时间：2023-02-27 11:09:26
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇表面化学论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
【论文摘要】 《物理化学》作为药学专业基础课，与药学专业课和药学研究关系密切。通过加强理论知识与实际应用，特别是药学实践的联系和融合，不断推进教学方法改革，以激发学生的学习兴趣，提高教学质量。
物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系人手，探求化学变化的基本规律的一门科学IlJ。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。如灰黄霉素一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倍田。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。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网。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明；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。
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?在江河人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，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。
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
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
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[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.
【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。
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关键词：物理化学；教学方法；量化考核
作者简介：班红艳（1977-），女，辽宁营口人，辽宁科技大学化学工程学院，副教授；方志刚（1964-），男，辽宁鞍山人，辽宁科技大学化学工程学院，教授。（辽宁 鞍山 114051）
基金项目：本文系辽宁省“十二五”规划课题（课题编号：JG11DB140）、辽宁省教育厅教改项目（项目编号：884-4-4）、辽宁科技大学标志性成果建设项目（项目编号：kdjg10-11）、辽宁科技大学研究生创新教育计划项目（项目编号：2012YJSCX23）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0117-02
“物理化学”是化学学科中的一门重要学科，是辽宁科技大学（以下简称“我校”）化工、环境、生物、材料、冶金、无机等各专业的专业基础课程。“物理化学”课程作为四大基础化学课程的核心，其与无机化学、有机化学、分析化学的最大区别在于其概念抽象、理论性强、公式多、原理多、推导多、知识的逻辑性和前后关联性强。[1]因此，不少学生畏惧物理化学学习，缺乏学习兴趣。针对“物理化学”课程特点和学生学习实际，为提高学生学习兴趣，优化教学效果，从教学内容、方法、手段等方面介绍了教学过程中的一些具体做法。
一、精选教学内容，引导学生研究性学习
在传统的“物理化学”教学中，往往采取老师在讲台上讲授，学生在下机械地记的形式，学生学习的内容基本上都来自于教师在课堂上的讲授，这样不仅不利于调动学生的学习积极性和主动性，而且容易出现满堂灌现象。为了尽量减少单纯的“灌输式”讲授，促进学生以研究性方式进行学习，在全部教学内容中，对适合教师讲授、学生自学、学生独立探究的内容进行选择，从内容选择上避免所有的内容都由教师讲授。对于那些难度很大，学生以现有的知识难以自学或学生可以自学，但自学可能要消耗过多的时间和精力的内容由老师讲授。在此范围之外的内容，凡是学生能够自学的均应放手让学生自学。[2]通过自学，较大地减少教师对课本内容的讲解时间，而且讲授时不再需要按书本去灌输，可以用节省下来的课堂时间补充新的习题，或融入跟踪时代的新内容和前沿讲座。