摘要：隨著我國科學技術水平不斷提高，我國通信技術當前已經進入全新發展階段。通信技術在現代信息技術中占據重要位置，改變了人們傳統的信息交流和交換方式，在信息技術快速發展的背景下，量子通信技術研究逐漸取得突破，成為通信技術發展中的重要方向，但是因為技術發展不夠成熟，還存在著一些問題需要解決，才能夠提高通信質量。因此，本文將對量子通信技術發展中存在的問題進行深入的研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進一步促進我國通信技術水平提升。

關鍵詞：量子技術；量子通信技術；存在問題；技術優勢；發展前景

量子通信技術相比于傳統的通信技術而言，其信息傳輸速率更快，保密性更強，是當前世界各國在通信技術研究領域的重要內容。量子通信技術基于量子力學原理，將微觀世界的物質特征應用在通信領域中，在保持較高信息傳輸速率的同時，在通信加密方面具有較大優勢，逐漸成為當前通信技術領域研究的熱門話題。量子通信技術研究對于提高通信質量有著重要的意義，且當前量子通信技術研究正處于關鍵階段，所以必須準確掌握量子通信技術中存在的問題，對問題進行優化創新，才能夠全面提高我國量子通信技術水平。

1   量子通信技術內涵分析

1.1 量子通信技術基本概念

量子通信是采用量子相干疊加、量子糾纏效應完成信息傳輸的一種通信技術，主要包括量子理論和信息理論。從物理學層面出發，量子通信技術是物理極限下采用量子效應實現高性能通信的一種技術，具有物理原理的信息絕對安全性，能夠有效解決傳統通信技術中無法解決的多項問題[1]。從信息學層面出發，量子通信技術采用量子的不可復制特性和隱性傳輸特性，通過量子測量方式完成信息傳輸。量子通信技術中傳輸信息不是經典信息，而是量子所攜帶的量子信息，與傳統通信技術相比具有多項優勢，標志著未來通信技術全新發展方向。

1.2 量子通信技術發展

[摘要]科技創新是一種復雜現象,傳統視角下引入復雜科學思想方法是深化科技創新研究的必由之路。嘗試從復雜科學與科技哲學相交叉的獨特視角出發,揭示科技創新的科研技術，主要是倒置顯微鏡技術。它是近年來一種新型的顯微鏡操作技術，是指在高倍復式顯微鏡下，采用一種可以控制顯微注射針即顯微操作器對細胞進行操作的一種技術方法，目前在免疫學、細胞學、植物學等各個領域被廣泛使用。在此背景下，對倒置顯微鏡技術結合傳統的科技創新研究,探究其在各領域的具體應用，并對倒置顯微鏡技術的發展趨勢進行分析。從無序中發現有序,從復雜中尋求簡單,發現復雜科學與科技哲學交叉視野中的科技創新。

[關鍵詞]科技創新；復雜科學；倒置顯微鏡技術

自哥白尼以來的近代科學史,在探索簡單系統的時候可以確定和預言簡單系統的全部行為。以至精密自然科學幾乎將人們的興趣轉向復雜系統,終于使復雜科學應運而生。復雜科學,在復雜系統中完全排除拉普拉斯決定論，揭示出來的某些簡單性法則。

1科技創新的復雜性與局限性

科技創新系統受許多因素制約的復雜系統，最簡單的天體力學三體系統,也具有不穩定性和非線性特征,第三者最終會被拋出系統。科技創新系統的影響因子外在表象呈現出紛繁復雜姿態。人們對它的研究長期以來還基本不可預測。在19世紀，物理學天空只剩下兩朵烏云,然而5年以后的相對論革命打破了預言，重大的創新成果與杰出的創新大師往往層出不窮。愛因斯坦獨創相對論,袁隆平成為“雜交水稻之父”都離不開定量預測重大科技創新成果。但是,我們仍然要對沿著這一方面究其基本視角,主要是哲學經濟學的視角,哲學視角以宏觀理性見長,經濟學視角以應用操作勝出,可以互相啟發,但也都有傳統視角的局限性。

