表面化学论文范文

表面化学论文范文第1篇

关键词：课堂教学 主体地位 创新培养

1993年中国政府颁布的《中国教育改革和发展纲要》对人才素质给予高度重视，并在大学生本科教育中开始提倡素质教育和创新人才培养。国内现行本科培养方案中教学计划里多数学分都是大学生通过课程教学修得的，这意味着应该充分发挥课程教学的主渠道作用，在课程教学中实现知识传授、能力培养和素质教育的统一。笔者在“应用表面化学”课程教学过程中，确立学生为教学主体的课堂教学观念和教学与科研相结合服务于创新人才培养的理念，同时还要注重课内外结合，开阔学生视野，提高学生综合创新能力，进而实现创新人才的培养。

一、形成课程教学服务于创新人才培养的教育观念

1.确定学生为教学主体的课堂教学观念

就课堂而言，学生是学习的主体与主人，是主动的求知者。大学生的学习最终是要由他们自己去践行而完成的。要构建主体性发展课堂教学模式，力图使学生主体处于激活状态，能主动参与教学全过程，积极动脑、动眼、动口、动手。教师在课堂教学中自觉做到尊重学生的主体地位，给予学生自主学习的机会、合作学习的空间和创设探究的情境。要体现课堂教学中学生的主体地位，教师会导、善导，创设民主教学氛围，诱发学生学习的主动性和能动性，发展学生的创造性，学生就会乐学、会学、善学，学生就始终主动参与教学过程，做学习的主人。

2.确立教学与科研相结合的教学理念

作为专业课的教师，要考虑如何把素质教育渗透到日常教学中，教学内容要及时更新，要反映学科的新发展，要有前瞻性。要让学生了解学科的发展和存在的问题，用发展的观点来学习专业知识，注意学生的个性发展，特别注重学生创新能力的培养。为更好地达到上述教学要求，主讲专业课的教师其科研方向要与授课内容相关，以教研深化教学，以科研丰富教学。为此，我们吸纳了从事表面化学科研方向的教师，组建了“应用表面化学”课程组，其成员均有与表面科学相关的研究课题，教师科研成果向专业直接转化，既突出了专业方向，又保证了教学内容与时俱进。

二、课内外有机结合，提高学生综合创新能力

授课教师除了转变教育观念外，还要注重课内外有机结合，充分利用课外的资源和条件为教学服务，使知识传授与提高综合创新能力培养融于一体。在课内外结合方面，我们的具体做法包括以下四个方面。

1.教学与生活实际相结合，激发学生兴趣

我们从表面现象存在的普遍性（固固界面――摩擦、液液界面――牛奶、气液界面――雨滴、气固界面――雪花、固液界面――锂离子电池，等等）和学科发展（多尺度非均相体系中界面是基本科学问题之一）对以线性尺寸在1～100nm范围为研究对象更加重视，让学生对开设本课程的意义、目的及建立界面观点是化学、化工专业学生知识结构中的知识点内容。如人们常用“一盘散沙”一词，干沙子是散的，若有适量的水就会成型。为什么要水“适量”？从而引出表面张力的问题或将表面张力应用于生活实际。洗涤剂为什么能洗净衣服上的油污？从而引出润湿、乳化和洗涤等问题。还有当前的研究热点仿生微纳结构具有超疏水性等。这些实用和趣味性强的例子让学生对课程产生兴趣，正如孔子所说“知之者不如好知者，好知者不如乐知者”，通过激发兴趣，使部分学生对这些问题在正式学习课程内容之前就通过各种途径进行查寻和进一步了解这些表面现象和问题。

2．课程教学与科研工作相结合

哈尔滨工业大学的“化学工程与工艺”工科专业和“应用化学”理科专业都开设应用表面化学类课程。根据本课程的已有基础，按学科、课程内容的有机联系，并吸纳了负责专业综合实验的教师形成理工结合的大课程教学组，并把课程组老师的科研成果进行比较分析和选择，将其中与表面化学相关的研究成果吸收进教学内容。这些科研项目的实施有利地保证了科研成果及时向教学内容的转化，既突出了专业方向，又保证了教学内容与时俱进。例如，在对表面科学前沿和研究进行介绍时，我们选择二氧化光催化材料和低维纳米材料，这样使学生不仅掌握了表面化学的基本知识和基本原理，还能够对表面科学的前沿和研究现状有所了解。

3．学生科技创新实验与课程教学相结合

引导学生进行科技创新实验是本课程实施素质教育的重要手段之一。在教学过程中通过启发科研思路，增强学生的科研兴趣和科研意识，启发学术思维。针对学生的科研热情和新的想法，向学生提供相关资料，并鼓励和引导学生申请学校的大学生科技创新项目。目前本课程组教师指导的大学生科技创新项目，从08年起已申请部级立项目1项，学生参加近二十余人次。校级立项7项，获二等奖1项，三等奖3项，目前还有部分项目正实施之中。除了参加科技创新外，还有部分同学直接进入老师的实验室进行相关科研实验工作。从已毕业的同学反馈发现，参加学校科研创新的同学进行毕业实验的全过程都比较顺利，并且毕业论文都取得较好的成绩。有的同学还在毕业过程中发表了相关科研论文。

4.学科综合性实验与课程教学相互配套

依据课程建设需要，我们内容在学科综合实验中加入与课程相关的实验，培养和锻炼学生的动手能力、设计能力以及研究能力。通过实验环节，使学生加深了对课堂内容的理解，提高了学习本课程的兴趣。如洗发香波配方设计及配制的实验，学生自己做出样品并使用，感到本课内容与日常生活贴近，使学生加深了对表面科学前沿内容的印象，激发了继续探索的兴趣。如溶胶-凝胶法制备钛酸钡纳米粉的实验，同学掌握了该技术后制备其他纳米粉，并获得了学生创新实验立项资助。锻炼学生动手能力，同时在对实验现象的解释过程中，调动了学生进一步查阅文献的积极性，实现知识的融会贯通。让学生既要掌握好理论知识，又要运用知识来解决实际问题，要从反常现象中产生新思维，开创新领域，注重培养学生的创新精神。

三、结束语

本科生课程教学改革是一个长期不懈的过程。在教学改革研究中，我们发现只有在课堂教学中强化学生的主体学习地位，并通过课内外的有机结合，才能将实现知识传授、能力培养和素质教育很好的融于一体，从而有效地实现创新人才培养。

表面化学论文范文第2篇

关键词：课程建设；教学能力；青年教师

一、当前高校青年教师教学能力缺失的表现

目前各类人才称号、科研项目及成果的数量与质量逐渐成为衡量高校师资水平的重要评价标准之一。在该评价标准的导向下，高校青年教师面临着科研工作、职称晋升等方面的压力，使其精力不能很好地集中在本职教学上。另一种情况是随着人才引进力度的加大和学历的提升，不少教师虽有较高的学历和较丰富的专业知识，但由于未受过系统的教师职业技能训练，仅仅作为学习者对大学的教学有所体验，教学实践经验和专业领域实践经验都较为缺乏，教学随意并且不规范。最后较普遍的一种是工科高等院校的大多数青年教师不搞教学研究，教学方法得不到改进，教学专业能力得不到提高。针对这一现实，如何引导青年教师正确定位，使其投身于教学，是目前高等教育正面临的一个严峻问题。

哈尔滨工业大学化工学院在学校教务部门的指导下，依托省级精品课程“应用表面化学”课程的建设，本着“欣赏青年、激励青年、服务青年”的工作理念，实现对青年教师教学能力的培养。

二、让青年教师融入团队，针对其特点进行正确引导

2008年，面对哈尔滨工业大学化工学院和理学院开设的“应用表面化学与技术”化工工科本科生专业课和“表面化学”化学理科本科生专业课、全校本科生的“表面化学基础”创新研修课及全校公选的“表面物理化学”研究生学位课的现实，我们以“应用表面化学”精品课程的建设为牵动，从有利于青年教师教学、科研水平提高的角度出发，基于课程内容的有机联系和教师科研方向与表面化学的关联性，组建了跨院的表面化学类课程教学团队。以教学经验丰富的老教师为中心而形成的课程教学团队，本着“欣赏青年、激励青年、服务青年”的工作理念，发挥老教师的传帮带作用，促进青年教师教学能力的提高；通过教学团队成员组成的异质性、互补性以及团队成员之间的平等关系，使成员间可以相互学习、取长补短，发挥教师各自的优势，实现资源共享和优势互补，使团队整体绩效最大化。

青年教师的专业发展和教学能力提高首先要解决价值观问题，如果没有对教育事业的热爱和忠诚，就不可能全身心投入并不断精益求精，更谈不上教学能力提高。随着研究型高水平大学的建设与发展，对青年教师的要求标准也在提高。要站在青年人的角度，理解其工作与生活上的压力。面对着较大的压力，有时让大多数青年教师无法以一腔理想安心教学、潜心学术。而青年教师通过加入团队，能让其有一种归属感（特别是对国外、校外新来的教师更为强烈），依靠团队力量能部分排解青年教师的生活琐事之忧，对于有些具体困难团队内无法解决的，要作为代言人及时向有关部门反映情况，争取早日解决。老教师不但要甘当人梯，还要做青年教师的人生导师，把握年轻人的思想动态，以平等关系与之相处，让青年教师正确对待社会、正确对待别人、正确对待自己。要用辩证、发展的观点对待年轻人，青年教师学历高、外语好、思想活跃、勇于创新，同时具有较丰富的专业知识，这是青年教师的优势。青年教师科研能力强是提升教学能力的基础，但科研能力强不等于教学也强。要让他（她）们充分认识到，作为一名教师，仅仅掌握所学的专业知识、懂得外语是不够的，要把科研强的优势转化成为教学服务，多读些心理学与教育教学类书籍，具有掌握和运用教育科学与教学规律的能力，才能较好地完成教学任务，保证教学质量的提高。同时，让青年教师把个人发展与团队建设联系在一起，从原来的听课者变为面对学生的讲课者。