[3]例如，在学习表面现象这一章时，举例2007年诺贝尔化学奖表彰德国科学家格哈德・埃特尔在固体表面化学过程研究中作出的贡献，从而了解表面化学的研究对于化学工业至关重要，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。又如在学习胶体化学一章时，可以结合家喻户晓的纳米技术。纳米材料具有许多神奇的功能，如此微小尺寸的材料是怎么得到的呢？化学家就利用胶体化学中具有纳米尺寸的油包水胶束作为纳米反应器，从而合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。[4]这些前沿内容的介绍，不仅可以扩大学生的知识面，而且对学生今后工作或创新研究也将起到重要作用。
二、改进教学方法，提高教学质量
1.采用图表法进行章节公式归纳总结，解决物理化学公式多难记忆的问题
“物理化学”课程的学习中，学生普遍反映公式多，条件多，容易混淆。由于学生刚刚学习物理化学，还不能对它有较深刻的认识，对公式只能死记硬背，这就需要教师为学生进行总结，使学生易于记忆。[5]例如热力学第一定律和第二定律的应用中，主要是计算各种过程的Q、W、、、、、，由于公式较多，最好采用列表的方法。表1列出了理想气体经历不同的过程时，Q、W、、、、、等各热力学变量的计算公式，这样可以使得众多的公式条理关联化。学生在复习时一目了然，不容易造成混淆。
2.理论联系实际，注重启发式、案例式教学
“物理化学”学科中有些内容比较抽象，不容易被学生接受和理解。为此，在教学中注意理论联系实际，列举一些和生活息息相关的实例，启发学生用所学知识、原理、方法去解答，调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲望。[6]
例如，讲热力学第一定律时，列举空调、电冰箱的热功转化问题；讲到稀溶液的依数性时，列举盐碱地的农作物为何长势不好，甚至会枯死；讲到化学平衡时，列举高炉炼铁中反应Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，高炉废气中含有大量的CO，为什么延长炉身，不能减少废气中CO的含量；[7]讲化学动力学时，可以问“大家吃的面包为什么2、3季度保质期短，而1、4季度保质期相对长些”；又如讲到表面现象时，列举为什么有机蒸馏实验要加入沸石，活性炭具有吸附作用以及人工降雨和毛细管现象等问题。
实践表明，在“物理化学”教学过程中，根据所讲授的内容，适时地应用一些生动的来自实际、生产、科研的实例，使学生体会到物理化学是“有用的”，是可以看得见、摸得着的，从而激发学生的学习兴趣，变学生由“被动学”为“主动学”。
3.多媒体与传统板书结合，优化教学效果
在“物理化学”讲授过程中，针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥无味的理论知识，通过生动、形象、直观的形式表现出来，调动了学生的学习兴趣，为教师节省了大量板书绘图的时间，加快了知识点的讲授速度，课堂教学的信息量大大增强。[8]实践结果表明，多媒体与传统板书结合不仅使课堂教学生动形象，感染力强，改善学生的理解力，而且动态地启迪学生的思维，实现了学生与老师的互动，学生不再单纯听课，可利用节省的时间共同交流，从而促进了教学内容与体系的改革。[9]
三、量化考核评价方法，提高学生综合素质
考核是检查、评价学生学习情况的一种方法，是教学的重要环节。[10]多样化的考核手段可避免学生因一次考试失误而引起的遗憾，同时也能督促学生平时要好好学习。在新学期开始就告知学生，“物理化学”课程的成绩包含平时成绩和期末试卷成绩两部分，在总评成绩中平时成绩会按一定比例体现。成绩按以下比例计算：在总评成绩中，期末考试成绩与平时成绩的比例为1：1；在平时成绩中，平时出勤和作业、平时测验或论文、课堂回答问题、实验情况都作为考核的方面；量化50分平时成绩指标（如表2）。注意在进行平时成绩评定时，重点放在对学生能力的考查，以利于学生能力的培养。
四、结束语
“物理化学”是一门基础理论性和实践性都很强的课程，它不仅是许多其他课程攻坚科学难关的武器库，而且为现代的化学以及物理、材料等许多领域的发展提供了强有力的方法。“物理化学”教学中要继承传统的教学思想，形成良好的现代教育理念，对教学方法、手段进行不断的改革和实践，与时俱进，激发学生学习兴趣，提高教学质量。
参考文献：
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关键词：铝合金；渗透探伤；无损检测；影响
中图分类号：TG115 文献标识码：A
渗透探伤是五种无损检测方法中对非磁性材料表面进行探伤的方法。目前已经在生产和检验中广泛应用，该技术已经发展的较为成熟。渗透探伤可以将渗透剂最大限度深入到铝合金工件表面开口的缺陷中，让检测人员清晰的识别出工件缺陷。
