表面化学论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇表面化学论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

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年起已申请国家级立项目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。

篇2

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

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[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）.

篇3

1、前言

自20世纪90中期以来，随着能源价格的不断上涨以及可持续发展要求的提高，资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题，新型轻型合金材料的研究越来越受到重视，镁合金凭借其优良的性能受到许多国内外专家的关注，但是，镁合金同时也存在耐腐蚀性及附着强度差、易燃、室温塑性变形困难等缺点，使得镁合金的应用受到了很大的限制，因此，需进行有效的防护处理才能发挥其优良性能。目前，为了提高镁合金的耐腐蚀性，通常需对其进行表面改性处理，主要有阳极氧化、微弧氧化、化学镀、化学转化、有机涂层等；其中化学转化处理以其工艺简单、成本低廉被广泛采用。

我公司镁合金零件产品因技术要求，需将镁合金零件表面处理成黑色膜层，该膜层被广泛用于光学仪器消光、涂装底层及保护镁合金之用，这就要求膜层具有极好的附着强度和在大气中的耐腐蚀性，根据公司军民品生产的产品品种、规格、零件大小、数量、技术要求等情况，结合公司现有设备及生产条件，在众多的镁合金表面处理方法中，我们采用化学转化膜处理。通过一段时间的现行生产，镁合金黑色化学转化膜处理存在的主要问题有（1）膜层外观、附着强度差；用脱脂棉可轻松擦去膜层，（2）膜层抗腐蚀性能差。这些问题已经成了镁合金表面处理瓶颈问题，必需尽快加以解决。特别对于我们这样的公司，光学结构件、军品结构件近年来大量使用到了镁合金材料，表面处理质量的好坏直接决定了产品质量的优劣，并且决定了产品投入成本的大小，做好镁合金表面处理生产，是降低军民品生产成本，避免损失，挽救制品的最有效途径，意义相当重大。

2、试验条件

2、1试验所用化学试剂和镁合金试样

试验所用镁合金试样为：50X30X10mm牌号为MB15(ZK61H18)；各合金元素的质量分数分别为：w（Al）0.05%

w（Mn）0.10%w（Zn）5.0~6.0%w（Zr）0.3~0.9%w（Cu）0.05%w（Ni）0.005%w（Si）0.05%w（Fe）0.05%w（Be）0.01%其它0.30%。

所用化学试剂为：NaCr2O2HO；MgSO7HO；MnSO5HO；添加剂（由中原电镀技术实业公司生产）。

2、2工艺流程

上挂—脱脂—水洗—酸洗—水洗—化学转化膜—水洗—填充—热水洗—热风干燥—下挂—检验，结合有关文献资料。确定了镁合金黑色化学转化膜的基础工艺配方为：

NaCr2O2HO120—150g/l；MgSO7HO40—75g/l；MnSO5HO40—75g/l；添加剂10—30g/l，操作条件：温度85—100℃时间10—20min。

2、3检测方法

2、3、1、根据WJ2607-2003《兵器产品表面化学处理与电化学氧化处理膜层通用规范》标准中的擦拭法检测附着强度。

2、3、2、根据HB5061-77《镁合金化学氧化膜层质量检验》标准中的滴定法检测膜层耐腐蚀性。

3、正交试验设计

试验采用4因素3水平L（3）正交试验方法，经分析确定

NaCr2O2HO；MgSO7HO；MnSO5HOl；添加剂，的含量为正交试验的4个影响因素，分别用A、B、C、D表示，对于每个因素取3个水平试验，试验温度85—100℃时间10—20min。正交试验因素水平选择如表1

表1g/l

水

平

A

B

C

D

Na Cr2O 2H O

MgSO 7H O

MnSO 5H O

添加剂

1

2

3

120

150

170

40

60

75

40

50

75

篇4

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

篇5

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）27-0166-02

学情分析是了解学生发展的起点状态，预测学生发展可能的基本手段。能否正确把握学生发展的起点状态，决定了一节课的教学是否有针对性与适切性。因此，了解学生的起点状态，如同一位优秀的歌手在歌唱前确定好音调，具有重要意义。

一、实际生物学教学中教师学情分析不足

在实际的生物学教学中，许多生物学教师对于学情分析仍然存在着很多不足的方面：

1.在教学设计时不进行学情分析。在实际教学中，许多教师在教学设计时甚至都没有学情分析的部分。笔者对与中学生物学教学相关的两本期刊——《中学生物学》和《生物学教学》进行了统计：分别将两本期刊从2006年第一期开始到2011年第八期和从2006年第一期到2011年第十期的有关教学设计的论文进行了下载。下载到了173篇相关的教学设计，可是在这173篇教学设计中，只有24篇教学设计明确做了学情分析，其余的149篇均没有学情分析部分，做了学情分析的只占了约13.9%。

2.在做学情分析时笼统化、表面化。很大一部分教师在教学设计时虽然做了学情分析，但是分析笼统化、表面化，对于学情只分析了其所有学生共有的部分，对于学生的一些个性化学情没有进行很好的分析。如：高二的学生已经具备了一定的形象思维及观察能力，但是他们的抽象思维及推理能力仍然不够，等等。

