化学前沿（共5篇）
化学前沿 篇1
物理化学课程作为一门化工专业的基础理论课程, 既承担着将无机化学、有机化学和分析化学等课程的知识上升到更高理论层次的责任, 也扮演着承担化工原理、化学反应工程等课程的理论基础的角色[1]。另一方面, 物理化学作为一门研究化学体系中物质结构和变化基本规律的学科, 从20世纪以来, 通过量子力学和现代物理方法, 在化学热力学、化学动力学、结构化学和电化学等领域取得了大量令人兴奋的科研成果, 加上物理化学和其他学科的交叉和渗透, 驱动了很多新颖的, 如生命、材料、能源和环境等前沿研究领域[2,3,4]。本文将以大庆师范学院化学化工学院化工专业本科生教学为例, 从物理化学前沿成果的获取、前沿成果的引入在提高教师课堂教学以及学生学习效率等方面的作用, 就引入物理化学前沿成果对课程教学质量的提高进行初步的探讨。
一获取前沿成果的方式
1教学科研相结合
随着科学技术手段的进步, 学科之间的不断融合与交叉, 物理化学的研究成果也早已实现了在电子-原子-分子水平上去探索物质的性能和演化规律[3]。前沿的最新成果日新月异, 全面把握前沿成果似乎不太可能, 但是初步的了解还是能够做到的, 最好的途径就是教师自身的科学研究。缺少科研的教学没有底蕴, 缺少教学的科研不够全面。只有将教学和科研紧密结合, 既传递知识, 又探索、创新知识, 教学相长, 才能促进教学的良性循环和科研的高效发展。在科研中, 无论教师还是学生都在不断地总结前人的成果, 发现未解决的问题, 寻找新的方法, 提出新的观点, 取得新的成果。这些过程无时无刻不与科研最新的动态紧紧相连。因此, 教研相结合不仅是获取前沿成果的最佳途径, 更是培养创新型人才的必要手段。
2其他途径
物理化学是隶属于化学的二级学科, 个人研究方向更是物理化学中的“三级学科”。因此, 仅通过个人科研工作还很难全面把握物理化学的前沿成果。想要获取这些成果, 就需要通过一定的途径。国家自然科学基金委员会定期的学科前沿总结以及获批项目的研究方向为物理化学的前沿成果提供了一个很好的导向;再者, 物理化学杂志超过120种, 其中以美国、中国、英国、德国、荷兰等国为主的化学会承办的各种主流学术杂志如:Journal of Physical Chemistry A/B/C (简称JPC) , Journal of Chemical Physics (简称JCP) 等发表了大量的学术成果。根据ESI (Essential Science Indicators) 对1999年1月1日至2009年6月30日期间所有杂志发表论文和引用数目的统计结果显示, JPC系列杂志发表论文44724篇, 被引用586924次 (在世界所有杂志中排名第10, 化学类排名第2) , JCP杂志发表文章25071篇, 被引用376662次 (在世界所有杂志中排名第20) [4]。可见这些学术杂志和期刊上刊载的成果很好地反映了物理化学学科发展的程度和深度。此外, 国内外定期举办的化学会议为物理化学近期取得的成果和未来展望提供了很好的总结;当然, 国内外重要的物理化学实验室、课题组的成果也为了解物理化学的前沿成果提供了很好的启发。
二结合前沿成果提高课堂教学质量
1合理引入前沿成果