三、强化课程各教学环节的掌控，提升青年教师的课堂教学能力

课程作为教学内容的载体，是连接教与学活动的结合部。依赖的团队力量，通过教师之间的相互听课、评课，对青年教师的课堂教学进行诊断，加深青年教师对课堂教学的理解，进而提高教学水平。通过强化教学环节，可以锻炼和提高青年教师的教学基本功。因而我们在实践中，对于青年教师采取必要的课前培训与辅导、课后跟踪和考评，在“备、教、辅、改、查”等各个教学环节上对青年教师给予指导。具体在以下几个方面：

1.课堂教学基本要求指导。讲解教学日历、教学大纲和教学设计的要求，辅导教案编写、讲课方式，说明青年教师授课容易进入的误区，培训授课技巧，包括授课进度的安排、知识讲解的深浅程度、与学生的互动、板书的设计和课件的制作等诸多方面。

2.过程跟踪指导。首先是与青年教师共同讨论，怎样把握教学大纲和教学设计中关于课程的重点难点的准确性和教学要求。在团队内让青年教师反复预讲练习，开展模拟教学，帮助其明确本次课的承上启下作用，在内容上与其他前后课程的关系，把握本课程的全局概貌。现场评述授课过程中的板书要求、多媒体课件的有效利用、讲课语速要求等。帮助青年教师运用教学理论指导教学实践，亲身体会课堂教学，积累教学经验。不定期进行听评课，对课堂教学中存在的问题提出改进措施，从而提高执教能力。

3.开展“精彩一课”活动。老教师以公开课、示范课等形式向青年教师传授讲课方法，对课堂讲授中举例是否恰如其分进行讨论，使青年教师认识到一个举例要做到有助于理解讲授的内容，既要引导学生思考又不能引入歧途。通过“以示促帮，示帮结合”，达到增强青年教师课堂教学能力的效果。并且引导、鼓励青年教师参加学校和学院的青年教师大奖赛，在实际教学比赛中不断锻炼和提高自身的教学水平。

四、充分发挥青年教师的优势，教学科研互动过程中提高青年教师的教学能力

就专业教育而言，作为青年教师全面深入地掌握本专业相关知识进行教学活动的这一基本前提已经具备，还要在主观上有意识地把自身科研强的优势转化为教学优势，为教学服务。让青年教师明确课堂教学的目的是让学生掌握专业知识与技能，引导学生理解本专业的基本问题，对问题的由来、形成过程、解决方法都要有所了解，而这一切都需要教师具备深厚的学术功底才有可能做到。特别是专业在日新月异的发展，发展速度之快在很多情况下都要领先于教材乃至教学大纲修订的速度。为避免教学内容的老化与落伍，就需要保持对学术前沿的敏感度，积极跟踪最新学术动态，将最新学术成果及时合理地应用到教学活动中去。具体做法为：

1.在观念上让青年教师把以问题为中心的科研优势向为教学服务转变。具体的科研项目实施是以解决问题为导向的实践过程，其中包含科学思想、工程技术问题等，要善于从科研项目中提炼合适的科学问题丰富专业知识。同时要紧跟现代表面科学的发展方向，不断转化为适合于授课的内容。青年教师要明确所承担专业课程的定位，了解选修本门课程学生的专业教学计划、培养方案，特别是专业方向。深刻理解本门课程教学大纲中教学目标，准确把握本课程内容在学生专业知识结构体系中所处的单元层次。把传授知识与专业方向相结合，才能真正做到把现代表面科学知识转化为适合于授课的内容。

2.通过讲授课程让青年教师体会到教学可以促进教师科研的进一步发展。正如青年教师自己总结的那样，“完成科研课题、撰写发表学术研究论文时查阅文献是只注重其文献中的方法、结果、观点，不关心来龙去脉。而为讲好表面化学类课程，促使自己全面查阅与表面科学相关的教材、专著，以教师的身份与高度再看相同文献，感觉不一样了，对表面科学的基本知识有了系统的掌握，碰到表面现象问题觉得心里有底了”。利用表面化学涉及面广及在多尺度非均相体系中界面是基本科学问题之一，其学科交叉特色突出的特点，老教师引导青年教师从事与表面科学相关的科学研究，在科研申报项目上加以扶持，同时提供相关的科研硬件条件，形成以教学带动科研、以科研促进教学的良性循环。本课程教学团队成员将表面化学基本知识应用于能源、材料、环境等领域，先后申报获批了国家自然科学基金、“863计划”、国防预研基金重点项目等科研课题。团队成员为完成所承担的国家、省部级课题以及各种横向课题和企业委托课题等，需要深入实践第一线，为授课内容中理论联系实际积累了素材，提高了课堂教学的生动性。

3.通过科研成果的转化丰富课程内容。（1）由于我们要求课程教学团队成员要从事与表面化学相关的研究，这就为实现科研成果转化为教学内容奠定了良好的基础。团队成员在对相关学科前沿问题的探讨和研究中选出精品，丰富了教学内容。将以问题为中心的科研做法用于研究性教学、案例教学，形成了课堂特色。既突出了专业方向，又保证了教学内容与时俱进。（2）教学团队成员在科研过程中撰写发表了相关科研论文，各自有相关的知识储备，我们以表面化学的基本原理、规律及表面现象应用为主线，对其进行整合统一，将部分研究成果转化编入为教学服务的配套教材中。

五、要站在课程建设可持续发展的高度，关心帮助青年教师成长

教学团队中青年教师的顺利成长，是课程建设可持续发展的根本保证。

1.在机制上为青年教师创造进一步发展的空间。哈尔滨工业大学高度重视教学，鼓励成立教学团队。特别是成立本科生院后，结合教师分类管理，不断从制度和政策层面为教师创设良好的环境，引导教师理性地投入教学和人才培养工作中，促进教师深入探究、整合教学知识，提升教师应用教学知识、技能的创造性能力。化工学院专门对副高职以上教师设定了教学为主型的岗位，从上岗条件、岗位职责（把指导、培养青年教师作为重要指标）到职称评定标准，出台了相应的配套政策。

化工学院对青年教师从年度考核变为聘期考核，让新来校的青年教师从助课做起，用1～2年时间缓冲，让青年教师充分了解专业情况，经学院及校专家组考核认证合格后才能上岗讲课。特别是鼓励中级职称的青年教师从事基础理论研究，因为只有对本专业的基础理论问题进行了深入透彻的研究，才有可能在教学中做到游刃有余，有效地提升教学质量。学院对每位45岁以下青年教师要求制订个人发展规划，并把学院的整体发展与青年教师的个体发展结合起来，使青年教师的发展与学校的发展目标总体一致。学院要提供配套条件，不断帮助和引导青年教师寻找新的发展空间和发展机遇，帮助他们提高教学能力，促使青年教师尽快成长。同时，学院注重引导教师向教学投入，并在聘岗中明确要求全院教师必须从事教学研究，以发表教学论文、教学立项、编写教材、课程建设、教学成果奖等可量化衡量的成果进行考核。

2.带领青年教师从事教学项目研究，引导青年教师对教学的投入和兴趣。利用青年教师科研能力强、外语好的优势，鼓励其将科学研究的方法和学科发展的先进理念引入教学过程，在教学改革上动脑筋，不断改革教学方法。通过精品课建设，引导青年进行教学研究和教学实践活动，提高理论水平和实践经验，帮助青年教师申报校、省级教学研究项目。对青年教师开展教学研究情况进行检查、督促、总结，促使教学研究结出丰硕的成果，发表教学研究论文，好的做法首先在团队内推广。在教学研究活动过程中，潜移默化地使青年教师对教学感兴趣，提高其向教学投入的主动性。

3.培养青年教师具有国际化视野。随着办学的国际化，在课程建设上更要首先国际化。学院选派青年教师出国进修或进行学术访问，要求出国期间听一门化工类课程，出国参加国际学术会议（如美国化学会年会）时要与国外同行交流教学情况。让教师走出去了解教育教学改革的最新动态和基本趋势，更新知识，拓宽专业方向，适应形势发展的需要，促进教学能力、教学水平的提高。通过学习、交流和研讨，使青年教师了解、学习、掌握学科的前沿理论知识，进一步拓宽知识面，有效提高教学水平。本课程教学团队已分别派出三名青年教师去美国、加拿大的大学进修一年，目前两位已经回国任教讲课，研究性教学理念得到加强，在讲课风格上发生了明显变化，特别是课堂氛围活跃，调动了学生的学习积极性。

我们依托课程建设，从有利于青年教师教学能力提高的角度出发，基于课程内容的有机联系和教师科研方向与表面化学的关联性，组建了跨院的表面化学类课程教学团队，并获评了省级精品课程。在精品课程建设过程中，经过多种措施和多方面的培养以及青年教师自身的努力，团队内的青年教师在教学、科研等方面均得到了较大程度的提高和发展。本教学团队成员目前博士化率为100%，自2008年以来，1人入选教育部新世纪人才计划，课程教学团队成员获得了校教学优秀奖一次、青年教师基本功大赛奖4次，共同编写出版了1本教材，完成1项省级教学研究项目，获得1项省级教学成果奖、2项省级科技成果奖。

参考文献：

[1] 刘茜，李亚楠. 高校青年教师：发展之路在何方？[N]. 光明日报，2012-05-14.

