时间：2022-03-16 14:51:50
序论：在您撰写材料物理化学论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
与图1不同，铁有三种固态，分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe为密排面心立方结构，α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且，图2中有三个三相点，分别为气-液-δ-Fe；气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下，Fe是磁性的α-Fe，组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等；通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe，如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解，增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例，加深了同学们对Fe的认识；并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学？”的困惑。
2两组分液态完全互溶系统的相图
虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点，但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图，我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外，还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示，先配制不同比例的二组分混合物，再升高温度测试混合物的熔点，通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图，可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用，在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例，讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成，以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来，激发学生对该部分内容的学习兴趣。
3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图
具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图，是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制，并借助动画展示具体过程，使该部分内容更加形象和生动，便于理解和掌握。同时，提高了学生的学习兴趣和动手能力。
4相图在金属材料中的应用
4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统，所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能，需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用，例如，在设计奥氏体不锈钢时，为了得到单一奥氏体组织，需扩大相图中奥氏体区，使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图，改变系统的组成，增加稳定奥氏体元素，如Ni、C等是最常用的方法。当然，为了系统的平衡，其他元素也需做相应的改变。应用相图时，为了提高设计组织的准确性，需要考虑平衡相图与实际相图的差别。
4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中，随着加工温度的不同，其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程，改变材料的相变温度和组织类型，得到高性能的金属材料。例如，在钢铁生产中，热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺，通过加大压下量增加累积位错，为相变过程提供更多的高能量相变形核点，以得到细小晶粒组织，提高钢的强韧性。通过控制冷却速率，可改变相变后的组织形态，在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织，在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材，在更低温度下发生相变得到马氏体组织，不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用，而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如，在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率，使相变温度发生在较低温度区，得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区，需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度，从而确定正火的加热温度。严格的说，确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍，学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识，他们的学习积极性也显著提高。
5结语
［关键词］科研实践；物理化学；教学