3.学情分析的重点只放在学生的知识基础上。在对收集到的一线生物学教师所做的教学设计进行分析后发现，教师在进行学情分析时习惯将分析的重点放在学生的知识基础上，而对自己所教学生的学习特点等一些个性化因素没有进行很好的分析。

二、合理的学情分析应有的分析层面

在进行生物教学设计时，应从学生的实际出发，分层次地分析学生的情况，既要分析出学生的一些共性特点，更重要的是要分析其独特的个性特征，要针对性地选择教学策略，设计有效的教学程序。

1.分析学生的共同特征。

（1）分析学生的年龄特征。根据皮亚杰的认知理论和埃里克森的社会化发展理论，相同年龄段的学生会有大致相同的认知方式、思维方式以及情感体验、情感需求和学习动机等，所以教师在进行教学设计时必须根据自己所教学生的年龄特征，选择合适的教学方式。

（2）分析学生的知识基础。学习过程是一个累积的过程，是建立在已有的知识基础上的。对于相同年级的学生而言，他们的教学进度大致是一致的，因此，在一定程度上他们有着相同的知识基础。教师在进行学情分析时需要很好地把握学生大致的知识储备，这样才能采取适当的策略促使学生知识的迁移，从而提高教学的有效性。

2.针对性地分析学生的个性化学情。每个学生都有自己的个性特点，甚至每一个学生集体之间也会存在差异。要想实现真正的有效教学，教师就必须要下苦功夫仔细研究自己所要实施教学的学生集体的特征。

（1）分析本班学生的认知及思维方式。虽然一个年龄段的学生会有大致相同的的认知及思维特点，但是不同的学生群体由于生活经验，他们所接受的教育的一些不同会导致他们有不同的思维方式。比如，文科班的学生和理科班的学生在认知及思维方式上就存在着极大的不同。教师要在分析学生笼统的年龄特点之后，根据以往的教学经验，剖析本班学生的认知特点，挖掘学生的认知及思维方式优势，以扬长避短，实现更好地教学。

（2）分析学生的学习能力及水平。不同的学生有不同的学习能力，也会有不同的学习水平，学生的学习能力及水平对于学习难点的确定以及难点的突破方式的选择有着极大的影响。教师要把握学生的学习能力，合理地确定教学的难点，合理地分配教学时间，将主要的教学精力集中在学生不好理解同时又是教学重点的内容上，做到让学生最好、最快地获得新知。

（3）分析学生真正的知识储备。虽然在一定范围内所有学生都有大致相同的教学进度，但由于学生学习能力及水平的不同，他们真正掌握的知识是不同的。有些知识对于一些学生而言已经很好地理解了，可以用于为学习下一个知识点服务了，但对于另外一些学习水平较差的学生，他们对于那个知识点也许只到了识记的水平，甚至是错误理解的。在这种情况下，如果误认为他们之前的学习可以为下面知识点的学习服务的话，就可能导致错误的知识迁移，甚至会影响下一知识点的学习。

（4）分析学生的生活经验。很多时候教学内容是和生活内容相关的，这时候学生的一些生活经验能很好地为教学服务。但是不同地区的学生在生活环境上存在着极大的不同，这也导致了学生的生活经验会有很大的不同。教师在进行学情分析的时候，就应该清楚对于本次教学的内容而言，学生有哪些生活经验是有助于教学的，比如，在学习生态系统的时候，乡镇学校的学生对于生活周边的一些自然环境比较熟悉，所以教师在讲解时可以例举田园、山坡等一些利于学生理解的例子。而对于城市学校的学生，他们对乡下的田园、山坡等不熟悉，所以就不能很好地为学生理解生态系统服务。

（5）分析学生的学习兴趣及学习动机。在教学中，如果学生没有一定的动机，再好的教学设计也无法取得良好的效果。只有当学生对所学的内容产生了兴趣，形成了内在的需要和动机，才能具有达成目标的主动性，教学目标的实现才有保证。因此，在教学设计中，教师要充分分析、了解学生的心理需求，以调动学生的学习积极性，激发他们的内在学习动机。

学生是教学活动的主体，是教学活动变化的内因。教师的“教”是建立在学生的“学”的基础上的。学情分析是了解学生发展的起点状态，预测学生发展可能的基本手段，要有效地进行生物学教学设计就需要进行有效的学情分析。在学情分析时一定要克服笼统化、表面化这些现象，真正认真研究自己所教学生的特点才能选择合适的教学策略，从而提高教学效率。

篇6

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）05-0021-02

物理化学是大化工类各专业本科教学计划中的一门专业基础课程，是理论性、系统性、逻辑性都很强的一门课程。由于学科本身公式繁多、概念严格、推导复杂，容易导致学生学习困难，知识掌握不牢、理论与实际脱节等问题，对大化工类相关专业的后续课程的学习带来不利影响。[1]长期以来，物理化学的学习一直是学生的难点。近年来，小班研讨这种创新性的教学模式由于在激发学生的学习兴趣和热情、引导学生养成自主学习的习惯、培养学生的创新思维能力和知识交流的能力等方面具有优势，逐渐被应用于许多学科的课堂教学。[2]