[2] 郑娟，刘刊，刘文武等. 培养高校青年教师教学能力的几点体会[J]. 基础医学教育，2011（12）：1113-1114.

[3] 陈利华. 地方高校教师教学能力发展的思考与实践[J]. 中国大学教学，2010（2）：75-76.

[4] 姜兆华，姚忠平，刘志刚. 优势互补、资源共享的“应用表面化学”精品课程平台建设模式[J]. 中国大学教学，2010（7）：48-50.

表面化学论文范文第3篇

[关键词]石油工程 课程 教学 改革 探索

前言

中国文化最高深意之所在，在于“中国人所谓通天人合内外，亦可谓即是自然与人文之会合”[1]。中国儒家好言人道，即人文，缘于儒家经典《周易》之“观乎人文，以化成天下”。现在我国所提倡的“以人为本”的科学发展观，可谓与我国传统学说是一脉相承的。教学必须以人为本，对于自然科学及工程技术领域的教学，在强调理论的同时，除了要与实践相结合外，还要与人文会合。作者从事高校教学和科研工作二十多年，恰逢盛世，有幸参与学样的教改研究及“大学生创新性实验”。现以曾讲授过的石油工程专业课《油田化学》、《钻井液工艺原理》及其专业基础课《胶体与表面化学》等课程为例，结合相关课程以及目前已完成的“大学生创新性实验”以及教学改革项目，探索高校专业课及专业基础课的教改思路。

一、专业及专业基础课程

《油田化学》是石油工程的专业课程之一，是研究油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率及原油集输等过程中的化学问题的科学。油田化学其实由钻井化学、采油化学和集输化学三部分组成，以无机化学、有机化学、物理化学、胶体化学、表面化学、高分子化学等基础化学为理论基础，通过各种类型的油田化学剂来解决油气钻进过程中遇到的复杂问题，改造油层及油水井，改善原油在管道中流动状况，以及分离油气水，提供高品质原油，减少油田采出水对环境的污染。虽然这三个部分是不同的体系和过程，十分复杂，并且有各自的发展方向，但是它们又是相互关联的，绝大多数体系属于或涉及到胶体分散体系（属于纳米技术的范畴）。

《大学》八条目，以格物致知为先。朱子《大学格物补传》有，因其已知之理而益穷之。虽然石油工程本科生开设了《胶体与表面化学》等基础课，但实际使用的教材中，胶体理论知识部分中所讲述纳米材料较少，内容较少，且与实际结合得不够，讲授时安排的学时也很少。其实自从进入21世纪以来，纳米技术日新月异，已经影响到我们日常生活的方方面面。因此，我们追踪了相关学科在纳米技术方面的研究热点及其发展方向，补充讲稿，完善教案。尽量做到理论联系实际，培养学生们的学习兴趣，提高他们的学习积极性。

二、纳米技术

纳米是长度计量单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于10个氢原子一个挨一个排列起来的长度。纳米材料涉及凝聚态物理、化学、材料和生物等领域，被公认为21世纪重点发展的新型材料之一。纳米材料现已发展到人工组装合成有纳米结构的材料。

纳米技术在油田化学中经常用于钻井液完井液的暂堵剂以保护油气层，在油田采出水处理中可以利用纳米材料的光催化作用，将采油污水中的油和高分子进行光催化和光降解，使其达到回注地层及外排的水质要求。利用纳米技术甚至可以从水和空气中清除细微污染物，从而提供更清洁的环境和更高质量的水。

三、教改探索

（一）教学探索

作者将自己平时积累的学习及科研经验，应用到不同层次的教学中。在本科教学中，先侧重基础知识讲解，然后再讲授胶体的各种性质。在给硕士生讲授《现代钻井液技术》以及给博士生讲授《高等胶体化学》时，作者也将纳米技术等先进技术引入进来。针对学生们将来的工作，要求学生了解各油田的情况，使每一位学生能更快更好地了解未来的工作。

在本科生教学过程，针对纳米材料的特性引入学生感兴趣的话题，从而提高学生们的学习兴趣。例如，金红石型纳米二氧化钛可用作涂料，涂层粗糙度小，表面光滑细腻；而锐钛矿型纳米二氧化钛可以防紫外线，可用在遮阳伞的防紫辐射。女生们比较感兴趣的话题是引入纳米材料的化妆品，有同学提到互联网上的天价纳米金护肤品的广告。作者在讲解到《胶体化学》中溶胶的光学性质时，以多媒体的形式向学生进行展示金溶胶的颜色。金溶胶粒子逐渐减小时所对应的颜色从红色到蓝色，其实可以呈现出不同的颜色；而金属银在50～60纳米时，也可以呈现黄色。学生们看了PPT后一目了然，除了不会再受不实广告宣传影响外，对本课程的学习更加投入了。此后提问的学生多了，学习的积极性得到普遍提高，学生们的期末考试成绩普遍好于往届。对硕士生及博士生的要求则要求更高一些，除了要求他们对日常生活中所涉及的纳米技术有所了解外，还要求他们能够结合专业知识，研制出可用于石油工程专业领域的纳米材料。

在针对来自现场的学生进行培训时，作者则是与学生多互动，既了解了各油田的研究现状，又针对一些具体问题提供参考意见。例如，在讲解部分黏土矿物对采油工程的影响时，特别提到在深部地层的油层有时会存在绿泥石，而绿泥石中可能有一定含量的铁元素，在进行强化采油时，不适宜采用酸化作业来提高原油采收率。一些培训的同学曾在某油田承担过两项酸化作业，但在施工后却发现油井产量非但没有上升，反而下降了。经学习后发现，就是由于未进行黏土矿物的组成分析。

（二）创新探索

在“大学生创新性实验”中，作者与本科生一起完成了“钻井液用超细颗粒的研制”。在近一年的研究过程中，本着“学不厌，教不倦”的精神，不以师自居，鼓励学生多动手进行实际操作的同时检索文献。用孔子的五步学习法启发学生：博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之[2]。与研究生们一起研制出了多种钻井液用超细颗粒，并获得黑龙江省石油学会优秀论文三等奖。在学校的教改项目中，作者还与其他师生一起共同学习和共同实践，圆满完成了工作任务。

四、结论

钱穆先生曾说：教与学平等，共一业。师与弟子亦平等，共一生命。教者学者在其全人生中交融为一，始得谓之是教育[1]。作者一直认同钱穆先生的“能于教者中得一学者，则成为一不寻常之师。终其身惟有一大事业斯曰学”。孔子也说过：后生可畏，焉知来者之不如今。我等虽是教者，但应以学生为本，同时也以学习为终生职业。

[参考文献]

[1]钱穆.现代中国学术论衡.第二版.北京：三联书店.2005年.p38-60.

[2]游正伦.教学论.北京：教育科学出版社.1982年.p2.

表面化学论文范文第4篇

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

关键词：

全校公选课；硕士研究生；表面物理化学；分类教学

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

1“表面物理化学”分类教学内容体系的确立

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

1.1分类教学的必要性

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

1.2适应分类教学的“表面物理化学”课程内容体系的确立

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

2“表面物理化学”课程分类教学的组织和实施

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

3通过教学与科研相结合、理论与实践相统一，服务于两类研究生人才培养

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

3.1教学过程中注重教学与科研相结合

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

3.2加强理论与实践相统一，强化应用型研究生工程实践能力培养

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

4“表面物理化学”课程分类教学实践效果

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

5结束语

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

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

参考文献

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

[2]丁雪梅,甄良,宋平.研究生教育研究,2011,No.5,1.

[3]阮平章.学位与研究生教育,2004,No.8,21.

[4]吴爱祥.中国高等教育,2013,No.18,58.

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

[6]宋平,杨连茂,甄良,丁雪梅.学位与研究生教育,2011,No.3,61.