2顯微鏡科技創新的新方法

深化科技創新研究的路徑,可以加強科技創新的計量統計分析,走世界主流經濟學發展之路,也會有一定成效但困難較大,因為科技創新不確定因素大,不適用于一般的數理模型,必須要以宏觀定性分析開辟新的研究路徑。在科學發展的領域,是一個被忽視的無人區,這就是復雜科學與科技哲學的交叉領域。目前“復雜性”研究已經成為當代科學的前沿是極小——如分子、原子、基本粒子等。盡管對科學家來說,極小和極大的研究具有永恒的魅力,但重心正向生物學轉移解釋生命和社會現象的障礙。我們可以說最大的挑戰是對倒置顯微鏡的結構特點和主要應用來分析。倒置顯微鏡可以用于細胞、微生物的觀察在免疫學、細胞學等領域發揮十分重要的作用。倒置顯微鏡技術的科技創新方法主要體現在倒置顯微鏡本身儀器精化，在倒置顯微鏡儀器本身方面，提高儀的使用效率以及有效提高其分辨率，使倒置顯微鏡技術能夠觀察到更加精細的結構，同時將計算機技術與倒置顯微鏡技術有效結合，促進儀器的操作技術準確化。

摘要：通過具體的實例探究在大學物理教學過程中把思想政治教育和文化素質教育恰當融合，實現既教書又育人，充分落實高校的立身之本在于立德樹人的精神。

關鍵詞：大學物理;教學理念;教學內容;課程思政

在高校政治思想會議上指出高校的立身之本在于立德樹人，要充分利用好高校的各個渠道特別是課堂教學這個主渠道，把思想教育和文化素質教育融合，實現各門課程的教育教學的全過程育人、全方位育人。要將高校思想政治教育融入到其它課程教學和改革的各環節、各方面，形成一個協同效應[1]。怎樣把大學物理課程與思政教育結合起來是我們每位大學物理教師要探究的課題。本文從以下幾個方面對大學物理教學過程融入思政進行了探索。

1教師要樹立新的教育教學理念

無論是進行基礎課程教學還是專業課程教學，教師時刻都應該記住我們的使命是教書育人，既要對學生進行文化知識的傳授和能力的培養，又要結合課程內容對學生進行思想政治教育[2]，引導他們樹立正確的人生觀和價值觀，先天下之憂而憂,后天下之樂而樂，為建設繁榮昌盛的社會主義祖國而勤奮學習。

2思想政治教育融入大學物理課堂教學過程

2.1大學物理課程教學大綱要體現課程思政

摘要:高中歷史課中關于學科交叉內容的教學應該引起廣泛關注。教師在教學時應努力打通學科壁壘，促進學生全面發展。如講授“物理學的重大進展”一課時，應深入研究課標要求，精心備課，通過講授學科意義上的物理學等，使學生理解物理學學科的內涵、特點;通過講授亞里士多德對物理學發展的歷史性貢獻，使學生認識物理學科的歷史傳承性;通過講授物理學思想方法等，使學生理解物理學科的文化屬性。最終使學生融合科技與人文兩種文化，認識物理學理論在自然科學理論發展中的歷史地位和意義。

關鍵詞:歷史教學;交叉學科;文理相通;物理學

高中歷史中，涉及歷史學與文學、藝術學、經濟學、教育學、自然科學等學科交叉的內容，如何在歷史教學中恰當地處理這一內容，是廣大一線歷史教師面臨的挑戰。以人教版《歷史3》(必修)第四單元“近代以來世界的科學發展歷程”中第11課“物理學的重大進展”為例分析歷史與物理學的交叉學科教學［1］。