通过近几年的教学实践，我们认为，将小班研讨应用于工科物理化学课堂教学时，教师要充分发挥在教学过程中的主导地位[3]，合理地选择研讨内容，这样才能发挥小班研讨的上述优势，达到既定的教学目标。结合本校工科物理化学教学的实际情况，我们对工科物理化学小班研讨的研讨内容，提出下列的思考并进行了实际的探索。

本校使用的教材是科学出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《物理化学教程》。在该教材的框架体系下，我们认为工科物理化学课程除了培养学生具有扎实的基础知识、良好的逻辑思维能力，建立科学的思维方法外，还应当突出基础理论与实际应用并重、注重联系实际的工科特色；并能够关注学科发展前沿，理解新兴领域的研究思路。因此，在小班研讨的研讨内容选择上，就要兼顾上述三个方面。

此外，本校本科学生在二年级上学期和下学期学习物理化学课程，这时学生正处在由基础课程到专业课程学习的过渡期，学生的理论联系实际的能力和创新意识都较薄弱；同时，多数学生的口头表达能力尚需鼓励和培养。在研讨内容的选择上也需要考虑这个问题。

一、基础核心内容的研讨

对于热力学、动力学、化学平衡和相平衡这部分基础核心内容，在教学过程中，为了让学生形成完整的知识系统，教师要站在整个学科的高度向学生讲述物理化学的主要框架和思想方法。

首先，研讨内容中学生的陈述内容可选择对每章的重点进行归纳总结，讨论内容可以选择学生易于混淆的概念、定理和基本原理进行辨析。对基础核心内容的难点问题，教师可通过拟定思考题的形式由学生进行讨论。这样做一方面可以夯实基础，强化学生的自主学习能力，为理论应用于实际打下基础；另一方面，可以逐渐培养学生的口头表达能力和学术交流能力，使研讨能够循序渐进地越做越好。

其次，在基础理论建立的过程中，通过分析科学家的研究过程、研究方法，可以学习科学家的逻辑思维方法。因此，从物理化学发展的历史中，选取某些知识的起源、发展和完善的历史作为研讨内容，通过学科发展和背景的讨论能促进学生对理论和公式的深刻理解，让学生掌握系统的学科思想方法。此外，科学家的生平介绍，研究方向的确立与变化，也可作为研讨内容，这样可以激发学生的学习兴趣和热情。

此外，融合章节间的研讨内容可以让学生对所学知识融会贯通，培养学生综合分析问题的能力。例如：以某一具体实例，将热力学和动力学结合起来，研究化工生产的反应条件。首先采用热力学中化学反应的等温方程判定反应的自发性，再采用等压方程优化反应温度，结合动力学中温度对反应速率的影响，在综合考虑平衡转化率和反应速度的基础上，确定最佳反应温度，反应时间等参数。这类的研讨内容可以提高学生分析问题的能力。物理化学课程中有许多相似的逻辑关系，这种相似的逻辑关系背后隐藏着更深刻的内在联系。例如，基于热力学的状态函数方法获得的相变焓与温度的关系，与化学反应焓变与温度的关系极其相似；在相变热力学中纯物质气液或气固两相平衡中，饱和蒸气压与温度的关系，在化学反应热力学中，标准平衡常数与温度的关系，在化学反应动力学中，速率常数与温度的关系，三者极其相似。这些没有现成答案的研讨可以活跃学生的思维，培养学生探索未知领域的意识和勇气。

二、扩展内容的研讨

工科物理化学的扩展内容为电化学、胶体化学和表面化学，这部分内容与科学研究和生产实践联系紧密，学生既可以用基本原理来解释自然现象，又可以用基本原理来解决实际问题。这部分的研讨内容相当丰富，也是探讨的重点。

例如：在电化学领域内，研讨腐蚀产生的原因以及应对策略，如阳极保护、阴极保护、钝化等措施的应用；研讨玻璃电极、离子选择性电极、化学电源、电化学合成的原理、装置和应用。在表面化学的学习中，研讨表面活性剂，从表面活性剂的结构到表面活性剂的性质，再到用途，如作为剂、去污剂、增溶剂和乳化剂等；研讨膜分离技术，基于膜具有较大比表面的特殊的表面性质，被应用于化工、食品、医疗、卫生等领域；研讨具有巨大比表面的吸附剂和纳米材料，它们的结构、性质和在工业生产和人民生活中的用途；可研讨毛细现象，解释“锄下有水”，“棉布吸水”等自然现象；研讨润湿现象，解释眼镜起雾的原理，并采取有效措施预防。学习胶体化学时，研讨解释胶体稳定性的DLVO理论，找到胶体稳定存在的原因，从而制定出破坏胶体的措施或者稳定胶体的对策；研讨电泳的原理，在分析化学、生物化学、临床化学、毒剂学、药理学、免疫学、微生物学、食品化学等各个领域的应用。

这部分的研讨着重从基本原理的应用，到实验装置或生产设备的建立，再到工艺条件的选择，能训练学生将基本原理用于解决问题的习惯和能力，有助于学生形成系统发现问题、分析问题和解决问题的能力。

三、与专业相结合的学科前沿的研讨

本校每年学习物理化学的本科生有1000多名，专业涵盖大化工的许多专业，如冶金、材料、化工、环境、轻工等专业。大化工的不同专业的后续课程对物理化学知识的延伸和应用存在差异。比如，冶金和材料类的专业对相平衡知识应用较多，制药和纺织等专业对胶体化学的知识应用较多。针对这一特点，小班研讨的内容可视学生的专业特点而定，由学生自主选题，着重于工程应用和学科前沿。