表面化学论文范文第5篇

【关键词】活性炭；改性；发展趋势；前景

与树脂、硅胶等吸附材料相比，活性炭因其孔隙结构发达、表面积大的特点，受到了更多人的青睐。由此，活性炭的应用领域也就随即扩大。在科技、经济、社会不断快速向前发展的今天，对于活性炭的要求也相应的有所提高。在“高吸附、多功能、高强度”的基本要求下，出现了专用炭质吸附材料，而且它的需求市场也在不断的增大。在目前的情况下，传统工艺生产出来的活性炭一般满足一般需求，对于有特殊需求的订单，传统工艺无从下手。针对这种现象，对活性炭表面进行表面改性，成为了解决活性炭应用的有效手段。

一、活性炭的结构与特性

第一、活性炭的孔隙结构

活性炭的孔隙结构指的就是孔容、孔径分布以及孔的形状。因为活性炭的孔隙结构非常复杂，孔径分布范围广，形状也是多种多样的，所以，活性炭的吸附能力要强大许多。活性炭本身具有吸附性和催化性，这二者之间的转化也全依赖于它自身的多孔隙结构。活性炭的孔隙众多，而且每一种空隙都以各自独特的功能：在活性炭中，微孔（直径小于2nm）数量很大，且比表面积巨大，活性炭将会呈现它强大的吸附性；中孔（又被称之为介孔，直径在2～50nm之间）可用于负载触媒及化学药剂的脱味剂；活性炭的大孔（直径大于50nm），通过在其中繁殖微生物，可以做到无机碳材料发挥出生物质的功效。这三种空隙都具有吸附的特性，但是起主要作用的是微孔，所以说，活性炭的吸附容量的大小，主要取决于微孔的数量有多少。

第二、活性炭的表面化学性质

影响活性炭吸附性的不只是活性炭本身的孔隙结构，其表面的化学性质在一定程度上也决定了活性炭本身的吸附能力大小。活性炭表面的化学性质主要是由活性炭表面官能团的种类与数量、表面杂原子和化合物来确定的。不同的官能团、杂原子、及化合物，他们的吸附系也有着很大的区别。活性炭的表面化学性质差异，活性炭的酸碱性、润湿性、吸附选择性、催化性等也会产生相应的变化。在制备活性炭的过程中，灰分与其他原子共同存在，导致其自身出现基本结构缺陷，氧分子和杂原子在高温碳化时附着在这些缺陷之上，形成了氧化官能团、中性官能团及碱性官能团，在这些官能团的互相作用下，活性炭给人们展现了了不同的吸附性能。

二、活性炭表面改性

活性炭通过表面的化学性质，也就是改变表面的官能团及周边氛围从而使活性炭本身的吸附性质也发生改变。活性炭的表面化学性质的改变，可以通过表面氧化改性、还原改性，还有负载杂原子和化合物等进行。

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适的氧化剂，在温度适当的情况下对活性炭表面的官能团进行氧化处理，以此来提高活性炭表面官能团的含氧酸基团的数量。这种技术现今为止，氧化剂多采用HNO3、H2O2、H2SO4和HCIO。

在目前，国内外对于活性炭表面氧化性改造的研究表明，经过HNO3等氧化剂进行氧化改性后，活性炭表面的含氧官能团的数量明显增加，在进行净化时，对于亚硝酸盐的吸附性明显增强。

第二、活性炭表面还原改性

表面还原改性是通过还原剂（一般选择氢气或氮气等惰性气体）在适当温度下对活性炭进行表面还原处理，以提高活性炭表面的碱基官能团的数量，增强对非极性物质的吸附能力。

活性炭表面的还原改性，主要是针对含有SO2、CO2、CO以及AU3+这些非极性物质，这些物质具有一定的疏水性，通过还原改性增加活性炭表面的碱基官能团，提高对他们的吸附能力。

第三、活性炭表面负载杂原子和化合物的改性

负载杂原子和化合物的化学改性，是通过液相沉积的方法，在活性炭表面引入特定的杂原子和化合物，利用这些物质与吸附质之间的结合作用，提高活性炭的吸附性能。

工业电镀废水中，含有铜、铬、锌以及氰化物等，这些物质对人体机能有着极大的伤害。在过滤这些物质时，首选是活性炭。但是传统工艺生产出来的活性炭对这些物质的吸附性不是很强，所以通过对活性炭表面负载杂原子和化合物的改性，有效地提高了对重金属及氰化物的过滤吸附能力，不仅降低了对人体的损害，也保护了生态环境。

结束语

活性炭的传统生产工艺技术含量低、且生产的品种少、功能化品质也不高，这些对于我国的活性炭市场有着极大的制约性。在当前，活性炭卓越的性能已经被社会广泛的认可。为了能使得这种清洁、绿色的环保吸附材料能得到广泛应用，应该加大对它的研究力度，给予大力支持，使得活性炭能应用到各行各业。对活性炭表面改性处理，使得活性炭能够适应更多更复杂的工作环境。

随着人们对环境保护的重视和改性技术的不断发展，相信改性活性炭在环境保护领域会得到更广泛的应用。

参考文献

[1]解强.炭化过程控制及煤基活性炭制备的研究[D].徐州：中同矿业大学博士学位论文，1996.

[2]孟庆函，李开喜，凌立成.碳基双电层电容器的结构机理及研究进展[J].化学通报，201l（11）.

[3]朱瑶，赵振国.界面化学基础[M].北京：化学工业出版，1996.

[4]黄彪，吴新华，卓方银，周茂福，王正旺.粒状活性炭表面涂层技术的研究[J].林业科学，1997，33（6）.

[5]周建斌，高尚愚，胡成文，左宋林，刘启明.气相吸附用活性炭成型物的研究[J].南京林业大学学报，1999，23（6）.

[6]张意颖，张文辉，张学军.活性炭研究与新产品开发现状[J].洁净煤技术，1999，5（3）.

[7]（日）炭素材料学会.高尚愚，陈维译.活性炭基础与应用[M].北京：中国林业出版社，1984.

[8]李昌贤，秦廷武.煤质活性炭[M].北京：煤炭工业出版丰十，1993

[9]范延臻，王宝贞，王琳，余敏.改性活性炭对有机物的吸附性能[J].环境化学，2001，20（5）.

[10]范延臻，王宝贞.活性炭表面化学[J].煤炭转化，2000，23（4）：26—3O.

[11]郑传宁，宾淮湘.活性炭一生物处理法机理的探讨[J].合肥工业大学学报（自然科学版），1998，21（6）.

[12]何春红，郑嘉明，阮湘泉.活性炭在烟气脱硫中的应用[J].化学工业与工程，2002，29（1）.

[13]廖新峰.负载添加剂型活性炭脱有机硫的评价[J].环境污染与防治，1999（4）.

表面化学论文范文第6篇

正直不惑之年的加拿大西蒙・弗雷泽大学于化忠教授来自朴实的齐鲁乡野之间。虽然出生在当时各种物质与教学资源相对匮乏的农村，可这并没有束缚住他年少时代对知识的渴望及对科学的向往。相反，对于他来说，小时候艰苦的农村生活是一笔不可多得的财富，造就了他如今吃苦耐劳的品行。

凭借自身的努力，1987年9月，年仅16岁的于化忠顺利考入山东大学化学系，毕业后继续在校攻读硕士研究生。1994年硕士毕业后，犹如命运的安排，于化忠加入了当时年仅31岁，刚从日本回到北京大学任教，现任国家纳米技术与工程研究院副院长刘忠范教授的科研小组，继续他的博士学习生涯。从此，于化忠和表面化学结下了不解之缘。

表面化学研究发生在两相物质界面的物理和化学过程，其应用相当广泛，例如材料、冶金、护肤和化妆品等。从上世纪70年代始，人们对表面科学的研究达到微观水平，如今早已达到纳米级别，这使得表面化学研究得以飞速发展。在攻读博士学位的3年中，刘忠范教授带领于化忠等年轻的博士生们一起不分昼夜地工作在实验室。正是由于整个学术团队的拼搏氛围，在短短的3年间，于化忠累计发表高水平学术论文10余篇。博士读书期间扎实的学术知识积累为他顺利赢得了去美国加州理工学院做博士后的深造机会。

加州理工学院位于风景优美的加州小镇帕萨迪纳，学院规模也正如小镇一样精致，仅有研究生和本科生各千余名。可学校的科研力量不可小觑。虽然是一所理工大学，学校培养了17位诺贝尔奖获得者，并有20余位诺贝尔奖获得者就职于此。在加州理工学院期间，于化忠参加了由1999年诺贝尔化学奖得主，艾哈迈德・兹韦勒（Ahmed H. Zewail）领导的由美国自然科学基金会支持的分子科学实验室。在此期间，于化忠运用兹韦勒独创的激光超快光谱装置成功探讨了在飞秒（10～15秒）级别的化学反应，并发表4篇高水平学术论文（包括1篇美国化学会志的快讯）。此外，于化忠也积极参与其他化学实验室的工作，与弗拉德・安森（Fred Anson）教授的合作, 加深了他对电化学的理解与应用。虽然做博士后研究的工作只有2年，但就在这2年中，兹韦勒及安森等国际大师独立创新，不断探索的科研精神深深地感染了于化忠。完整的学术背景，多位名师的亲身教诲，这些都为于化忠后来独创分子诊断平台以及在电子生物传感器方面做出成绩打下了坚实的基础。

创新拼搏，独创数字分子检测平台

新千年伊始，30岁的于化忠来到了枫叶之国加拿大，顺利应聘于著名大学西蒙・弗雷泽大学，成为一名化学系助理教授。当时西蒙・弗雷泽大学刚刚成立35年，是加拿大最为年轻的大学之一。新兴大学总是充满朝气与活力，学术氛围更是推崇大胆创新。学生与教授的交流，教授间的交流、跨学科间的交流、以及与校外学术科研和工商业机构的种种交流促成一股无形的推力，一起推动着这个年轻的大学逐步扩大自己在世界范围内的学术影响力。在这个独立科研，自由讨论，崇尚创新的学术氛围中，于化忠如鱼得水。此时，他的人生也真正开始起航。