物理化学是一门借助物理的基本原理，揭示化学基本规律的学科，也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科，具有理论公式多，推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂，对数学知识要求高，容易产生畏难情绪，也往往认为理论知识学了没有用途，导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题，通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象，借助物理化学知识加以解决，但是这只是一些简单的应用，并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果，但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单，并不能激发他们对物理化学学习兴趣，解决他们对物理化学理论学习的困惑，展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系，从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外，物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的，能指导科学实践活动。因而，在物理化学实际教学中，除了要结合生活实践之外，教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值，才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性，同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲，从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此，教师科研能促进物理化学理论教学，也能促进学生对当前科研前沿的了解，激发学生的求知欲，培养学生的科学素养，为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1．1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂，但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识，因而，我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中，以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识，帮助他们更好地理解这些基础知识，激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中，通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子［1］。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应，电极反应分别是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42－和AuCl4－的还原电势以及碳纳米管的氧化电势，并比较它们的大小，从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物，计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面，关键是通过原电池效应合成的碳纳米管－金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能，体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值［2－4］。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛，考虑的因素复杂，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上，物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用，利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理［5－7］。因此，物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值，是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1．2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象，数学公式比较多，这增大了学生学习的困难，但是这些基础知识都是来自科学实践，相应地能用来指导科学实践活动，因而，学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识，能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先，科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频，直观地展示和支撑他们的实验结果，帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文，在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点，使得抽象的知识图像化、具体化，同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前，加深学生对该知识点的印象，促进学生对该知识点的理解和掌握。其次，物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生，不仅能帮助学生理解这些知识点，更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系，而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中，并指导科学实践和生产实践活动，使得学生不再认为理论知识难学而没有用途，更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点，甚至通过网络数据库等相关工具，更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容，从而间接地提高他们的自学能力，培养他们积极主动学习的能力。