一、深入研究課標要求

課標是教學中的重要依據，第11課課標要求:“了解經典力學的主要內容，認識其在近代自然科學理論發展中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內容，認識其意義。”從要求中可以看出，學生只需要“了解”“知道”經典力學、相對論、量子論的主要內容，不必“掌握”與“應用”。眾所周知，物理學是自然科學的基礎，是一門高度定量、理論和實驗高度結合的精確精密科學。學科本身的難度是比較大的。在歷史教學中，不宜在物理內容的具體解釋上過多展開，尤其是在相對論、量子論方面。事實上，“在學情方面，高二學生在物理學習中對經典力學有所了解，具有一定的知識儲備，但他們尚未學習過量子論和相對論等知識。”［2］在這種情況下，對于具體物理知識而言，教師只需要依據教材內容和參考資料，做適度講解即可。課標要求學生認識物理學理論在自然科學理論發展中的歷史地位和意義，這應該是歷史教學的重點。如何把握這一重點?筆者認為，首先要理解物理學學科的內涵和特點;其次要認識物理學科的歷史傳承性;最后要理解物理學科的文化屬性。

二、物理學的內涵及特點

物理學經歷了五次理論的大綜合(牛頓力學的建立、能量守恒定律的建立、電磁理論的建立、相對論的建立、量子理論的建立)，極大地推動了社會生產力的進步，引發了蒸汽技術時代、電氣技術時代、信息技術時代的到來。物理學對人們生活水平的提高所起的作用也是有目共睹的，無需多言。但究竟什么是物理學?很多學生認為物理學就是一些機械設備、電子設備、光學儀器等的集合。在這樣的認知下，當看到教材中出現的“經典力學”“相對論的創立”“量子論的誕生與發展”等條目時，會產生“這是物理學嗎”“這是有趣的物理學嗎”“這是五彩繽紛的物理學嗎”等一系列疑問而不知所措。此時，教師要因勢利導并告訴學生，大家熟知的家用電器、能源技術、半導體技術以及激光技術等高新技術都是物理學在社會生產生活中的廣泛應用。而學科意義上的物理學，是研究自然界最基本的物質結構與運動規律、最普遍的相互作用以及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學，其包含三個系統:知識系統、原理與方法系統、實物系統［3］。物理學知識系統按研究對象劃分，已包含高能物理學、原子分子物理學、凝聚態物理學、天體物理學等;按研究要素可包含物質、能量、空間、時間及它們的相互作用等;按理論體系可包含經典力學、相對論、量子論等。教材中主要介紹的是物理學理論體系。“追隨一個偉大的物理學理論行進，看看它宏偉地展現了它從初始假設出發的規則的演繹，看看它的推論描述了眾多的實驗定律直至最小的細節，人們不能不被這樣的結構之美而陶醉，不能不敏銳地感到這樣的人的心智的創造物真正是藝術作品。”［4］物理學理論是通過概念的抽象和定義、為數很少的基理、規則的數學運算演繹建立起來的既能解釋已有現象又能準確預言未知實驗結果的命題體系。我們知道，自然界提供的事實不可勝數，人們不可能把所有事實都變為記憶并傳播。但當人們把個體事實中的帶有普遍性的共同點抽取出來，繼而形成物理學概念及定律即命題而代替了大量的具體事實時，人們就可以通過命題方便地記憶并傳播事實。當然，物理學進一步把這些命題濃縮在為數很少的基理中，根據這些基理，人們能夠無遺漏、無重復地演繹出所有的物理學定律，大大減輕了人們的心智負擔。經典力學、相對論等就是這樣的理論體系。經典力學建立在力學三定律之上;電動力學建立在“場”和麥克斯韋方程組之上;狹義相對論建立在光速不變和相對性原理之上;廣義相對論建立在等效原理和廣義協變原理之上;量子力學建立在波函數和薛定諤方程之上。就像文件盒上的標簽，有邏輯地把不是同一類的文檔分開，人們能迅速找到所需要的文檔，而不至于亂找或拿錯。同樣，物理學理論能夠使人們準確找到可以解決給定問題的定律，這讓物理學定律群變得更易掌握，變得更美。物理學原理系統包含真理性原理、簡單性原理、統一性原理等;方法系統包含演繹歸納法、類比聯想法、猜測試探法、模型化方法、實驗方法等。物理學實物系統包括為探究物理問題而制作的粒子加速器、激光器、天文望遠鏡等專業儀器設備。