在此前博士期间的学习中，于化忠专攻金表面有机单分子膜的电化学研究。金因为其化学惰性以及易清洗的特点被广泛地用于表面化学研究中作为基底材料。金表面的自组装是指一无序系统，例如溶液中的有机分子，在没有外部的干预下，自发地形成两维或三维高度有序组织和结构的过程。这一过程可以控制原子或分子形成复杂和功能化的纳米结构或微型机器。在涂层防护、防腐蚀以及生物传感器方面，自组装被认为有很好的应用前景。在2001年，因为制作工艺简单、成本低廉、长期可靠的数据存储性、可记录光盘等特点早已被广泛应用。曾经研究表面化学的于化忠把自组装分子和可记录光盘联系到了一起，他想能否在光盘上进行有机分子的自组装呢？答案是肯定的。因为可记录光盘不同于其他普通光盘的地方在于，可记录光盘里面有一层薄薄的金作为激光反射材料。只要把这层金暴露在表面，那么它不就是为有机分子自组装提供了一个良好的基底吗？说干就干，通过反复试验后，于化忠发现仅用浓硝酸处理即可消除光盘上的保护层并暴露藏在里面的金层，随后，他通过多种物理表征的方法证实了光盘里面的金层完全可以用来作为自组装单分子层的基底，并与市场上商业化的金基底没有任何差异。这一创新的技术看似简单，但正是因为它的程序简单，成本低廉使得其具有更重要的实际意义。以这项创新为基础，于化忠成功申请了多项加拿大科研基金。

除了进一步发展光盘项目外，于化忠还对金表面的脱氧核苷酸（DNA）单分子层同时进行了基础和应用研究。基础研究是为了更好地服务于应用，即设计出更好的基于DNA的电子生物传感器用于医学及环境监测。从物理化学、材料化学，到分析化学，于化忠始终保持着对科学的热情。高质量的研究工作得到了同行们的认可，2004年，他获得加拿大为杰出青年化学家设置的Fred Beamish奖；并应邀在美国加州举办的Gordon Research Conference作有关生物传感器的专题报告。

在不断发展电子生物传感器的同时，于化忠想到为什么不把光盘用来进行医学检测呢？他立即想到了光盘的读写原理：烧录光盘时激光会在光盘上的染料层烧出一个个孔洞，因为这些孔洞使得激光的反射变化，因此这些孔洞和没有孔洞的地方就实际形成了一个个“0”和“1”。如果把生物传感器移植到一张空白的光盘上并以此时的激光信号作为背景，那么被检测物质的出现肯定会改变之前的读写信号。

但要实现这一目标并不容易，如何移植和固定生物检测分子，如何检测信号的变化，这些都需要做大量原创性的工作。面对困难，于化忠并没有退缩，在经历了无数失败之后，功夫不负有心人，2008年，于化忠的科研团队成功地赋予了光盘新的使命――作为数字分子检测的平台。同年，这一开创性的成果被美国化学会杂志《分析化学》所报道。美国海军实验室的里格勒（Ligler）教授在《自然》上撰文特别推荐，充分肯定了这一技术的实际应用意义并乐观地预测未来人们大可以在家里用普通电脑做自我诊断。基于他在科研和教学上的突出成绩，于化忠分别在2005年、2009年被破格晋升为副教授和教授。

心系祖国，积极参与国内合作

于化忠已在海外10余年，这期间他与国内的学术交流从未间断过，受邀回国访问作学术报告多达20余次。其中包括远在西北的中科院西北高原生物研究所、兰州大学以及香港大学、香港中文大学。2007年，他受邀回到母校北京大学作专题演讲。

在成功试验数字分子诊断技术后，于化忠想到推广这项技术的第一个地方便是自己的祖国，他希望自己的技术能够帮助祖国的环境工作者现场快速地测出污染指标，希望低成本的技术能够帮助改善农村的医疗检测条件，让更多的病人能够早发现，早治疗。2009年，于化忠积极参与了与中科院西北高原生物研究所的合作，并顺利申请到了中科院王宽城科研奖金。环境污染相对严重的山西省注意到于化忠这一先进技术。2010年年末，山西省人力资源和社会保障厅张健厅长一行在加拿大举办了海外人才洽谈会，专程参观了于化忠实验室，考察数字分子诊断技术，双方正式签署了数字分子检测技术项目合作意向书。

表面化学论文范文第7篇

[关键词] 物理化学;药学专业;教学方法;教学质量

[中图分类号]R913 G642.0 [文献标识码]C[文章编号]1673-7210(2010)01(c)-137-03

Exploration and practice on the teaching method reform in physical chemistry for the speciality of pharmacy

XUE Yunsheng, YANG Yihua

(School of Pharmaceutical Science, Xuzhou Medical College, Xuzhou 221004,China)

[Abstract] Physical chemistry as a pharmacy-based subject, is closely related to specialized courses of pharmacy and pharmaceutical research. This paper presented the viewpoint that teachers should strengthen the linkage and integration of theoretical knowledge and practical application, especially pharmacy practice, and continuously push forward the reform of teaching methods so as to stimulate students' interest, and improve teaching quality.

[Key words] Physical chemistry; Speciality of pharmacy; Teaching methods; Teaching quality

物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系入手,探求化学变化的基本规律的一门科学[1]。对于高等医药院校药学专业的学生来说,物理化学是一门重要的专业基础课程和必修课程,是继无机化学、有机化学之后的一门理论化学课程。其内容除了涉及无机化学、有机化学、分析化学的知识外,还与物理学、高等数学和生物化学等知识密切相关。同时,又为后继课程如药物化学、药剂学等的学习提供方法和理论指导,它在基础课程和专业课程之间起着桥梁和纽带的作用,并且药学研究的整个过程都与物理化学密切相关。由于该课程是一门专业基础课,学时少内容多的矛盾较为突出,同时物理化学理论性强、公式多、逻辑性强,教师感到难教,学生觉得难学。学生觉得难学、枯燥的原因很大程度上在于在教学的过程中,教学内容缺乏与实际应用特别是药学实际的密切联系,致使学生觉得不能学以致用,导致缺乏学习的兴趣。因此要提高教学质量,激发学生的学习兴趣,就必须改进教学方法,加强物理化学理论知识与实际应用特别是药学实践的联系和融合是至关重要的。

1 理论联系实际,强化药学特色

1.1与药学实践相结合

物理化学理论抽象、概念多、公式多,初学者不易掌握。如果在授课时仅仅是教会学生如何应用概念、公式去解题,学生往往会感到课程既难学又似乎没有实际应用价值。因此在教学中应注重理论联系实际,注重结合药学方面的实际问题进行讲授,把抽象的物理化学原理与药学实践相结合,注意用理论知识去分析和解决实际问题,使学生达到学懂会用,学以致用的目的。

第一,物理化学可为药物新剂型的开发提供理论指导。混悬液、乳状液、胶体等剂型的药物配制都需要应用表面化学和胶体的知识点。例如,固体分散体是提高药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图原理,使药物与载体以低共熔比例共存时,制成的药物具有均匀的微细分散结构,可大大改善其溶出速度。如灰黄霉素-酒石酸低共熔混合物的溶出速度比纯灰黄霉素的大2.7倍;48%尿素与52%磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度是纯磺胺噻唑的12倍[2]。微乳作为新的给药系统之一,近年来被用于多种药物制剂的开发,其突出优点有增溶,促进吸收,提高生物利用度,减少过敏反应等。如抗肿瘤药喜树碱在微乳中的溶解度提高23倍[1]。在介绍胶体分散体系时,通过给学生引入“微乳”的实例,不仅提高了学生的学习兴趣,也加深了学生对物理化学中枯燥概念的理解和掌握。

第二,为药物研究和病变检验提供实验方法。人的体液均为胶体,利用胶体粒子带电的特点,通过电泳方法可分离体液,判断某器官是否病变等。例如在电场作用下,可将唾液中的消化酶分离出来,这对单独研究酶的活性提供了方便。又如当人体的脂质代谢遭到破坏时,血液中红细胞的电泳率就会低于正常值,通过电泳的测定就可判定人体的肝功能是否正常[3]。这些实际应用均与胶体知识相关。

第三,为新药的研发提供理论指导。化学药物中合成路线选择、工艺条件确定,反应速率及机制的分析,这些都需要化学热力学及化学动力学基础,而产品的分离和纯化又需要相平衡的理论知识;相平衡中结晶、蒸馏和精馏、萃取等方法为天然有效成分的分离纯化提供了很好的理论指导基础等。

第四,为专业课程学习和研究提供理论基础。实际上物理化学各章节的内容,都与药学专业主要专业课如药物化学、天然药物化学、药理学和药剂学有千丝万缕的联系。药理学中有关药物的稳定性及体内代谢等直接与化学动力学规律相关;药剂学中溶胶的性质需要电化学知识;在药代动力学研究中,首先要确定模型是一室、二室还是三室,应用的则是化学动力学中一级反应和零级反应的知识等。