在小班研讨的实践过程中，这部分的研讨尤其让教师深刻地体会到学生自身的巨大潜力和可塑性。例如：学习了相图中的临界状态，引出新兴的超临界流体萃取技术，食品专业的学生主要研讨用于萃取啤酒花、香辛料、植物色素和动物油脂等超临界流体萃取的原理、装备和工艺条件等；制药专业的学生主要研讨将之应用于中药有效成分的提取和中药的现代化；化工专业的学生主要研讨天然香精香料和天然色素等的提取；环境专业的学生研讨萃取污水中的有毒物质，如有机氯、有机硫等。关于电化学的应用，对环境科学和工程专业的学生，研讨将电化学氧化、电化学还原、电凝聚和电渗析等方法用于废水处理；对化工专业的学生，讨论燃料电池、新型海洋电池的设计原理、工作方式等；对生物化工专业的学生，研讨生物电催化、微电极传感器的原理及应用。当学习表面张力的时候，研讨内容对冶金专业可选择表面活性剂用于矿石的浮选原理与应用；对纺织专业，可选择荷叶效应对材料制作的启迪；对于生物化工专业，新型的生物表面活性剂又是研究的热点，由于它与环境具有兼容性，既无毒又可被生物降解，随着人们环保意识的不断增强，生物表面活性剂越来越受到人们的关注，需要研讨生物表面活性剂的结构、制备、应用以及与传统表面活性剂的优缺点比较等。在胶体化学中，微乳状液的制备和应用，双向凝胶电泳的技术及应用也是目前研究的新方向，可以提供给高分子材料专业的学生作为研讨内容。

四、结论

在知识更新迅速和信息爆炸的时代，迫切需要掌握扎实的基础知识，具备将基础知识应用于实际的能力，能够客观分析各行业的实际需求，创新性地解决问题的人才。在近几年小班研讨的实践中，我们逐渐发现，只有通过多层次、全方位、针对专业特色地精选研讨内容，才能循序渐进地培养人才的综合素质。在夯实学科基础知识的基础上，培养学生理论联系实际的能力，能进一步提升学生的创新性思维能力，最大限度地发挥小班研讨的作用。

[ 参 考 文 献 ]

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中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）09-0090-02

《表面处理技术》课程是机械类专业的一门专业拓展课，简要介绍有关材料表面的基本概念和某些重要理论，阐述现代表面技术的形成、分类、涵义和内容，然后通过一些典型的表面技术来说明主要设备、技术路线、工艺路线、分析检验和具体应用等，从而使学生对表面技术的形成、现状和发展有一些基本了解。该门课程是跨学科、跨行业的综合课程，包括表面物理、表面化学、有机化学、无机化学、电化学、冶金学和材料学科等学科技术。由于在高职院校对于这门课程的各方面投入相对较少，学生难免感到枯燥、乏味，所以有效的教学设计就显得尤为重要。所谓“有效”，主要是指通过教师在一段时间的教学后，学生所获得的具体进步或发展。也就是说，学生有无进步是检验教学是否有效益的标准。教学有没有效益，并不是指教师是否完成教学内容或教得认真与否，而是指学生学习内容是否有效。如果学生没有学习兴趣或者学习没有收获，即使教师教得再辛苦也是无效教学。凡是能有效促进学生发展、有效实现预期教学效果的教学活动，都可以称之为有效教学。下面以“绪论”部分为例谈谈该门课程的教学设计。

课前系统

课前准备包括教材、学生、目标、教法、教具等内容，这些都是上好每一节课不可或缺的必要条件。《表面处理技术》在我院是焊接、质检和机制三个专业的专业拓展课，学生总体学习比较认真，但是对该门课程缺乏学习兴趣。该课程内容简单、知识面广、工艺繁琐、应用广泛，尤其在高、精、尖领域应用率较高。针对这些特点，教师在第一节课就应用一些前沿的成果及与生活息息相关的案例来吸引学生。“绪论”从总体上给学生讲述这门课程的学习内容、学习方法、相关领域的发展概况等。该课程内容包括：表面处理技术的涵义；表面处理技术的目的和意义；表面处理技术的分类；表面处理技术的应用；表面处理技术的现状和发展。学好该课程可以拓宽学生的专业知识面，并且培养学生撰写技术论文的方法。第一节课重点需展现自己较有特色的教学风格，教学方法选择的恰当与否也直接影响后续课程的教学效果。经过大量搜集资料，采用案例教学方法、分组讨论法等教学方法，利用多媒体教学手段，在制作多媒体课件时尽量减少文字描述，大量采用生动的画面、视频等来展现课程的信息。由于关于表面处理相关的工艺较多，同样为了增加基体表面的耐蚀性，可以通过电镀、化学镀、热喷涂、堆焊等工艺来实现，具体使用什么工艺，要结合实际条件恰当选择，但在学习过程中，可以把不同的工艺做比较，了解各种工艺的优缺点、在实际工作中才能正确选择，所以建议学生多看资料、做读书笔记，采用横向比较的方法来学习。

