍍廢水中，含有銅、鉻、鋅以及氰化物等，這些物質對人體機能有著極大的傷害。在過濾這些物質時，首選是活性炭。但是傳統工藝生產出來的活性炭對這些物質的吸附性不是很強，所以通過對活性炭表面負載雜原子和化合物的改性，有效地提高了對重金屬及氰化物的過濾吸附能力，不僅降低了對人體的損害，也保護了生態環境。
結束語
活性炭的傳統生產工藝技術含量低、且生產的品種少、功能化品質也不高，這些對于我國的活性炭市場有著極大的制約性。在當前，活性炭卓越的性能已經被社會廣泛的認可。為了能使得這種清潔、綠色的環保吸附材料能得到廣泛應用，應該加大對它的研究力度，給予大力支持，使得活性炭能應用到各行各業。對活性炭表面改性處理，使得活性炭能夠適應更多更復雜的工作環境。
隨著人們對環境保護的重視和改性技術的不斷發展，相信改性活性炭在環境保護領域會得到更廣泛的應用。
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關鍵詞：物理化學；教學方法；量化考核
作者簡介：班紅艷（1977-），女，遼寧營口人，遼寧科技大學化學工程學院，副教授；方志剛（1964-），男，遼寧鞍山人，遼寧科技大學化學工程學院，教授。（遼寧 鞍山 114051）
基金項目：本文系遼寧省“十二五”規劃課題（課題編號：JG11DB140）、遼寧省教育廳教改項目（項目編號：884-4-4）、遼寧科技大學標志性成果建設項目（項目編號：kdjg10-11）、遼寧科技大學研究生創新教育計劃項目（項目編號：2012YJSCX23）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0117-02
“物理化學”是化學學科中的一門重要學科，是遼寧科技大學（以下簡稱“我校”）化工、環境、生物、材料、冶金、無機等各專業的專業基礎課程。“物理化學”課程作為四大基礎化學課程的核心，其與無機化學、有機化學、分析化學的最大區別在于其概念抽象、理論性強、公式多、原理多、推導多、知識的邏輯性和前后關聯性強。[1]因此，不少學生畏懼物理化學學習，缺乏學習興趣。針對“物理化學”課程特點和學生學習實際，為提高學生學習興趣，優化教學效果，從教學內容、方法、手段等方面介紹了教學過程中的一些具體做法。
一、精選教學內容，引導學生研究性學習
在傳統的“物理化學”教學中，往往采取老師在講臺上講授，學生在下機械地記的形式，學生學習的內容基本上都來自于教師在課堂上的講授，這樣不僅不利于調動學生的學習積極性和主動性，而且容易出現滿堂灌現象。為了盡量減少單純的“灌輸式”講授，促進學生以研究性方式進行學習，在全部教學內容中，對適合教師講授、學生自學、學生獨立探究的內容進行選擇，從內容選擇上避免所有的內容都由教師講授。對于那些難度很大，學生以現有的知識難以自學或學生可以自學，但自學可能要消耗過多的時間和精力的內容由老師講授。在此范圍之外的內容，凡是學生能夠自學的均應放手讓學生自學。[2]通過自學，較大地減少教師對課本內容的講解時間，而且講授時不再需要按書本去灌輸，可以用節省下來的課堂時間補充新的習題，或融入跟蹤時代的新內容和前沿講座。[3]例如，在學習表面現象這一章時，舉例2007年諾貝爾化學獎表彰德國科學家格哈德?埃特爾在固體表面化學過程研究中作出的貢獻，從而了解表面化學的研究對于化學工業至關重要，加深學生對表面化學在物理化學學習中的相關內容的理解。又如在學習膠體化學一章時，可以結合家喻戶曉的納米技術。納米材料具有許多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化學家就利用膠體化學中具有納米尺寸的油包水膠束作為納米反應器，從而合成了各種無機、有機、高分子納米粒子。[4]這些前沿內容的介紹，不僅可以擴大學生的知識面，而且對學生今后工作或創新研究也將起到重要作用。