1.2 与教师科研相结合

高校中的教学与科研是相辅相成、相互促进、缺一不可的, 坚持教学与科研相结合, 是培养学生创新能力的主要途径,也是理论联系实际的重要环节。将教师成熟的科研成果及时转化为实验教学内容, 编写为教材, 保证实验内容新颖, 既有广度, 又有深度。学生把掌握的理论知识融会贯通地运用到实际中, 把枯燥、抽象的知识变成了生动易懂的实验, 激发了学生的求学欲望, 增加了学生学习的兴趣和动力。笔者在教学中,结合有关抗氧化剂的构效关系研究与设计方面的科研工作,将化学热力学、化学动力学等理论内容与科研实际结合起来,收到了良好的教学效果。课外,通过布置课程小论文,以物理化学原理知识在药学方面的应用为题,让学生主动搜寻资料,阅读参考书,促使他们在论文撰写中更进一步地理解理论知识和相关方法,同时也培养了他们基本的科研素养。

1.3 与学科发展前沿相结合

物理化学作为基础理论化学,往往给人一种远离科技前沿的错觉。实际上,物理化学原理是许多高新技术的基础,且在高新技术领域有着重要的应用。因此,教师要密切关注物理化学领域的最新发展,结合学生专业特点和学校的科研特色,介绍基础知识在相关领域的应用趋势,引导学生思考,要站在学科发展的前沿反观基础、改造基础、重建基础。如在学习拉乌尔定律时,将拉乌尔定律与渗透、反渗透方法结合,讲解其在宇航员制造太空水过程中的应用,使学生了解了科学技术和社会的关系,激发了学生强烈的求知欲望和学习热情[4];又如在学习表面现象这一章时, 结合举例2007年诺贝尔化学奖获得者埃特尔有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究,催生了汽车尾气净化装置,从而了解表面化学的研究领域对制药、化工产业影响巨大, 物质接触表面发生的化学反应对工业生产运作至关重要,加深学生对表面化学在物理化学学习中的相关内容的理解。通过这些前沿概念性的介绍, 使学生在开阔眼界的同时启发了创新性思维。通过在教学中不断渗透前沿科学知识,不仅使物理化学教育富有生命力、感染力与时代感,而且培养了学生的科学素质,使他们的学习目标更加明确。教师在介绍前沿科技时表现出的热爱化学、崇尚科学的情感和价值观,也会对学生科学精神的形成产生深远的影响[5]。

1.4 与生活实际相结合

比如我们在实际生活中遇到的气泡,液滴,肥皂泡为什么都是球形的?在江河入海处为什么能够形成三角洲等,通过与这些生活实际相结合,引导学生在物理化学的学习中得到解答。

2 实现理论与实践融合的途径与手段

2.1 加强药学知识学习,提高教师药学知识水平

要实现物化理论知识与药学专业的融合,教师的业务水平至关重要。教师只有具备深厚的药学和生命科学方面的专业知识,才能理解物化课程在药学中的作用,在教学中将物理化学与药学融为一体。目前从事物理化学教学的教师大多毕业于化学专业,缺少必要的药学知识背景,而药学专业的物理化学教学是要能更好地服务于药学专业课的学习和药学科学研究。这就要求教师除了花费大量的时间和精力备课外,还需要对药学知识有所了解和掌握,需要教师不断加强药学知识学习,提高自己的药学知识水平。有的学校要求化学基础课教师必须听完一轮药学专业的相关课程,甚至参与某些专业课程的教学[6],这的确是非常有效的举措。物化教师一旦了解和掌握了药学专业知识,对于自身知识结构的优化,实现物理化学与药学专业的融合都有十分重要的作用。

除了不断提高自身的药学知识水平外,加强与药学专业课教师的联系和合作也是实现理论与实践融合的重要途径。笔者在教学中,经常与药剂学等专业课程教师交流,开展集体备课,了解物化基础知识和理论在药剂学中的应用,从而明确了教学中的重点,加强了理论与实践的融合,突出了物理化学的基础课地位和作用,取得了良好的教学效果。

2.2 设立专题讲座

结合药学特点,开设与药物化学、天然药物化学、药理学、生物电化学、药剂学等药学专业密切相关的系列知识讲座,也是加强物理化学与药学融合的一个重要途径。

2.3 开设综合性、开放性实验

理论知识与药学专业的融合也体现在融合药学特色的物理化学实验的设计上。通过改进实验内容,开设综合性、开放性实验,体现面向药学专业的特色。例如,根据旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验,可增加研究药物有效期的实验;将凝固点降低法测萘的分子量改为测葡萄糖的分子量,同时利用该实验的原理和方法测定中药注射液的渗透压等[7]。在学习化学动力学章节时,教师结合药学专业特色,参考药物稳定性和代谢动力学知识,给出学生明确的提纲,让学生查阅文献,师生共同设计实验方案,开设开放性实验,让学生在开放性实验的设计、完成过程中,将物理化学理论知识更好地运用到药学研究中,同时也可以培养学生基本的科研思维。

2.4 吸纳学生参与科研项目

大学生在校期间参加科学研究,可以提高大学生的创新能力,也是将物化理论与实践紧密结合的一条有效途径。科研实践是在实验过程中学习,是应用科学理论的具体行动,有利于开发和锻炼大学生独立思考能力、随机应变能力和分析解决问题的能力。结合我们的科研课题,吸纳学生参与进来,由老师提出研究项目,学生和老师双向选择,课题确定后由学生自己查找资料、设计实验方案、按方案完成实验、发表科研论文。这种方式可以让学生提前进行科研实践活动,在科研实践中体会基础理论知识与实践的联系与融合,进而提高学生的综合能力和创新能力。

总之,物理化学已经渗透到药学的各个领域,未来的药学工作者应具备扎实的物理化学基础。因此,在物理化学教学中应通过提高教师药学知识水平,设立专题讲座,开设综合性、开放性实验,吸纳学生参与科研等途径和手段,加强物理化学理论知识与实际应用特别是与药学实践的联系和融合,不断推进教学方法的改革,为培养适应21世纪药学科学发展与医药经济现代化建设需要的人才发挥其重要的基础作用。

[参考文献]

[1]侯新朴.物理化学[M].6版.北京:人民卫生出版社,2007.

[2]鲁纯素.物理化学[M].3版.北京:人民卫生出版社,1996.

[3]田青平,丁红, 邢桂琴.物理化学在药学中的作用[J].山西医科大学学报:基础医学教育版, 2003, 5 (4):360-361.

[4]李琳.由适应性学习向生成性学习转变的思考――药学专业基础课物理化学现代教学的几点做法[J].西北医学教育, 2005,13(5):553-554.

[5]刘慧瑾, 刘侠. 提高物理化学教学质量的实践与体会[J].新课程研究, 2009,(159):44.

[6]田青平,石恩娴,丁红.以评估为契机,全面推动药学专业物理化学教学改革[J].山西医科大学学报(基础医学教育版), 2007, 9 (6):660-662.

[7]胡润淮,袁珂,李玉贤,等. 中药专业物理化学实验教学的改革与探索[J].实验室研究与探索, 2000, (1):28-30.

表面化学论文范文第8篇

关键词: 镁铝合金, 复合镀层,腐蚀性

中图分类号：TF704.2 文献标识码：A 文章编号：

作者简介：陆颖，女，1985 - ，山东省冶金设计院股份有限公司，助理工程师，从事冶金应用设计研究。

概述

镁及其合金：是工程应用中最轻的结构金属材料；比强度和比刚度高，优于铝合金和一些高强钢；良好的切削加工性和热成型性能，产品具有良好的外观和强烈的金属质感；优良的导热性能，作为电子设备的外壳使用时可较好的解决电子元件散热的问题；具有优良的吸振性能和阻尼性能，能承受较大的冲击，且无毒无污染，符合现阶段的环保要求，是开发新一代高科技材料的理想基体。

实验原料及工艺

2.1 实验原料

本文采用自制的镁锂合金为基体材料, 此合金化学组成为：Li 10%，Zn 1%，余量为Mg。

在实验过程中，为了保证实验的准确性和实验的可重复性，实验过程中所用的化学药品有硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸钠、乳酸、氟化氢氨、氟化氢、磷酸、硝酸、氟化钠、磷酸钠、氨水、Al2O3粉, 其等级均为分析纯。

2.2实验工艺

2.2.1 复合镀工艺参数的确定

（1）溶液的组成及其作用

化学镀镍液的主要成分是主盐（可溶性镍盐）、还原剂、缓冲剂、络合剂、稳定剂等。

综合考虑镍盐的沉积速率和工件成本，本实验采用硫酸镍作为主盐。镍离子与次磷酸盐浓度的最佳摩尔比约在0.4左右；还原剂是化学镀镍的主要成分，它能提供还原镍离子所需要的电子，在酸性镀液中采用的还原剂主要是次磷酸盐。在一定范围内镍沉积的反应速度与次磷酸盐的浓度成正比，综合考虑次磷酸盐浓度、反应沉积速率和镀层质量，本实验采用次磷酸钠作为还原剂，浓度为30g/L；随着反应的进行，氢离子逐渐产生，溶液的PH值不断降低，沉积速率也随之降低，所以应加入缓冲剂以维持镀液PH值。