[摘要]有機化學是化學專業以及應用化學專業的一門必修專業基礎課。有機化學課程內容較繁雜，理論性較強，抽象的知識點也多，是學生學習起來比較吃力的課程之一。根據有機化學理論課程的特點，結合教學實際情況，本文探討了計算機多媒體技術在有機化學各模塊教學中的應用及優點。通過在教學過程結合多媒體技術的使用，有效提高了學生的學習興趣以及積極性，產生了較好的教學效果。

[關鍵詞]有機化學；多媒體；教學；高等教育；化學專業

有機化學是高等學校化學專業以及應用化學專業的必修專業基礎課程，是研究有機化合物的一門基礎學科[1]。有機化學理論課程包含的內容較廣，涵蓋有機化合物的微觀分子結構、反應機理、宏觀物理化學性質以及有機合成等方面。有機化學既包含一些傳統的化學鍵以及化學反應概念，也有來自量子力學的電子云、原子及分子軌道等概念。有機分子的結構復雜，涉及碳鏈異構、位置異構、官能團異構、對映異構和非對映異構等同分異構概念，學習這些概念對學生的空間想象力以及邏輯思維能力等都有一定的要求。此外，有機化學中的反應歷程和立體化學選擇性依賴于有機分子的三維空間結構。一方面，對于老師而言，在有限時間內畫出復雜有機分子的空間結構或是將一個復雜的反應機理用精煉的語言講清楚都是較有挑戰的問題。另一方面，對學生來說，有機化學按照官能團分類導致知識點相對零散，涉及空間結構的理論知識學習難度較大，自學容易受到挫折，導致自主學習的動力不足，效果也不佳。在壓縮課時成為高等教育教學改革的大趨勢之后，眾多高校減少了包括有機化學在內的各種課程的理論教學課時，但是教學內容并沒有顯著的變化[2]。這就對于有機化學的理論講授提出了更高的要求，亦即教師如何在更少的時間內完成相關知識的傳授并達到較好的效果。為了增強學生的學習積極性以及學習成效，國內眾多高校教師對于有機化學的理論教學改革開展了探討，認為多媒體對于壓縮課時背景下的理論教學可以起到很好的輔助作用[3-7]。多媒體技術在高等教育中已經得到了廣泛的應用，通過計算機和投影儀將事先做準備好的課件(可以包含圖像、動畫、音頻和視頻等內容)投影到大屏幕上，可減少老師的簡單重復勞動而節約大量時間。以有機物為例，常見分子結構可以制造成三維球棍模型。在ChemDraw、Gaussview以及Chemoffice等專業化學作圖軟件的支持下，這些結構模型可以很容易實現旋轉、平移以及縮放等效果[8-9]，增加了知識點的可讀性與趣味性從而提高學生的學習興趣及效果。

1多媒體技術在近代價鍵理論中的應用

緒論是有機化學的第一章，也是打下學習基調的重要章節。為了讓學生保持較高的學習興趣，一種方案是讓學生了解有機化學的發展歷史以及在國民經濟以及社會生活中的重要作用，并讓他們意識到有機化學的學習有規律可循，無需焦慮。對于原子與分子軌道的理解需要引入近代價鍵理論，涉及量子化學波函數以及原子、分子軌道等抽象概念。為吸引學生興趣，我們在課上介紹了量子力學的發展歷史、在量子力學發展中起到重大作用的德布羅意、薛定諤、波爾、愛因斯坦、海森堡、狄拉克等著名科學家。我們也給學生講解了吳有訓、葉企孫和王守竟等我國的老一輩學者在國外求學時也在量子力學領域做出了一些比較重要的貢獻，從而增強學生的民族自豪感和民族自信心。這些歷史人物的照片以及參考資料以幻燈片的方式展示給學生，讓學生在瞻仰前輩學者形象的同時也能汲取他們銳意創新進取的精神。在介紹電子波函數的時候，我們將幾種典型的波函數通過三維彩圖的方式投影在屏幕上，在不同相位標注上不同的顏色，這樣分子的化學鍵或者是反鍵對應的電子云分布就能看得很清楚。我們也針對碳原子的不同雜化情況，用三維作圖軟件畫出了相應的雜化軌道以及電子云分布彩圖。和教科書上的二維黑白圖片相比，ChemDraw、Gaussview以及Chemoffice等專業化學作圖軟件提供的三維空間彩圖能揭示更多細節。通過這些信息的綜合展示，學生在有限的時間里對于分子的微觀結構有了更加感性的認識，提高了學習的信心。