二、改進教學方法，提高教學質量
1.采用圖表法進行章節公式歸納總結，解決物理化學公式多難記憶的問題
“物理化學”課程的學習中，學生普遍反映公式多，條件多，容易混淆。由于學生剛剛學習物理化學，還不能對它有較深刻的認識，對公式只能死記硬背，這就需要教師為學生進行總結，使學生易于記憶。[5]例如熱力學第一定律和第二定律的應用中，主要是計算各種過程的Q、W、、、、、，由于公式較多，最好采用列表的方法。表1列出了理想氣體經歷不同的過程時，Q、W、、、、、等各熱力學變量的計算公式，這樣可以使得眾多的公式條理關聯化。學生在復習時一目了然，不容易造成混淆。
2.理論聯系實際，注重啟發式、案例式教學
“物理化學”學科中有些內容比較抽象，不容易被學生接受和理解。為此，在教學中注意理論聯系實際，列舉一些和生活息息相關的實例，啟發學生用所學知識、原理、方法去解答，調動學生的學習積極性，激發學生的求知欲望。[6]
例如，講熱力學第一定律時，列舉空調、電冰箱的熱功轉化問題；講到稀溶液的依數性時，列舉鹽堿地的農作物為何長勢不好，甚至會枯死；講到化學平衡時，列舉高爐煉鐵中反應Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高爐廢氣中含有大量的CO，為什么延長爐身，不能減少廢氣中CO的含量；[7]講化學動力學時，可以問“大家吃的面包為什么2、3季度保質期短，而1、4季度保質期相對長些”；又如講到表面現象時，列舉為什么有機蒸餾實驗要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛細管現象等問題。
實踐表明，在“物理化學”教學過程中，根據所講授的內容，適時地應用一些生動的來自實際、生產、科研的實例，使學生體會到物理化學是“有用的”，是可以看得見、摸得著的，從而激發學生的學習興趣，變學生由“被動學”為“主動學”。
3.多媒體與傳統板書結合，優化教學效果
在“物理化學”講授過程中，針對不同的教學內容應采用適當的教學手段。多媒體的應用使原本枯燥無味的理論知識，通過生動、形象、直觀的形式表現出來，調動了學生的學習興趣，為教師節省了大量板書繪圖的時間，加快了知識點的講授速度，課堂教學的信息量大大增強。[8]實踐結果表明，多媒體與傳統板書結合不僅使課堂教學生動形象，感染力強，改善學生的理解力，而且動態地啟迪學生的思維，實現了學生與老師的互動，學生不再單純聽課，可利用節省的時間共同交流，從而促進了教學內容與體系的改革。[9]
三、量化考核評價方法，提高學生綜合素質
考核是檢查、評價學生學習情況的一種方法，是教學的重要環節。[10]多樣化的考核手段可避免學生因一次考試失誤而引起的遺憾，同時也能督促學生平時要好好學習。在新學期開始就告知學生，“物理化學”課程的成績包含平時成績和期末試卷成績兩部分，在總評成績中平時成績會按一定比例體現。成績按以下比例計算：在總評成績中，期末考試成績與平時成績的比例為1：1；在平時成績中，平時出勤和作業、平時測驗或論文、課堂回答問題、實驗情況都作為考核的方面；量化50分平時成績指標（如表2）。注意在進行平時成績評定時，重點放在對學生能力的考查，以利于學生能力的培養。
四、結束語
“物理化學”是一門基礎理論性和實踐性都很強的課程，它不僅是許多其他課程攻堅科學難關的武器庫，而且為現代的化學以及物理、材料等許多領域的發展提供了強有力的方法。“物理化學”教學中要繼承傳統的教學思想，形成良好的現代教育理念，對教學方法、手段進行不斷的改革和實踐，與時俱進，激發學生學習興趣，提高教學質量。