（2）工艺条件的影响

1）PH值的影响：在酸性化学复合镀的过程中，随着PH值的上升，镍的沉积速度加快，镀层含磷量下降。因此，在生产过程中必须及时调整，维持镀液的PH值。本实验初定的PH值为6；2）温度的影响：温度是影响化学镀镍反应活化能的主要参数。温度过高镀液不稳定，容易分解；温度过低，反应不进行。本实验初定的温度为80±1℃。

实验分析

3.1 Al2O3装载量的影响

3.1.1 Al2O3装载量对镀层成分形貌的影响

在化学复合镀中，第二相颗粒在镀层中的实际复合量将直接影响镀层的性能。试验中选定1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、10g/L Al2O3装载量的镀液进行施镀。当装载量为1g/L时 ,镀层中Al2O3含量很低。而当装载量增加至3g/L时，镀层中的复合量迅速升高，至5g/L时达到最大，此后，继续增加镀液装载量，镀层中Al2O3含量反而出现了降低。

3.1.2 Al2O3装载量对镀层硬度的影响

为了研究镀液装载量对镀层的性能的影响，首先对制备好的不同粉含量样品进行了显微硬度测试，相比于没有添加Al2O3粉的单纯镀镍而言，所有不同Al2O3装载量的复合镀层硬度均有不同程度的提高。而且，复合镀层的硬度随镀液装载量的增加也是先升高后平缓降低，在5g/L时达到最高值730HV。这个变化趋势与镀层复合量的情形一致，说明镀层的硬度主要受Al2O3粉末复合量的影响，镀液装载量决定着镀层中实际Al2O3粉复合量从而间接导致镀层硬度的变化。

3.2 性能检测

由以上的研究我们可以知道，镁锂合金化学复合镀Ni-P-Al2O3的最佳粉含量是5g/L。在5g/L时，镀层的耐蚀性耐磨性和各方面性能均达到最优。现我们就对最佳粉含量的镀层进行结构和性能的研究。

3.2.1 Ni-P-Al2O3复合镀层的沉积过程

图3.5为复合镀Ni-P-Al2O3过程中样品增重随时间变化曲线。可以看出，复合镀的动力学曲线分为两个明显不同的阶段。在施镀20min前，样品几乎未发生明显增重，沉积速率很小。说明此时处于孕育期阶段。此后样品增重随时间延长逐渐增大，沉积速率远高于孕育期，动力学遵从直线规律，说明此时处于自催化反应阶段，样品表面发生了快速沉积。

图3.5沉积速率曲线

3.2.2 Ni-P-Al2O3复合镀层的硬度研究

对镁锂合金基体、化学镀Ni-P和复合镀Ni-P- Al2O3试样分别采用410MVDTM数显显微维氏硬度计测试镀层的显微硬度，施加载荷为5g，加载时间为10s。每个样品至少测量5个点，取其平均值为最终结果。实验证明，基体的硬度为68HV,而化学镀镍的硬度达到了531HV，复合镀的硬度更是高达730HV。复合镀Ni-P-Al2O3的硬度值远远高于基体合金和化学镀Ni-P的硬度。综上分析，随着镀层中Al2O3粉含量的增加，弥散强化作用和结晶细化作用增强，两者综合作用，使复合镀层的显微硬度也随之增加。

5.结论

本论文在镁锂合金表面成功制备了高硬度、高耐磨性、且具有良好耐蚀性的Ni-P-Al2O3复合镀层，得出以下结论：

（1）Al2O3粉装载量影响镀层复合量及镀层的显微硬度。随着Al2O3装载量的增加，镀层复合量和显微硬度值均出现先增加而后缓慢降低的变化规律。而且，分别在装载量为5g/L时，达到最大值。Al2O3粉装载量对所制备复合镀层的耐蚀性能无明显影响。

（2）最佳Al2O3粉装载量所制备的复合镀层的沉积过程分为孕育期和自催化反应两个阶段。此Ni-P-Al2O3复合镀层呈现典型的非晶结构。涂层结构致密、Al2O3粉分布均匀，与基体结合力良好。其显微硬度和耐磨性能均优于单独化学镀Ni-P涂层。复合镀Ni-P-Al2O3涂层和单独化学镀Ni-P涂层均能明显改善镁锂合金的抗腐蚀能力，而且不和督促较单独化学镀层有更优异的耐蚀性。

参考文献

[1] 梁春林.Mg9Li合金表面化学镀镍的研究[D].沈阳：东北大学，2007，2-3.

[2] 渠毓萍.镁合金表面化学镀Ni-P层的制备及其耐蚀性的研究[D].太原：太原理工大学，2005，4-5.

表面化学论文范文第9篇

生物界面是指细胞与固体材料表面接触所形成的有生物和化学活性的界面，所进行的研究是化学、生物学、材料科学与医学等交叉的前沿学科。有科学家指出，“与细胞相互作用的材料的表面化学工程是一个极具挑战且迫切的世界性难题”。细胞与人造材料之间的生物界面科学的发展将密切关系着人类的健康和持续发展，将能够显著的降低与生物技术、组织工程及细胞基诊疗相关的医学应用中的危险。

近年来中科院化学研究所王树涛教授一直从事细胞粘附生物界面化学的研究，在生物界面的构筑原理与方法、细胞与固体表面特异性识别与可控粘附取得了一系列有影响的成果，并在恶性肿瘤诊断上的应用研究方面获得了重大突破。

出奇制胜――界面的构筑

循环肿瘤细胞作为重要的癌症标志物之一，它的识别检测近年来倍受关注，然而其在血液中极低的含量（亿分之一），因此通常用于细胞分选的流式细胞分选仪的灵敏度（万分之一）远远不能满足检测的需求。当前的领先技术是基于免疫磁珠的细胞分离技术，但是其灵敏度低，设备昂贵，费时等缺陷，仍然不能满足恶性肿瘤血液检查的需求，因此细胞检测新材料与技术的出现显得尤为迫切。

基于硅纳米线阵列

通过制备识别抗体修饰的硅纳米线阵列，以乳腺癌细胞作为靶向细胞，王树涛开发了特异性识别、粘附肿瘤细胞的三维微纳米界面。识别抗体使得硅纳米线阵列对目标癌细胞具有特异性的识别功能，同时纳米线能与细胞表面的微纳米伪足相互作用，二者具有相似的尺度，从而获得了比平面结构更强的作用力。这一工作利用微纳米尺度效应对生物界面上的细胞粘附特性进行调控，结合特异性抗体和界面纳米结构，大幅提高了界面对循环肿瘤细胞识别粘附的有效性，实现了肿瘤细胞的高灵敏的特异性捕获。后来，受生物界中免疫系统的高选择性识别粘附现象的启发，王树涛进一步提出了纳米尺寸选择和生物分子的识别协同效应，建立了结构选择和分子识别的新的生物界面识别粘附模型。

王树涛在此方面的研究是国际上第一个利用多尺度粘附可控的功能界面识别捕获肿瘤细胞的例子，选择性得到了3―4个数量级的提高。自2009年发表在Angew. Chem. Int. Ed.杂志以来，得到国内外同行的广泛关注，被Science Daily及国内多家媒体进行专题新闻报道，同时被Nanomedicine做了题为“硅芯片上的纳米柱增加了检测灵敏性”专题新闻评述，指出“该技术在癌症诊断上很有潜力，它能给医生提供患者病情的相关信息和检测治疗的效果”。王树涛因此获得了2010年世界科技奖材料类提名，这在之前中国只有两位教授获此殊荣。

基于聚合物纳米簇

自2010年回国后，与日本理研及美国加州大学的合作者合作制备了肿瘤细胞特异性抗体修饰的导电聚合物纳米簇表面代替相对硬的硅纳米线表面。研究结构表明，相对较矮的聚合物纳米簇（1―2微米）仍然取得了与较高的硅纳米线（8―10微米）相当的细胞特异性识别粘附的结果。结果发表之后，被Science Daily等以“诊断工具：负载抗体的聚合物薄膜能捕获肿瘤细胞”为题作了亮点介绍。

重磅出击――粘附的研究

血液中的痕量循环肿瘤细胞的捕获问题通过我们发展的细胞粘附界面可以解决，而如何在捕获后将痕量的肿瘤细胞无损的释放是难题的关键。通常，生物实验室用胰蛋白酶将细胞与基底间的蛋白水解，使细胞从基底上去粘附。但是这个过程，不可避免对这些痕量的肿瘤细胞造成损坏。

针对以上问题，王树涛设计了一个用核酸外切酶来完成高效快速释放的细胞粘附去粘附三维纳米生物界面。研究中选择了对癌变淋巴细胞特异性识别的核酸适配体作为细胞识别和捕获分子，将之修饰到硅纳米线阵列表面。与平的表面相比，这个界面提供了一个三维的细胞接触模式（多点接触），酶可以多点同时切断核酸适配体，细胞去粘附的过程变得更容易、更快速，且不对细胞本身产生伤害。相关结果在Adv. Mater.上发表并选为封面文章。审稿人高度评价“这一结果是非常振奋人心的，……，将引起细胞材料的相互作用领域的研究者极大的兴趣”。之后又被Wiley出版社的MaterialViews中国等新闻报道，称该研究提供了一个“高粘附易释放”的细胞检测平台。因此，王树涛也受到Science Publishers出版社邀请为纳米医学专著《Nanomedicine in Diagnostics》上撰写题为“Emerging Nanotechnology for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells”的章节。