1 渗透探伤发展概况
渗透探伤可以有效的对铝合金工件进行表面缺损检测，虽然检测结果具有可靠性和全面性，但是避免不了受到一些因素的影响如操作方式不当或渗透探伤剂性能不好等。因此铝合金工件的渗透探伤的研究包括渗透探伤剂的研究以及相关操作工艺的改进等。
1.1渗透探伤剂
工业中最早使用的渗透剂是未添加染料的干粉显象着色法。到了三十年代初期使用荧光渗透探伤法，同样是不添加荧光染料的干粉显象法。但是这两种渗透剂的灵敏度比较低，已经无法满足当今工业生产的需求。
1.2渗透探伤操作工艺及标准
渗透探伤操作工艺对试验结果的依赖性较强，而在理论支撑上比较匮乏。所以渗透探伤的发展过程实际上就是在不断改进和完善探伤工艺。最近二十年，国内国外发表的有关渗透探伤工艺方法方面的论文占渗透探伤论文综述的70%以上。
1.3渗透探伤理论概述
渗透探伤理论建立在多个学科基础上，如化学、表面化学、物理和表面物理等学科。渗透探伤技术的发展，基本是直接使用与其相关学科的成果，但是这些学科已有的成果及理论，基本是定性说明，而渗透探伤不是单纯的理论或学科，而是一门检测技术，更加需要理论上的定量结果予以支持。因此渗透探伤理论的探究重点是显象机理和渗透机理。
2 铝合金工件渗透探伤的影响因素及解决措施
2.1温度因素
2.1.1温度对铝合金工件渗透探伤的影响
铝合金工件表面随着温度的升高会有一定程度的膨胀，依据是物体热膨胀原理，因此温度升高会使缺陷处膨胀，从而增大裂纹宽度、使开口变大，渗透剂的渗透能力也会随之提高，特别是微细裂纹的反映会更加明显。但是裂纹开口如果太宽，就会失去毛细作用对探伤效果有负面影响。而且工件温度升高会使其表面的渗透剂温度提高，从而下降渗透剂黏度、增加流动性，流动性增加后自然渗透能力随之提高。另外，由于气体平均动能只受温度影响，因此工件温度升高，会加剧裂纹中气体分子的运动强度，内压升高会使部分气体排出。相反，如果温度较低的渗透剂将裂纹开口封住，则内部气压下降，负压现象就会形成，也能提高渗透剂渗透能力。所以说温度对渗透探伤的效果影响较大，根据大量实验数据证明温度过低时缺陷难以清晰的显示。渗透探伤规定的标准温度范围在15摄氏度到50摄氏度之间，但实际的温度往往低于标准范围，对渗透探伤效果有很大影响。
2.1.2解决方法
如果工件温度低于15摄氏度（即标准范围最低值），此时探伤不仅要执行探伤标准，还需要在清洗后进行烘干，然后再进行渗透操作，这样可以使工件温度高于15摄氏度，以降低温度对渗透探伤的负面影响。可以将工件温度降低到温度标准值最低值以下，对浸入工件表面缺陷内的清洗液进行清除，根据反复试验证明，使用这种方法其裂纹显示最清晰的情况下，温度为-6摄氏度。
2.2油脂影响
2.2.1油脂对铝合金工件渗透探伤的影响
毛细现象为铝合金工件渗透探伤提供物理基础，但是如果工件经常处在油脂中，那么缺陷位置就很可能浸入一些油脂，从而形成堵塞。常用的清理方法无法将缺陷中的油脂清除干净，这就会阻碍渗透剂的浸入，从而影响工件渗透探伤结果。在清洗中如果方法不当，也会在工件表面留下清洗液，由于清洗时间都较长，清洗液也会一定程度浸入到工件表面缺陷中，从而对渗透剂浸入造成影响，导致最终渗透探伤结果不够精准。
2.2.2解决方法
如果要进行渗透探伤的铝合金工件长期处于油脂环境中，可以利用溶剂型清洗法或蒸汽法进行清理，而且要在铝合金工件表面形成加温区域，温度在110摄氏度左右，这样可使缺陷干燥，对克服缺陷的堵塞有力，提升渗透探伤的精准度。将长期浸油的工件试样经过上述方法的处理，探伤后裂纹可以清晰的显示出来。
3 铝合金工件渗透探伤过程的安全问题
渗透探伤剂基本是由多种化学物品制成，这些化学物品会具有一定程度的挥发性、刺激性、毒性和易燃性，有可能会引发爆炸。因此为了确保工作人员的身体安全，进行渗透探伤的场地要求有齐全的防火、防毒和通风设备。在进行渗透探伤时不仅要确保保持良好通风，加强防火防爆措施，操作人员也尽可能佩戴防毒面具，避免有毒害气体或渗透剂被吸入。另外，渗透探伤过程中使用的清洗剂的润湿作用和油脂溶解作用能力都很强，如果长时间接触会使皮肤变红、粗糙、裂开，甚至被灼伤或患上皮肤病，因此对清洗剂要进行严格的检验，坚决杜绝使用劣质产品，同时对操作人员的操作规程严格规范，尽量杜绝一切不正当操作。
结语
在实际铝合金工件的渗透探伤过程中会遇到更多问题，需要有关部门结合铝合金工件特点进行详细分析，并采取一定措施避免或降低影响。渗透探伤剂是探伤过程中的重要决定因素，因此日后对铝合金渗透探伤的探究要更加重视渗透探伤剂的研制。另外，随着计算机技术的发展，要实现计算机自动化渗透探伤的实现，以此降低人为误差，提高铝合金渗透探伤的可靠性。
参考文献
[1]周嘉梁.关于铝合金零件渗透探伤时应注意的问题，陕西省机械工程学会2008.