课堂系统

《表面处理技术》课程绪论教学过程包括导入、讲授、总结、作业等四部分。导入部分笔者借助两个问题：（1）磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10%，损失金额占国民经济总产值的2%～4%。如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停车和相应引起的各种事故等损失统计在内的话，其数值则更加惊人。（2）随着现代工业的迅猛发展，对机械工业产品质量的要求更高，这就必然对材料表面的耐磨、耐蚀等性能以及表面装饰提出了更高的要求。因此，发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重大课题（具体讲授过程如图1所示）。教学过程中采用的教学方法是案例教学法和分组讨论法（各教学环节的时间分配见下页表1）。

课后系统

这门课程采用过程考核的方法全方位地考查学生（课程总评成绩构成见下页表2）。课后要及时辅导，了解学生对所讲内容的理解、掌握程度。和同事进行交流，请专家进行评课，分析教学目标的实现情况，看有没有创造性地挖掘和利用教学资源，教育、教学理念是否转化为具体的教学行为，教学设计最突出的亮点是什么，存在的问题和症结在哪里，针对存在的问题提出改进的策略。

总之，通过以上的教学设计真正使教师从讲解员转变为教练员，最终才能实现教师会教与学生会学两者的统一。

参考文献：

[1]钱苗根.现代表面技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]陆群.表面处理技术教程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]王学武.金属表面处理技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4]万福，曾国英.国外高校课堂教学对大学生创新能力培养的启示[J].高教研究（西南科技大学），2012（2）.

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物理化学是高职化工工艺类专业的一门非常重要的核心专业课程，其学习效果直接影响到学生对后续专业课程（如化工原理、毕业论文与设计）的学习，更间接地影响到学生毕业以后的岗位适应能力和发展能力。从总体上讲，高职学生数理逻辑能力是明显的弱项，大部分学生对本课程存在不同程度的学习障碍。如何推动物理化学课程教学改变，一直是基础化学课程授课教师面临的一个悬而未决的老大难问题。

一、删繁就简

从教材与教学内容改革入手调动学生积极性。从内容上看，若干教材版本基本上由绪论、气体、热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、相平衡、胶体与表面化学、电化学、动力学基础构成。教材理论色彩浓厚，缺少鲜活的行业实践案例，对其进行增删取舍是非常必要的。笔者的主要做法可概括为单元化、模块化改革，突出实践性教学内容。首先将教学内容划分为五个单元：热力学基础单元、化学平衡单元、物质分离提纯单元、电化学单元、动力学单元。五个单元按照由简单到复杂的逻辑方式递进，既遵循专业知识学习的内在逻辑规律，又考虑到删繁就简，以适应高职学生的偏好。每个学习单元设置数量多少不一的学习模块或任务，这些学习模块之间既有相互之间的内在联系，又各具独立性特点。对高职化工工艺类学生而言，重在如何应用所学到和掌握的专业知识、技能解决现实化工生产问题，而不应过于强调课程知识的系统性。因此，笔者对本课程内容删减最多的要数热力学基本定律。教学实践表明，热力学基本定律能解决两个问题：能量衡算和方向判断，而这一直是一个几乎令所有课程师生伤脑筋的问题。解决的办法是大幅删减具有相当难度、师生都厌烦的理论内容，突出具有实用性、行业实战性的内容。

二、高度重视案例教学和情境教学的巨大作用

物理化学是一门理论性很强的、比较枯燥乏味的专业基础课程，教学过程与方法策划不当，教学双方的主体性均不可能得到充分发挥，效果不言自喻。通过案例的引入，开展研讨式教学，充分调动学习的主动性，学生显然能提高学习兴趣。例如，在化学平衡单元教学中，笔者引入我院生产实训装置――乙苯脱氢反应案例，学生现场学习，迅速理解了温度、压力、催化剂、惰性气体-水等工艺参数的重要性及原则性的操作步骤与方法，活跃了课堂气氛，发展了发散思维能力和综合能力。此外，从教学过程来看，企业鲜活现实再现于课堂，企业生产经营中现实的策划、规划、设计、作业管理决策的再现，能使学生掌握发现问题、诊断问题成因、解决现实问题的思路、方法技能，持之以恒，逐步养成创造性思维和灵活运用理论知识的习惯，提高分析、综合能力和创造性，从根本上内化理论知识，巩固学习效果。

三、注重引导好学生的研究性学习

所谓研究性学习，从广义上理解，泛指学生主动探究的学习活动，是一种学习的理念、策略、方法，适用于学生对所有学科的学习。从狭义看，是指教学以问题为载体，创设类似科学研究的情境和途径，让学生通过自己收集、分析和处理信息实际感受和体验知识的生产过程，进而学会学习，培养分析问题、解决问题的能力和创造能力。毫无疑问，研究性学习给老师留下了很大的创造空间，但也增加了课程实施中的大量的不确定因素：课程的实施模式、价值判断、切入口、推行步骤、资料来源、研究结果及呈现方式，等等，几乎每一个环节都需要因地制宜、因人而异、因现存条件而决定。针对物理化学课程，研究性学习中“问题”的呈现可以是多种多样的。笔者主张这些问题来源于化工生产实际过程比较妥当，也可以与问题情境教学配合进行。在老师的引导下，学生通过课程知识整合，合作研究，逐步明晰了解决这一问题的逻辑思路，最终内化专业知识与技能。