物理化学作为一门基础课程, 其教学内容大体分为:化学热力学、化学动力学、量子化学和统计力学。大多数教师头脑中都存在一种“基础课程的内容是经典的知识, 不存在更新的理由”的思维定势。因此, 教师应当结合教学内容, 获取相关的前沿成果, 简单而且清晰地介绍成果的基本原理和基础知识之间的联系。以量子化学为例, 自1900年, 从普朗克提出辐射量子假说开始, 通过爱因斯坦、狄拉克、海森堡等人被建设成了一门物理化学的重要的分支学科。课程内容的讲述也基本局限于这些经典内容。实际上, 量子化学作为强大的理论工具, 能够很好地帮助人们认识微观世界。1998年的诺贝尔化学奖授予两位卓越的量子化学家:美国加利福尼亚大学的沃尔特·科恩 (Walter.Kohn) 和美国西北大学的约翰·波普尔 (John A.Pople) , 以奖励他们在密度泛函理论和量子化学计算方法方面的贡献。这是对量子化学在科学界地位的充分肯定。然而, 在教科书中, 对于这些前沿成果的介绍和应用却是难得一见, 显然是不合适的。在此, 教师可以用简单的氢气分子或甲醛等简单分子为例, 介绍求解薛定谔方程的原理, 进而得出微观结构中的能量、结构参数等简单信息。这样既使学生对所学知识的用途有所了解, 激发了学生的学习兴趣, 又不会使学生陷于繁琐的公式推导。
2经典内容和前沿成果相辅相成
物理化学家Atkins早在1987年就指出, “传统的物理化学已经处于革命的前夜, 因为化学家终于可以关注真实而且高度复杂的体系了, 新课程必须反映这个巨大的变化, 计算机正在开始改变我们的思维以及教学的方式”[5,6]。经典的教学内容相比于前沿的成果似乎略显陈旧, 而且在受到考研、课时量减少、和无机化学、大学物理等课程存在重复内容等因素的影响下, 各类高校都在精简物理化学经典内容的比重, 这是一种很好的现象。但在精简过程中, 教师应该注意到, 经典内容是物理化学学科的根基, 也是前沿进展的基石。在讲述这些经典内容时, 一定要把握住经典内容的核心所在, 让学生能够抓住主线, 不要仅关注前沿, 而忽略基础。以热力学三大定律为例, 其核心所在就是如何使用这三大定律去判断化学反应的方向、限度以及能量转换的问题。这部分内容在无机化学中已经有过简略的介绍, 因此, 教师完全可以让学生进行预习, 在课堂讲解的同时, 引入前沿成果。例如, 引入线性和非线性非平衡态的热力学, 对比平衡态的热力学, 在开放体系中判断系统变化的方向和限度, 区分平衡态和耗散结构。但要注意, 应仅限于原理和概念的简单介绍, 这样既巩固了平衡态热力学, 又开拓了学生的眼界, 而且不会陷于前人的争论以及复杂的数学推导。
3引入前沿成果要配合教育理念的更新
在教学中, 前沿高新技术信息的融入, 既可以使教师在物理化学的教学时, 感到时代感与吸引力, 同时还可以培养学生的科学素养, 使其具有更加明确的学习目的性[7]。然而, 机械地介绍前沿成果, 往往会占用大量课时, 降低学生学习的积极性, 使教学内容主次不清, 知识混乱。因此, 引入先进前沿的成果, 更需要先引进先进的教育理念。美国教育家杜威指出:教育并不是一种“告诉”和“被告诉”的事情, 而是一个主动和建设的过程[8]。我们应当以学生为中心, 以学生为主体, 尊重学生提出的问题, 解答学生的疑惑。