美妙福音――肿瘤的检测

研究表明，恶性肿瘤的死亡率与各国的国民收入成反比，低收入国家的恶性肿瘤患者死亡率一直高居不下。一个重要的原因，是癌症诊疗的费用非常高，除了药物外，其中很大一部分是检测的费用。如何发展一个高效、便宜、简单的肿瘤细胞检测器件成为世界各国的关注热点。

鉴于以上的问题，王树涛发展了廉价、易操作的第一代基于细胞粘附界面的肿瘤细胞检测器件――将细胞特异粘附硅纳米线界面，做成尺寸规范化的检测芯片试剂盒。操作流程非常简单，不需要另外昂贵的设备，绝大多数的生物实验室或医院的检测中心都具备检测条件；这种简单的检测器件在全血中的细胞识别捕获效率在有40%左右；重要的是其细胞识别检测时间从4―6小时缩短到2小时左右。这些优点基本上可以满足发展中国家普通患者做细胞基的癌症检测和术后监测的需求。该成果已申请国际专利。因为其特异高效的细胞粘附特点，被Science Daily等称作“捕蝇纸”式肿瘤细胞检测器件。

为了进一步实现恶性肿瘤早期预警的目标，在第一代器件的基础之上，王树涛将微流控技术与硅纳米线细胞粘附界面结合，构筑了第二代肿瘤细胞检测器件，实现了高于97%的细胞识别捕获效率。该成果被选为当期的封面文章，同时被Nature Medicine做了题为“将癌症从人体循环中取出的新技术”的新闻评述。目前，这种新型芯片已开始癌症病人的临床血液检测尝试，有望为癌症早期诊疗提供参考。

结合在细胞粘附界面材料的研究成果，又提出了基于界面三维纳米接触模式的借助气体实现细胞图案化的新概念。为高通量，多种细胞检测芯片的界面设计提供理论的支持。

表面化学论文范文第10篇

兴趣是学习一切知识的源动力，因此学习一门学科首先要让学生对所学学科产生兴趣。教师可以在课堂讲解中将平时积累的日常生活的现象与物理化学理论的关系，以及利用物理化学理论如何解决药学工作者所关心的问题等内容渗透给学生。首先，在绪论的讲解中交待清楚热力学、动力学和胶体与表面化学各个章节与日常生活及药学的相关性，让学生对物理化学有个总体的印象，增强学习兴趣，让学生从一开始就感到学有所用，明确学习目的，削弱畏难心理，提高学生学习的主动性和积极性。之后在每章节开始的时候，要让学生知道本章节能够解决的问题是什么，先从自然界的大范围讲起，然后到日常生活中的现象，最后联系到与药学相关的知识，循序渐进的让学生把物理化学的理论真正利用起来。例如:化学平衡这一章的学习主要是化学热力学在化学反应中的应用，而药物的合成通常都是经过一个化学反应来完成的，那么温度、压力、反应物的配伍等条件的改变对目标药物的获得有什么样的影响，如何能够在节约能耗、降低成本的基础上获得目标药物，这些都需要化学热力学知识的帮助找到最佳的反应条件。对于某些生物制品或抗生素等在水溶液中不稳定又不容易制得结晶的药物，要想获得能够长时间储存的粉针剂的药物，通常利用相平衡中相图的知识来指导完成药物冷冻干燥的操作［2］。表面现象，应用开尔文公式介绍制药工艺常用的喷雾干燥法，应用铺展与润湿的知识介绍软膏剂基质、片剂辅料的选择等等。胶束给药系统是人们关注的一个热点，主要也是利用表面活性剂的增溶原理，由于亲水的极性头向外，疏水基团向里，对于水难溶性药物，可以增溶在疏水内核中，提高溶解度，从而提高药物的生物利用度，等等。这样通过理论联系实际的讲解使学生明白物理化学的基本理论真的是每位药学工作者解决实际问题的必备工具。

2根据药学专业特点，优化教学内容

学生对物理化学的学习产生兴趣之后，授课教师要清楚物理化学在药学中发挥的作用－－－服务作用，那么在物理化学的学习中，不能以纯化学专业的学生去要求药学专业的学生，而是要结合学科特点，适当降低理论深度，强调解决问题的思维方法。通过物理化学课程的学习，使学生掌握那些在药物实践中行之有效的基础理论、基础知识、基础技能［3］。例如对于热力学第一定律中我们只讲了研究对象是理想气体的情况，略讲了真实气体部分;对热力学第二定律中的一些重要关系式作了讲解，略去了对Maxwell关系式的推导;通过这两章最基本理论的学习，主要是让学生掌握解决问题的思路，注意选择与药学有关例题进行讲解，提高物理化学对后续药学专业课程的指导作用。在化学平衡一章中，通过实例引导学生对化学平衡的影响因素进行讨论和总结;对于药物纯化中常用到的相平衡原理，利用相图的相关信息对混合药物进行纯化，其中为了降低难度，我们简单介绍了三组分体系的相平衡情况。对电化学部分则主要强调电解质溶液理论及可逆电池热力学，略去了不可逆电池和电极的极化过程;化学动力学部分的教学重点在于简单级数反应的速率方程的特点及温度对反应速率常数的影响，了解复杂反应和催化反应。由于表面现象和胶体部分在药剂中应用较多，而这部分基本的内容主要是利用原理解释现象，所以我们采用科普讲座的方式将理论传授给学生。经过这样的学习之后，增强了学生对物理化学的兴趣，学习效率有明显的提高。

3科研融入教学，科研提升教学

在课堂上，要想提高学生学习的积极性，加深学生对物理化学理论的认识，只是靠老师讲授书本上的知识是远远不够的，这就需要授课老师不断学习和了解本专业的先进科研技术和国内外的研究进展，了解学科前沿动态，并利用学校优良的科研条件，将一些优秀教师的科研背景和科研经历灵活渗透到理论教学的各个环节，通过这种传授的方法使学生能够接触到新的理论，了解学科的发展前沿。想要做到这一点，高校教师需要改变“重教学便轻科研”的错误观念，教师应该在重视高校教学的同时，加强自身的科研水平，要认识到教学与科研对于一所高校都是同等重要的，可以说两者具有相辅相成、相互促进的关系。科研是革新教学内容，充实教学，提高教学质量的源泉，同时也是培养创新型人才的必然要求。作为药学专业基础课的教师应该不断充实自己、提高自己，通过自身科研上获得的成果及信息与所教授的物理化学基础内容融会贯通，只有这样才能使教学内容更加丰富，从而收到良好的教学效果。如学习胶体这一章时，可以将纳米技术在药学领域中的应用和研究进展介绍给学生，让学生对现在比较热门的“纳米药物”有所了解;又如在学习表面现象这一章时，老师可以将有关表面活性剂的现状，表面活性剂在传统剂型、新药研制及新剂型、中药制剂中的应用作以讲解，使学生了解到表面化学的研究领域对药学产业的巨大影响，加深学生对表面化学在药学领域中相关应用的认识。通过这些前沿领域概念性的介绍，使学生在开阔眼界的同时启发了创新性思维。授课老师还可以将一些优秀教师发表的与课程有关的研究论文作为课外阅读资料，使学生通过实实在在的研究案例，清楚研究内容，了解研究方法，这样也加深了学生对新知识点的理解，使得讲述更为生动而富有启发性，增强学生的学习兴趣，提高教学效果。授课教师通过在教学中不断渗透前沿科学知识，不仅使物理化学教育富有生命力、感染力与时代感，而且培养了学生的科学素质，使他们的学习目标更加明确，也为学生今后的毕业设计或科研工作奠定坚实的理论基础和形成良好的科学思维。因此，围绕“科研融入教学，科研提升教学”的理念，拓展和更新物理化学理论课教学内容，实施过程中，注意收集教学与药学实践和科研结合方面的应用实例;根据科技发展，紧跟学科发展前沿，向学生及时介绍本专业领域的国内外研究动态和进展，以及新的实验仪器和技术，并鼓励他们撰写相关的文献综述。另一方面，开设有药学特色的开放设计性实验，并在实验中掌握常规仪器和先进仪器的使用。此外，建立大学生创新科研小组;设立专题讲座。美国数学家波利亚曾说过“教师的责任就是尽一切可能来发展学生解决问题的能力”。通过将物理化学的教学内容与药学专业的实际专业技能相结合，让学生在学习物理化学知识的过程中了解如何运用这些知识来解决实际问题。通过这种结合，学生的学习积极性会得以提高，所学知识更加牢固，思路更加开阔，创新能力更强。这种新思路教学模式的效果是传统的只注重教学大纲和考试分数的教学模式所不能比拟的。

4结语

此项教学模式的构建，不仅能够提升学生学习物理化学的积极性，而且通过拓展教学内容与科研实践相融合，使学生由被动学习变为主动学习，使学生感到理论看上去不再深奥，提高学生的分析问题，解决问题的能力，进一步培养学生的创新能力。让学生把物理化学知识与将来要学习的药学知识，以及将来所要从事的药学工作相结合，从而能够更好地适应社会对药学人才的需要。