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關鍵詞：鋁合金；滲透探傷；無損檢測；影響
中圖分類號：TG115 文獻標識碼：A
滲透探傷是五種無損檢測方法中對非磁性材料表面進行探傷的方法。目前已經在生產和檢驗中廣泛應用，該技術已經發展的較為成熟。滲透探傷可以將滲透劑最大限度深入到鋁合金工件表面開口的缺陷中，讓檢測人員清晰的識別出工件缺陷。
1 滲透探傷發展概況
滲透探傷可以有效的對鋁合金工件進行表面缺損檢測，雖然檢測結果具有可靠性和全面性，但是避免不了受到一些因素的影響如操作方式不當或滲透探傷劑性能不好等。因此鋁合金工件的滲透探傷的研究包括滲透探傷劑的研究以及相關操作工藝的改進等。
1.1滲透探傷劑
工業中最早使用的滲透劑是未添加染料的干粉顯象著色法。到了三十年代初期使用熒光滲透探傷法，同樣是不添加熒光染料的干粉顯象法。但是這兩種滲透劑的靈敏度比較低，已經無法滿足當今工業生產的需求。
1.2滲透探傷操作工藝及標準
滲透探傷操作工藝對試驗結果的依賴性較強，而在理論支撐上比較匱乏。所以滲透探傷的發展過程實際上就是在不斷改進和完善探傷工藝。最近二十年，國內國外發表的有關滲透探傷工藝方法方面的論文占滲透探傷論文綜述的70%以上。
1.3滲透探傷理論概述
滲透探傷理論建立在多個學科基礎上，如化學、表面化學、物理和表面物理等學科。滲透探傷技術的發展，基本是直接使用與其相關學科的成果，但是這些學科已有的成果及理論，基本是定性說明，而滲透探傷不是單純的理論或學科，而是一門檢測技術，更加需要理論上的定量結果予以支持。因此滲透探傷理論的探究重點是顯象機理和滲透機理。
2 鋁合金工件滲透探傷的影響因素及解決措施
2.1溫度因素
2.1.1溫度對鋁合金工件滲透探傷的影響
鋁合金工件表面隨著溫度的升高會有一定程度的膨脹，依據是物體熱膨脹原理，因此溫度升高會使缺陷處膨脹，從而增大裂紋寬度、使開口變大，滲透劑的滲透能力也會隨之提高，特別是微細裂紋的反映會更加明顯。但是裂紋開口如果太寬，就會失去毛細作用對探傷效果有負面影響。而且工件溫度升高會使其表面的滲透劑溫度提高，從而下降滲透劑黏度、增加流動性，流動性增加后自然滲透能力隨之提高。另外，由于氣體平均動能只受溫度影響，因此工件溫度升高，會加劇裂紋中氣體分子的運動強度，內壓升高會使部分氣體排出。相反，如果溫度較低的滲透劑將裂紋開口封住，則內部氣壓下降，負壓現象就會形成，也能提高滲透劑滲透能力。所以說溫度對滲透探傷的效果影響較大，根據大量實驗數據證明溫度過低時缺陷難以清晰的顯示。滲透探傷規定的標準溫度范圍在15攝氏度到50攝氏度之間，但實際的溫度往往低于標準范圍，對滲透探傷效果有很大影響。
2.1.2解決方法
如果工件溫度低于15攝氏度（即標準范圍最低值），此時探傷不僅要執行探傷標準，還需要在清洗后進行烘干，然后再進行滲透操作，這樣可以使工件溫度高于15攝氏度，以降低溫度對滲透探傷的負面影響。可以將工件溫度降低到溫度標準值最低值以下，對浸入工件表面缺陷內的清洗液進行清除，根據反復試驗證明，使用這種方法其裂紋顯示最清晰的情況下，溫度為-6攝氏度。
2.2油脂影響
2.2.1油脂對鋁合金工件滲透探傷的影響
毛細現象為鋁合金工件滲透探傷提供物理基礎，但是如果工件經常處在油脂中，那么缺陷位置就很可能浸入一些油脂，從而形成堵塞。常用的清理方法無法將缺陷中的油脂清除干凈，這就會阻礙滲透劑的浸入，從而影響工件滲透探傷結果。在清洗中如果方法不當，也會在工件表面留下清洗液，由于清洗時間都較長，清洗液也會一定程度浸入到工件表面缺陷中，從而對滲透劑浸入造成影響，導致最終滲透探傷結果不夠精準。
2.2.2解決方法