关键词：生物学教学；学情分析
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。
参考文献：
关键词 抗结冰；接触角；低表面能；疏水性；冻粘强度
中图分类号N34 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0132-02
0引言
在交通运输、航空航天、电力通信等领域，设备表面结冰带来恨得危害和安全隐患。为了减少安全隐患，人们提出了许多防冰与除冰方法。目前国内外通常采用以下三种方法：物理法，如加热法、机械法；化学法，如喷洒盐水、涂抹防冰液等；被动防冰法，在基体表面构建抗结冰功能涂层。前两种方法因操作简便而使用广泛，但其存在工作强度大、效率低、环保性差等诸多问题，在使用中受到限制。被动防冰法成本低、耗能小，易于施工，是一种理想的防冰方法，具有极大的应用价值，因此抗结冰涂层的研究备受关注。
1涂层表面特性与抗结冰原理
冻粘是冰与材料表面的粘附，既可以是分子间的范德华力，也可以是化学键作用，还可以是界面上微观的机械连接作用。固体表面的状态，如表面的化学性质、粗糙度、温度等都将直接影响表面粘附界面的形成，从而影响冻粘强度。其中，表面的湿润性对冻粘的影响较大。
根据接触角θ大小，可以将材料表面分为疏水表面和亲水表面，疏水表面（θ>90°）冻结时水膜不连续，所形成的冰膜也就存在缺陷，易发生破坏。因此，疏水材料具有减粘防粘的作用。
涂层表面的粗糙度也是决定冻粘强度的重要因素之一。合适的微观结构和粗糙度，不仅可以提高表面的疏水性能，延迟冰晶的出现，而且可以吸留空气，造成冰与基体界面间的应力集中，降低冻粘强度。
2 抗结冰涂层国内外研究进展
根据抗结冰原理，目前对抗结冰涂层的研究主要集中在牺牲性涂层和疏水性涂层两类。
牺牲性涂层的表面能够释放出抗结冰剂或油脂类物质，降低冰的冻粘强度，因此牺牲性涂层具有良好的抗结冰效果。2007年，Ayres等[1]通过溶胶-凝胶法制备了有机-无机杂化钛基先驱体，并与环氧基聚合物复合得到抗结冰缓释涂层，涂层经水解可释放出抗结冰剂。实验表明，这种涂层能够通过抑制冰的成核和粘附，达到良好的抗结冰效果。2012年，黄硕[2]分别通过溶胶-凝胶法和电解法制备了钛、铝、铁的有机金属化合物，与PRTV硅橡胶涂料混合制备了融冰型防覆冰复合涂料，并详细研究了涂料的融冰机理。牺牲性涂层需要通过化学反应释放抗结冰物质，有效期较短，并且所释放的抗结冰物质会对环境造成损害，因此其应用受到限制。
疏水涂层主要是含硅、含氟的聚合物，这两类聚合物具有较低的表面能，能够降低冰的冻粘强度。
2007年，Hoover等研制开发了一种有机硅抗结冰涂层，其对冰的附着力非常低，冰剪切强度仅为19-50Kpa，并且经过刮擦、热/湿老化、盐雾试验后，仍然能够保持优异的抗结冰性能。Yu等[4]用嵌段和接枝的方法分别制备了不同分子量PDMS与聚丙烯酸酯的共聚物PC-b-PDMS和PC-g-PDMS，详细研究了涂层表面结构与冰的冻粘强度之间的关系。实验结果表明，由于涂层表面微相分离的存在，使得这两系类共聚物与冰的冻粘强度明低于聚氨酯材料，尤其是PC-b-PDMS和含有长侧链的PC-g-PDMS表现更为明显。
2010年，Jafari等等在具有微纳米结构的三氧二化铝表面构建了一种聚四氟乙烯的抗结冰涂层。涂层表面的接触角可以达到165°，具有很强的疏水性。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，涂层表面含有大量的-CF3和-CF2，极大地降低了涂层表面的自由能，使冰在聚四氟乙烯表面的附着力低于铝基材表面3.5 倍。
Yang等利用烧结、旋涂等方法制备了聚四氟乙烯、含氟聚氨酯、氟硅橡胶几种含氟疏水涂层，并研究了各种涂层的抗结冰疏冰性能。通过研究其冰剪切强度和覆冰量，结果表明：-8℃下，光滑的含氟聚合物表面能够显著降低冰在材料表面的附着力，但是不能明显降低覆冰量；经过喷砂处理的具有粗糙结构的含氟聚合物表面能够减少覆冰量，但却因为接触角随温度下降而变小，导致了冰附着力增加。