2多媒體技術在烷烴以及環烷烴結構與性質中的應用

在烷烴與環烷烴的章節內容中涉及到碳原子的sp3雜化。傳統的結構式寫法是將分子用平面結構的方式畫出來，但是實際即使是直鏈烷烴分子的碳鏈也是以鋸齒狀彎曲的方式，而環烷烴的結構也并非是平面結構。我們用多媒體技術展示這些分子結構的球棍模型，其中不同大小和不同顏色的球來表示不同的原子，細棍則表示兩個原子之間的化學鍵。根據這些三維模型，學生可以清楚地看出直鏈烷烴分子的碳骨架呈鋸齒形狀，環烷烴的碳原子則以船型或椅型構象作為其穩定結構，而較小的環烷烴的碳原子也并不處在同一個平面上，這樣也能容易理解小環的張力問題。為了讓學生更好地理解構象的概念，我們在軟件中操作乙烷分子模型中的一個CH3基團發生轉動，通過透視角度來看兩個基團的相對位置，讓學生直觀理解分子構象的概念。在教材中只將烷烴的一部分熱力學參數做成了圖，我們則進一步將表格中給出的燃燒熱、生成熱等信息也做成圖，這樣學生能更方便地看到烷烴的性質隨著烷烴碳鏈長度的變化趨勢。而在涉及烷烴的氯化反應時，我們用卡通動畫來形象地顯示一個氯分子在吸收光子之后變成兩個氯原子，之后氯原子又和甲烷分子碰撞產生甲基自由基以及氯化氫分子，甲基自由基又進一步和氯分子產生氯甲烷以及氯原子的一系列自由基鏈反應過程。這些都切實提高了學生的注意力，提高了他們參與課堂的積極性。

一、多媒體與三維模型的應用

隨著計算機的普及和利用，多媒體教室普遍存在，并被廣泛使用。多媒體教學手段的利用，有助于學生對固體微觀結構的理解。例如，可以通過視頻或PowerPoint文件，可以直觀地展示晶體的微觀結構、原胞的選取、原胞的形狀等。與傳統板書相比，利用多媒體呈現并分析固體的微觀結構以及晶體的結構特征，對教師而言，更加省時、省力；幾何關系的表達也更為準確，便于學生的理解。此外，若能結合三維的原子實物模型，那么，固體的微觀結構將能更為直觀地展現在學生眼前。多媒體與三維模型的應用對于學生理解固體的微觀結構、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等基礎概念很有好處。當然，多媒體教學也存在著一定的局限性。例如，在公式的推導、基礎概念的講解等方面，板書其實更受學生的歡迎。與多媒體教學相比，板書的節奏慢，師生間可以有較多的互動；學生相對容易跟上教師思考問題、解決問題的步伐，學生也能有較充分的時間來理解各個知識點、梳理要點以及做筆記等。因此，多媒體教學還需適當地與傳統板書相結合才能達到較好的教學效果。