首先, 改变填鸭式的教学模式, 跳出教师的主观误区, 即, 教师总是认为课时太少, 怕学生学得不够多, 理解得不够深, 考试的成绩不够理想等等。这样做的结果很有可能使学生的学习从主动变成被动。因此, 教师应当教会学生学习, 使学生能动地自主学习, 主动提出问题, 提出知识的前沿应用。其次, 提高教师指导作用。教师应当在有限的课时内, 合理安排教学内容, 适当引入前沿成果, 激发学生的学习灵感, 引导学生探索课程内容, 提出个人见解。再者, 因材施教。注意优秀学生以及多数学生的鲜明个性, 尊重他们的独特见解, 因势利导, 使学生产生学习的兴趣, 发挥学生的优势, 从而加深学生对课程内容的理解。
三课堂外延, 提高学生应用能力
受限于课堂教学的时间, 经典基础知识和前沿成果之间本末关系的影响, 在课堂上不可能大篇幅地讲述科研的成果, 课外教学讨论就成为了一个扩充课堂内容、提高学生能力的有效途径。以大庆师范学院化学化工学院2010级的学生为例, 我们将每一章的最后一次课设置成习题讨论课。在此之前, 教师会将本章的重、难点内容以及相关的前沿热点预先布置, 引导学生分组去查找相关资料和文献, 进行小组讨论, 形成自己的观点, 最后带到课堂上进行成果展示, 小组之间进行讨论, 并将学生的成果纳入最终的成绩考核, 满足学生的成就感。以相律为例, 相律的知识不仅是物理化学的重要知识, 更是化工原理的重要基础。根据学生人数, 我们将学生4-5名分为一个小组。教师事先将石油精炼的内容以及科研成果的查找方法告知学生, 经1-2周的准备, 让学生形成简单报告, 进而在课堂上, 每个小组就自身感兴趣的问题进行介绍, 进而小组间谈论。促使学生反复思考, 互相启发, 进而对课堂上基础知识进行反馈, 再接受, 同时对知识应用和前沿成果简单了解, 最终深刻地掌握课程内容的实质, 激发了学生探索未知世界的兴趣。
物理化学学科发展日新月异, 前沿成果层出不穷。物理化学课程教学内容相比之下略显陈旧。为了适应社会对于人才的要求, 改革物理化学的教学模式, 已经成为一个亟待解决的问题。前沿成果的引入对于提高物理化学的教学效果, 加深学生对知识的理解, 提高学生的学习效率等都是一个行之有效的途径。
参考文献
[1]彭昌军, 史济斌, 胡军, 刘洪来, 黑恩成.从充分发挥专业基础课程作用的视角论物理化学课程的教学内容[J].化工高等教育, 2012 (1) :12-14.
[2]教育部高等学校教学指导委员会通讯[J].2010 (8) .
[3]高飞雪, 杨俊林.把握物理化学研究前沿完善科学基金重点项目领域立项与管理工作[J].物理化学学报, 2009 (25) :806-816.
[4]杨俊林, 高飞雪, 田中群.物理化学学科前沿与展望[M], 北京:科学出版社, 2011.
[5]Atkins P W, 赵慕愚.物理化学课程的新趋势[J].大学化学, 1988 (3) :61-62.
[6]朱志昂.物理化学课程教学内容和教学方法的改革大学化学[J].2012 (5) :9-13.
[7]栾敏杰, 浦丽莉, 刘丽丽.提高学生学习物理化学课的兴趣[J].教书育人 (高教论坛) , 2012 (10) :98-99.
[8]约翰, 杜威.民主主义与教育[M].王承绪, 译.北京:人民教育出版社, 2001.