最后，借助物理化学教学引入科研生产实践的概念，让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界，从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识，同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿，掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识，引导学生关注本学科发展前沿和科研动态，使学生浸润在科研的氛围下，产生浓烈的科研倾向［8］。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣，建立严谨的科研和学习态度，刺激学生对未知世界的求知欲望，并潜移默化地培养他们的科学素养，为今后的工作学习提供基础。因此，物理化学教学中引进科研实践，不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化，而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性，培养他们的基本科学素养，激发他们对未知世界的求知欲望。
1．3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲，无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用，无法代替教师的角色，无法改变教师授课主体的本质，因而，教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活，也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而，教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力，而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用，增加了教师的业务知识水平，对课堂教学有非常大的促进作用，因而，要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作［9］。首先，本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料，了解当前科技发展的动态，及时跟踪本学科领域的最新进展，更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力，并不断更新和完善自己的知识体系，能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生，同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势，自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式，进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次，教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程，能提高教师的逻辑思维能力和表达能力，能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质，激发教师的创新思想，迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用，促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风，对学生成才起到推动作用。此外，教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及，对学生有很大的引导和促进作用，同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望，主动参与到教师的科研实践，激起他们对物理化学基础理论学习的热情［9］。因此，教师要实现物理化学教学的改革创新，适应当前形式下物理化学教学的发展，仅凭教学经验是远远不够的，必须从事科学研究去实践、去探索、去创新，进一步提高本学科的知识结构，从而加快教育观念的更替，逐步形成具有自身特色的教学方式，将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中，才能改变多年从教的疲惫与困惑，同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
［关键词］科研实践；物理化学；教学
物理化学是一门借助物理的基本原理，揭示化学基本规律的学科，也是一门理论性、系统性、逻辑性很强的学科，具有理论公式多，推导复杂的学科特点。初学者往往感到抽象难懂，对数学知识要求高，容易产生畏难情绪，也往往认为理论知识学了没有用途，导致失去学习的兴趣。为了解决物理化学中抽象难懂的问题，通常采用的方法是在教师授课时列举一些与生活实践相关的现象，借助物理化学知识加以解决，但是这只是一些简单的应用，并且借助于互联网络都能得到容易理解的结果，但是对于有一定知识水平的大学生似乎显得过于简单，并不能激发他们对物理化学学习兴趣，解决他们对物理化学理论学习的困惑，展示理论知识与科学实践和生产实践的紧密联系，从而体现物理化学作为基础学科的价值。另外，物理化学中化学规律和数学公式都是从科学实践总结出来的，能指导科学实践活动。因而，在物理化学实际教学中，除了要结合生活实践之外，教师应该适当阐述理论公式的实际科研来源以及这些理论知识在科学前沿研究和生产实践的应用价值，才能引导学生逐渐认识到物理化学知识理论学习的重要性，同时也可以通过科研实例刺激学生的好奇心和求知欲，从而激发学生对物理化学学习的兴趣。因此，教师科研能促进物理化学理论教学，也能促进学生对当前科研前沿的了解，激发学生的求知欲，培养学生的科学素养，为今后的发展奠定基础。