四、充实反映科学前沿的内容，拓宽学生的知识面

例如：光化反应在动力学内容占很小比例，常被忽略，但光化反应与环境科学、生命科学、材料科学反应及信息科学紧密相关，在讲课时结合科研内容介绍光催化在环境净化的应用，开阔学生的视野，引起学生的兴趣，同时鼓励学生参与到部分科研工作中，调动学生学习积极性，争取近年内开设若干高层次应用物理化学基础理论的选修课程，如界面与胶体化学，表面活性剂物理化学、生物物理化学。这些课程不仅可以弥补课内学时的不足，加深学生应用与掌握物理化学的基本理论，而且与前沿科技均有密切关系，可以扩大学生的知识面。

五、提高实验课起点，组织综合型的实验

第一，删减部分和整合陈旧简单的实验，提高实验课的起点。如恒温槽与其性能测定这一实验内容过于单一，应与以后涉及使用恒温槽实验整合，“化学平衡常数及分配系数测定”和“中和热-电离热测定”两个实验所用仪器设备和操作过于简易，显得落后陈旧，应当删减，或与无机分析实验整合，动力学章节涉及速率常数测定的实验有3个，显得重复，应删减或增加新的内容，如增加流体黏度及表面张力的测定等内容。第二，扩充和加深实验内容，组织开发性、综合型的实验。例如电化学实验中“电动势的测定和应用”实验可与绿色化学结合，对含Cr+6废水进行处理，不仅拓宽了基础知识面，还让同学们了解了学科间知识交叉与渗透，又如二元气-液相图实验中可增加高难度非均相气液平衡内容。同时准备开设综合性实验光催化氧化处理高浓度有机废水，这一实验不仅涉及物理化学中的光化反应，速率常数的测定，反应级数的求法，还涉及反应器的设计，催化剂的筛选和工艺改造，以及计算机对实验数据的处理等多方面知识，可以充分发挥学生的创造能力，自行改造与设计。

教学改革是摆在我们面前的新问题，对许多问题的认识还很肤浅，有待进一步认真地研究和探讨。

参考文献：

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二、物理化学实验分层次教学模式的实施

广西大学化学化工学院物理化学课程组承担着全校理、工、生、农等专业物理化学课程的理论教学和实验指导工作，根据专业教学大纲的不同，化学和应用化学这两门理科专业的物理化学实验独立设课，计108学时；而工、生、农专业的物理化学实验与基础理论课相结合，实验部分计33学时。课程组根据教学班级编制实验班并开展工作：实验教学分层次培养，分为基础层次、提高性层次和科研性层次三类，它是在提高实验课教学效率的同时，把大纲要求的教学与开放性实验教学结合起来，在规定的实验时间内，既完成教学大纲要求，又能使能力强、兴趣浓的学生在创新精神、动手能力方面得到进一步加强[3]。从表1中可以看出，实验教学改革不仅注重纵向分层次，使实验教学循序渐进，在夯实基础的同时构筑高地；也注重了横向的分层次，将实验等级不断提高，依据学生的专业及他们的意愿和能力，选择不同层次的实验，给予学生更大的积极性和创造性的发展空间。

（一）基础层次

基础层次主要包括工、生、农等相关专业的学生，占开展物理化学实验学生的80%以上，该层次强调实验与理论教学统筹协调，旨在让学生更深入地理解和掌握物理化学的一些基本原理、基础技术与实验方法。目前开设实验8个，涵盖了化学热力学、相平衡、化学动力学、电化学和表面化学的内容。其中电化学部分开设实验1个：波根多夫对消法测定原电池电动势。该实验为验证性实验，可使学生对铜、锌等电极有初步的感性认识，学习电极制备与处理的基本技能以及电化学测量体系的组建、电解池与电解质溶液的选择等基本操作；通过原电池电动势的测定实验，训练基本物理量电势的测定以及电位差计的测量原理和正确使用方法。在教学上，由教师严格把关，把实验要求、原理、步骤等较完整地提供给学生，使学生通过实验，达到感性认识的训练目的。

（二）提高层次

提高层次实验开放的对象为本学院化学和应用化学这两门理科专业的学生，每年向约80名学生开放。旨在使学生在教师的启发和指导下，通过认真思考和研究完成实验，达到更高层次上对电化学的全面掌握，除了基础层次的实验内容，引入一些实验技能要求较高，知识点覆盖更广泛的实验，同时开设设计性实验。该层次开放必修实验13个，此外还有3～5个设计性实验。目前的电化学设计性实验《金属-空气电极的制备及性能检测》是物理化学教学改革过程中将原有实验《铅蓄电池及其充放电曲线的测定》改进后开设的，克服了原有使用成品密封铅蓄电池，学生无法观察电池的正负极、电解液和隔膜等结构，只能简单操作测试仪器，实验内容单一的缺点。并且金属-空气电池是目前化学电源的研究热点之一，改进后的实验内容不仅涵盖了原实验内容的设计要点，更是结合了实验设备等硬件设施建设情况，贴近社会需求和科学技术发展水平。在教学上，结合理科专业的培养目标，要求提高层次的学生能在预习过程中就能够结合所学的物理化学知识基本掌握实验内容。实验过程中是由学生进行实验目的、原理和实验步骤的讲解，实验指导教师做补充并指出实验要点和注意事项，同时引入讨论课或小论文等环节。提高层次学生的教学目标是：掌握实验原理，实验操作规范，实验报告正确，实验讨论合理。上述措施旨在端正理科专业学生的科研态度和提高学以致用的能力，为将来的科研实践工作打基础。