如果要進行滲透探傷的鋁合金工件長期處于油脂環境中，可以利用溶劑型清洗法或蒸汽法進行清理，而且要在鋁合金工件表面形成加溫區域，溫度在110攝氏度左右，這樣可使缺陷干燥，對克服缺陷的堵塞有力，提升滲透探傷的精準度。將長期浸油的工件試樣經過上述方法的處理，探傷后裂紋可以清晰的顯示出來。
3 鋁合金工件滲透探傷過程的安全問題
滲透探傷劑基本是由多種化學物品制成，這些化學物品會具有一定程度的揮發性、刺激性、毒性和易燃性，有可能會引發爆炸。因此為了確保工作人員的身體安全，進行滲透探傷的場地要求有齊全的防火、防毒和通風設備。在進行滲透探傷時不僅要確保保持良好通風，加強防火防爆措施，操作人員也盡可能佩戴防毒面具，避免有毒害氣體或滲透劑被吸入。另外，滲透探傷過程中使用的清洗劑的潤濕作用和油脂溶解作用能力都很強，如果長時間接觸會使皮膚變紅、粗糙、裂開，甚至被灼傷或患上皮膚病，因此對清洗劑要進行嚴格的檢驗，堅決杜絕使用劣質產品，同時對操作人員的操作規程嚴格規范，盡量杜絕一切不正當操作。
結語
在實際鋁合金工件的滲透探傷過程中會遇到更多問題，需要有關部門結合鋁合金工件特點進行詳細分析，并采取一定措施避免或降低影響。滲透探傷劑是探傷過程中的重要決定因素，因此日后對鋁合金滲透探傷的探究要更加重視滲透探傷劑的研制。另外，隨著計算機技術的發展，要實現計算機自動化滲透探傷的實現，以此降低人為誤差，提高鋁合金滲透探傷的可靠性。
參考文獻
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關鍵詞：生物學教學；學情分析
中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2012）27-0166-02
學情分析是了解學生發展的起點狀態，預測學生發展可能的基本手段。能否正確把握學生發展的起點狀態，決定了一節課的教學是否有針對性與適切性。因此，了解學生的起點狀態，如同一位優秀的歌手在歌唱前確定好音調，具有重要意義。
一、實際生物學教學中教師學情分析不足
在實際的生物學教學中，許多生物學教師對于學情分析仍然存在著很多不足的方面：
1.在教學設計時不進行學情分析。在實際教學中，許多教師在教學設計時甚至都沒有學情分析的部分。筆者對與中學生物學教學相關的兩本期刊——《中學生物學》和《生物學教學》進行了統計：分別將兩本期刊從2006年第一期開始到2011年第八期和從2006年第一期到2011年第十期的有關教學設計的論文進行了下載。下載到了173篇相關的教學設計，可是在這173篇教學設計中，只有24篇教學設計明確做了學情分析，其余的149篇均沒有學情分析部分，做了學情分析的只占了約13.9%。
2.在做學情分析時籠統化、表面化。很大一部分教師在教學設計時雖然做了學情分析，但是分析籠統化、表面化，對于學情只分析了其所有學生共有的部分，對于學生的一些個性化學情沒有進行很好的分析。如：高二的學生已經具備了一定的形象思維及觀察能力，但是他們的抽象思維及推理能力仍然不夠，等等。
3.學情分析的重點只放在學生的知識基礎上。在對收集到的一線生物學教師所做的教學設計進行分析后發現，教師在進行學情分析時習慣將分析的重點放在學生的知識基礎上，而對自己所教學生的學習特點等一些個性化因素沒有進行很好的分析。
二、合理的學情分析應有的分析層面
在進行生物教學設計時，應從學生的實際出發，分層次地分析學生的情況，既要分析出學生的一些共性特點，更重要的是要分析其獨特的個性特征，要針對性地選擇教學策略，設計有效的教學程序。
1.分析學生的共同特征。
（1）分析學生的年齡特征。根據皮亞杰的認知理論和埃里克森的社會化發展理論，相同年齡段的學生會有大致相同的認知方式、思維方式以及情感體驗、情感需求和學習動機等，所以教師在進行教學設計時必須根據自己所教學生的年齡特征，選擇合適的教學方式。