1科研实践对物理化学教学的促进作用
1．1物理化学理论在科研实践中的应用
尽管物理化学科研实践的实验方法和手段比较复杂，但是常常使用了大学物理化学书本上的基本原理和基础知识，因而，我们可以选择一些合适的科研实践活动将其应用到物理化学教学中，以提高学生对物理化学基础理论重要性的认识，帮助他们更好地理解这些基础知识，激发他们对物理化学学习的兴趣。这里我们以原电池的基本原理在科研中的应用来阐述物理化学基础理论知识学习的重要性。已有文献报道具有缺陷的碳纳米管浸入到一定浓度的氯铂酸或者氯金酸溶液中，通过原子力显微镜能够观察到在碳纳米管的边壁缺陷上快速形成金属铂纳米粒子或者金纳米粒子［1］。这金属离子自发还原沉积碳纳米管上的现象归因于金属离子与碳纳米管之间的原电池效应，电极反应分别是PtCl42－＋2e－＝Pt＋4Cl－，AuCl4－＋3e－＝Au＋4Cl－。根据电极电势的数学公式计算出PtCl42－和AuCl4－的还原电势以及碳纳米管的氧化电势，并比较它们的大小，从而能判断出金属铂或者金粒子是否能沉积在碳纳米管的边壁上。更进一步地研究表明利用原电池效应可以在碳纳米管的表面边壁上沉积四氧化三铁、氧化亚铜、二氧化钒等中间价态的金属氧化物，计算这些金属离子与碳纳米管之间的电极电势ΔE＝φ（Fe3＋／Fe2＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）、ΔE＝φ（［Cu（NH3）4］2＋／［Cu（NH3）2］＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs）和ΔE＝φ（V5＋／V4＋）－φ（R－CNTs／O－CNTs），通过控制溶液的pH值和碳纳米管的结构等反应条件实现中间价态的金属氧化物沉积在碳纳米管的表面，关键是通过原电池效应合成的碳纳米管－金属氧化物复合材料在催化加氢反应、苯酚羟基化反应等催化反应中展示了比其他方法合成的该种复合材料更加优异的性能，体现了合理的使用电化学方法合成材料具有重要的应用价值［2－4］。尽管这些科研工作涉及的内容比较广泛，考虑的因素复杂，但是在材料合成方面的基本原理仍然是物理化学中原电池电极电势的相关基础知识。实际上，物理化学中热力学、溶液中的化学势、物质的相图、吸附脱附、动力学研究等基本知识在当前的科研都有广泛的应用，利用这些基本知识来验证过程的可行性或者借助它们推断出物理化学及其相关学科中更深层次的机理或者原理［5－7］。因此，物理化学的基础知识在当前的科学研究工作中仍然具有重要的价值，是学生为今后工作和学习所必须要掌握的。
1．2科研实践对学生物理化学学习的促进作用
物理化学中的基础知识都是比较抽象，数学公式比较多，这增大了学生学习的困难，但是这些基础知识都是来自科学实践，相应地能用来指导科学实践活动，因而，学习物理化学基础知识的时候借助于科研实践来展示这些知识，能帮助学生更好了解和掌握这些知识。首先，科研实践的学术论文为了更好地解释相关原理往往都使用大量的图表或者视频，直观地展示和支撑他们的实验结果，帮助读者理解论文的结论。教师可以根据物理化学相关章节的内容提炼这些学术论文，在教学中利用论文中直观的图片或者视频给学生展示对应的知识点，使得抽象的知识图像化、具体化，同时将枯燥无味的理论知识形象生动地呈现到学生的面前，加深学生对该知识点的印象，促进学生对该知识点的理解和掌握。其次，物理化学的教学过程中可以借助科研实践论文生动地展示给学生，不仅能帮助学生理解这些知识点，更能让学生意识到物理化学课程中基础知识与生产实际有紧密的联系，而不是为了学习抽象的知识而学习这些知识。它们能够直接应用到实际科研和生产实践中，并指导科学实践和生产实践活动，使得学生不再认为理论知识难学而没有用途，更不会消极地学习和理解这些物理化学基础理论知识。学生会更加积极主动理解和掌握所学知识点，甚至通过网络数据库等相关工具，更进一步地详细了解与物理化学书本上相关知识内容，从而间接地提高他们的自学能力，培养他们积极主动学习的能力。最后，借助物理化学教学引入科研生产实践的概念，让学生接触基础知识应用到令人好奇的未知世界，从而提高学生学习物理化学基础知识的兴趣。既使学生学习到必须掌握的物理化学基础知识，同时又接触到物理化学方向科研和生产实践的前沿，掌握当前物理化学科研和生产实践的动态。让学生从一开始学习基础知识灌输科研实践的相关知识，引导学生关注本学科发展前沿和科研动态，使学生浸润在科研的氛围下，产生浓烈的科研倾向［8］。从而使学生寻找自身喜欢的学习方向和学习兴趣，建立严谨的科研和学习态度，刺激学生对未知世界的求知欲望，并潜移默化地培养他们的科学素养，为今后的工作学习提供基础。因此，物理化学教学中引进科研实践，不仅将枯燥无味的理论知识形象生动化，而且能让学生认识到物理化学理论知识学习的重要性，培养他们的基本科学素养，激发他们对未知世界的求知欲望。
1．3教师科研实践对物理化学教学的重要影响
对于普通本科院校来讲，无论什么样的教学改革都是围绕教学方式和手段在课堂教学过程中的运用，无法代替教师的角色，无法改变教师授课主体的本质，因而，教师在教学过程中起着重要的作用。只有通过教师的教导和示范作用才能使课堂教学变得更加生动鲜活，也对学生的学习和行为有直接地引导作用。因而，教师自身的专业水平决定了他的教学水平和教学能力，而科研实践活动对教师有很大的锻炼和启发作用，增加了教师的业务知识水平，对课堂教学有非常大的促进作用，因而，要提高教师的专业水平应该鼓励教师积极参与科研实践工作［9］。首先，本学科专业教师开展科研实践工作之前必须不断查阅大量新的文献资料，了解当前科技发展的动态，及时跟踪本学科领域的最新进展，更新和丰富本学科的理论和知识。这个过程有利于提高教师发现问题、分析问题和解决问题的能力，并不断更新和完善自己的知识体系，能更好地将当前本学科科技发展动态传授给学生，同时随着知识水平的提高教师将以新的高度去思考学科发展趋势，自然而然地应用到教育教学和人才培养的模式，进而思考未来人才的发展趋势和人才培养的最佳方法。其次，教师从事科研工作对该学科未知领域的探索研究是一个长期而艰苦的过程，能提高教师的逻辑思维能力和表达能力，能培养教师一丝不苟和勇于创新的严谨治学态度、顽强拼搏的精神以及良好的科研素质，激发教师的创新思想，迎合当前国家鼓励创新创业的潮流。教师在科研中的锻炼往往对学生起到表率作用，促进培养学生的创新能力、顽强拼搏精神以及严谨的科学作风，对学生成才起到推动作用。此外，教师的科研成果能让学生直接感受到科研并非遥不可及，对学生有很大的引导和促进作用，同时可以激发学生对科研的兴趣和求知欲望，主动参与到教师的科研实践，激起他们对物理化学基础理论学习的热情［9］。因此，教师要实现物理化学教学的改革创新，适应当前形式下物理化学教学的发展，仅凭教学经验是远远不够的，必须从事科学研究去实践、去探索、去创新，进一步提高本学科的知识结构，从而加快教育观念的更替，逐步形成具有自身特色的教学方式，将新理论、新方法渗透到物理化学教学实践中，才能改变多年从教的疲惫与困惑，同时也激发了自身潜在的创造力。