Wang等[7]使用全氟聚氧烷基碳酸氮素衍生物涂敷在铜表面，成功得到了厚度10nm的纳米氟碳膜涂层。通过研究结冰过程发现，涂层表面高的接触角和低的后退角不仅可以有效延迟结冰时间，而且增加了整个结冰过程的时间。
目前，对抗结冰涂层的研究仍然存在一些难题：抗结冰涂层研究的测试方法和测试手段有限，主要包括冰的冻粘强度和覆冰量，但是没有统一的标准，导致材料之间的抗结冰性能测试结果之间没有可比性；材料的抗结冰性能与其表面微观结构有关，随着使用次数增多，涂层表面容易被破坏，导致抗结冰性下降，不能满足长期使用的需求；在抗结冰机理方面，仍然未能建立表面化学组成、微观结构与抗结冰性之间的确切关系，需要进一步研究。
3 结论
尽管目前抗结冰涂层的研究已经取得了相当大的进展，但是相关的研究也不容忽视，如涂层与基材间的附着力、涂层的施工工艺、抗结冰性的长效性等方面仍然存在一些亟待解决的问题。我们相信，随着科技的不断进步，研究方法的不断增多，抗结冰涂层的性能可以得到进一步完善，其应用范围将不断扩大并发挥更大的作用。
参考文献
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关键词：物理化学课程 教学方法 职业教育
物理化学是冶金、材料各专业的一门基础课程，物理化学学习的差与好影响到接下来专业理论课程的学习。作为一门必修课，相比其他高职高专中有机化学等化学课程，物理化学具有概念的抽象性、逻辑性强，规律的前后相关性强，学习过程中应用其他学科的知识面广，计算公式繁多等特点。因此，学习者要想掌握好物理化学这门课程，不仅要具有良好的基础化学知识，还必须具有一定的高等数学和普通物理学的基础。物理化学课程作为材料专业与冶金专业学生学习的一门必修课、一门理论课、一门专业基础课，教师怎样教好、学生如何学好这门枯燥难学的课程，都存在困难。本文从物理化学课程教学的自身特点和逐步培养学生学习兴趣方面入手，对这门主要的基础课的教学方法进行一些粗浅的探讨。
一、适当减少理论深度，加强应用
物理化学这门课理论性、系统性很强，内容较多而抽象，公式又多，每个公式有其特定的使用条件和范围，所以学生接受起来感到有一定的困难，特别对于高职高专层次的学生，数学、物理和化学基础比较薄弱，学起物理化学来倍感吃力，听课很辛苦、作业很难做。这就对老师的课堂教学提出了更高的要求，作为教师应该因材施教，充分考虑到授课对象是基础比较差的学生，对物理化学理论的获得不应以大而多为目标，而是以够用、能懂为标准，并且能满足各专业学生学习专业课的需要，就可以了。对于大量的物理化学公式，推导过程复杂并且涉及到大量的高等数学的知识，要让学生都记住和掌握是不可能的，也是没有必要的。其实数学推导过程只是获得结果的一种手段，不是目的，所以对于一般公式及其推导过程，要求理解就可以不要求掌握，对于特别重要的公式要掌握其使用条件和物理意义并且要牢记。物理化学理论性很强并且概念规律偏于抽象，授课过程中要适当加以淡化，并且多联系一些简单易懂的实例。如在热力学第一定律和热力学第二定律的讲解中，遇到具体的计算时，重点关注化学反应过程的能量改变、反应的方向与限度以及反应的速率，而淡化对抽象物理的讲述，方便学生理解和接受。
二、根据不同专业需要，侧重不同教学内容
物理化学这门课程内容的覆盖程度广、综合度高，它包括了热力学、化学动力学、表面化学、溶液等知识内容。在实际的讲授过程中，不同专业对同一课程有不同的要求。对于物理化学这门课程，不同的专业不能用同样的讲课方法讲述同样的内容。根据不同的专业的教学大纲要求，对教学内容进行删减取舍。作为物理化学核心内容的热力学第一定律和热力学第二定律，是每个学习物理化学的学生必须学习的内容，可以不考虑是否与专业理论密切相关。而对于化学动力学应用部分，则可以根据实际教学情况，根据不同专业自身教学大纲和学时安排的要求，有选择、有侧重地讲述。如材料成型与控制技术专业在热力学应用部分要加大学时，重点讲授。化学平衡、表面化学应是材料工程技术专业的重点内容，在该专业的湿法冶金中经常用到化学平衡原理、表面活性物质等概念。而化学反应速率应是冶金专业有色方向的重点内容，多项反应、扩散等内容出现在铝电解的课程中，溶液应是冶金黑色方向专业的重点内容，而胶体化学、电化学和冶金技术专业相关很少，基本不用作为教学内容。应该特别指出的是，物理化学删减教学内容不是删减一些该讲的内容，要综合考虑教学大纲和整门课程体系的完整性，抓关键抓主要。