二、教學內容的取舍

由于固體物理學融合了普通物理、熱力學與統計物理、量子力學、晶體學等多學科的知識，其知識面廣、量大，在有限的學時里，不可能面面俱到地討論固體物理學所涉及的所有知識點。因此，實際教學中可以結合本專業的特色，有選擇地取舍部分教學內容。例如，側重固體熱學性質的專業可以考慮以晶格振動等內容為主；而側重微電子的專業則可以考慮以能帶理論、半導體中的電子等內容為主。當然，一些多個領域都涉及到的基礎知識也應是這門課程不可缺少的一部分內容。固體的微觀結構和結合方式是固體物理學的基礎，因此，晶體的結構和晶體的結合等知識點應是這門課程的基礎知識之一。考慮到理想晶格由原子實和電子組成，晶格的運動主要在晶格振動等部分討論；而電子的運動主要在能帶理論等部分討論，具體還可以分為金屬中電子的運動和半導體中電子的運動等部分。盡管這原子實和電子的運動實際上相互聯系，但很多時候，可以分別側重討論。此外，實際晶體也并非理想晶體；實際晶體除了有邊界之外，也常含有缺陷。但在許多情況下，晶格的振動、電子的運動和缺陷的影響依然可以依據實際情況分別討論，并得到與實際較為符合的理論結果。因此，晶格振動、能帶理論和缺陷等知識點之間相對獨立，或可根據各專業的實際情況取舍部分教學內容。在許多固體物理學的教材中，例如黃昆等的《固體物理學》教材和閻守勝的《固體物理基礎》教材，密度泛函理論并沒有被提到。事實上，密度泛函理論是一個被廣泛使用的基礎理論，它是凝聚態物理前言研究的有效手段之一，也是材料設計的一種有效方法。教學過程中，教師可以結合各專業的實際情況介紹一些密度泛函理論的基礎知識。同時，還可以介紹一些最新的相關研究進展，以拓展學生的知識面、提高學生的學習興趣。

三、模塊化的教學形式

如前所述，固體物理學中的許多知識點間相對獨立；基于這門課程的特征，教師在教學過程中可以考慮模塊化的教學形式，以子課題的形式將相應內容呈現給學生。可能的模塊如：討論晶體的結構和晶體的結合方式的基礎模塊———晶體的結構與結合；討論晶體中原子實運動的模塊———晶格振動；討論晶體中電子運動的模塊———能帶理論；討論實際晶體中可能存在的缺陷的模塊———晶體的缺陷等；其中，能帶理論部分還可分為：近自由電子模型、緊束縛模型、贗勢方法等數個部分。這樣做首先有利于教學內容的取舍；其次，有利于學生對各知識點的理解、有利于學生梳理清楚各個知識點之間的關系。此外，固體物理學是凝聚態物理前沿研究的基礎之一；其基礎知識、理論推導、實驗背景以及處理問題的方式方法等，都是開展凝聚態物理研究的基礎。而模塊化教學，以課題研究的形式提出問題、解決問題，將教學內容以問題為導向呈現給學生，這有助于培養學生的學習能力和解決實際問題的能力。而且，課題研究的教學模式，既是在教授學生知識，也是在開展科研，有助于提高學生對科研的認識、有助于培養學生的科研能力。這種課題研究的模塊化教學形式還可以結合基于原始問題的教學來開展。

四、基于原始問題的教學

摘要：專業選修課是對必修課的補充和提升，有利于構建本科教育的完善專業知識體系。以辯證唯物主義哲學理論為導引，探索高校教學原則在本科教學實踐中貫徹的科學路徑，其宗旨是實現高校教學實踐科學性和思想性的統一，使本科生在構建完善的專業知識體系的同時，樹立辯證唯物主義的世界觀。