2结论
1改革物理化学实验教学的教学方法探索
由于地方工科院校的物理化学实验教学存在上述问题，必须有针对性进行改革并探索新的教学模式。结合地方院校物理化学实验教学现状的共性及我校物理化学实验的教学现状，我们对物理化学实验教学采取一些改革措施，并探索新的教学方法。
1.1增加、更新物理化学实验教学内容
地方工科院校的物理化学实验教学内容设置受资金投入不足、实验仪器配置数量不足、设备落后、实验教学学时少等因素制约，因此，根据实际情况设置物理化学实验教学内容非常重要。而大多数工科院校一般根据物理化学理论课的教学内容开设相应的物理化学实验，导致有部分实验与先行的无机化学实验相同或者相似，因此，我们在新的物理化学实验教学内容设置上，必须统筹考虑无机化学实验和物理化学实验的教学内容，避免在物理化学实验教学中重复无机化学实验，浪费不必要的实验学时。更新物理化学实验教学内容，剔除一些内容过于陈旧的物理化学实验，补充一些先进的、有代表性的实验，如，原有的一级反应实验-过氧化氢分解实验，是利用气体体积随时间的变化关系来确定速率常数，但体积变化是通过手工移动水准瓶来测定的，难以准确测定，影响实验结果，因此，将该实验改为蔗糖溶液水解反应，通过旋光度测定反应体系溶液浓度随时间的变化关系，较精确地测定一级反应速率常数。在实验用时少的经典实验中增加一些与物理化学研究热点相关的物理化学实验，如，电极制备及电池电动势的测定，该实验用时较少，我们在实验教学中增加有关锂离子电池电压及充放电测试的实验内容。原有的物理化学实验内容为:燃烧热的测定、静态法测定液体饱和蒸气压、合金相图、电极制备及电池电动势的测定、电导法测定弱电解质的电离常数、一级反应―过氧化氢分解、氢氧化铁溶胶的电泳、溶液吸附法测定固体物质的比表面，改革后的物理化学实验教学内容调整为:燃烧热的测定、静态法测定液体饱和蒸气压、合金相图、电极制备及电池电动势的测定、Li/LiMn2O4锂离子电池的组装及电化学性能测试、二级反应-乙酸乙酯皂化、一级反应―蔗糖溶液水解反应、氢氧化铁溶胶制备及电泳、溶液吸附法测定活性炭的比表面、活性炭作为超级电容器电极的比电容测定、纳米TiO2对甲基橙的光降解。
减少内容固定、陈旧的验证性实验的实验数量，增加具有设计性、创新性的综合实验的实验数量。增加综合性物理化学实验数量，物理化学实验教材中不提供综合性实验具体的操作步骤，只提供实验原料和相应的仪器，要求学生预先查阅相关文献，自己设计实验方案，允许在实验过程不断修正实验方案，实验结束后，学生在教师的帮助下分析实验成败的原因。综合性物理化学实验的引入，可以较好地引导学生学会查阅文献、比较周全地考虑问题并设计实验方案，有助于培养学生的逻辑推理能力和实验操作能力，为今后的相关专业学习以及科研创新能力打下基础。
1.2改革物理化学实验教学模式
目前大部分工科院校仍采用教师板书讲解实验原理和演示实验操作细节、学生按要求进行实验的传统物理化学实验的教学模式，导致教师花费较长的时间讲解和纠正学生实验操作，实验效果和效率较差。我们改进传统的物理化学实验教学模式，采用现代教育方法和手段结合传统的实验教学模式，倡导多种教学模式的综合运用的新教学模式。为了节省教师讲解实验原理和演示实验操作的时间，将要讲解的实验原理做成详细的PPT文件，以及将演示实验操作的详细过程制作成视频文件，并将这些文件上传到桂林理工大学的教育在线系统，以供学生网上观看或下载，让学生提前观看和预习实验教材，使学生明确实验目的、了解实验原理和实验操作，教师在物理化学实验授课时不再详细讲解实验原理和演示实验操作，为物理化学实验教学节省了时间。无形之中，压缩单个物理化学实验项目的实验用时，在整个物理化学实验教学32学时不变的前提条件下，物理化学实验的实验项目数由原来的8个增加到11个，解决实验教学课时少导致实验项目少、学生实验操作训练不足的难题，同时，可以进一步提高学生的实验操作技能和增强学生对实验相关的物理化学理论基础知识的理解，从而提高物理化学实验的教学质量。
1.3强化和提高学生实验数据处理和分析能力
提高学生的实验数据处理和分析能力也是物理化学实验教学的一个主要目的，加强学生数据处理和分析能力的培养，对学生实验设计能力、独立思考能力、误差分析能力等综合实验能力的提高具有重要的意义。大部分的物理化学实验数据处理比较复杂，通常需要经过复杂的公式计算、作图、线性拟合、非线性拟合等复杂过程，只有借助数据处理和作图软件才有可能获得精确的实验结果。但传统的物理化学实验教学并不要求学生利用作图软件处理数据，因此，大部分学生只采用手工计算和利用坐标纸手工绘图的粗略方法处理数据，在描点画线和选取坐标比例时易引入较大的误差，导致数据处理结果误差较大，甚至不准确。针对这种现象，我们在新的物理化学实验教学过程中，要求学生要利用常用的Origin作图软件处理比较复杂的实验数据，并在物理化学实验开课前对学生进行Origin软件授课和培训，使学生初步掌握Origin软件的使用方法。学生采用origin软件进行公式计算、数据作图、数据拟合、相关性等分析，不仅简化了数据处理的过程，提高了结果分析的精确度、准确度，而且还能培养对实验现象和数据分析的科学严谨态度，同时，进一步提升学生的计算机应用能力，为学生今后的科研实验打下良好的数据分析基础。
1.4改革实验考核方法