（2）分析學生的知識基礎。學習過程是一個累積的過程，是建立在已有的知識基礎上的。對于相同年級的學生而言，他們的教學進度大致是一致的，因此，在一定程度上他們有著相同的知識基礎。教師在進行學情分析時需要很好地把握學生大致的知識儲備，這樣才能采取適當的策略促使學生知識的遷移，從而提高教學的有效性。
2.針對性地分析學生的個性化學情。每個學生都有自己的個性特點，甚至每一個學生集體之間也會存在差異。要想實現真正的有效教學，教師就必須要下苦功夫仔細研究自己所要實施教學的學生集體的特征。
（1）分析本班學生的認知及思維方式。雖然一個年齡段的學生會有大致相同的的認知及思維特點，但是不同的學生群體由于生活經驗，他們所接受的教育的一些不同會導致他們有不同的思維方式。比如，文科班的學生和理科班的學生在認知及思維方式上就存在著極大的不同。教師要在分析學生籠統的年齡特點之后，根據以往的教學經驗，剖析本班學生的認知特點，挖掘學生的認知及思維方式優勢，以揚長避短，實現更好地教學。
（2）分析學生的學習能力及水平。不同的學生有不同的學習能力，也會有不同的學習水平，學生的學習能力及水平對于學習難點的確定以及難點的突破方式的選擇有著極大的影響。教師要把握學生的學習能力，合理地確定教學的難點，合理地分配教學時間，將主要的教學精力集中在學生不好理解同時又是教學重點的內容上，做到讓學生最好、最快地獲得新知。
（3）分析學生真正的知識儲備。雖然在一定范圍內所有學生都有大致相同的教學進度，但由于學生學習能力及水平的不同，他們真正掌握的知識是不同的。有些知識對于一些學生而言已經很好地理解了，可以用于為學習下一個知識點服務了，但對于另外一些學習水平較差的學生，他們對于那個知識點也許只到了識記的水平，甚至是錯誤理解的。在這種情況下，如果誤認為他們之前的學習可以為下面知識點的學習服務的話，就可能導致錯誤的知識遷移，甚至會影響下一知識點的學習。
（4）分析學生的生活經驗。很多時候教學內容是和生活內容相關的，這時候學生的一些生活經驗能很好地為教學服務。但是不同地區的學生在生活環境上存在著極大的不同，這也導致了學生的生活經驗會有很大的不同。教師在進行學情分析的時候，就應該清楚對于本次教學的內容而言，學生有哪些生活經驗是有助于教學的，比如，在學習生態系統的時候，鄉鎮學校的學生對于生活周邊的一些自然環境比較熟悉，所以教師在講解時可以例舉田園、山坡等一些利于學生理解的例子。而對于城市學校的學生，他們對鄉下的田園、山坡等不熟悉，所以就不能很好地為學生理解生態系統服務。
（5）分析學生的學習興趣及學習動機。在教學中，如果學生沒有一定的動機，再好的教學設計也無法取得良好的效果。只有當學生對所學的內容產生了興趣，形成了內在的需要和動機，才能具有達成目標的主動性，教學目標的實現才有保證。因此，在教學設計中，教師要充分分析、了解學生的心理需求，以調動學生的學習積極性，激發他們的內在學習動機。
學生是教學活動的主體，是教學活動變化的內因。教師的“教”是建立在學生的“學”的基礎上的。學情分析是了解學生發展的起點狀態，預測學生發展可能的基本手段，要有效地進行生物學教學設計就需要進行有效的學情分析。在學情分析時一定要克服籠統化、表面化這些現象，真正認真研究自己所教學生的特點才能選擇合適的教學策略，從而提高教學效率。
參考文獻：
關鍵詞 抗結冰；接觸角；低表面能；疏水性；凍粘強度
中圖分類號N34 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）100-0132-02
0引言