（三）科研层次

科研层次的教学是结合我校“大学生实验技能和科技创新能力训练基金项目”进行的，该项目于2012年7月开始启动，旨在鼓励和支持本科生早进课题、早进实验室、早进团队，在导师指导下强化实验技能，参与科学研究或工程设计，增强本科生创新、实践、创业、就业等四种能力，提高人才培养质量。因此，参与项目的本科生需要开展的是某一科研课题的研究，以有关物理化学实验技能为基础，充分利用物理化学基础实验室的现有条件，在教师的指导下开展科研活动。项目开展两年多来，第一批项目已经结题，学生均反映基础层次和提高层次学到的一些实验技能，如电池测试、粘度测定，比表面测定等测试技术都能用在科研实践中，相关理论知识也得到了进一步巩固。

三、分层次实验教学模式对实验室建设的作用

实现分层次实验教学后，实验室的建设也可以分层次进行。2014年，课程组出版了新的《物理化学实验》教材，使大学物理化学实验适应新的发展形势：针对更新后的设备，对基础层次的实验内容进行了调整，如《乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定》。同时，结合本次课程组教师的科研成果增加了一些提高层次的综合性、设计性实验，如《药物有效期的测定》、《TiO2纳米材料的制备与表征》等。对科研层次主要是引进先进的精密仪器，提高测定准确率，目前物理化学基础实验室已更换了比表面测试仪，不仅能在实验教学中起作用，更能为学生开展科研项目提供分析测试平台，利用测试数据发表的科研成果也能够激励教师和学生及时地改进实验方法，不断更新实验题目，充分锻炼教师和学生的实践能力和创新精神，促进实验室的建设。

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0. 前言

随着建筑技术的不断进步，对水泥混凝土的要求已经越来越高，不仅要求混凝土可调凝、早强、高强、大流动度、高密实性、高耐久性、低水化热，而且要求制备成本低、成型容易、养护简单……。为达到这些目的，混凝土外加剂起着重要的作用，并已经成为混凝土中必不可少的组份。

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或搅拌过程中加入的、用以改善新搅拌混凝土和硬化混凝土性能的材料。它的特点是品种多、掺量少，能有效的控制混凝土的凝结时间与塌落度损失；后期强度有较大的增长；增加混凝土的密实性，对混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性指标有较大程度的提高，硬化混凝土有较好的体积稳定性等。自水泥新标准实施之后，外加剂与水泥的适应性及对混凝土性能的影响出现了不少问题。科技论文。因此了解混凝土外加剂与水泥的适应性，外加剂对混凝土性能的主要影响，对更好的使用外加剂，充分发挥混凝土在建筑工程上的作用是十分重要的。

1. 混凝土外加剂与水泥的适应性

水泥新标准自2008年6月1日正式施行后，各水泥厂已经采取了一系列重大技术措施，主要是提高水泥早期强度、细度、混合料的质量等，但对外加剂的适应性却增加了不少问题。

虽然外加剂厂为达到与新水泥指标的兼容性，对外加剂性能的调整作了不少的努力，但从工程实践的情况来看，问题仍然很多，比如同品种同掺量的外加剂，对不同品种的水泥，效果差异很大。甚至同一种水泥，不同时期效果也有差别，使用同一批外加剂的水泥净浆流动度时大时小，其混凝土的塌落损失也忽大忽小，甚至有时泌水、有时不泌水、凝结时间差异大，时而还会出现促凝现象等，这些都是外加剂与水泥的适应性问题。

1.1 外加剂与水泥不相适应

主要表现在减水剂效果低下或增加流动度的效果不好、凝结速度太快或缓凝、塌落度损失快，甚至降低混凝土强度等，这种不适应的问题与外加剂的品种、作用机理、原材料的选用与制造工艺、胶凝材料的成份、细度、水泥磨细阶段工艺的差异有关，其他如环境温度、加料方式和外加剂用量也会产生影响。

1.2 外加剂品种与性能的影响

外加剂特别是化学合成的高效减水剂性能对水泥净浆流动度的影响。如萘系高效减水剂的性能涉及磺化程度与磺化产物，缩合工艺与程度，分子量大小，平衡离子，分子结构等各种因素，水泥等无机矿物颗粒由于范德华力、不同电荷的静电互相作用、水化颗粒的表面化学作用，导致粒子形成聚集结构，束缚一部分水，不能用于滑润水泥粒子，也不能立即用于水化。加入高效减水剂等外加剂后，由于吸附作用和电荷斥力，使水泥粒子分散，絮凝结构解体，释放束缚水并阻止粒子的表面相互作用，使水泥浆体的流动性增大，其增加的大小与其技术性能及掺量有关。