三、教学中恰当安排随堂加强直观教学
实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位，它与物理化学课程紧密配合，通过实验教学，学生不仅可以巩固和加深对物理化学原理的理解，提高学生对物理化学知识灵活应用的创新能力，还培养了观察和分析问题的能力，加强学生动手能力，培养严肃认真、实事求是的科学态度和作风。例如，在讲解多相平衡反应这一章节时，我们让学生先做碳酸钙热分解的测定实验，这是一个典型的多项平衡反应。在学生有了对多项反应感性认识的基础上讲授这部分内容。像这样的做法还有很多，如实验室用蒸馏水洗涤容器为什么要少量多次和分配定律相联系，分离操作中的陈化原理和开尔文公式相联系等。
总之，恰当地将教学内容与实验操作联系起来，遵循“实验操作中的问题――引入讲授新内容――给出答案”，可以培养学生的科学思维能力与解决问题能力，提高学习物理化学的积极性。
四、列举实际生活实例，提高学生学习兴趣
物理化学知识其实存在于我们生活中的方方面面，只要稍加留意，就会在衣食住行中找到和物理化学有关的现象。因此在组织教学内容时，特别注意恰当地将教学内容和生活中学生遇到的实例结合起来，使学生认识到理论学习可以帮助解决实际问题，以此激发学生对物理化学这门课程浓厚的学习兴趣。将复杂的规律、原理、方法通过用熟悉、生动、简单的生活实例进行讲解，使学生容易接受，并且逐步培养兴趣。如考古工作中怎样根据动力学原理估算尸体的埋葬时间？根据一级反应的动力学方程，由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰变是一级反应，利用衰变半衰期及其活性可以计算出来。其他如陶瓷制品表面的结晶釉会产生富丽堂皇、光彩夺目的效果；打湿了的化纤衣服比全棉衣服易干，等等，这些奇妙的现象激起学生的兴趣后，就能促使他们去学习，当学生最终恍然大悟时，会深感学以致用的无限乐趣，从而投入到积极主动的思维之中，激发浓厚的学习兴趣，保证课堂教学效果。
五、贯穿人文教育，培养科学文化素养
物理化学中涉及的科学家很多，如盖斯、范托夫、克劳休斯、能斯特、范德华、阿伦尼乌斯、吉布斯等。他们发现建立的物理化学定理的方法不同，个人成长、成功经历也不同，在讲课过程中根据内容让学生去查阅科学家的生平、传记，了解他们成长的经历，写出小论文，有助于科学文化素质的养成。同时，在讲课过程中还可穿插一些科学家的小故事，把科学家观念的创新和科学思维的动人情节引入课堂教学，启发学生的创新激情，充分调动学生学习的积极性。比如发现了溶液中的化学动力学法则的荷兰科学家范托夫是第一位诺贝尔化学奖获得者，其他科学家像阿伦尼乌斯等等也曾获得过诺贝尔奖，通过在课堂中穿插这样的科学小故事，逐步培养学生的科学素养。同时，还可以讲讲我国物理化学的发展及作出贡献的中国物理化学科学家，培养学生们的爱国热情。
因此，物理化学的教学不应仅仅是向学生传授综合了数学化学的理论知识，培养其实验操作能力，更应是一种课程文化、科学文化的熏陶。
物理化学课程是一门基础理论性和实践性都较强的课程，对其他相关学科的专业课基础理论产生一定作用和影响。它在冶金与材料各专业教学中具有重要的基础地位。通过对教材选择、内容取舍、深浅把握、教学应用等方面多做思考研究，以取得更加良好的教学效果。
参考文献：
[1]王桂英.物理化学课程教学方法探讨.湖南冶金职业技术学院学报，2004（12）
[2]何红岩，马晶军，藏晓欢，李卫宁，任希霞，高等农林院校《物理化学》课程教学改革刍议.河北农业大学学报（农林教育版），2006（12）
[3]蔡邦宏.物理化学教学的几点体会.科教平台，2006（1）
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