在交通運輸、航空航天、電力通信等領域，設備表面結冰帶來恨得危害和安全隱患。為了減少安全隱患，人們提出了許多防冰與除冰方法。目前國內外通常采用以下三種方法：物理法，如加熱法、機械法；化學法，如噴灑鹽水、涂抹防冰液等；被動防冰法，在基體表面構建抗結冰功能涂層。前兩種方法因操作簡便而使用廣泛，但其存在工作強度大、效率低、環保性差等諸多問題，在使用中受到限制。被動防冰法成本低、耗能小，易于施工，是一種理想的防冰方法，具有極大的應用價值，因此抗結冰涂層的研究備受關注。
1涂層表面特性與抗結冰原理
凍粘是冰與材料表面的粘附，既可以是分子間的范德華力，也可以是化學鍵作用，還可以是界面上微觀的機械連接作用。固體表面的狀態，如表面的化學性質、粗糙度、溫度等都將直接影響表面粘附界面的形成，從而影響凍粘強度。其中，表面的濕潤性對凍粘的影響較大。
根據接觸角θ大小，可以將材料表面分為疏水表面和親水表面，疏水表面（θ>90°）凍結時水膜不連續，所形成的冰膜也就存在缺陷，易發生破壞。因此，疏水材料具有減粘防粘的作用。
涂層表面的粗糙度也是決定凍粘強度的重要因素之一。合適的微觀結構和粗糙度，不僅可以提高表面的疏水性能，延遲冰晶的出現，而且可以吸留空氣，造成冰與基體界面間的應力集中，降低凍粘強度。
2 抗結冰涂層國內外研究進展
根據抗結冰原理，目前對抗結冰涂層的研究主要集中在犧牲性涂層和疏水性涂層兩類。
犧牲性涂層的表面能夠釋放出抗結冰劑或油脂類物質，降低冰的凍粘強度，因此犧牲性涂層具有良好的抗結冰效果。2007年，Ayres等[1]通過溶膠-凝膠法制備了有機-無機雜化鈦基先驅體，并與環氧基聚合物復合得到抗結冰緩釋涂層，涂層經水解可釋放出抗結冰劑。實驗表明，這種涂層能夠通過抑制冰的成核和粘附，達到良好的抗結冰效果。2012年，黃碩[2]分別通過溶膠-凝膠法和電解法制備了鈦、鋁、鐵的有機金屬化合物，與PRTV硅橡膠涂料混合制備了融冰型防覆冰復合涂料，并詳細研究了涂料的融冰機理。犧牲性涂層需要通過化學反應釋放抗結冰物質，有效期較短，并且所釋放的抗結冰物質會對環境造成損害，因此其應用受到限制。
疏水涂層主要是含硅、含氟的聚合物，這兩類聚合物具有較低的表面能，能夠降低冰的凍粘強度。
2007年，Hoover等研制開發了一種有機硅抗結冰涂層，其對冰的附著力非常低，冰剪切強度僅為19-50Kpa，并且經過刮擦、熱/濕老化、鹽霧試驗后，仍然能夠保持優異的抗結冰性能。Yu等[4]用嵌段和接枝的方法分別制備了不同分子量PDMS與聚丙烯酸酯的共聚物PC-b-PDMS和PC-g-PDMS，詳細研究了涂層表面結構與冰的凍粘強度之間的關系。實驗結果表明，由于涂層表面微相分離的存在，使得這兩系類共聚物與冰的凍粘強度明低于聚氨酯材料，尤其是PC-b-PDMS和含有長側鏈的PC-g-PDMS表現更為明顯。
2010年，Jafari等等在具有微納米結構的三氧二化鋁表面構建了一種聚四氟乙烯的抗結冰涂層。涂層表面的接觸角可以達到165°，具有很強的疏水性。X射線光電子能譜（XPS）結果表明，涂層表面含有大量的-CF3和-CF2，極大地降低了涂層表面的自由能，使冰在聚四氟乙烯表面的附著力低于鋁基材表面3.5 倍。
Yang等利用燒結、旋涂等方法制備了聚四氟乙烯、含氟聚氨酯、氟硅橡膠幾種含氟疏水涂層，并研究了各種涂層的抗結冰疏冰性能。通過研究其冰剪切強度和覆冰量，結果表明：-8℃下，光滑的含氟聚合物表面能夠顯著降低冰在材料表面的附著力，但是不能明顯降低覆冰量；經過噴砂處理的具有粗糙結構的含氟聚合物表面能夠減少覆冰量，但卻因為接觸角隨溫度下降而變小，導致了冰附著力增加。
Wang等[7]使用全氟聚氧烷基碳酸氮素衍生物涂敷在銅表面，成功得到了厚度10nm的納米氟碳膜涂層。通過研究結冰過程發現，涂層表面高的接觸角和低的后退角不僅可以有效延遲結冰時間，而且增加了整個結冰過程的時間。