化学前沿 篇2
——《化学专业前沿讲座》心得体会
为期八周的《化学专业前沿讲座》课程已经接近尾声，在课程学习过程中，各位任课老师都自己研究方向的最前沿成就，可谓是“八仙过海，各显神通”呀！这门课程给我影响最深的就是尽管各位老师的研究内容都不尽相同，但是其研究发展方向都在朝着同一个方向目标进行——绿色化学。
绿色化学又称环境无害化学，在其基础上创新的技术称绿色技术、环境友好技术或洁净技术，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用，处于当前国际化学研究的前沿领域。
绿色化学的核心是：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，在理想的化工生产方式是：反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
根据绿色化学的概念，它应该具有以下主要特点： 1．充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；
2．在无毒、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物； 3．提高原子的利用率，力图做到所有作为原料的原子都吸纳都产品中去，真正实现“零排放”；
4．生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。
绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后在，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号。经过十多年的研究和探索，绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则，这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。绿色化学给化学家提出了一项新的挑战，国际上对此很重视。1996年，美国设立了“绿色化学挑战奖”，以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家。绿色化学将使化学工业改变面貌，为子孙后代造福。
化学前沿 篇3
作为在化学领域中具有重要影响力的社会团体，中国化学会和德国化学会保持着良好而频繁的交流与合作。本次研讨会作为中、德化学会共同庆祝国际化学年的重要活动，德国化学会主席Michael Droescher博士、执行主任Wolfram Koch博士；中国化学会副理事长张希院士、中国科学院化学研究所万立骏院士、南开大学周其林院士；秘书长杨振忠研究员；副秘书长帅志刚教授、中国科学院上海有机化学研究所丁奎岭研究员出席了会议。
1988年诺贝尔化学奖获得者、德国马普生物物理所Hartmut Michel教授、2001年诺贝尔化学奖获得者、日本RIKENRyoji Noyori教授、2001年诺贝尔化学奖获得者、美国Scripps研究所Barry Sharpless教授、德国洪堡基金会主席、柏林工业大学Helmut Schwarz教授、德国马普碳研究所Alois Fuerstner教授、德国《应用化学》编委会主席、瑞士苏黎世联邦高工François Diederich教授、南開大学周其林院士、北京大学深圳研究生院杨震教授和清华大学张希院士等9位国际著名化学家应邀作了专题报告，报告内容涉及膜蛋白结构、手性催化合成、点击化学、C-H键活化、全合成中的催化反应、有机光电材料的合成、手性螺环催化剂、五味子有效成分的全合成、超两亲分子与可控自组装等。
佟振合院士、江雷院士等来自全国各地的化学同仁共400多人参加了此次会议。为宣传中国化学界近年来取得的成就，组委会还特邀相关单位在会议期间以墙报的方式展示了最新的研究成果。专题报告结束后，三位诺贝尔奖得主为来自中科院化学所、理化技术所、吉林大学和清华大学的6名年轻学者和研究生签署并颁发了优秀墙报奖。
本次研讨会同时作为德国《应用化学》杂志50周年庆祝活动。会议期间，承办单位领导清华大学副校长袁驷教授专程会见了与会嘉宾，并向与会化学家祝贺国际化学年节日。
浅析化学化工前沿与精细化工发展 篇4
1 化学化工前沿的发展中的问题
化学化工设计的范围非常广, 它是多种学科交接形成的在物质转化方面得到重用, 比如我们日常生活生产学习中都离不开它。它是密切联系资源、能源、电子、生物、医疗等行业, 它就是从基础科学开始深入揭示物质转化过程中物质与物质之间的传递以及产生的反应之间的影响, 从而创建出节能、环保、安全、高效并能够符合当前可持续发展要求的物质转化工艺。不仅在实验室中能够解决很多成果产业化的问题, 还可以在生活中生产各种功能性产品, 并且提高人们的生活质量。当前社会经济发展对化学化工的主要需求有以下几个方面。