传统的实验考核方法主要是根据实验报告确定学生的物理化学实验成绩，实验报告只体现出学生的数据记录及数据处理，难以体现学生的实验态度、实验操作技能以及综合能力，因此，实验报告难以准确判断学生是否掌握实验原理和实验操作。针对传统考核方法的不足，我们对传统考核方法进行了改进，采用实验成绩包括平时成绩和考试成绩的考核方法。平时成绩包括预习、实验操作和实验报告，占实验总成绩的40%。在课程结束后进行闭卷考试和实验操作考试，考察学生实验原理和技能的掌握情况，考试成绩占实验总成绩的60%。采用新的考核方法，促使学生更加重视物理化学实验原理、相关的理论知识以及实验操作，有利于巩固学生的理论基础知识和熟练掌握相关的实验操作，有利于提高学生的实验综合能力，为今后相关课程的学习及科研工作打下坚实的基础。
2物理化学实验教学改革的初步成效
改革后的物理化学实验教学授课的对象为2008、2009、2010、2011级的化学工程与工艺、材料化学、无机非金属材料工程、高分子材料科学与工程等专业的学生，这部分学生的物理化学实验项目数量比同年级其他专业的学生多3个，实验操作技能及数据处理和分析能力也明显优于其他专业的学生。根据我们对桂林理工大学2012、2013届的本科毕业论文优秀率以及广西高校化学化工类论文及设计竞赛获奖率的统计数据来看，可以看出，通过改革后的物理化学实验教学培训的学生的实验操作技能、数据处理和分析能力等综合能力明显高于采用原教学模式授课的学生。
专业学术之路
孙益民教授是恢复高考制度后首届大学生，就读于安徽师范大学化学系，毕业后的第一份工作是在母校的化学系物理化学教研室从事《物理化学》等专业课的教学工作，第二年起担任了化学系的实验室主任一职。
孙益民教授兢兢业业，教学和科研工作两手抓，两方面都作出了突出成绩。由于精湛的专业技术和深厚的学术功底，1987年国家教委将他派往到四川外国语学院学习，随后前往瑞典皇家工学院物理化学系学习，从事计算机在物理化学、物理化学分析、化学工程教学与研究应用的课题研究。在瑞典学习期间，进行了包括红外、紫外可见光谱、质谱、核磁共振、X射线、化学分析电子能谱等多项内容在内的波谱学及波谱仪器的使用维修理论和技术研究工作，均取得了优异的成绩。
回国之后的孙益民教授返回母校工作，担任化学系物理化学教研室的讲师、副教授，从事多门课程的教学事务，同时还承担了学校的多个科研项目，与此同时，他也没有停下自己在科研道路上不断求索进取的脚步。自1994年起他在北京科技大学物理化学系攻读工学博士学位，研究方向是“稀土金属卤化物相图计算与模式识别评估”，在此期间参与了两项国家重点自然科学基金研究项目，其中“冶金物理化学若干前沿问题探讨”为重大项目，同时还在“无铅焊料研究”课题项目中担任了神经网络计算焊料的表面张力研究工作。
1996年至1998年，孙益民再次出国深造，就读于加拿大蒙特利尔大学工学院，主要攻读方向为材料热力学研究。1998年10月份返回北京科技大学，就读于冶金学院，1999年6月份以优异成绩通过了博士论文答辩，之后回到安徽师范大学，历任有机化学研究所所长、化学与材料科学学院科研副院长、教授、博导等专业技术职务。
回首孙教授的求学历程，扎实的学术功底和严谨的治学精神为他今时今日取得的成就奠定了坚实的基础。
用心培育人才
孙益民教授在国内外的权威学术刊物上发表了数十篇各类学术论文，在材料科学、物理化学、稀有金属有机化合物物理性质研究、超临界流体提取技术系统研究等多个专业领域均有不凡的建树，但是谈及自己，他对自己的身份定位始终有着“大学教授”这一项，教书育人、为国家培养科技人才既是梦想，也是他从未曾偏离的坚持。
早在上世纪80年代大学毕业初期，那个时代的大学生是时代的骄傲、社会各行业都紧缺的人才，孙教授就已经选择了留校任教，从事紧张繁重的科研实验工作的同时还担任了化学系“物理化学”和“物理化学实验”等课程的教学工作。
在瑞典皇家工学院学成归国之后，回到安徽师范大学的孙益民作为科研中坚力量承担起多个纵向和横向研究项目，同时他依然没有放松教学工作，担任了“化工仪表自动化”、“分析仪器使用及维修”，用英文开设“物理化学”等多门课程的教学工作。
虽然因为继续求学的原因，孙益民有五年时间分别在北京科技大学和加拿大蒙特利尔大学度过，取得博士学位回到安徽师范大学后的他研究工作更加繁忙、研究任务也更重，但是教学工作始终在他的工作当中占了相当的比重。他坚持在教学的第一线培养青年一代的科技工作者，在化学与材料科学学院先后担任研究生导师和博士生导师，多年来，已经为祖国培养出了多位在化学与材料科学领域学有所长的青年人才。
研究硕果累累
孙益民教授的研究方向包括了材料热力学的优化与计算、天然产物提取的物理化学机制研究、金属有机化合物物理性质计算的应用研究、多组分共存物系浓度同时测定计算应用研究、相图模式识别构筑、新型结构材料改性研究、微波法制备纳米材料、熔盐化学与技术、中药现代化研究、农作物脱农残研究、医用复合材料研究、生物质杀菌剂研究、超临界流体提取有效成分群工艺系统研究、活性炭绿色生产工艺、重金属同时检测及脱除、农药残留快速同时测定、大米脱农残研究等多个领域的项目，2010年提出室温（常温）沥青概念，为节能减排二氧化碳做出贡献。
研究项目当中，其中有国家自然科学基金研究项目和安徽省自然科学基金项目以及高校自然科学基金项目，不少已经获得了发明专利或实用新型专利，其中的医用复合材料已经开始了有规模的产业化生产。
累累的研究硕果为孙益民教授赢得了荣誉，先后获得北京市科学技术进步二等奖，中国高校科学技术进步二等奖以及安徽省教育厅优秀教学成果奖等多个科研和教学奖项。
工业技术优化
孙益民教授集三十年从事高等教育经验，二十多年的科研经历以及十多年的工业实践，在数据采掘、神经网络应用、非线性科学、材料计算设计等领域的探究，以及在化学化工领域、工业技术等方面积累的经验知识，在21世纪初自主研发了多因素多水平多目标可视化分析m³VA方法。可以较为有效地解决实验科学和工业技术优化的“多因素多水平多目标问题(m³)”这一世界性难题。2005年起被联合国经济及社会理事会聘为谘商专家，谘商领域为材料科学、天然产物科学、物理化学、计算化学。
M3VA方法在多个工业技术领域方面得到了成功应用，确实解决了很多困扰各类企业的技术难题。如常温沥青、沥青混料研究、高分子材料改性研究、中医骨伤外固定材料、大米脱农残、超临界二氧化碳提取植物有效成分群系统研究、化工工艺优化、多元物质混合焓神经网络模型研究、重金属同时测定研究等多个工业领域中的问题。孙益民教授多次出访美国、加拿大，2011年1月又随安徽省新能源团去德国进行技术学习交流。在国内，孙益民教授一直坚持免费为企业提供工艺优化设计。
目前列入推广的工业化技术有：I²S-MH (中药-保健品原料工业信息化系统)；TOMDO(新材料设计与优化技术)；TOSMAS(一步法沥青混料技术)；I²S-C (化工工艺优化技术)；ACIP(活性炭精深加工产业化)；I²P-1 (高分子材料改性系统技术)。