目前，對抗結冰涂層的研究仍然存在一些難題：抗結冰涂層研究的測試方法和測試手段有限，主要包括冰的凍粘強度和覆冰量，但是沒有統一的標準，導致材料之間的抗結冰性能測試結果之間沒有可比性；材料的抗結冰性能與其表面微觀結構有關，隨著使用次數增多，涂層表面容易被破壞，導致抗結冰性下降，不能滿足長期使用的需求；在抗結冰機理方面，仍然未能建立表面化學組成、微觀結構與抗結冰性之間的確切關系，需要進一步研究。
3 結論
盡管目前抗結冰涂層的研究已經取得了相當大的進展，但是相關的研究也不容忽視，如涂層與基材間的附著力、涂層的施工工藝、抗結冰性的長效性等方面仍然存在一些亟待解決的問題。我們相信，隨著科技的不斷進步，研究方法的不斷增多，抗結冰涂層的性能可以得到進一步完善，其應用范圍將不斷擴大并發揮更大的作用。
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關鍵詞：物理化學課程 教學方法 職業教育
物理化學是冶金、材料各專業的一門基礎課程，物理化學學習的差與好影響到接下來專業理論課程的學習。作為一門必修課，相比其他高職高專中有機化學等化學課程，物理化學具有概念的抽象性、邏輯性強，規律的前后相關性強，學習過程中應用其他學科的知識面廣，計算公式繁多等特點。因此，學習者要想掌握好物理化學這門課程，不僅要具有良好的基礎化學知識，還必須具有一定的高等數學和普通物理學的基礎。物理化學課程作為材料專業與冶金專業學生學習的一門必修課、一門理論課、一門專業基礎課，教師怎樣教好、學生如何學好這門枯燥難學的課程，都存在困難。本文從物理化學課程教學的自身特點和逐步培養學生學習興趣方面入手，對這門主要的基礎課的教學方法進行一些粗淺的探討。
一、適當減少理論深度，加強應用
物理化學這門課理論性、系統性很強，內容較多而抽象，公式又多，每個公式有其特定的使用條件和范圍，所以學生接受起來感到有一定的困難，特別對于高職高專層次的學生，數學、物理和化學基礎比較薄弱，學起物理化學來倍感吃力，聽課很辛苦、作業很難做。這就對老師的課堂教學提出了更高的要求，作為教師應該因材施教，充分考慮到授課對象是基礎比較差的學生，對物理化學理論的獲得不應以大而多為目標，而是以夠用、能懂為標準，并且能滿足各專業學生學習專業課的需要，就可以了。對于大量的物理化學公式，推導過程復雜并且涉及到大量的高等數學的知識，要讓學生都記住和掌握是不可能的，也是沒有必要的。其實數學推導過程只是獲得結果的一種手段，不是目的，所以對于一般公式及其推導過程，要求理解就可以不要求掌握，對于特別重要的公式要掌握其使用條件和物理意義并且要牢記。物理化學理論性很強并且概念規律偏于抽象，授課過程中要適當加以淡化，并且多聯系一些簡單易懂的實例。如在熱力學第一定律和熱力學第二定律的講解中，遇到具體的計算時，重點關注化學反應過程的能量改變、反應的方向與限度以及反應的速率，而淡化對抽象物理的講述，方便學生理解和接受。
二、根據不同專業需要，側重不同教學內容
物理化學這門課程內容的覆蓋程度廣、綜合度高，它包括了熱力學、化學動力學、表面化學、溶液等知識內容。在實際的講授過程中，不同專業對同一課程有不同的要求。對于物理化學這門課程，不同的專業不能用同樣的講課方法講述同樣的內容。根據不同的專業的教學大綱要求，對教學內容進行刪減取舍。作為物理化學核心內容的熱力學第一定律和熱力學第二定律，是每個學習物理化學的學生必須學習的內容，可以不考慮是否與專業理論密切相關。而對于化學動力學應用部分，則可以根據實際教學情況，根據不同專業自身教學大綱和學時安排的要求，有選擇、有側重地講述。如材料成型與控制技術專業在熱力學應用部分要加大學時，重點講授。化學平衡、表面化學應是材料工程技術專業的重點內容，在該專業的濕法冶金中經常用到化學平衡原理、表面活性物質等概念。而化學反應速率應是冶金專業有色方向的重點內容，多項反應、擴散等內容出現在鋁電解的課程中，溶液應是冶金黑色方向專業的重點內容，而膠體化學、電化學和冶金技術專業相關很少，基本不用作為教學內容。應該特別指出的是，物理化學刪減教學內容不是刪減一些該講的內容，要綜合考慮教學大綱和整門課程體系的完整性，抓關鍵抓主要。