1.1 对能源的要求
化石能源的大量消耗不能满足人类社会可持续发展的需要, 所以能源问题是当下各个国家都面临的难题, 如何才能通过提高能源的使用效率来满足人类的生存发展需要, 是迫切需要解决的问题。
1.2 资源短缺
虽然我国地大物博, 但是资源却存在严重不足的现象, 而且在化工生产过程中又要大量消耗和浪费能源。所以只能从不断改善传统生产工艺, 提高不可再生资源的经济使用性循环性, 实现节能减排的目的。
1.3 严重的环境污染
严重的环境污染已经成为我国经济和社会可持续发展的重要制约因素。由于大量的汽车尾气、工厂生产污染物等的排放严重影响自然生态环境健康。
1.4 高性能材料的需要
高性能的生物材料和能源转化与储存材料已经成为重要的前沿研究方向, 将替代以往使用的有毒害作用的材料。
1.5 医药发展的需要
通过利用各种提炼出来的重要成分, 从而衍生合成性能优异以及机制独特的药物。总的来说化学化工肩负着多方面的发展问题, 通过这些行业的需要它在不断朝着精细化工方向发展, 为实现经济环保型能源做贡献。
2 精细化工的发展趋势
精细化工产品的生产不同于以往的化工生产, 它在生产的每个过程中都可以延伸出各种有关生物的、化学的、经济的需求和考虑, 使得精细化工朝着高技术密集产业不断发展。
2.1 新型的精细化工品
随着科学技术和经济的不断发展, 精细化工品也在不断发展, 它不仅仅局限在与人们生活相关的日常产品, 还有更多高科技含量的产品, 比如安全环保性农药以及生物农药;运用于汽车、建筑以及轻纺工业的特种胶粘剂等。它会逐步代替传统的精细化工品, 在实践中不断完善技术, 使生产朝着节能、环保、无毒以及高品质高效益方向发展。以往虽然说很多塑料袋等都是环保型的, 但是长期使用还是会对人体有所伤害, 而随着精细化工技术的使用, 为人们的安全以及资源的节省提高了更大的保障。
2.2 加强对高科技新领域的精细化发展
现代精细化工需要在各种新材料、新能源等方面进行发展, 比如在制作感光产品、电线以及涂料等方面都需要功能高分子材料以及复合材料的使用。包括在人类对海洋的探索中逐步发现了各种能源库, 这也将会为精细化工的发展提供更多的新能源。在与人们生活息息相关的各个领域都少不了精细化工的影响, 所以精细化工朝着高科技新领域发展是适应社会发展的必然趋势。同时在精细化个发展中要对各个环节进行联系, 这就需要依靠人才的力量, 培养既懂科技又懂技术的人才, 将精细化工从研究开始到生产销售的完美过程, 从而最大化的实现经济效益的增长。
2.3 加强对精细化工生产技术的运用
在未来精细化工的发展中必然会将产品的研发技术以及产品的生产技术相结合, 这样才能使精细化工行业越走越远, 具有更高的操作性和实用性。精细化工产品具有用量小和品种多的特点, 也是因为人们生活水平的提高, 很多产品由于其工艺复杂和材料特殊性不适合现代消费者的需要, 所以要充分注重精细化工生产技术在实际中的运用价值, 根据实际情况需要来发展精细化工, 比如现实生活中广泛使用的农药复配技术以及香精复配技术等都得到了实际运用, 而且复配技术还在不断的发展中, 不断在开发新产品, 可以在生产技术上节省大量的原材料, 起到高经济效益的目的。
3 结语
精细化工的发展是建立在化学化工的发展之上的, 化学化工肩负着解决能源、资源、农业生产、环境衱材料等多方面发展的重任。随着社会经济的不断发展, 对化学化工的要求越来越高, 使它不断朝着精细化工方向在发展, 精细化工的发展为人们生活质量的提高以及社会经济的发展做出了突出贡献, 它使得有限的资源, 材料等朝着集约化以及环保方向前进, 为实现我国可持续发展的战略提供了可靠依据。
参考文献
[1]梁高.浅谈精细技术研发下的化工产业的发展[J].化工管理, 2015, (12) :49-50.
[2]朱圣洪.刍议我国精细磷化工的发展思路和技术创新[J].企业技术开发 (下半月) , 2015, (4) :173-174.
化学前沿 篇5
环境科学中的化学问题环境水质学中的几个化学前沿问题
摘要：本文讨论环境化学学科的范畴、组成及特色.介绍环境水质科学技术中与微界面水质过程有关的几个前沿热点,诸如水体颗粒物、有毒化学品、悬浮沉积物、无机高分子絮凝剂等的发展概况及核心内容.作 者：汤鸿霄 Tang Hongxiao 作者单位：中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京,100085期 刊：化学进展 ISTICSCIPKU Journal：PROGRESS IN CHEMISTRY年，卷(期)：2000,12(4)分类号：X13 X52关键词：环境化学 微界面 有毒化学品 沉积物 絮凝剂