关键词：研究生；Seminar；教学模式；表面物理化学
中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）09-0216-02
一、引言
研究生学位课常常为理论性较强的课程，过去常采用老师讲学生听的传统“填鸭式”教育模式，教学过程中学生参与感不强，被动接受书本知识，缺乏主动性和积极性。为此，迫切需要对目前的教学方式进行改革和调整。Seminar源自拉丁文的Seminarium，原意为“苗圃”、“发祥地”，国内多将其译为“讨论课”、“研讨课”、“席明纳”或“习明纳尔”，也有学者将其理解为“学者之间的对话”。欧美各大学普遍采用的Seminar，源于19世纪初期的柏林大学，以洪堡（W.VHumboldt）倡导的学术自由、教学与科研相结合教育思想为基础。它具有教学与科研双重职能，是以高深学问为研究内容、以讨论和辩论为基本交流形式、师生平等交流的教学范式，其目的是探究高深学问，促进教学相长，以创新性研究为其精髓，以趋近和发现真理为最终目的[1]。国内清华大学、北京大学、浙江大学都有较为全面、较为成功的研讨型课程教学[2]。从查阅的资料来看，深圳大学、浙江中医药大学、吉林大学、国防科技大学、中国科技大学、石河子大学、浙江工业大学、贵州财经大学等数十所高校都或多或少有人以seminar的方式开设专业课程，其中有的是全校性系统开设研讨课，国防科技大学从2011年春季学期起在本科高年级学生中开设了21门专题研讨课，全部以seminar的方式出现[3]。
二、Seminar教学组织过程
1.授课对象。授课对象为西南科技大学矿物加工工程专业学术型硕士研究生，所有学生经报送或通过全国硕士研究生招生统一考试录取入学，学生学习成绩较好，本专业理论基础比较扎实。进行Seminar模式教学时，学生根据自己研究生期间可能遇到的研究课题，负责一个相近专题，以便提升学习的积极性，也能提高学生讨论问题的兴趣。
2.教材选择和教师组织。在矿产资源开发利用过程中，由于矿物分离与富集的依据是有用矿物与脉石矿物之间的物理化学性质差异，表面物理化学的作用也不可替代[4]，因此，将《表面物理化学》作为矿物加工工程硕士点的学位课程之一；王中平等编著的《面物理化学》（同济大学出版社，2015年）作为教材，内容包括界面和界面张力、表面化学三大经典公式、固-液界面的润湿现象、固液界面电化学、范德华引力和胶体的稳定、固-固界面与粘附、气-固界面的吸附、固体自溶液中的吸附、表面活性剂及其应用、常用表面分析技术、材料表面改性和制备应用[5]。其中界面和界面张力、表面化学三大经典公式和常用表面分析技术由教师主讲，其余部分采用Seminar教学模式授课。教学团队由1名主讲教师、1名第二主讲教师和1名助教组成，主讲教师负责基础理论授课，第二主讲教师负责研讨专题设置，助教负责成绩评定表格设计以及成绩统计。
3.授课内容。界面和界面张力、表面化学三大经典公式和常用表面分析技术由教师主讲。其余内容结合学生研究课题设计研讨专题，每次seminar完整教学过程包括理论课（2课时）—查阅研究文献（教师指导课外完成，并制作PPT）—讨论课（2课时）。三位授课老师紧扣教学大纲和培养方案，根据学生研究课题和当前研究热点，讨论确定专题方向，由第二主讲教师引导学生查询高水平文献，初步判断与课程内容的相关性和前沿性，选择代表性论文，最终设置了“原子插层法测量石墨烯在石墨表面的粘附能”、“蒙脱石纳米复合材料对Cr（VI）的吸附”和“三维石墨烯对水溶液中抗生素环丙沙星的吸附研究”等五个专题。学生仔细研读论文，在指导老师探讨相关问题过程中深刻理解论文研究内容的前提下，制作交流汇报PPT。介绍该论文与教材指导的相关性，如何将教材知识点应用于科学研究。
4.交流发言。与国外学生相比，中国学生受到传统教育的影响，普遍不喜欢发表自己的意见，为此引导和调动学生发言的积极性和主动性是seminar教学模式成功与否的关键。要使学生踊跃发言，通常要做好以下三个方面的工作：（1）培养学生发言的品质，这种品质指的是发言者语言礼貌、态度大方，听者虚心地学习和友好的帮助。对于正确的观点见解，教师应加以赞同肯定，对于片面或错误的观点，教师应进行修正和补充，课堂就会呈现出“百家争鸣，百花齐放”的局面；（2）正确评价每位发言者，对科学问题每个同学都可以有自己的观点，鼓励不同的看法和见解，不主观评价学生的对错与否；（3）提高教师自身的亲和力，我个人的习惯是多和学生交流，让他们感觉和你讨论问题是平等的，没有任何压力。讨论结束后，教师应该对整个教学内容进行归纳总结，紧扣教材知识点，对各种观点进行归纳点评。
5.成绩评定。我们在《表面物理化学》Seminar教学模式中的成绩考核主要包括三部分：文献查阅（20%）、文献阅读探讨（30%）、汇报交流（50%）。文献查阅成绩评定主要考虑时效性、针对性、论文质量等，文献阅读探讨考虑阅读熟练程度、问题认识深度、研究内容与教材知识关联性认识、思考问题的深度等，汇报交流考虑PPT的质量、普通话水平、汇报逻辑性等。提前告知学生成绩评定标准，各环节结束后，对学生表现进行成绩评定。
三、结语
本文以西南科技大学矿物加工工程专业研究生学位课的《表面物理化学》教学过程中的授课对象、教材选择和教师组织、授课内容、交流发言、成绩评定进行了相关介绍。采用Seminar教学模式进行学位课授课，学生反响较好，觉得这样的授课方式比“填鸭式”好，收获更多，对基础理论知识的认识更加深刻。但仍然存在些问题：（1）如何融合课程全部知识点，设置研讨专题；（2）如何建立学生课堂表现的科学评讲体系；（3）如何才能更好地培养学生探索问题和解决问题的能力；（4）如何科学合理评价学生学习成绩等。我们将会在未来的教学中继续探索和实践，以期用Seminar教学模式进行学位课授课能成为可复制和推广的模式。
参考文献：
[1]罗启，高峰.Seminar教学范式的价值意蕴[J].长江大学学报（社会科学版），2011，34（10）：148-151.
[2]張海燕.seminar教学法的应用模式探析[J].教育教学论坛，2014，（53）：170-172.
[3]刘国福，杨俊，熊艳.本科生专题研讨课教学的认识与实践[J].高等教育研究学报，2012，35（3）：63-64.
[4]冯博，汪惠惠.矿物加工工程专业表面物理化学教学改革研究[J].教育教学论坛，2016，（3）：117-118.