三、教學中恰當安排隨堂加強直觀教學
實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位，它與物理化學課程緊密配合，通過實驗教學，學生不僅可以鞏固和加深對物理化學原理的理解，提高學生對物理化學知識靈活應用的創新能力，還培養了觀察和分析問題的能力，加強學生動手能力，培養嚴肅認真、實事求是的科學態度和作風。例如，在講解多相平衡反應這一章節時，我們讓學生先做碳酸鈣熱分解的測定實驗，這是一個典型的多項平衡反應。在學生有了對多項反應感性認識的基礎上講授這部分內容。像這樣的做法還有很多，如實驗室用蒸餾水洗滌容器為什么要少量多次和分配定律相聯系，分離操作中的陳化原理和開爾文公式相聯系等。
總之，恰當地將教學內容與實驗操作聯系起來，遵循“實驗操作中的問題――引入講授新內容――給出答案”，可以培養學生的科學思維能力與解決問題能力，提高學習物理化學的積極性。
四、列舉實際生活實例，提高學生學習興趣
物理化學知識其實存在于我們生活中的方方面面，只要稍加留意，就會在衣食住行中找到和物理化學有關的現象。因此在組織教學內容時，特別注意恰當地將教學內容和生活中學生遇到的實例結合起來，使學生認識到理論學習可以幫助解決實際問題，以此激發學生對物理化學這門課程濃厚的學習興趣。將復雜的規律、原理、方法通過用熟悉、生動、簡單的生活實例進行講解，使學生容易接受，并且逐步培養興趣。如考古工作中怎樣根據動力學原理估算尸體的埋葬時間？根據一級反應的動力學方程，由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰變是一級反應，利用衰變半衰期及其活性可以計算出來。其他如陶瓷制品表面的結晶釉會產生富麗堂皇、光彩奪目的效果；打濕了的化纖衣服比全棉衣服易干，等等，這些奇妙的現象激起學生的興趣后，就能促使他們去學習，當學生最終恍然大悟時，會深感學以致用的無限樂趣，從而投入到積極主動的思維之中，激發濃厚的學習興趣，保證課堂教學效果。
五、貫穿人文教育，培養科學文化素養
物理化學中涉及的科學家很多，如蓋斯、范托夫、克勞休斯、能斯特、范德華、阿倫尼烏斯、吉布斯等。他們發現建立的物理化學定理的方法不同，個人成長、成功經歷也不同，在講課過程中根據內容讓學生去查閱科學家的生平、傳記，了解他們成長的經歷，寫出小論文，有助于科學文化素質的養成。同時，在講課過程中還可穿插一些科學家的小故事，把科學家觀念的創新和科學思維的動人情節引入課堂教學，啟發學生的創新激情，充分調動學生學習的積極性。比如發現了溶液中的化學動力學法則的荷蘭科學家范托夫是第一位諾貝爾化學獎獲得者，其他科學家像阿倫尼烏斯等等也曾獲得過諾貝爾獎，通過在課堂中穿插這樣的科學小故事，逐步培養學生的科學素養。同時，還可以講講我國物理化學的發展及作出貢獻的中國物理化學科學家，培養學生們的愛國熱情。
因此，物理化學的教學不應僅僅是向學生傳授綜合了數學化學的理論知識，培養其實驗操作能力，更應是一種課程文化、科學文化的熏陶。
物理化學課程是一門基礎理論性和實踐性都較強的課程，對其他相關學科的專業課基礎理論產生一定作用和影響。它在冶金與材料各專業教學中具有重要的基礎地位。通過對教材選擇、內容取舍、深淺把握、教學應用等方面多做思考研究，以取得更加良好的教學效果。
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