1.3 水泥矿物组份与化学成份的影响

水泥胶结料的矿物成份和化学成份对外加剂吸附量的多少，对于流动性及强度增长有很大的影响。科技论文。外加剂吸附量越少的水泥浆体的流动度值越大。

1.4 水泥细度与颗粒形状的影响

为满足水泥新标准的强度要求，提高水泥细度是最有效的办法，但水泥过细，表面积增加，需水量大，更加降低了液相中残留外加剂的浓度，增加了液体粘度，塑化效果变差，混凝土塌落度损失更快；水泥过细水化速度快，水化热高，容易产生裂缝。

1.5 掺合料的影响

根据国家标准，允许在水泥中掺入一定量的掺合料，常用的掺合料有水淬高炉矿渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、煤碱石等，由于掺合料的性能不同，也会影响外加剂对水泥的适应性，火山灰、煤碱石最差。

1.6 碱含量的影响

水泥中的碱主要来源于所用的原材料，特别是石灰和粘土。含碱量越低，相容性越好，高含碱量则会加速水泥的早期水化速率，导致需水量增大并且加快工作度损失，塑性效果变差。

1.7 新鲜水泥存放时间与温度的影响

由于新鲜水泥干燥度高，而且温度相当高（80℃~90℃），早期水化快、水化时发热量大，所以需水量大，而且对外加剂的吸附量也大。在外加剂已供施工现场的情况下，可通过调整掺量来解决新鲜水泥与外加剂不兼容的问题，其调整幅度视水泥新鲜的程度和对外加剂的适应性而定。

2. 混凝土外加剂对混凝土性能的影响

2.1 选择与水泥相适应，并能满足设计与施工要求的外加剂

不同生产工艺、种类或配方与掺量的外加剂对水泥适应性有差别，应通过试验确定，选用质量稳定、适应性好的外加剂；同时根据不同设计与施工要求，选择相应的各类外加剂，如高效减水剂、泵送剂、防水剂、防冻剂等；根据设计与施工要求，结合现场实际材料，进行试配，确定合理的施工配合比与外加剂的适宜掺量。

2.2 大剂量高效减水剂对新拌混凝土稳定性的影响

随着高强混凝土和泵送工艺日益广泛的应用，原来掺量不仅减水率达不到要求，而且由于水灰比减小、浇筑时工作度要求增大，新拌混凝土的工作度损失加剧，不能满足较长距离运输的施工要求，因此高效减水剂的掺量逐渐增大。研究与应用的实践表明：大掺量高效减水剂使混凝土在水胶比很低的条件下，仍能具有较大的流动性，可以成型密实，生产强度与耐久性良好的高强和高性能混凝土。

每一种高效减水剂与水泥之间的搭配，都有一相应的饱和浓度。对于大多数高效减水剂，其饱和浓度约为0.8%~1.2%。在配制高强与高性能混凝土时，要特别注意高效减水剂的适宜掺量，需要与其外加剂和矿物掺和料使用，才能获得预期的效果。

2.3 其他因素对混凝土性能的影响

2.3.1 水泥的矿物组份和化学成份以及物理技术指标

选择满足设计与施工技术要求的水泥品种。

2.3.2 保证砂、石质量，原材料用量准确

砂的含泥量与细度模数必须符合要求，碎石的含泥量与针片状含量不超标，最好选用连续级配的石子；原材料质量保证，用量准确。

2.3.3 通过设计与试配，确定合理的配合比，必要时需进行适当调整

施工配合比是影响混凝土性能的关键因素，如泵送混凝土适当提高砂率可提高混凝土的可泵送性。降低水灰比可以提高混凝土强度，而在降低水灰比条件下配制外加剂混凝土应有一最低用水量，这不但是保证混凝土有一定工作性，更重要的是保证水泥在水化时，石膏有足够的溶解用水，石膏在缺水时会大大影响溶解度，影响外加剂对水泥的适应性。

高效减水剂掺量过多时，水泥浆的流动度大，浆体稀薄，不足以维持与集料的粘聚，往往会引起混凝土离析、泌水，此时可以适量增加用砂量，增加胶凝材料用量或是适量减少高效减水剂用量或用水量，产生离析的混凝土拌合物有害于工程质量。

2.3.4 注意水泥出厂及进货时间

砂、石、水泥及外界的温度对水泥与外加剂适应性都有着不同程度的影响。科技论文。特别是刚出厂的水泥温度有时高达80℃~90℃，在高温情况下，需水量与外加剂吸附量增大，塌落度减少，适当增加外加剂的掺量也有比较明显的效果。

2.3.5 掺入部分活性掺合料

试验证明具有一定活性的水硬性材料或自硬性材料，如磨细矿渣粉、粉煤灰等在满足一定的技术要求条件下与外加剂同掺，不但节约水泥，改善混凝土工作性，提高混凝土强度，还能改善外加剂对水泥的适应性。

2.3.6 保证施工质量

保证制模质量、防止漏浆与支架变形；施工中混凝土要振捣密实，防止漏振或振捣过度；及时利用原浆收光面层，在初凝前再进行二次压实收面，可减少塑性裂缝；混凝土浇筑后表面泛白或8小时内及时浇水养护或喷养护剂，最好加薄膜密封或覆盖湿麻袋养护，养护日期不少于14天，以免因施工质量不佳而引起与外加剂无关的异常现象。

3. 结束语