關鍵詞：高等教育；選修課；納米材料導論；科學世界觀

高等教育突出專業教育，高等學校根據自身的性質和社會需求設置專業，各個專業設置相應課程來完成專門人才定向培養。高校課程根據對專業的適用性可分為必修課程和選修課程。前者是重點講授本專業必須掌握的基礎知識和技能，教學內容具有系統性、完整性和相對穩定性，后者則是作為必修的一種補充，有利于培養學生專業特長，系統構建專業知識和專業技能。在高校教育目標實現過程中，高等學校教學原則始終處于指導地位。教學規則是根據教學目的和教學規律制定出來的對教學的基本要求，對教學過程實施起到約束和規范作用，是成功進行教學活動必須貫徹的準則。如何在教學實踐環節中，靈活運用、落實高等學校教學原則，是高校教師必須直面的重要課題。納米材料導論是蘇州大學材料專業開設的選修課，重點介紹納米材料的基本概念和基本性質，著重介紹納米粒子、納米薄膜、納米固體等材料的制備方法和基本性能。該課作為材料學專業重要選修課之一，如何在教學過程中，深入踐行高等學校教學原則是本文探究的重點。

一、教學實踐中選修課教學的科學性與思想性統一

本科教育過程是專業科學知識體系構建過程，同時也是本科生世界觀逐步確立的過程。高等學校教學的首要原則是科學性和思想性統一。科學性要求教學要客觀傳授專業科學理論，而思想性則要求教學要體現社會主義教育的政治方向，培養學生樹立正確的世界觀和人生觀。在納米材料導論課程教學過程中，針對納米材料特性這一章節中，重點揭示材料構效關系中所蘊含的哲學原理，即利用唯物辯證法的量變質變關系原理引導學生認知納米材料特性。材料是人類賴以生產和生活的物質基礎。材料是客觀的物質，紛繁的材料構成了多彩的物質世界，層次的劃分使復雜的物質世界變得清晰而富于條理。物質可分為若干層次，每個層次又可分為若干個亞層次。目前，三層次理論為人們所共識，即以典型尺度劃分，物質可分為微觀、宏觀、宇觀三個層次，不同層次的物質服從不同的運動規律。微觀世界到宏觀世界尺寸的劃分不應當是截然的，具有一定的模糊性，即它們之間必然存在一個介觀，處于介觀領域的物質其典型尺寸為1～100nm（小于1nm為微觀世界；大于100nm為宏觀世界），該范圍也稱為納米尺寸范圍。這一過渡區域的特點表現為宏觀規律和微觀規律的互相交疊。一方面，牛頓經典力學的規律尚起重要作用；另一方面，量子力學的各種效應已十分顯著，其結果是出現了新的尺寸效應。其中，既有本構特性變化的尺寸效應，又有新的物理和化學機制出現的尺寸效應。具體表現為宏觀塊狀物質的本構特性與特征尺寸無關，而當物質的特征尺寸減小到某一臨界值時，其本構特性變成與特征尺寸相關，或者出現新的物理和化學機制，即納米尺寸效應，其包括小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等。團聚是納米材料制備過程中材料尺寸控制的關鍵。納米材料在制備過程中容易發生團聚，造成團聚發生的內因是由于納米材料尺寸極小，比表面過大，比表面能過高，使材料體系處于不穩定狀態，有自發通過接觸團聚增大顆粒尺寸，降低比表面能使體系趨于穩定的趨勢。造成團聚的外因是材料制備或煅燒過程中存在著范德華力、氫鍵和毛細管效應。這里小尺寸，高比表面能是團聚發生的根據，是第一位的，它決定著納米材料團聚發生的基本趨勢；而范德華力、氫鍵和毛細管效應是團聚發生的外部條件，它是第二位的，對事物的發展起著加速或促進作用，外因必須通過內因而起作用。學生通過辯證分析，在掌握教學知識點的同時，確立辯證唯物主義科學世界觀，實現了納米材料教學實踐中科學性和思想性的統一。