一、材料物理专业的特色
材料物理专业是“研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律，为各种高新技术材料发展提供科学依据的应用基础学科，是理工融合的学科”[1，2]。材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和效应，实现材料的合成、制备、加工与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。材料物理将理科的知识传授与工科的工程能力培养相结合，使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合，具有“亦工亦理，理工相融”的特点。
二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位
材料物理化学是贵州大学材料物理专业本科生的学位必修课程，这门课程是从物理化学的角度研究材料科学与工程的基础理论问题，从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。该门课程的教学目的在于提高学生的专业知识水平，培养学生科学的思维方式和独立的创新能力，以及综合运用基础理论来解决实际问题的能力。材料物理化学是材料物理专业非常重要的专业基础课，它以高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程为基础。高等数学是学习物理化学的重要手段和工具，物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。认识到大学物理和物理化学中热力学内容的衔接，了解大学物理中原子结构知识的介绍，协调好与大学化学中原子结构部分内容的关系，突出重点，避免重复，讲清难点，是材料物理化学教学中值得注意和认真对待的问题[4]。材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程（材料腐蚀与防护等）的基础课程。材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分，就要运用材料物理化学中诸多热力学基本知识，如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。材料物理化学如同一座桥梁，将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来，以完善专业知识的系统与连贯性。同时，材料物理化学作为一门重要的专业基础课，是许多高等院校研究生入学考试的必考科目。材料物理化学与材料科学与工程各专业相关的生产生活联系紧密。新材料的设计、合成以及产物性能的提高与可控自由基聚合反应中所用的新型催化剂和引发剂息息相关。在材料表面改性过程中，界面效应是起理论指导作用的。电化学在材料领域应用广泛，例如：熔盐电解法制取金属铝、多种稀土金属及其合金，金属在使用过程中的腐蚀及防护等，新型的化学传感器、燃料电池、锂离子电池的研究和生成都要用到电化学理论。而对于发展迅速的前沿材料纳米材料，如何制备具有规定尺寸和组成的纳米颗粒、测量其性质、了解它们的特殊性质与颗粒尺寸的关系等很大程度上依赖于科学测量手段和化学化工技术，这也离不开材料物理化学基本原理的指导。
三、材料物理化学的教学难点
根据在以往的教学过程中的观察与经验，材料物理化学是一门老师难教、学生难学的课程。这首先是因为材料物理化学课程与数学物理联系密切、抽象概念多、数理推导多、公式繁杂等特点。许多学生见到大段连篇的公式推导就会产生畏难心理，丧失学好该课程的信心，然后就逐渐厌学甚至放弃学习。再加上该门课程对于材料物理专业的学生来说，课时相对较少，要在有限的学时中掌握较多的内容，使得以往的教学出现点到为止，认识学习不够深入的现象[5]。该门课程的授课对象是大学二年级上学期的学生，处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期，求知欲强，精力充沛。面对这样的学生，如何有效地利用他们的求知欲，激发起学习该课程的兴趣，并针对他们的缺点，制定行之有效的方法及对策，使其通过该门课程的学习，培养起运用物理化学的方法进行科学研究和解决实际问题的能力，是值得我们教学工作者值得思考并认真对待的问题。
四、材料物理化学的教学改革
针对上述问题，为提高材料物理化学的教学质量，激发学生的学习兴趣，培养学生能力，我们对材料物理化学课程教学进行了多方面的改革。
1.教学内容上的改革。（1）教学内容与材料物理专业特色相结合。针对材料物理专业“亦工亦理，理工相融”的特点，材料物理化学的教学思想与内容安排也要做到理工相融。既要把重点放在物理化学的基础理论、基础知识、基础技能的教育上，比如要对基本概念有比较深的理解，对重要公式能够熟练掌握，对课程作业有严格的要求等，以加强学生对理论知识的认识和理解[6]。同时，教师也要认识到工程教育是材料物理专业学生培养中不可缺少的重要组成部分，要彻底改变传统物理化学教学模式下工程教育处于从属地位的状况。我们既要强调物理化学学科的理论性和科学性，又要从工程需求的实际出发进行考虑，不能重科学轻技术、重理论轻实践，不能从理论到理论，而应注重相关结论的物理意义、适用范围，注重科学理论与工程问题的结合。（2）教学内容与科研实践相结合。材料物理化学课程应积极倡导科研与教学资源共享，以科研促进教学，适时地将最前沿的科研成果渗透到教材、教学和实验中。将科研课题和教学相结合，实现科研对教学的带动作用。如能实现教学和科研的互动，这将为本科生完成毕业论文，继续读研深造奠定坚实的基础，并能大大提高学生分析问题解决问题的能力、实验操作能力以及计算机软件的使用能力。同时将教学与教师的科研实践相结合，还有利于调动学生学习和进行实验操作的积极性及兴趣，启发学生的思维，激发其探索精神。例如，可将材料物理系教师的科研课题“稀土氧化物纳米颗粒的制备”与相关化学热力学和界面现象的知识相结合来进行教学，将教师课题“激光熔覆制备生物陶瓷材料”与相关的热力学知识相结合，如反应吉布斯自由能的计算及其作为反应判据的应用，等等。还可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来，学以致用，加强知识点理解的同时，拓宽视野，锻炼科研及动手能力。