二、納米材料導論教學中實踐教學與科學研究相結合

本科教育過程是知識的傳承，更是科學研究方法的領略，通過個性的抽象思考，領悟共性的哲學精髓，將會開啟本科生的創新之路。高教理論研究表明，探索、研究的本質是對未知領域的求索，而教學是已知的傳承，二者的區別在于認識的客觀對象不同，任務也不一樣。但是兩種認識過程又是互相依存和互相轉化的。在專業選修課教學過程中，高校教師在傳授系統知識的同時，有必要向學生傳授一些科學研究的思維方法，在學生的興趣中埋下探索的火種，實現科學思維的啟迪。尖晶石型氮氧化物是一種新型的陶瓷材料，具有出色的光學性能、力學性能、熱學性能、介電性能等，但氮氧鋁制備相當復雜。尖晶石型氮氧化鋁合成有三種方法，最普遍的方法是碳熱還原氮化氧化鋁法；第二種方法以金屬鋁為原料，借助燃燒反應來氧化氮化制備氮氧化鋁；第三種方法是用氣相反應合成氮氧化鋁。這些方法的共同的特點是制備過程必須在高溫下進行，高溫、氮氣、金屬鋁是合成不可缺少的條件；碳熱還原氮化氧化法中，高溫、氮、碳是必備的條件，因此，只要具備上述兩種條件，就能夠合成氮氧鋁。經典爆轟理論表明，含能材料TNT爆轟，瞬間可釋放出很高的能量，形成高溫、高壓、強沖擊波能量場，高溫、氮、碳均已具備的條件下，適當引入鋁粉，就可以實現氮氧鋁的制備。通過對自己課題組已有科研成果的介紹，將具體的思考方法傳授給學生，經過綜述、歸納分析，讓學生感受到創新不光是靠偶然的靈感和頓悟，是有章法可循的。這種將研究方法和教學方法相互滲透的方式，能有效啟迪學生們的創造性思維。

摘要：

西南石油大學培養以“油”和“氣”為特色和優勢的安全工程專業本科生。長期的教學實踐證明，《物理化學》是安全工程專業必不可少的課程。本論文圍繞我校安全工程專業特色對《物理化學》課堂教學進行了針對性的改革和探索。

關鍵詞：

物理化學；安全工程；課堂教學；改革和探索

物理化學是化學學科的一個重要分支，被譽為化學中的“哲學”。物理化學綜合運用化學、物理、數學等基礎知識，剖析化學反應等過程的本質，并分析和解決化學變化和部分物理變化過程中遇到的理論問題，并上升為一般規律，為后續課程奠定堅實的理論基礎[1]。絕大部分高校將物理化學作為安全工程專業本科生必修的一門基礎課程。各個學校根據自身發展方向和特色，針對安全工程專業制定了不同培養方案。例如，西南石油大學及中國石油大學，以石油天然氣為發展特色，因此，在制定安全專業培養方案時，主要圍繞石油與天然氣采輸、油氣化工生產等行業制定培養方案，力求培養出具備油氣化工生產、石油與天然氣采輸等專業背景知識的安全工程與技術、安全設計與控制、安全教育與評價以及安全監察與管理等方面的適應我國發展的人才，能在企事業單位進行安全管理，能在政府部門進行安全監察，能從事安全工程與管理方面的研究、設計、評價和咨詢等工作的高素質復合型專業人才。南京理工大學主要圍繞燃燒、爆炸的理論及防治技術制定安全工程專業培養方案，力求培養出能從事危險源辨識與評價、安全技術研究與設計、安全檢測與控制、安全管理等方面的高素質人才。中國地質大學（北京）主要圍繞地礦、建筑、煤炭、化工、交通、民航等行業制定培養方案，力求培養出從事安全管理、監察和科研的“管理+技術”的綜合性高級人才。從上述這些學校的培養方案可以看出，物理化學基本理論，如相平衡、電化學、化學動力學、表面物理化學、膠體化學等，在安全工程與技術領域有廣泛應用，有的甚至是實際安全生產中的應用，比如燃燒、爆炸等等。因此，物理化學在安全專業課程教學中占有很高的地位。我們針對服務于油氣行業的安全工程專業，針對物理化學課程，在教學內容和方法等方面做了一些思考和探索。

一、針對性的改革和探索

（一）教學內容的“舍”與“得”